关于 AlphaBlend 和 32bpp 的反锯齿图标

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1.DirectDraw版的AlphaBlend----http://www.haogongju.net/art/684371

在早前的一篇文章中我曾经研究过带有 alpha 通道的图标，实际上 XP 系统已经开始支持这样的图标，也就是32 bpp（bits per pixel）的图标了。在本文最后给出的MSDN链接中可以介绍开发者如何创建 32 bpp 的图标，不过不幸的是，VS开发环境不支持编辑这样的图标，而且原生的Photoshop也不支持（尽管有ICO格式插件），只能借助其他专业的图标制作工具，同样不幸的是，其他图标制作工具我用的并不顺手（至少没有PS那样熟练），所以我只能借助 Photoshop 和图标制作工具两者同时使用，从而可以完成制作 32 bpp 图标。

　　　　（一）关于 AlphaBlend；

　　　　AlphaBlend 是提供 alpha 通道的贴图的 API 函数，即每个像素都带有一个独立的 alpha 值，去指定该像素在最终合成结果中占据的比例，其作用就相当于Photoshop中的图层蒙版。这是 Msimg32.dll 中提供的函数，因此我们要使用这个函数，用以下语句指定 lib 文件（或在项目属性中添加）：

　　　　#pragma comment(lib, "Msimg32.lib")

　　　　这个函数是从一个 HDC 拷贝到另一个 HDC，选入DC的图片需要具有4个通道，即按照地址从低到高的顺序是B，G，R，A。在提供 alhpa通道的图片格式里比较常用的是PNG格式，在 .net 里，GDI+可以从PNG图片加载出一个位图，然后用 Graphics.DrawImage 就可以看到合成的效果了，使用起来是非常简单的。在 C++ 中的贴图则分为数种（BitBlt，StretchBlt，PlgBlt，MaskBlt，TransparentBlt，AlphaBlend ...），前面大部分都是完整像素的传送和位操作，要实现两个像素的 alpha 合成，显然要使用的是 AlphaBlend，由于这个函数在调用前还有一个特殊要求（如果你没有注意到这个要求，则很可能会对调用结果感到困惑），它在MSDN中的位置比较隐晦，是在介绍其最后一个参数 BLENDFUNCTION 中的一个成员（AlphaFormat）的取值时提到的：

　　　　这个要求是: 在调用 AlhpaBlend 之前，图片的 alpha 通道必须先应用到 RGB 通道上（premultiplied alpha）。

　　　　在之前我的文章中已给出了对一个 CImage 对象应用 alpha 通道的代码。这里我们不继续给出他的代码，现在假设我把一个PNG存储为32bpp的BMP 位图，然后可以从文件加载或者添加到PE文件的资源里面。然后就可以使用 LoadImage 从文件加载或者用 LoadBitmap 从资源加载了，如果从文件加载，必须指定一个标志：LR_CREATEDIBSECTION。

　　　　假设从资源中加载了这个位图，我们可以用下面的代码，预先应用 alhpa 通道：

代码

　　　　下图可直观的看到应用前和应用后的图片的区别，左侧是原始位图，其右侧是应用了Alpha通道后的位图，这就是在调用 AlphaBlend 之前应该选入Src DC的位图。虽然我们可以在运行时再去应用 alpha 通道，但是假如图片是已经确定的话（例如添加到PE的资源），那么我们为什么不先把比较消耗精力的这一步事先做掉呢？

　　　　上面的代码中，加载位图以后，为了修改像素，我使用 GetDIBits 函数去获取像素数据的一个拷贝，为此需要提供一个HDC，如果不提供HDC，就无法得到位图的像素（这让我有点不理解，我只想得到DIB的数据而已，不关心设备，但是API一定要求提供HDC有点不合情理），所以这里先获取程序的主窗口的HDC，得到位图数据然后我们把 alhpa 通道数据应用到 RGB 通道上。显然这样处理以后，图片会比原来的“变暗”一些，图像中完全透明的部分在结果中将完全变成黑色，半透明的部分会有所变暗。这样处理的要求可能是 API 觉得这样它的计算量可以有所减少（实际上也没少到哪里去），因为RGB通道可以直接和背景色被加权后（1- alpha/255) 的结果做加法。

　　　　这样处理后的位图就可以选入DC，然后调用 AlhpaBlend 函数了。这个函数的参数列表几乎和 TransparentBlt 一致，所以如果你的代码中使用了 TransparentBlt 则前面的参数无须改动，只需注意这个函数最后一个参数是 BLENDFUNCTION，从名称看仿佛是混合函数，实际上它只是一个含有4个整数的结构体而已。这个参数的设置决定了如何合成。SourceConstantAlpha 提供了整体的 Alpha 值，相当于PS中的图层不透明度，它是作用于整体的。Alpha 通道则相当于PS中的蒙版，控制每个像素的参与合成比例，是一对一的作用在每个像素上的。关于成员的设置可以参考MSDN。下面就是使用 AlhpaBlend 的代码：

