使用C#的BitmapData

【文章摘要】最近要转开发平台，正研究C#。C#好是好，不过处理图片时一个像素一个像素的操作像素不是一般的慢。最近要转开发平台，正研究C#。C#好是好，不过处理图片时一个像素一个像素的操作像素不是一般的慢。其实Delphi也一样，但好在Delphi的Bitmap类提供了ScanLines，可以一行一行的读图，效率比较高。C#应该也有类似的东东。经过一番搜索，终于发现了BitmapData类。

先看个例子，这是对一张位图的每个像素按FF取补，然后输出到一个新图（代码有点啰嗦，不过应该可以说明问题了）。

int h = m_Bmp.Height; 
int w = m_Bmp.Width; 

Bitmap bmpOut = new Bitmap(w, h, PixelFormat.Format24bppRgb); 

BitmapData dataIn = m_Bmp.LockBits(new Rectangle(0,0,w,h),ImageLockMode.ReadOnly,PixelFormat.Format24bppRgb); 
BitmapData dataOut = bmpOut.LockBits(new Rectangle(0, 0, w, h), ImageLockMode.ReadWrite, PixelFormat.Format24bppRgb); 

unsafe 
{ 
    byte* pIn = (byte*)(dataIn.Scan0.ToPointer()); 
    byte * pOut = (byte*)(dataOut.Scan0.ToPointer()); 

    for (int y = 0; y < dataIn.Height; y++) 
    { 
        for (int x = 0; x < dataIn.Width; x++) 
        { 

            pOut[0] = (byte)(255 - pIn[0]); 
            pOut[1] = (byte)(255 - pIn[1]); 
            pOut[2] = (byte)(255 - pIn[2]); 

            pIn += 3; 
            pOut += 3; 
        } 

        pIn += dataIn.Stride - dataIn.Width * 3; 
        pOut += dataOut.Stride - dataOut.Width * 3; 
    } 
} 

bmpOut.UnlockBits(dataOut); 
m_Bmp.UnlockBits(dataIn);

貌似比Delphi复杂得多，难道我真的天生对指针过敏？还是Delphi的比较好理解，就是扫描每一行，然后对当前像素点的三个分量做处理，非常方便。而且C#代码中的Stride是个什么东东？

查找了不少资料，现在我是这么理解的：

假设有一张图片宽度为6，因为是Format24bppRgb格式(每像素3字节。在以下的讨论中，除非特别说明，否则Bitmap都被认为是24位RGB)的，显然，每一行需要6*3=18个字节存储。对于Bitmap就是如此。但对于BitmapData，虽然BitmapData.Width还是等于Bitmap.Width，但大概是出于显示性能的考虑，每行的实际的字节数将变成大于等于它的那个离它最近的4的整倍数，此时的实际字节数就是Stride。就此例而言，18不是4的整倍数，而比18大的离18最近的4的倍数是20，所以这个BitmapData.Stride = 20。显然，当宽度本身就是4的倍数时，BitmapData.Stride = Bitmap.Width * 3。

画个图可能更好理解。R、G、B 分别代表3个原色分量字节，BGR就表示一个像素。为了看起来方便我在每个像素之间插了个空格，实际上是没有的。X表示补足4的倍数而自动插入的字节。为了符合人类的阅读习惯我分行了，其实在计算机内存中应该看成连续的一大段。

Scan0 　　

--------------Stride----------------　　

--------------Width------------　　注：Width是图片（BGR作为一个单位）宽度

BGR BGR BGR BGR BGR BGR XX

现在应该很好理解了。首先用 BitmapData.Scan0找到第0个像素的第0个分量的地址。这个地址指向的是个byte类型，所以当时定义为byte* pIn。行扫描时，在当前指针位置（不妨看成当前像素的第0个颜色分量）连续取出三个值（3个原色分量。注意，0 1 2代表的次序是B G R。在取指针指向的值时，貌似p[n]和p += n再取p[0]是等价的），然后下移3个位置（pIn += 3，看成指到下一个像素的第0个颜色分量）。做过Bitmap.Width次操作后，就到达了Bitmap.Width * 3的位置，应该要跳过图中标记为X的字节了（共有Stride - Width * 3个字节），代码中就是 pIn += dataIn.Stride - dataIn.Width * 3;

跳过以后指针就到达下行的第0个像素了。按照此算法,一共需要做Bitmap.Height次行扫描（代码就是 for (int y = 0; y < dataIn.Height; y++)）。

另外，因为使用了unsafe，所以编译的时候需要设置“允许不安全的代码”。

让图像旁变成红色：

// Create a new bitmap.
Bitmap bmp = (Bitmap)this.pictureBox1.Image;

// Lock the bitmap's bits.  
Rectangle rect = new Rectangle(0, 0, bmp.Width, bmp.Height);
System.Drawing.Imaging.BitmapData bmpData = bmp.LockBits(rect, System.Drawing.Imaging.ImageLockMode.ReadWrite, bmp.PixelFormat);

// Get the address of the first line.
IntPtr ptr = bmpData.Scan0;

// Declare an array to hold the bytes of the bitmap. 
int bytes = Math.Abs(bmpData.Stride) * bmp.Height;
byte[] rgbValues = new byte[bytes];

// Copy the RGB values into the array.
System.Runtime.InteropServices.Marshal.Copy(ptr, rgbValues, 0, bytes);

// Set every third value to 255. A 24bpp bitmap will look red.   
for (int counter = 2; counter < rgbValues.Length; counter += 3)
    rgbValues[counter] = 255;

// Copy the RGB values back to the bitmap
System.Runtime.InteropServices.Marshal.Copy(rgbValues, 0, ptr, bytes);

// Unlock the bits.
bmp.UnlockBits(bmpData);
this.pictureBox1.Image = bmp;