Win32 ３原色

GetPixel() 関数, SetPixel() 関数でプログラムすると実行速度が気になります。
そこで Win32 API のデバイス独立ビットマップ(Device-Independent Bitmap) を使って直接アクセスする方法を試します。
画像の色は R(赤) G(緑) B(青) の組み合わせで決まるのですが、３原色を個々に設定して描画してみましょう。

前田稔(Maeda Minoru)の超初心者のプログラム入門

プログラムの説明

  1. Win32 API を使って３原色を個々に設定する image.cs のソースコードです。
    次のソースコードは Image Guid にまとめて掲載しているので、こちらを参照して下さい。
    BITMAPINFOHEADER 構造体の定義 BITMAPINFO 構造体の定義 Win32 API の関数宣言InitDib() 関数
    //★ Win32 API で RGB を切り替えて描画    前田 稔
using System;
using System.Drawing;
using System.Windows.Forms;
using System.Runtime.InteropServices;
using System.Diagnostics;

struct BITMAPINFOHEADER
{
    ・・・ Image Guid を参照 ・・・
};

public class MyForm : Form
{   Face    App;
    int     mode = 7;

    public MyForm()
    {
        BackColor = SystemColors.AppWorkspace;
        App = new Face();
        Width = App.m_bmp.Width;
        Height = App.m_bmp.Height+32;
        App.InitDib();
        App.CopyBmp(App.m_DibDC);
        App.ChkPix();
        Paint += new PaintEventHandler(MyHandler);
        MouseDown += new MouseEventHandler(OnMyMouseDown);
    }

    private void MyHandler(object sender, PaintEventArgs e)
    {
        Graphics g; 
        g = e.Graphics;
        if (App.m_bmp == null)  Application.Exit();
        App.ViewDib(g,0,0);
    }

    private void OnMyMouseDown(object sender, MouseEventArgs e)
    {
        if (e.Button == MouseButtons.Left)  //マウスの左ボタン
        {
            mode = (mode+1)%8;
            App.SetRGB(mode);
        }
        Invalidate();
    }
}

//☆ Face Object Class
unsafe class Face
{
    public  Bitmap  m_bmp;      // 入力画像
    public  IntPtr  m_Dib;      // DIB 画像
    public  IntPtr  m_DibDC;    // DIB DC
    public  byte    *dat;       // DIB ピクセルデータ
    string  ImgFile = "";
    public const int BI_RGB = 0;
    public const int DIB_RGB_COLORS = 0;
    public const int SRCCOPY = 0xcc0020;
 
    [DllImport("gdi32.dll")]

    ・・・ Image Guid を参照 ・・・

    // Constructor
    public Face()
    {
        OpenFileDialog opendlg = new OpenFileDialog();
        opendlg.Filter = "画像ファイル (*.bmp)|*.bmp|すべてのファイル (*.*)|*.*";
        if (opendlg.ShowDialog() == DialogResult.OK)
        {   ImgFile = opendlg.FileName; }
        try
        {   m_bmp = new Bitmap(ImgFile); }
        catch
        {   MessageBox.Show("画像ファイルが読めません！", ImgFile);
            return;
        }
    }

    // Destructor
    ~Face()
    {   DeleteDC(m_DibDC);
        DeleteObject(m_Dib);
    }

    // 画像ファイルの入力
    public void LoadImage(string file)
    {   m_bmp = new Bitmap(file);  }
    public void LoadImage()
    {   LoadImage(ImgFile);  }

    // m_DibDC(DIB) の画像を描画する 
    public void ViewDib(Graphics g, int x, int y)
    {
        if (m_DibDC == null) return;
        IntPtr hDC = g.GetHdc();
        BitBlt(hDC, x, y, m_bmp.Width, m_bmp.Height, m_DibDC, 0, 0, SRCCOPY);
        g.ReleaseHdc(hDC);
    }