代码

　　　　效果如下图所示，这是把图像在纯色背景上合成的结果，可以看出图像的半透明部分（例如底部阴影）受到的背景色影响。如果背景是其他图片，则可以看到两个图片合成的结果。

　　　　（二）适用于XP系统中的反锯齿图标。

　　　　关于 AlphaBlend 就简单说到这里。AlphaBlend 可以使图片完美的融入到任何的背景中，而不必关心背景的内容，这是其最大的优点。图标同样具有这个要求，图标的格式是在 Windows 的早期定义的，那时候的设备条件也远没有发展到现在的地步，所以那时定义的图标，只需要定义透明部分，不透明部分就够了，所以图标的 MASK 基于节省存储空间的考虑被定义成了单色位图（二元图）。然后到了XP时代，随着硬件水平改善，CPU的运算速度，显示器的表达颜色数量，存储设备的空间都大大提高，对 UI 美观性的要求又开始突出起来，仅提高图标图片本身的颜色数量（从16色，256色仅仅提高到24bpp）还不够，于是 XP 引入了带有 alpha 的 32 bpp图标，图标格式的定义没有改变，由于32 bpp 图标具有 alpha 通道，所以其mask数据块已经变得可有可无了，因为其作用完全可以由 alpha 通道提供。实际上从更合理的角度考虑，图标中的每个图片都有一个图片信息头，在图标的图片信息头中，再提供一个 mask 的 bpp 数据（而不是像现在这样一律假定bpp为1），将会比现在的格式定义更完美。显然，使用带有 alpha 通道的图标绘制要比之前的简单图标工作量更大，原来只需要两次位操作性质的数据块传送，效率很高，而 Alpha 合成则无法整块传送，需逐点合成。

　　　　现在的 XP 系统中大量的应用了 32 BPP 的图标，这些图标通常带有渐隐的阴影效果，可以完美融合在背景中，因此也称作反锯齿图标。而早期的图标文件的像素要么透明，要么完全可见，因此是能够看出锯齿痕迹的。下面就是这两种图标的显示效果的区别：

　　　　上面的是 32 bpp 的图标，可以看到它在任意背景上都能呈现视觉感舒适的阴影效果，而下面的是普通图标，没有办法提供完美的阴影效果。现在商业软件基本都提供了这种反锯齿的 32bpp 图标，比如qq等等。

　　　　windows为了适应多种硬件条件考虑，建议图标含有多个图片，首先按照颜色数量（BPP）从低到高排列，然后再同一个BPP中按照尺寸从大到小排列，系统在显示时从图标中按照一些原则（具体准则请参考MSDN）去抽取图标最适合的图片。对 32 BPP的图标，系统的建议是提供 3 种典型尺寸（48*48，32*32，16*16），尺寸24*24一般是在开始菜单上使用，属于可选的，三种典型BPP（16色，256色，真彩色（bpp = 24或32））。因此要在程序中使用反锯齿图标，我们通常至少需要 9 幅图片。

　　　　但是在IDE中我们没法编辑这样的图标，注意如果导入了32bpp的图标到IDE中也决不能用IDE去做任何修改！否则很可能损坏其显示效果。因此我们需要借助专用的图标制作工具。这里我使用的是：IconWorkshop，这是老外编写的（一般看起来比较好比较强大比较细心的东西的作者不可能是中国人，这是一个规律。。。），网络有免费的汉化版本下载。但是可能是我不熟悉的缘故，它的编辑功能我用的不惯，所以我先在 Photoshop 中编辑图片，然后存储为 PNG 格式，再用 IconWorkshop 打开PNG，然后就是复制粘贴，IconWorkshop 有个很方便的功能，可以自动的以现有图片为基础产生所有其他大小和BPP的图片，然后再保存为 ICO 格式就可以了。

　　　　假如不自己制作，也可以借助工具（例如ICONPRO）从系统的 shell32.dll 中导出一些图标，把这样的图标添加到资源中，然后可以绘制他们，但是要注意，不能用常规的方法去做，否则绘制出来的图标是看不到反锯齿效果的。正确的方法是用 LoadImage 指定 LR_CREATEDIBSECTION 去加载图标，然后用 DrawIconEx 去指定大小的去绘制。代码如下：

代码

　　　　绘制的效果如下所示，这个图标就是我从 Shell32.dll 中抽取的图标，可以看到其柔和的阴影，我把图标绘制在比真正尺寸少许放大的白色矩形上，这样可以很容易看出图标的尺寸大概有多大，这些图片都是图标实际提供的（而不是从缩放得到），因此能够保证设计时的效果：

　　　　反锯齿的图标也可以放在 Static 图形控件中，显示效果是同样的，当然我们要先借助其他工具制作出反锯齿的图标。实际上不仅仅是图标，还有很多位置的小位图，比如自定义绘制菜单项左侧的小位图，各种TreeView，ListView等控件中使用的小位图，可能都是用 32 BPP 的图片通过 alpha 合成来实现的，这样就可达到更柔和更美观的显示效果。

