[引擎笔记]之十六：位图

关键字： 位图结构 位图加载

注意：8位位图设置调色板项的时候不起作用。需要在每帧调用的时候，都调用设置调色板项才起作用！！

// 每帧调用
int Game_Main()
{
    ...
    ...
    lpddpal->SetEntries(0, 0, MAX_COLORS_PALETTE, bitmap.palette);
    ...
    ...
}

1.位图文件结构

磁盘中的.BMP文件结构：

位图文件 .bmp 文件
位图文件头	–>	位图文件信息	BITMAPFILEHEADER
位图信息段	–>	位图信息以及像素信息。关于数据和BMP尺寸的详细信息	BITMAPINFO
	位图信息头	位图信息	BITMAPINFOHEADER
	调色板信息(如果有)	RGB quad[] 结构	RGBQUAD
位图数据RGB像素或索引数据	–>	位图像素数据	Stream Data

• 位图文件头 BITMAPFILEHEADER: 存放图像信息的总体信息

  typedef struct tagBITMAPFILEHEADER {
          WORD    bfType;         // 文件type .BMP文件是0x4D42
          DWORD   bfSize;         // bitmap file的size
          WORD    bfReserved1;    // 保留位，一定是0
          WORD    bfReserved2;    // 保留位，一定是0
          DWORD   bfOffBits;      // 从BITMAPFILEHEADER结构到bitmap bits的偏移量
  } BITMAPFILEHEADER, FAR *LPBITMAPFILEHEADER, *PBITMAPFILEHEADER;

• 位图信息段：BITMAPINFO,包括两部分数据结构,BITMAPINFOHEADER部分和调色板信息部分（如果有的话）
  BITMAPINFO:

  typedef struct tagBITMAPINFO {
      BITMAPINFOHEADER    bmiHeader;      // 头部
      RGBQUAD             bmiColors[1];   // 调色板信息
  } BITMAPINFO, FAR *LPBITMAPINFO, *PBITMAPINFO;

BITMAPINFOHEADER:

typedef struct tagBITMAPINFOHEADER{
        DWORD      biSize;          // 此结构体的size
        LONG       biWidth;         // bitmap的宽度，单位是pixels
        LONG       biHeight;        // bitmap的高度，单位是pixels
                                    // 如果是正数，bitmap是bottom-up DIB,初始位置是左下角
                                    // 如果是负数，bitmap是top-down DIB，初始位置是左上角
        WORD       biPlanes;        // 指定色彩平面，一定为1
        WORD       biBitCount;      // 指定单个像素的大小(bits)
        DWORD      biCompression;   // 指定压缩格式。 .BMP的未压缩格式为BI_RGB
        DWORD      biSizeImage;     // size of image in bytes
        LONG       biXPelsPerMeter; // x轴方向每米的像素数量
        LONG       biYPelsPerMeter; // y轴方向每米的像素数量
        DWORD      biClrUsed;       // 指定bitmap使用的颜色数量。8位图像为256，其他位图像为0.
        DWORD      biClrImportant;  // 指定导入颜色的数量。8位图像为256，其他位图像为0.
} BITMAPINFOHEADER, FAR *LPBITMAPINFOHEADER, *PBITMAPINFOHEADER;

RGBQUAD: 位图文件中的调色板项。正常PALETTEENTRY的倒序

typedef struct tagRGBQUAD {
        BYTE    rgbBlue;
        BYTE    rgbGreen;
        BYTE    rgbRed;
        BYTE    rgbReserved;
} RGBQUAD;


+ 图像数据区：是一个字节流，描述了1/4/8/16/24位图像像素。
    + 数据是逐行排列的，有时候会颠倒过来（上下颠倒）。通过biHeight的正负号来表示。正值表示颠倒，负值表示正常。

2.加载位图文件

Win32 API中提供加载图像的函数LoadImage(), 但是这个函数太通用了，以至于要真正得到像素数据是很繁琐的.
因此，定义一个新的位图文件类型和加载位图的函数。

2.1 新位图文件结构

// 自定义的位图文件类型。
typedef struct BITMAP_FILE_TAG
{
	BITMAPFILEHEADER bitmapfileHeader;		// 位图文件信息
	BITMAPINFOHEADER bitmapInfoHeader;		// 位图信息
	PALETTEENTRY palette[256];				// 调色板，如果有
	UCHAR *buffer;							// 位图像素数据
}BITMAP_FILE, *BITMAP_FILE_PTR;

将所有需要的信息都组合在一起。
bitmapfileHeader 为位图文件信息
bitmapInfoHeader 为位图信息
pallette 为调色板项。只有1 4 8位位图有
buffer 为像素数据

2.2 加载位图文件

上下翻转bitmap内存:

// 上下翻转bitmap内存
int Flip_Bitmap(UCHAR* image, int bytes_per_line, int height)
{
	UCHAR *buffer;
	if (!(buffer = (UCHAR*)malloc(bytes_per_line*height)))
	{
		return 0;
	}

	memcpy(buffer, image, bytes_per_line*height);

	for (int i = 0; i < height; ++i)
	{
		memcpy(&image[(height - 1 - i)*bytes_per_line], &buffer[i*bytes_per_line], bytes_per_line);
	}
	free(buffer);
	return 1;
}

加载bitmap文件:

// 加载bitmap文件
int Load_Bitmap_File(BITMAP_FILE_PTR bitmap, const char* filename)
{
	int file_handle, index;

	UCHAR *temp_buffer = NULL;
	OFSTRUCT file_data;

	if ((file_handle = OpenFile(filename, &file_data, OF_READ)) == -1)
	{
		printf("load_bitmap_file error! openFile failed!!");
		return 0;
	}

	// 读取bitmap文件头部分的信息
	_lread(file_handle, &bitmap->bitmapfileHeader, sizeof(BITMAPFILEHEADER));

	// 如果读取之后，不是bitmap类型
	if (bitmap->bitmapfileHeader.bfType != BITMAP_ID)
	{
		_lclose(file_handle);
		printf("load_bitmap_file error! read headinfo failed!!");
		return 0;
	}

	// 读取bitmap头部分的信息
	_lread(file_handle, &bitmap->bitmapInfoHeader, sizeof(BITMAPINFOHEADER));

	// 如果是8位模式，读取调色板信息
	// 并且调整rgb顺序。读取信息是BGR顺序，Paletteentry是RGB顺序. G的顺序不用改变.
	if (bitmap->bitmapInfoHeader.biBitCount == 8)
	{
		_lread(file_handle, &bitmap->palette, MAX_COLORS_PALETTE * sizeof(PALETTEENTRY));

		for (index = 0; index < MAX_COLORS_PALETTE; ++index)
		{
			int tmp_color = bitmap->palette[index].peRed;
			bitmap->palette[index].peRed = bitmap->palette[index].peBlue;
			bitmap->palette[index].peBlue = tmp_color;

			bitmap->palette[index].peFlags = PC_NOCOLLAPSE;
		}
	}

	// 最后，读取像素信息
	// 定位开始位置
	_llseek(file_handle, -(int)(bitmap->bitmapInfoHeader.biSizeImage), SEEK_END);

	if (bitmap->bitmapInfoHeader.biBitCount == 8 ||
		bitmap->bitmapInfoHeader.biBitCount == 16 ||
		bitmap->bitmapInfoHeader.biBitCount == 24
		)
	{
		if (bitmap->buffer)
		{
			free(bitmap->buffer);
		}

		if (!(bitmap->buffer = (UCHAR*)malloc(bitmap->bitmapInfoHeader.biSizeImage)))
		{
			_lclose(file_handle);
			printf("load_bitmap_file error! malloc failed!!");
			return 0;
		}

		// 读取到buffer中
		_lread(file_handle, bitmap->buffer, bitmap->bitmapInfoHeader.biSizeImage);

	}
	else		// 其他位的像素（serious problem) 
	{
		printf("load_bitmap_file error! not 8pixel !!");
		return 0;
	}

	_lclose(file_handle);

	Flip_Bitmap(bitmap->buffer,
		bitmap->bitmapInfoHeader.biWidth*(bitmap->bitmapInfoHeader.biBitCount / 8),
		bitmap->bitmapInfoHeader.biHeight);

	return 1;
}

释放bitmap内存：

// 释放内存
int Unload_Bitmap_Flie(BITMAP_FILE_PTR bitmap)
{
	if (bitmap->buffer)
	{
		free(bitmap->buffer);
		bitmap->buffer = NULL;
	}

	return 1;
}

2.3其他总结

1. 文件操作中SEEK_END表示定位文件位置到最后。文件相关的知识都是互通的，从python的文件操作中获取的知识~
2. 读取位图文件的像素信息时，按字节（UCHAR）存储的。在之后的使用过程中，8位位图每个像素一个字节，所以一个UCHAR就代表了；16为位图每个像素2个字节，因此需要使用USHORT获取2个字节；24位位图每个像素3个字节，因此是3个UCHAR表示了一个像素的BGR。
3. 关于24位像素深度，PC是不支持的，转换成32位位深加载24位位图，补一个字节的Alpha,转成32位的像素。
4. 书中示例代码，设置调色板项都是在初始化的时候设置一次，但是最终显示效果上，没有起作用的。需要在每帧渲染之前都设置一次调色板。
5. 使用IrfanView图片查看软件，有调色板的位图，在Image->Palette->Editor Palette中可以查看和修改调色板。（自己用pc自带的图片编辑器做的8位位图和示例中给的8位位图调色板相差非常大）

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