    // hDC ← Bitmap m_bmp イメージデータの転送 
    public void CopyBmp(IntPtr hDC)
    {
        IntPtr hBmpSrc = m_bmp.GetHbitmap();
        Graphics gdraw = Graphics.FromImage(m_bmp);
        IntPtr srcHDC = gdraw.GetHdc();
        SelectObject(srcHDC, hBmpSrc);
        BitBlt(hDC, 0, 0, m_bmp.Width, m_bmp.Height, srcHDC, 0, 0, SRCCOPY);
        DeleteObject(hBmpSrc);
        gdraw.ReleaseHdc(srcHDC);
    }

    //☆ DIB の初期化
    unsafe public void InitDib()
    {
        ・・・ Image Guid を参照 ・・・
    }

    // Image 画像を Dib に転送して mode の色に設定する関数
    public void SetRGB(int mode)
    {
        CopyBmp(m_DibDC);
        for(int y=0; y<m_bmp.Height; y++)
            for (int x=0; x<m_bmp.Width; x++)
            {
                if ((mode & 1) == 0)    MAP(x, y, 0, 0);
                if ((mode & 2) == 0)    MAP(x, y, 1, 0);
                if ((mode & 4) == 0)    MAP(x, y, 2, 0);
            }
    }
    // *dat(x, y, c) に v を設定
    public void MAP(int x, int y, int c, byte v)
    {
        byte *pt;
        pt = dat+(y*m_bmp.Width+x)*4+c;
        *pt = v;
    }

    // byte *dat; の印字確認
    public void ChkPix()
    {
        for(int i = 0; i < 32; i++)
        {   DebugRGB(dat+i*4);  }
    }
    public void DebugRGB(byte *v)
    {
        Debug.Write("BGRA: " + *v + ", " + *(v+1) + ", " + *(v+2) + ", " + *(v+3) + "\n");
    }
}

class image01
{
    [STAThread]
    public static void Main()
    {
        MyForm mf = new MyForm();
        Application.Run(mf);
    }
}
  2. Win32 API の使い方の基本を Image Guid で説明しています。
    Runtime.InteropServices と Diagnostics を取り込んで下さい。
    using System.Runtime.InteropServices;
using System.Diagnostics;
  3. 画像の色(ピクセル)は、３原色(赤緑青)を８ビット(256階調)の組み合わせで表します。
    青色(B)の８ビット 緑色(G)の８ビット 赤色(R)の８ビット
    このプログラムでは、３原色を個々に設定して描画します。
    mode が色の組み合わせを指定する領域で「０～７」で指定します。
    int     mode= 7;        // 色モード(0～7)
    1: が青色に対応するビットで、2: が緑色に対応するビットで、4: が赤色に対応するビットです。
    例えば 1: は青色になり、6: は緑と赤の組み合わせで黄色になります。
  4. MyForm では Face Class の Constructor から BMP File を選択して画像を入力します。
    入力した画像に合わせてウインドウサイズを設定します。
    BitBlt で描画するので「ピクセル／インチ」は考慮しません。
    App.InitDib(); 関数で DIB を初期化します。
    MyHandler では m_DibDC の画像を描画するので、App.CopyBmp(App.m_DibDC); で画像を転送します。
    App.ChkPix(); は画像が転送されたことを確認するためにピクセルデータの先頭部分を印字しています。
    public class MyForm : Form
{   Face    App;
    int     mode = 7;

