随着计算机硬件和操作系统的发展,用户,开发者都对用户界面的美化追求逐渐提高。我们可以看到每一代操作系统都对图形界面进行提升,图标也经历和见证了这个发展过程。目前的图标是随图像携带遮罩(mask)图像的多文件格式,但发展到目前为止,这种遮罩图像还是二值图形,也就是仅有“显示”或“不显示”两种截然分明的选择,而不存在中间选择(也就是和屏幕底色的alpha合成)。

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      【声明】由于网友提醒,GDI+支持png图片的alpha绘制了。所以不再发布到首页了。感谢“斯克迪亚”网友的提醒。 

                  — hoodlum1980  @ 2009年8月6日

      补充: WINDOWS 从 XP 系统已经支持带有 alpha 通道的图标,即具有“反锯齿”效果的图标,要求这种图标必须提供大概九副图像。

      具体细节可参考MSDN文档中的相关说明。

      – hoodlum1980 @ 2009年12月24日

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     随着计算机硬件和操作系统的发展,用户,开发者都对用户界面的美化追求逐渐提高。我们可以看到每一代操作系统都对图形界面进行提升,图标也经历和见证了这个发展过程。目前的图标是随图像携带遮罩(mask)图像的多文件格式,但发展到目前为止,这种遮罩图像还是二值图形,也就是仅有“显示”或“不显示”两种截然分明的选择,而不存在中间选择(也就是和屏幕底色的alpha合成)。
      对图标的显示方式我们简要回顾以下:一个图标有下面的XOR和AND两种图像组成,其中前者可以是从16色 到真彩色图像,后者则是二值图像;      
            
      在系统绘制 icon 时,先把AND二值 图像用“与”合成模式(SRCAND)复制到屏幕,可以从上图中看出,这时屏幕上图标透明像素(mask中的白色部分)所在部分不受影响,而不透明部分都变成0(黑色),然后再用XOR真彩色图像用“异或”(SRCINVERT)操作复制到屏幕,异或的特点是相同为0,相异为1:
      0 ^ 0 =0;      0 ^ 1 =1;      1 ^ 1 =0
      因此,XOR 真彩图像的黑色部分屏幕颜色保持不变,而图标不透明部分和 0 异或,因此这部分XOR图像被覆盖方式复制到屏幕。这样就实现了图标绘制后的效果。可见图标文件定义后的绘制非常简洁方便。
      但是我忽然产生一个想法,由于现在的图标在贴图时非0即1,从不透明到完全透明是一个跳跃性的转变,而没有中间介于二者之间的模糊状态,因此我为什么不尝试把遮罩图像从二值图扩充为一个完整的 Alpha 通道呢。在 Photoshop 里面,alpha 通道是用户极其熟悉的概念,它本质上是一个和原图大小相同的灰度图像(位深度=8),用于表述选区,图层合成,蒙版等等。这样,图标在贴图时,就可以和屏幕进行更加“柔和”的 alpha 合成效果,实现和 photoshop 中多个图层合成相同的效果,可以减少图标的突兀和锯齿感等等。我们知道,随着GDI发展,可能也开始逐渐支持 alpha 合成,但是通常仅仅是携带一个统一的alpha参数,应用到全图。而我们设想的是,alpha信息实际上是属于像素的一个属性,和具体图形相关,因此它应该由图标图形文件本身携带才合理。因此一个图标图像中每一个像素点可以具有自己独立的 alpha 值,这正是 photoshop 图像处理中的特征。

      (补记:正是因为GDI+支持绘制 PNG 格式的透明位图,因此本文实际意义已经失去。)

      为了简单期间,我们对所有的图标都采用格式明确的 BMP 格式,这有利于我们的代码实现。考虑一个 普通 RGB图像,位深度(bpp)为24,我们的方法是,在这个文件的结尾追加alpha通道,也就是再补充一个和原图尺寸相同的灰度图像,使图像的位深在逻辑上增加到 32。当然,改写后的文件站在原来角度上来看,它依然是一个普通的 bmp 文件,只是结尾多了一些内容而已。
      设计的合成效果如下图所示:
      