　　　　（三）我所编写的范例程序；

　　　　（1）我写了一个小范例程序用来演示 AlphaBlend 的效果，同时也可读取一个32BPP的图片（BMP或者PNG格式），然后保存为应用了Alpha通道后的BMP格式位图。这样的结果图片就可以直接添加到项目资源中，然后应用到Alpha合成的场合。这个工具的主要代码在文中已经提供，也没有什么技术含量，因此不再提供源码下载。

　　　　（2）我写的另一个小程序用来打开一个ICO文件，然后可以展示图标中每个图像的XOR Mask，AND Mask， XOR中的Alpha通道（仅32bpp具有）部分。右下角是通过加载图标的方式绘制的图标。通过上方的组合框可以切换图片中的图像。这个工具还有一个功能，可以把图标的当前图像另存为 BMP 格式的位图文件（然后就可以在Photoshop中观察其 Alpha 通道）。通过这个工具，主要可以观察 32 bpp 的图标的 Alpha 通道，以帮助理解反锯齿效果的原理，你可看到，AND MASK一定是“锯齿”的，因为它是二元图像只有两种颜色，如果有 Alhpa 通道，Alpha 通道会和AND MASK很像，但是黑白是相反的（因为它们的应用场合不同，因此黑白色的意义也不同，AND MASK 用于在背景上擦出黑色的绘制区域，其白色的意义是“保留背景原样”，Alpha 通道用于像素合成，其白色的意义是“此处像素完全不透明”），Alpha 通道的黑白色之间一般会有柔和的过渡（不然提供 Alpha 通道的意义就不大了），这正是图标绘制出来以后具有反锯齿效果的原因。其效果如下所示：

　　　　在这个工具中值得一提的是，对于 bpp 为16的图像在绘制 AND MASK 时必须特别处理，bpp的取值通常是1，4，8，16，24，32。BPP 为 1，4，8 （注意和bpp = 8的灰度图像是有区别的）的彩色索引图像需要图像提供调色板（我在绘制时，把彩色索引图像升级成了 24 bpp 的像素数据块）。bpp等于16，24和32的图像都是通过像素数据块本身来提供 RGB 通道的。bpp=16的特殊在于，它用两个字节（WORD）表示一个像素。

　　　　通道如何分布取决于 biCompression 的取值：

　　　　如果 biCompression 是 BI_RGB，表示无压缩，没有调色板。对于 biCompression 为 BI_RGB 时，从低位到高位每5位表示一个通道（最高位没有用处，也没有 Alpha 通道），每个通道只有 2^5=32 级灰度，三个通道分享两个字节。这样在绘制 AND MASK 时不能使用在 24bpp 及以上的方式去设置像素数据（每个通道可独占一个字节）。例如在 AND MASK 中，白色是 0x7FFF（最高位为0），黑色是 0x0000，最大亮度是31 ( 0x1F )。

　　　　如果 biCompression 是 BI_BITFIELDS，（备注：这个值仅可能在 bpp 为16或32的图像中可能使用），则调色板中提供三个元素，分别是 RGB 通道的 mask ，用于指定某个通道在像素数据的占用的是哪些位。例如如果 RGB 通道各占用 5 位，那么它们的 mask 分别是 0x7C00，0x03E0，0x001F。

　　　　这个小工具的源码下载链接如下：

　　　　http://files.cnblogs.com/hoodlum1980/IconImg_src.rar

　　　　参考文献：

　　　　（1）本文说明了如何创建WINXP图标（给图标设计师阅读）

　　　　ms-help://MS.VSCC.v80/MS.MSDN.v80/MS.WIN32COM.v10.en/dnwxp/html/winxpicons.htm#winxpicons_step5

　　　　（2）本文比较重要的是，介绍了如何使用XP风格控件（接受系统样式的管理）。和32位的图标（支持alpha通道）

　　　　ms-help://MS.VSCC.v80/MS.MSDN.v80/MS.WIN32COM.v10.en/shellcc/platform/commctls/userex/cookbook.htm

　　　　（3）关于ICO文件格式，可以参考我之前写的博客：《[VC6] 图像文件格式数据查看器》

　　　　在这里我再简要总结下ICO文件格式：

　　　 Header：（6个字节。含图像个数）

　　　　Entries：（含每个图像的信息，这里的高度等于实际的高度，但这里的尺寸数据大小只有1个字节，因此应该以后面的BitmapInfoHeader中的尺寸为准）

　　　　Images：

　　　　　　[0] : BitmapInfoHeader （这里的高度是实际的二倍，图像的大小应该以这里的数据为准）

　　　　　　　　 RGBQUAD[] （调色板，它有没有，如果有则含有多少个颜色，都取决于BitmapInfoHeader中的信息，通常在 bpp<=8 时具有）

　　　　　　　　 XOR MASK Bits （扫描行按照4 bytes 对齐，bpp 由前面的信息指定）

　　　　　　　　 AND MASK Bits （扫描行按照 4 bytes 对齐，bpp = 1）

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