    public MyForm()
    {
        BackColor = SystemColors.AppWorkspace;
        App = new Face();
        Width = App.m_bmp.Width;
        Height = App.m_bmp.Height+32;
        App.InitDib();
        App.CopyBmp(App.m_DibDC);
        App.ChkPix();
        Paint += new PaintEventHandler(MyHandler);
        MouseDown += new MouseEventHandler(OnMyMouseDown);
    }
  5. MyHandler() では、３原色を個々に切り替えて App.ViewDib() 関数で描画します。
        private void MyHandler(object sender, PaintEventArgs e)
    {
        Graphics g; 
        g = e.Graphics;
        if (App.m_bmp == null)  Application.Exit();
        App.ViewDib(g,0,0);
    }
  6. 画像を描画する Face Object Class では、ポインターを使うので unsafe を設定して下さい。
    m_bmp; が選択した BMP 画像を入力する領域です。
    m_Dib; が DIB の画像の領域で m_DibDC; がそのハンドルです。
    byte *dat; が DIB のピクセルデータへのポインターです。
    //☆ Face Object Class
unsafe class Face
{
    public  Bitmap  m_bmp;      // 入力画像
    public  IntPtr  m_Dib;      // DIB 画像
    public  IntPtr  m_DibDC;    // DIB DC
    public  byte    *dat;       // DIB ピクセルデータ
  7. Face Class の Destructor で取得したオブジェクトを開放します。
        // Destructor
    ~Face()
    {   DeleteDC(m_DibDC);
        DeleteObject(m_Dib);
    }
  8. ViewDib() 関数が RGB を順に切り替えた DIB の画像を描画する関数です。
        // m_DibDC(DIB) の画像を描画する 
    public void ViewDib(Graphics g, int x, int y)
    {
        if (m_DibDC == null) return;
        IntPtr hDC = g.GetHdc();
        BitBlt(hDC, x, y, m_bmp.Width, m_bmp.Height, m_DibDC, 0, 0, SRCCOPY);
        g.ReleaseHdc(hDC);
    }
  9. CopyBmp() 関数は hDC で指定されたデバイスに m_bmp の画像を転送する関数です。
        // hDC ← Bitmap m_bmp イメージデータの転送 
    public void CopyBmp(IntPtr hDC)
    {
        IntPtr hBmpSrc = m_bmp.GetHbitmap();
        Graphics gdraw = Graphics.FromImage(m_bmp);
        IntPtr srcHDC = gdraw.GetHdc();
        SelectObject(srcHDC, hBmpSrc);
        BitBlt(hDC, 0, 0, m_bmp.Width, m_bmp.Height, srcHDC, 0, 0, SRCCOPY);
        DeleteObject(hBmpSrc);
        gdraw.ReleaseHdc(srcHDC);
    }
  10. SetRGB() が赤緑青の色を mode に従って設定する関数です。
    CopyBmp(m_DibDC); で入力した画像を DIB の m_DibDC に転送します。
    そして m_DibDC のイメージを mode に従って色ごとに off(ゼロ) にします。
    ゼロに設定された色は無くなるので、例えば mode=1 では青色だけで描画されます。
    実行結果を見ていただきたいのですが、カラー写真の画像などでは RGB を切り替えると面白い画像になります。
        // Image 画像を Dib に転送して mode の色に設定する関数
    public void SetRGB(int mode)
    {
        CopyBmp(m_DibDC);
        for(int y=0; y<m_bmp.Height; y++)
            for (int x=0; x<m_bmp.Width; x++)
            {
                if ((mode & 1) == 0)    MAP(x, y, 0, 0);
                if ((mode & 2) == 0)    MAP(x, y, 1, 0);
                if ((mode & 4) == 0)    MAP(x, y, 2, 0);
            }
    }
    // *dat(x, y, c) に v を設定
    public void MAP(int x, int y, int c, byte v)
    {
        byte *pt;
        pt = dat+(y*m_bmp.Width+x)*4+c;
        *pt = v;
    }
  11. ChkPix() で *dat が指し示すビットマップデータの先頭部分を印字します。
    BMP FILE(DIB)では上下逆に格納されているので、最下段のラインの左端から印字されます。
        // byte *dat; の印字確認
    public void ChkPix()
    {
        for(int i = 0; i < 32; i++)
        {   DebugRGB(dat+i*4);  }
    }
    public void DebugRGB(byte *v)
    {
        Debug.Write("BGRA: " + *v + ", " + *(v+1) + ", " + *(v+2) + ", " + *(v+3) + "\n");
    }
  12. Ｃ言語 Windows でも同様のプログラム Image ３原色 を作成しています。

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超初心者のプログラム入門(C# Frame Work)