      下面我采用了VC来做功能实现,最开始我选择VC6,但是忽然想到可能很多人不会装VC6,为了免却项目升级的麻烦,我马上改成了VS2005,但我想这个Demo的代码可以等效的转换成C#,采用 VC 来实现主要是首要基于效率的考虑。
      在项目中我增加了一个类: CAlphaIcon, 它具有以下的一些函数:
      

CAlphaIcon.h
//合成像素
#define BLEND(c1,c2,a)    ((((c1)*(255-(a))+(c2)*(a)))/255)

typedef struct _BITMAP_PRIVATE_DATA
{
    BYTE 
*pPixels;    /*指向位图数据的指针 RGB图像!原始数据!*/
    BYTE 
*pAlpha;    /*指向Alpha数据的指针(灰度图像)*/
    BYTE 
*lpDIBData;//DIB文件的位图数据块内存起始地址(Scan0,可以直接修改DIB)
    BYTE bpp;        //位深度(=24)
    unsigned int stride;        /*扫描行宽度*/
    unsigned 
int strideAlpha;    /*Alpha通道的扫描行宽度*/
    unsigned 
int width;            /*图片高度*/
    unsigned 
int height;        /*图片宽度*/
    HANDLE    hSection;            
/*DIB Section 的内存映射文件句柄*/
    
} BITMAP_PRIVATE_DATA, 
*LPBITMAP_PRIVATE_DATA;

//带有全Alpha信息通道的图标
class CAlphaIcon
{
private:
    BITMAP_PRIVATE_DATA m_data;
    BITMAPINFO m_bminfo; 
//DIB信息

public:
    
bool Load(TCHAR *filename);
    
void DeleteBitmap();
    
void Draw(HDC hDC, int nXDest, int nYDest);
    
void GetSize(SIZE* sz);
    
bool WriteIconFile(TCHAR* bmfile, TCHAR* alfile);
    
bool IsNull(); //用于判断已经是否加载了图片
};

      这个类主要负责对我们所设想的全alpha信息图标的绘制,加载,以及根据一个位图和一个alpha灰度图生成这种图标。这里的函数是以我以前写过的一篇文章《用C语言读取 bmp 位图》的代码为基础的。
      下面我们主要介绍以下这种全alpha通道图标的绘制过程。我主要考虑以下几点,一是不可能再使用传统图标的那种BitBlt 块传送方式去简单完成,因为每一个像素都需要到和屏幕进行一个自己的合成。二是尽管使用 GetPixel, SetPixel函数读写像素非常方便简单,但是这样做每个像素都需要从HDC走,考虑到绘制效率,我们不能这样去做。而是要通过直接操作内存中的位图数据块去做alpha合成,然后再一次性 bitblt 到屏幕。

      绘制步骤简要如下:
      (1)先把图标的数据和alpha通道数据加载到内存。并得到位图的扫描行宽度(stride),图像尺寸等信息。
      (2)创建了一个内存映射文件句柄 hSection;并得到该内存文件一个视图内存指针: lpDIBData。
      (3)从HDC 创建一个 DIB 位图: CreateDIBSection,把已经创建的内存文件句柄传递进去,这时 lpDIBData 设置为指向文件起始处。
      (4)创建一个内存DC,并选入DIB位图,然后把屏幕数据 bitblt 传送到内存DC。此时 lpDIBData 指向屏幕位图数据块。
      (5)这时我们改写 lpDIBData 指向的内存数据,用加载到内存中的图标数据和alpha通道数据进行逐一alpha合成。
      (6)再把内存DC bitblt 拷贝送回到 HDC 即可。

