解决 StretchBlt 产生的像素堆积问题

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　　补充说明： 　　-- hoodlum1980 2010年1月28日

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　　我很快发现这篇文章实际上意义不大了。因为这是因为没有设置我们需要的拉伸模式导致的问题。

　　图像失真是由于 StretchBlt 的默认模式是 BLACKONWHITE：（对产生重叠的像素进行AND操作）导致的。事实上解决这个问题的正确方式是在 StretchBlt 之前调用 SetStretchBltMode 函数设置模式，下文中采用的方法实际上是 COLORONCOLOR 模式（即删除像素），这种模式将完全舍弃那些产生重叠的行列信息。下面解释一下这些模式：（内容来自 MSDN）

BLACKONWHITE

　　在保留像素和损失像素之间执行逻辑与（AND）操作。如果图片是单色位图，则被舍弃的黑色像素会在被保留的白色像素上保持黑色。

COLORONCOLOR

　　删除像素。不保留那些被舍弃行列上的像素信息。 （备注：即本文后面采用的下采样方式）

HALFTONE

　　把源矩形中的像素映射到目标矩形时，使像素的平均值近似相同。使用这种模式，应用程序必须然后调用  SetBrushOrgEx 校正画刷起始点，否则可能产生偏差。

WHITEONBLACK

　　在保留像素和损失像素之间执行逻辑或（OR）操作。如果图片是单色位图，则被舍弃的白色像素会在被保留的黑色像素上保持白色。

　　在拉伸绘制时，我们应该先进行模式设置：

     hdc = BeginPaint(hWnd, &ps);              
     SetStretchBltMode( hdc,  HALFTONE );
     HDC hMemDC = CreateCompatibleDC(hdc);
     SelectObject(hMemDC, m_Bitmap);
     StretchBlt( hdc, 0, 0, 102, 136, hMemDC, 0, 0, 331,372, SRCCOPY );
     DeleteDC(hMemDC);

　　EndPaint(hWnd, *ps);

　　以下是原文内容：

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　　本文所提到的问题是一个在实际项目中遇到的问题，在 VC 中，通过 StretchBlt 函数来完成缩小位图，将导致像素堆积（效果可参考下图）。具体体现就是 GDI 可能在 StretchBlt 的实现是比较简单的，导致使用拉伸绘制后的图像分辨率严重失真，以至于不能符合应用的要求。因此我们必须解决这个问题。（PS：在我印象中，可能在 GDI+ 中是不存在这个问题的。）

　　问题出现时，最开始我以为是在保存过程中的图像压缩质量导致的问题，但我把图像质量设置到 100% 时，图像质量依然没有任何改善，然后我发现其实图像质量的降低是发生在 StretchBlt 这一步，（DestRect 比原图小）一旦做了这个操作 ，则图像就变得面目全非，难以辨认细节。因此我很快的在网上搜索一些资料，也想过是不是要放弃CImage，该用网上的开源的CxImage。最终我采用的是在《CTreeCtrl和CListCtrl复杂控件的综合使用》一文中使用的方法：在matlab中叫做重采样（上采样-updample，下采样-downsample）。

　　在GDI中，如果是放大的拉伸绘制，产生的结果就是像素被线性放大，将出现明显锯齿，实际上问题不大。（一般的应用程序在放大图像时， 会在像素方格内进行线性插值来柔和图像。）因此本文主要讨论的是缩小的拉伸绘制。

　　缩小的拉伸绘制的原理非常简单，就是把图像缩小以后，我们把目标图像上的每个像素，按缩放比例去原图中选取相应像素，拷贝到目标图像中。 为了加快操作，我们使用图像的数据块进行操作。（在.NET中对应的大概是Bitmap.LockBits）

　　代码如下：

code_stretchbltfast

// 缩放复制
void  StretchBltFast(CImage *  pDest,  int  xDest,  int  yDest,  int  cxDest,  int  cyDest, 
    CImage *  pSrc,  int  xSrc,  int  ySrc,  int  cxSrc,  int  cySrc)
{
     int  i,j,k;
    LPBYTE pBitsSrc  =  (LPBYTE)(pSrc -> GetBits());  // 数据块起始位置
    LPBYTE pBitsDest  =  (LPBYTE)(pDest -> GetBits()); // 数据块起始位置
    LPBYTE pixAddrSrc  =  pBitsSrc;
    LPBYTE pixAddrDest  =  pBitsDest;

     int  strideSrc  =  pSrc -> GetPitch();  // pitch有时为负
     int  strideDest  =  pDest -> GetPitch();
     int  bytesPerPixelSrc  =  pSrc -> GetBPP() / 8 ;
     int  bytesPerPixelDest  =  pDest -> GetBPP() / 8 ;
    
     for  (j  =   0 ; j  <  cyDest; j ++ )
    {
         for  (i  =   0 ; i  <  cxDest; i ++ )
        {
            pixAddrSrc  =  pBitsSrc  +  (j  *  cySrc  /  cyDest)  *  strideSrc  +  (i  *  cxSrc  /  cxDest)  *   bytesPerPixelSrc;
            pixAddrDest  =  pBitsDest  +  strideDest  *  j   +  i   *  bytesPerPixelDest;

