DWORD biSizeImage; //размер растра в байтах
LONG biXPelsPerMeter; //вертикальное разрешение
LONG biYPelsPerMeter; //горизонтальное разрешение
DWORD biClrUsed; //количество цветов в изображении
DWORD biClrImportant; //минимальное количество «важных» цветов
} BITMAPINFOHEADER
//За заголовком растра может следовать палитра цветов, состоящая из //последовательности 4-байтовых структур RGBQUARD
Typedef struct _RGBQUARD
{BYTE rgbBlue; //синяя составляющая
BYTE rgbGreen; // зелёная составляющая
BYTE rgbRed; //красная составляющая
BYTE rgReserved; //заполнитель(всегда 0)
}RGBQUARD;
//Структура BITMAPINFOHEADER и структуры RGBQUARD собираются в структуре BITMAPINFO:
Typedef struct tagBITMAPINFO
{BITMAPINFOHEADER bmiHeader;
RGBQUARD bmiColors[1];
} BITMAPINFO;
После структуры BITMAPINFO на расстоянии bfOffBits (поле структуры BITMAPFILEHEADER) от начала файла начинаются растровые данные. Растровые данные представляют собой индексы в палитре цветов (в случае если bibitCount равно 1, 4, 8) или реальные значения цветов пикселов (в случае если bibitCount равно 24). Если bibitCount равно 24, то каждый пиксел представляется тремя байтами: первый байт - интенсивность синего цвета, затем по байту на зеленый и красный цвет. Этот формат цвета называется RGB888 или RGB24.
Растровые данные, соответствующие одной строке пикселов изображения, вне зависимости от формата цвета должны быть выровнены на границу двойного слова DWORD, т. е. каждая строка пикселов должна описываться целым числом двойных слов. Например, строка из 5 пикселов по 24 бита (3 байта) на пиксел может быть описана 15 байтами, но длина строки растровых данных в формате ВМР должна быть 16 байтов. Последний байт будет служить лишь для целей выравнивания.
Формат ВМР версии 3.x имеет разновидность (для Windows NT), предназначенную для хранения растровых данных с пиксельной глубиной 16 и 32 битов. Этот формат имеет точно такую же структуру заголовка растра BITMAPINFOHEADER. Его длина составляет 40 байтов. Отличие заключается в том, что поле bibitCount может принимать значения 16 и 32.
При пиксельной глубине 16 битов для хранения цвета пиксела отводится два байта (слово - тип WORD), каждому компоненту цвета пиксела отводится по 5 битов (формат цвета RGВ555). Младшие 5 битов задают интенсивность синего цвета, затем по 5 битов на зеленый и красный цвет, старший бит в слове не используется.
При пиксельной глубине 32 бита для хранения цвета пиксела отводится 4 байта (двойное слово - тип DWORD). При этом на каждый компонент цвета отводится по 8 бит, так же как и при 24-битной глубине, а старший байт в DWORD не используется (формат цвета RGВ888).
Дополнительные возможности этой разновидности формата проявляются, если указать значение поля biCompression, равное 3. В этом случае вслед за структурой BITMAPINFOHEADER (на месте палитры цвета) следуют три поля DWORD: RedMask, GreenMask, BlueMask, которые задают битовые маски для компонентов цвета пиксела. Биты в этих масках обязательно должны быть смежными и не содержать перекрывающихся полей.
Для 16-битовых растровых данных часто применяют формат RGВ565, который задается следующей маской.
RedMask = 0хF8000000; // 1111 1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
GгееnМаsk = 0х07Е00000; // 0000 0111 1110 0000 0000 0000 0000 0000
В1uеМаsk = 0х001F0000; // 0000 0000 0001 1111 0000 0000 0000 0000
С помощью этой маски из значения WORD, задающего цвет пиксела, извлекается значение каждого цветового компонента. В формате RGВ565 красному и синему цветам отводится по 5 битов, а зеленому - 6 битов. Такое неравноправие обосновывают тем, что человеческий глаз более восприимчив к зеленому цвету, поэтому тщательная запись его градаций позволяет повысить качество изображения.
Для 32-битовых растровых данных используют формат RGB101010, определяющий по 10 битов на каждый цвет, который задается следующей маской.
RedMask = 0ХFFC00000; // 1111 1111 1100 0000 0000 0000 0000 0000
GгееnМаsk = 0х00ЗFF000; // 0000 0000 0011 1111 1111 0000 0000 0000
В1uеМаsk = 0х00000FFС; // 0000 0000 0000 0000 0000 1111 1111 1100
По сравнению с форматом RGВ888 такое представление позволяет описать большее количество цветов.
2.4 Преобразования графических файлов
Рассмотрим два вида преобразований:
- точечные - новое значение элемента изображения (пиксела) рассчитывается только на основе его старого значения;
- пространственные (матричные) - при расчете нового значения пиксела учитывается не только его старое значение, но также значения некоторой области пикселов вокруг него.
Точечные преобразования удобно выполнять с помощью таблиц преобразования. Таблица преобразования - это просто массив, заполненный какими-то значениями. Размер массива равен максимальному значению, которое может принимать преобразуемая величина. С помощью такой таблицы удобно и быстро заменять одно значение другим. Таблицы преобразований применимы, когда новое значение формируется из единственного старого значения, т. е. при точечном преобразовании.