      这里把 AlphaIcon.cpp的主体代码展示如下,注意,代码中的以“t_”为前缀的函数是我在 AlphaIcon.h 中的函数名宏定义,是为了同时适用于 unicode 和多字节字符串环境。具体可以参见 AlphaIcon.h中的代码。
      

AlphaIcon.cpp
#include StdAfx.h
#include 
AlphaIcon.h

/*加载位图,注意,只能加载bpp=24的位图*/
bool CAlphaIcon::Load(TCHAR *filename)
{
    FILE
* stream;
    
int i,j;
    size_t bytesRead
=0, stride=0;
    
/*必须是long型(即int32)*/
    
long offset;
    BITMAPFILEHEADER fileHeader;
    BITMAPINFOHEADER infoHeader;
    
    
//是否加载过图片
    if(this->m_data.pPixels != NULL)
        
this->DeleteBitmap();

    stream=t_fopen(filename,_T(rb));
    
if(stream==NULL)
    {
        
//open file failed
        return false;
    }
    fseek(stream,
0,0);
    fread(
&fileHeader,sizeof(fileHeader),1,stream);
    fread(
&infoHeader,sizeof(infoHeader),1,stream);

    /*设置图片的宽度和高度信息*/
    
this->m_data.width=(unsigned int)(infoHeader.biWidth);
    
this->m_data.height=(unsigned int)(infoHeader.biHeight);
    
this->m_data.bpp = (BYTE)infoHeader.biBitCount;//位深度

    
/* stride: scan line bytes count. padding for 4 bytes */
    
/* stride:扫描行宽度 */
    
this->m_data.stride=(infoHeader.biBitCount * infoHeader.biWidth+31)/32*4;
    
this->m_data.strideAlpha = (8* infoHeader.biWidth + 31)/32*4;

    /*分配数据空间!*/
    
this->m_data.pPixels=(BYTE*)malloc( this->m_data.stride * infoHeader.biHeight );
    
if(this->m_data.pPixels==NULL) /*检测内存是否分配成功!*/
    {
        fclose(stream);
        
return false;
    }

    this->m_data.pAlpha = (BYTE*)malloc(this->m_data.strideAlpha * infoHeader.biHeight );
    
if(this->m_data.pAlpha==NULL) /*检测内存是否分配成功!*/
    {
        free(
this->m_data.pPixels);
        fclose(stream);
        
return false;
    }
    
    
//加载位图数据
    fseek(stream, fileHeader.bfOffBits, SEEK_SET);
    bytesRead 
= fread(this->m_data.pPixels, 1this->m_data.stride * this->m_data.height, stream);

    //加载alpha通道
    bytesRead = fread(this->m_data.pAlpha, 1this->m_data.strideAlpha * this->m_data.height, stream);

    fclose(stream);    /* close the bitmap file */

    //设置bminfo
    memcpy(&this->m_bminfo.bmiHeader, &infoHeader, sizeof(BITMAPINFOHEADER));

    //打开内存映射
    this->m_data.hSection = CreateFileMapping(
        INVALID_HANDLE_VALUE,    
// use paging file
        NULL,                    // default security 
        PAGE_READWRITE,          // read/write access
        0,                       // max. object size 
        this->m_data.stride * this->m_data.height,// buffer size  
        NULL);       // name of mapping object

    
this->m_data.lpDIBData = (BYTE*)MapViewOfFile(
        
this->m_data.hSection,
        FILE_MAP_ALL_ACCESS,
        
0,
        
0,    //文件偏移地址
        0); //If dwNumberOfBytesToMap is zero, the entire file is mapped. 

    
return true;/*加载成功!返回*/
}

/*释放位图数据占用的内存*/
void CAlphaIcon::DeleteBitmap()
{
    
/*释放内存!*/
    
if(this->m_data.pPixels != NULL)
        free(
this->m_data.pPixels);

    if(this->m_data.pAlpha != NULL)
        free(
this->m_data.pAlpha);    