             // 复制当前像素
             for  (k  =   0 ; k  <  bytesPerPixelDest; k ++ , pixAddrDest ++ )
            {
                 * pixAddrDest  =   * pixAddrSrc;

                 // 是否可以移动到下一个通道？
                 if (k  <  bytesPerPixelSrc  -   1 ) pixAddrSrc ++ ;
            }
        }
    }
}

　　使用上面的重采样方法和GDI的StretchBlt方法绘制的图像效果如下：（可见重采样方法的效果是要好过StretchBlt）

　　补充一些其他讨论：

　　（1）MSDN中提到CImage可以使用32bpp的图片进行 alpha 合成， 即使用第四个通道作为每个像素的 alpha 值。本质上是通过调用 AlphaBlend 来实现的。根据 AlphaBlend 函数的要求，在绘制（draw）前必须预先把alpha通道应用到位图的RGB通道上（RGB*Alpha/255); 绘制结果如下所示：

　　预先应用alpha通道将改变RGB通道中的数据，代码如下所示：

Code_PreMultiplied

// 对CImage预先应用alpha通道
void  PreMultiplied(CImage *  pImg)
{
     int  i, j;
    LPBYTE pPixel;

     // 必须是32bpp
     if (pImg -> GetBPP()  !=   32 )
         return ;

    LPBYTE pBytes  =  (LPBYTE)pImg -> GetBits();
     int  stride  =  pImg -> GetPitch();

     int  width  =  pImg -> GetWidth();
     int  height  =  pImg -> GetHeight();

     for (j = 0 ; j < height; j ++ )
    {
         for (i = 0 ; i < width;i ++ )
        {
            pPixel  =  pBytes  +  j  *  stride  +  i  *   4 ;
            pPixel[ 0 ]  =  (BYTE)((UINT)pPixel[ 0 ]  *  pPixel[ 3 ] / 0xff );
            pPixel[ 1 ]  =  (BYTE)((UINT)pPixel[ 1 ]  *  pPixel[ 3 ] / 0xff );
            pPixel[ 2 ]  =  (BYTE)((UINT)pPixel[ 2 ]  *  pPixel[ 3 ] / 0xff );
        }
    }
}

　　在上图中，左上角是一个32bpp的图像绘制结果。 在下方我分别绘制了 0，1，2，3 每个通道的图像（转变成灰度图像），其中RGB通道是在应用Alpha通道前的数据。（可以事先创建一个24bpp的同等大小图像去接收某个通道数据）

code_getchannel

// 获取指定的通道，填充到pDest中（灰度图像）
void  GetChannel(CImage *  pDest, CImage *  pSrc,  int  channel)
{
     int  i, j, k;

    LPBYTE pPixelDest, pPixelSrc;
    LPBYTE pBytesDest  =  (LPBYTE)pDest -> GetBits();
    LPBYTE pBytesSrc  =  (LPBYTE)pSrc -> GetBits();

     int  strideDest  =  pDest -> GetPitch();
     int  strideSrc  =  pSrc -> GetPitch();

     int  width  =  pDest -> GetWidth();
     int  height  =  pSrc -> GetHeight();
     int  bppDest  =  pDest -> GetBPP();
     int  bppSrc  =  pSrc -> GetBPP();

     for (j = 0 ; j < height; j ++ )
    {
         for (i = 0 ; i < width;i ++ )
        {
            pPixelSrc  =  pBytesSrc  +  j  *  strideSrc  +  i * bppSrc / 8   +  channel;
            pPixelDest  =  pBytesDest  +  j  *  strideDest  +  i * bppDest / 8 ;
             for (k = 0 ; k  <  bppDest / 8 ; k ++ , pPixelDest ++ )
            {
                 * pPixelDest  =   * pPixelSrc;
            }
        }
    }
}

 

 　　本文参考以下资料：

　　（1） CTreeCtrl和CListCtrl复杂控件的综合使用 ；