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16-Bit Pixels
by Sam Christiansen
在学习DirectX有一定基础后,我决定我应该更深入地学习有关16-Bit Surfaces,更确切地说,应该是a routine to plot a pixel.在一番搜索后,我找到了两篇能从不同角度帮助我理解有关16-Bit pixels基础的文章.作为参考,第一篇文章是Angelic-Coders.com的Chris Barnes写的,标题是 "16 Bit Pixel Plotting",第二是Hugh Hunkin写的,标题是"16 Bit With Directdraw".我非常感谢Barnes先生和Hunkin先生的文章,感谢他们允许我在本文中使用他们的部分源代码.之所以我决定写这篇有关16-Bit pixels的新文章,是因为我发现Barnes先生和Hunkin先生文章相关的技术是非常容易理解的.
Pixel Formats
首先,我要对有关16-bit directdraw surfaces简要说明一下.每个16-bit pixel on the surface拥有red(红), green(绿), blue(蓝)三个属性(Value),因为16不能被3平分,所以最普遍的方法是把像素信息(pixel information)分为5-6-5的格式.这意味着红色值(red value)是前5位(bit),其次是6位绿色值,最后5位是蓝色值.使用5-6-5格式,我们就能得到65536(2^16)种不同颜色.We have 32 shades of red, 64 shades of green, and 32 shades of blue.假如5-6-5格式不存在的话,事情也许会变得更容易.不管怎样,我们不得不面对不同的像素格式(pixel format)的存在.
A Word About Bitmasks and Shifting
很多读者也许已经知道bitmask和shifting,如果是这样,就跳过下面这部分.如果你对bitmask感到疑惑或者根本不知道的话,请接着看.一个bitmask就是一个变量(variable),它使我们能从我们的16位值中提取红,绿,蓝值的相关部分.我们使用逻辑运算符( OR (|) 和 AND (&) )通过对两个变量的运算而从颜色值的相关部分得到一个新的变量.举个例子,假如我们有一个5-6-5颜色值排列如下:
red: 5 bits, 00011
green: 6 bits, 001011
blue: 5 bits, 00101
把它们组合在一起,就成了下面的格式:
0001 1001 0110 0101
(note the spacing is just to make it easier to read)
它们看起来很让人迷惑,我们能看到颜色值在哪.但是我们怎样提取它们呢?对了,这就是bitmask起作用的地方啦.因为红色值是前5位,所以我们使用下面的二进制数字(binary number)
1111 1000 0000 0000
对它进行逻辑与(AND)运算就能提取代表红色值的5位,看下面的操作:
0001 1001 0110 0101 &
1111 1000 0000 0000
---------------------
0001 1000 0000 0000
现在我们能看到这个16位值很明显包含我们要的红色值,但是你看到啦,它的位置并不正确.如果我们现在读取这个值,它将不会是我们希望得到的1到31之间的值.我们还要用移位操作符(>>或<<)来把它移到右面正确的位置.你看到在我们的红色值右面有11个0,下面就是操作:
0001 1000 0000 0000 >> 11 =
0000 0000 0000 0011
这样我们就得到了我们的红色值,我们就能读取他了.下面的代码就是我们要的:
// suppose "pixel" contains the value above
BYTE red;
red = ((pixel & 0xF800) >> 11);
现在变量red就得到了变量pixel中的红色值,请注意我们的bitmask的值,0xF800是十六进制数.我们不必写那讨厌的11个0. ;-)
在这部分中我们要注意的是:我们能用bitmask来提取我们要的像素值(pixel value).相关源代码见下.
How Do We Find Out The Pixel Format?
Chris Barnes在他的文章中建议使用一个他写的GetRGB16函数.我修改了这个函数以使它更容易理解.基本上讲,这个函数过程把一个directdraw surface作为输入和调用directdraw的函数GetSurfaceDesc()来得到一个surface的描述信息,并返回像数格式的值.一个重要的注意点:以下的代码过程假定像数的结构是红-绿-蓝格式.当然很多视频显示卡是使用RGB格式的,但也可能是使用RGB组合的别的形式(比如:BGR, GRB, BRG等).如果你想让以下的代码能100%在不同的视频显示卡下都能工作的话,那你必须修改GetRGB16()函数和Plot_Pixel()函数以使他们工作.
以下是我的GetRGB16函数:
// you need this struct for the getrgb16 proc
// note: you could even yank the bitmask variables out of this
// if you find you aren't using them in any functions of your own
typedef struct
{
DWORD dwRBitMask,
dwGBitMask,
dwBBitMask;
RGBQUAD Position; // RGBQUAD is a data structure included with MSVC++5.0
} RGB16;
BOOL GetRGB16 ( LPDIRECTDRAWSURFACE Surface, RGB16 *rgb16)
{
DDSURFACEDESC ddsd;
//get a surface description
ddsd.dwSize = sizeof( ddsd );
ddsd.dwFlags = DDSD_PIXELFORMAT;
if (Surface->GetSurfaceDesc ( &ddsd ) != DD_OK )
return FALSE;
// will increment r,g, or b for each 1 in it's bitmask, which will give
// us the number of bits used for each color
char r=0, g=0, b=0;
for(int n = 1; n<65536; N<<=1)
{
IF(ddsd.ddpfPixelFormat.dwRBitMask & N)
++R;
IF(ddsd.ddpfPixelFormat.dwRBitMask & N)
++G;
IF(ddsd.ddpfPixelFormat.dwRBitMask & N)
++B;
}
// THIS IS THE PART THAT ASSUMES THE FORMAT IS RGB
rgb16->dwRBitMask = ddsd.ddpfPixelFormat.dwRBitMask;
rgb16->Position.rgbRed = g + b;
rgb16->dwGBitMask = ddsd.ddpfPixelFormat.dwGBitMask;
rgb16->Position.rgbGreen = b;
rgb16->dwBBitMask = ddsd.ddpfPixelFormat.dwBBitMask;
rgb16->Position.rgbBlue = 0;
return TRUE;
}//GetRBG16
现在我们得到了我们要的格式,以下是我的Plot_Pixel函数:
// Must have the surface locked, pass the surface description
// that gets returned from the lock call
void PlotRGB(int x, int y, int r, int g, int b, DDSURFACEDESC *ddsd, RGB16 *rgb16)
{
WORD Pixel;
Pixel = (r << RGB16->Position.rgbRed) |
(g << RGB16->Position.rgbGreen) |
(b); // once again, assuming format is RGB
WORD *pixels = (WORD *)ddsd->lpSurface;
DWORD pitch = ddsd->dwWidth;
pixels[y*pitch + x] = Pixel;
}
这个PlotPixel函数假定dwWidth等于pitch of the surface. Barnes先生使用
DWORD pitch = ddsd->lPitch >> 1;
来代替
DWORD pitch = ddsd->dwWidth;
来提取我们想要的surface的任何值,我想dwWidth在这个例子中更容易理解.在你使用这个例子的时候一定要记住!
Optimizations?
(未完待续...................)