    //关闭内存映射
    if(this->m_data.lpDIBData!=NULL)
        UnmapViewOfFile(
this->m_data.lpDIBData);

    if(this->m_data.hSection != NULL)
        CloseHandle(
this->m_data.hSection);

    this->m_data.pPixels = NULL;
    
this->m_data.pAlpha = NULL;
    
this->m_data.lpDIBData = NULL;
    
this->m_data.hSection = NULL;
    
return;    
}

//把图片绘制到HDC
void CAlphaIcon::Draw(HDC hDC, int nXDest, int nYDest)
{
    
int i,j;
    
//是否已经分配了空间
    if(this->m_data.pPixels == NULL) return;

    LPVOID lpBits;//接收数据起始地址
    HBITMAP hDIB = CreateDIBSection(hDC, &this->m_bminfo, DIB_PAL_COLORS, &lpBits, this->m_data.hSection, 0);

    HDC hmemdc = CreateCompatibleDC(hDC);
    HGDIOBJ hOldBm 
= SelectObject(hmemdc, hDIB);
    
//贴图
    BitBlt(hmemdc, 00this->m_data.width, this->m_data.height, hDC, nXDest, nYDest, SRCCOPY);

    //依次对每个像素进行alpha合成
    for(i=0; i< this->m_data.stride * this->m_data.height; i++)
    {
        
this->m_data.lpDIBData[i] = BLEND(
                
this->m_data.lpDIBData[i],    //背景像素值
                this->m_data.pPixels[i],    //上层像素值
                this->m_data.pAlpha[i/3]    //alpha
                );
    }

    BitBlt(hDC, nXDest, nYDest, this->m_data.width, this->m_data.height, hmemdc, 00, SRCCOPY);    
    
//清理
    SelectObject(hmemdc, hOldBm);
    DeleteDC(hmemdc);
    DeleteObject(hDIB);
}

// 获取位图尺寸
void CAlphaIcon::GetSize(SIZE* sz)
{
    
if(this->m_data.pPixels == NULL || sz==NULL)
    {
        
return;
    }

    sz->cx = this->m_data.width;
    sz
->cy = this->m_data.height;
    
return;
}

//生成一个特殊图标文件,注意文件bmfile就会被改写!
//bmfile: 普通位图文件
//alfile: alpha通道位图
bool CAlphaIcon::WriteIconFile(TCHAR* bmfile, TCHAR* alfile)
{
    TCHAR path[_MAX_PATH];
    TCHAR drive[_MAX_DRIVE];
    TCHAR dir[_MAX_DIR];
    TCHAR fname[_MAX_FNAME], backupfname[_MAX_FNAME];
    TCHAR ext[_MAX_EXT];

    FILE *stream1, *stream2;
    
int i,j;
    size_t bytesRead
=0, stride=0;
    
/*必须是long型(即int32)*/
    
long offset;
    BITMAPFILEHEADER fileHeader;
    BITMAPINFOHEADER infoHeader;
    
    
//是否加载过图片
    if(this->m_data.pPixels != NULL)
        
this->DeleteBitmap();

    //对bmp文件进行追加alpha通道的内容
    stream1=t_fopen(bmfile, _T(ab+));
    
if(stream1==NULL)
    {
        
//open file failed
        return false;
    }

    stream2=t_fopen(alfile,_T(rb));
    
if(stream2==NULL)
    {
        
//open file failed
        fclose(stream1);
        
return false;
    }

    //此时,对原来的位图进行以下备份,原位图拷贝到 FILENAME_backup.bmp
    t_splitpath(bmfile, drive, dir, fname, ext);
    t_sprintf(backupfname, _T(
%s_backup), fname);
    t_makepath(path, drive, dir, backupfname, ext);
    CopyFile(bmfile, path, FALSE);    
//覆盖写

    fread(
&fileHeader,sizeof(fileHeader),1,stream2);
    fread(
&infoHeader,sizeof(infoHeader),1,stream2);