Рассмотрим, например, как можно инвертировать цвет картинки. Диапазон значений каждого 8-битного компонента цвета находится в пределах от 0 до 255. Создадим таблицу преобразования из 256 элементов и заполним ее значениями от 255 до 0 (рис. 2.4.1).
| индекс | 0 | 1 | 2 | 3 | … | 253 | 254 | 255 |
| значение | 255 | 254 | 253 | 252 | … | 2 | 1 | 0 |
Рисунок 2.4.1 - Таблица преобразования "инверсия"
После преобразования по формуле (V’= 255 - V) с использованием таблицы интенсивность 255 будет заменена на 0, 254 - на 1 и т. д. В случае такого простого преобразования, как инверсия цвета, использование таблицы может и не дать особого выигрыша по скорости, но если новое значение пиксела должно рассчитываться по более сложной формуле, чем в нашем случае, то выигрыш будет весьма заметен. Кроме того, использование таблиц позволяет использовать единообразный подход к осуществлению различных преобразований.
Пространственное преобразование заключается в нахождении свертки значений группы пикселов. Свертка вычисляется как сумма пиксельных значений, попавших в зону преобразования, помноженных на весовые коэффициенты. В качестве весовых коэффициентов выступают элементы матрицы преобразования. Значения элементов матрицы преобразования и определяют тип преобразования. Размер матрицы преобразования соответствует области пикселов, которые будут участвовать в преобразовании. Центральный элемент матрицы - весовой коэффициент преобразуемого пиксела (х, у). Поэтому матрицы преобразования, обычно имеют нечетный размер (например, 3x3 или 5x5 элементов). Например, свертка с помощью единичной матрицы соответствует преобразованию "размытие" (понижение четкости) изображения. Достигается такой эффект за счет усреднения значений группы пикселов, охваченной матрицей преобразования. Если значение пиксела (х, у) было выше среднего, оно уменьшится, если было ниже среднего, то увеличится. Однако это не означает, что все изображение станет монотонным, так как матрица преобразования движется по изображению вместе с координатами (х, у), средний уровень тоже изменяется.
3. ПРОСМОТР И РЕДАКТИРОВАНИЕ РАСТРОВЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ
3.1 Создание многодокументного приложения
С помощью генератора приложений АррWizard создаём каркас приложения для просмотра и редактирования рисунков.
- С помощью команды File/New/Projects/MFC AppWizard (exe) начнем создание приложения. Назовем проект ВМViewer.
- На первом шаге выберем тип приложения Multiple documents.
- Далее можно принять все установки по умолчанию.
3.2 Класс CRaster для работы с растровыми изображениями
Создаем в программе класс CRaster, отвечающий за загрузку и осуществляющий поддержку операций по обработке растрового изображения. Класс CRaster содержит два метода DrawBitmap, выполняющих вывод изображения на контекст устройства. Аргументы одного из методов позволяют задать положение и размеры выводимой области исходного изображения и определить область назначения. По умолчанию изображение выводится полностью в масштабе 1:1, однако с помощью аргументов этой функции можно и изменить масштаб. Второй метод позволяет просто указать позицию начала вывода и масштаб, в котором должно быть нарисовано изображение. Оба метода внутри используют мощную АРI-функцию StretchDIBits().
Режим масштабирования выбирается CDC-методом SetStretchBltMode():
int SetStretchBltMode(int nStretchMode);
Аргумент функции - nStretchMode - режим масштабирования. Поддерживаются следующие режимы масштабирования:
- BLACKONWHITE - выполняет булеву операцию AND между цветом существующих и удаленных пикселов (при уменьшении размера изображения). Этот режим используется, если масштабируется рисунок "черным по белому", т. е. алгоритм масштабирования будет стараться сохранить черные пикселы;
- COLORNCOLOR - этот режим удаляет (добавляет) строки (столбцы) пикселов без каких-либо попыток сохранить содержащуюся в них информацию. Наиболее быстрый режим. Используется, когда необходимо сохранить цвета изображения неизменными;
- WHITEONBLACK - выполняет булеву операцию OR. Этот режим используется, если масштабируется рисунок "белым по черному";
- HALFTONE - преобразует изображение к заданному размеру и при этом трансформирует цвета так, чтобы средний цвет полученной картинки приближался к исходному цвету. Наиболее медленный режим. Однако масштабированная картинка выглядит лучше за счет сглаживания "лестничного эффекта". Этот режим не работает в Windows 95/98, и, похоже, заменяется режимом COLORNCOLOR.
При масштабировании фотографий и цветных рисунков в большинстве случаев наиболее подходящим является режимы COLORNCOLOR и HALFTONE .
Чтобы можно было изменять масштаб вывода изображений, добавим в меню View программы команды Zoom In, Zoom Out, а для установки режима масштабирования – команды Stretch HALFTONE, Stretch COLORNCOLOR. Обработчики этих команд добавим в класс облика (листинг 3.2.1). Эти функции изменяют состояние переменных m_dScale и m_nStretchModeстановки режимов масштабирования также добавлены методы OnUpdateViewStretchhalftone() и OnUpdateViewStretchcoloroncolor() для обработки сообщения UPDATE_COMMAND_UI. В этих функциях можно управлять состоянием соответствующих команд в интерфейсе программы (например, можно делать недоступными команды в зависимости от состояния программы). В данном случае мы просто маркируем соответствующий режим масштабирования.