一种位图缩放的快速算法

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一种位图缩放的快速算法 

　　给定一个位图，如何将它缩放至任意尺寸？很明显，唯一的方法是：放大时，在像素中间添加一些重复像素，使图像拉宽；缩小时，把部分像素删除掉，使图像收缩。但是如何确定哪些像素该重复，哪些像素该删除呢？下面的方法是我自已想的，如果你有更好的方法，请告诉我。我们只考虑水平方向（垂直方向跟水平方向是同样的道理）。下面先从简单的例子来说，最后再推出一个通用的算法：

若要放大1倍，应将每一个像素都重复一次，N个像素变成了2N个像素，图像放大为2倍。这个不难；

若要缩小1/2，应该每隔一个像素删除一个像素，2N个像素变成了N个像素，图像缩小一半。这个也不难；

若要放大1.5倍，怎么办？假设原有2N个像素，现在欲变成3N个像素，须添加N个像素，所以应对原图每隔一个像素添加一个重复像素： 

若要缩小1/3，就是C的逆过程：每隔两个像素删除一个像素。 
　　上面四个例子都是比较容易的特例。现在来考虑通用的算法。在四个例子的缩放过程可以这样理解。假设欲将长度为N1的像素列变成长度为N2的像素列，首先，设立两个指针，一个作为源指针，指向原来的像素列，读取源像素，另一个作为目的指针，指向变换后的像素列，写入读取到的像素。然后，以拉伸后像素列的长度为循环次数，循环N2次，每次循环中由源指针处COPY一个像素到目的指针处，然后目的指针加一，源指针根据每次循环的不同需要增加一定步长（放大时步长是零或一，缩小时步长大于等于一）。
　　算法的框架解决了，但是中心内容仍没有解决：如何确定每次循环里源指针增加的步长？或者说，每次循环里如何更新源指针的位置？容易看出，通过浮点运算很容易解决这个问题：设立一个初值为零的浮点变量，每次循环中，把这个浮点变量加上N1/N2，并将其结果的整数部分作为源指针距离起始位置的偏移量；这样，经过N2次循环，浮点变量的值恰好达到N1，源指针也恰好“走”到原像素列的末尾。
　　这个方法可行，但是太慢。如果能将浮点运算转化成整数运算就快多了。那么如何转化呢？我们可以设立一个值域为N1*N2的整数计数器，每次循环递增N1，并且规定，计数器每增加N2，源指针就前进一个像素。这样，经过N2次循环，计数器共增加了N1*N2，源指针则增加了N1个单元，恰好“走”完全程。实际编程中，我们是用一个值域为N2的整数计数器，超出值域部分取模处理。算法大致如下：

　　void StrechPixels(int N1, int N2, PIXEL src_pixels[], PIXEL dest_pixels[])
　　{
　　　　ASSERT(N1 <= N2);　　// N1 must <= N2
　　　　int p1 = 0, count = 0;
　　　　for (int p2 = 0; p2 < N2; p2++)
　　　　{
　　　　　　dest_pixels[p2] = src_pixels[p1];
　　　　　　count += N1;
　　　　　　while (count >= N2)
　　　　　　{
　　　　　　　　count -= N2;
　　　　　　　　p1++;
　　　　　　}
　　　　}
　　}

　　上面算法只是水平缩放单行像素，对垂直方向也采用同样的算法，便实现了任意比例的位图缩放。经过以上算法的处理，放大时图像出现马赛克，缩小时图像出现闪砾。若要获得高质量的缩放图形，须采用插值、过滤等技术。但是因为这些技术所需计算量太大，在游戏中通常靠硬件加速来实现，不宜软件解决。