    /* stride: scan line bytes count. padding for 4 bytes */
    
/* stride:扫描行宽度 */
    stride 
=(infoHeader.biBitCount * infoHeader.biWidth+31)/32*4;

    /*分配数据空间!*/
    BYTE 
*buffer = (BYTE*)malloc(stride * infoHeader.biHeight);
    
if(buffer==NULL) /*检测内存是否分配成功!*/
    {
        fclose(stream1);
        fclose(stream2);
        
return false;
    }

    //加载alpha通道数据
    fseek(stream2, fileHeader.bfOffBits, SEEK_SET);
    bytesRead 
= fread(buffer, 1, stride * infoHeader.biHeight, stream2);
    
//追加到文件1尾部
    fwrite(buffer, 1, stride * infoHeader.biHeight, stream1);
    
    
//清理
    fclose(stream1);
    fclose(stream2);    
/* close the bitmap file */
    free(buffer);

    //把追加好的文件拷走成为 FILENAME_ICON.bmp
    t_sprintf(backupfname, _T(%s_ICON), fname);
    t_makepath(path, drive, dir, backupfname, ext);
    CopyFile(bmfile, path, FALSE);    
//覆盖写

    //把备份文件拷回成原来的文件名 FILENAME_backup.bmp -> FILENAME.bmp
    t_sprintf(backupfname, _T(%s_backup), fname);
    t_makepath(path, drive, dir, backupfname, ext);
    CopyFile(path, bmfile, FALSE);    
//覆盖写

    
return true;/*成功!返回*/
}

 //用于判断已经是否加载了图片
bool CAlphaIcon::IsNull()
{
    
return (this->m_data.pPixels == NULL);
}

      
      这样我们在绘制图标时,先通过加载方法从文件中读取图像数据,然后在绘制时,把 HDC 参数和起始位置信息传递给 这个类的 Draw 方法即可完成 alpha 合成。由于这种图标文件在现实中不可能存在,所以我还在关于对话框上做了一些简单功能,用于生成这样的携带alpha 通道数据的位图文件。我在项目的“关于对话框”修改如下所示:

      

      在上面半部分是原本的项目框架生成的关于对话框,在下半部分,主要是用于选择用于制作图标的文件。第一个文件是用于显示的原始 RGB 图像,第二个文件是用于追加到文件尾部去的alpha 通道位图文件,它应该是一个普通的灰度图像,和第一个图像的大小完全相同。选择后点击“改写BMP文件”按钮,即可生成一个带有alpha 通道的图标文件。点击后弹出是否成功的提示消息框。如果两个文件都是存在的,则通常是成功的,我并没有对文件本身内容采取更多的校验。
      例如,输入的文件名分别是 icon01.bmp, icon01_alpha.bmp; 则生成的图标文件命名是 icon01_ICON.bmp,同时我还拷贝了一个原图的备份文件(icon01_backup.bmp)。
      由于编写匆忙,demo程序的提示信息并不明确,因此这里简单再介绍以下:
      (1)在demo 程序中,通过帮助->关于打开“关于对话框”去制作 带有alpha通道的图标。
      (2)在文件->选择背景位图菜单,可以打开一个图像文件,作为程序窗口的背景图。通过选择“特殊图标”菜单,可以打开一个由步骤(1)生成的图标文件。同时,可以用鼠标按下去拖曳图标,可以看到图标在背景图上不同位置的合成效果。由于实时刷新会有很强烈的闪烁感,所以为了避免闪烁,我把实时刷新的方式改为了通过绘制焦点矩形的反馈方式。
      下面是这个程序的截图:
      
      

      结论:
      和现在图标的绘制方式相比,应当说处理量是增大的。对于对效率要求更高的场合比如游戏等,需要适当兼顾性能和视觉效果的平衡。

      最后,这里是相关范例的源代码压缩包:
      http://files.cnblogs.com/hoodlum1980/JRL_AlphaIconDemo.rar

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