C# 创建Bitmap位图中的PixelFormat如何影响stride步幅的计算

创建位图的方法

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// 摘要:
//     用指定的大小、像素格式和像素数据初始化 System.Drawing.Bitmap 类的新实例。
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// 参数:
//   width:
//     新 System.Drawing.Bitmap 的宽度（以像素为单位）。
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//   height:
//     新 System.Drawing.Bitmap 的高度（以像素为单位）。
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//   stride:
//     指定相邻扫描行开始处之间字节偏移量的整数。 这通常（但不一定）是以像素格式表示的字节数（例如，2 表示每像素 16 位）乘以位图的宽度。 传递给此参数的值必须为
//     4 的倍数。
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//   format:
//     新 System.Drawing.Bitmap 的像素格式。 这必须指定以 Format 开头的值。
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//   scan0:
//     指向包含像素数据的字节数组的指针。
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// 异常:
//   T:System.ArgumentException:
//     指定了名称不以 Format 开头的 System.Drawing.Imaging.PixelFormat 值。 例如，指定 System.Drawing.Imaging.PixelFormat.Gdi
//     将导致一个 System.ArgumentException，但 System.Drawing.Imaging.PixelFormat.Format48bppRgb
//     不会出现这种情况。
public Bitmap(int width, int height, int stride, PixelFormat format, IntPtr scan0);

PixelFormat如何影响stride步幅的计算

1. PixelFormat.Format8bppIndexed:

   • 每像素使用 1 个字节（8 位）表示颜色，通常用于索引颜色表的灰度或调色板图像。
   • stride = (width * 1) + (对齐补足)，对齐至 4 字节边界。

2. PixelFormat.Format16bppRgb555 或 PixelFormat.Format16bppRgb565:

   • 每像素使用 2 个字节（16 位）表示 RGB 颜色。
   • stride = (width * 2) + (对齐补足)，对齐至 4 字节边界。

3. PixelFormat.Format24bppRgb 或 PixelFormat.Format32bppRgb:

   • 每像素分别使用 3 个字节（24 位）或 4 个字节（32 位，额外字节通常为 0 或填充）表示 RGB 颜色。
   • stride = (width * 3) 或 (width * 4) + (对齐补足)，分别对齐至 4 字节边界。

4. PixelFormat.Format32bppArgb 或 PixelFormat.Format32bppPArgb:

   • 每像素使用 4 个字节（32 位）表示 ARGB 颜色，其中 A 代表 Alpha 透明通道。
   • stride = (width * 4) + (对齐补足)，对齐至 4 字节边界。

5. PixelFormat.Format48bppRgb 或 PixelFormat.Format64bppArgb:

   • 每像素分别使用 6 个字节（48 位）或 8 个字节（64 位）表示高精度 RGB 或 ARGB 颜色。
   • stride = (width * 6) 或 (width * 8) + (对齐补足)，分别对齐至 4 字节边界。

注意点

• 确保 stride 符合要求： 如前所述，stride 必须是 4 字节的倍数。在计算时，如果直接按像素字节数乘以宽度得到的值不是 4 的倍数，则需要添加额外的填充字节，使其对齐至 4 字节边界。

• 内存对齐：stride 可能不是简单地 width * bytes_per_pixel，因为某些硬件和操作系统可能要求内存按特定边界对齐。例如，它可能是 4 的倍数，以确保内存访问效率。

• 正确计算 scan0 指针： scan0 参数是指向包含像素数据的字节数组的指针。当创建或操作位图时，需要确保该指针指向正确的位置，即首行像素数据的起始地址。这通常需要根据 stride 和 height 计算得出。

• 内存管理： 使用指针传递像素数据时，需要确保内存的有效性和生命周期。确保分配了足够的内存来存储整个位图数据，并在不再需要时正确释放内存，以避免内存泄漏。

• 兼容性与性能： 不同的 PixelFormat 可能会影响图像的兼容性和处理性能。例如，带有 Alpha 通道的格式（如 Format32bppArgb）提供了透明度信息，但可能不被所有软件或硬件完全支持；而某些特定格式（如 16 位 RGB）可能更适合某些图形硬件加速。

• 跨平台注意事项： 如果涉及跨平台操作，不同的操作系统或图形库可能对位图格式的支持有所差异。在设计和实现时，应考虑目标平台的兼容性需求。

• 数据访问一致性： 当直接操作底层像素数据时，要注意多线程环境下的数据同步问题，以防止数据竞争导致的图像损坏。

• 性能考虑：对于大型位图或频繁操作的位图，不恰当的 stride 设置可能会导致性能问题。尽量使 stride 与硬件和操作系统的内存访问模式相匹配。

总结

在使用 Bitmap(int width, int height, int stride, PixelFormat format, IntPtr scan0) 构造函数时，应仔细考虑 stride 与 PixelFormat 的关系，确保正确的内存布局和数据访问，同时注意相关的内存管理和性能因素。

举例

如果是PixelFormat.Format24bppRgb，如何计算stride步幅，代码如下：

//如果是PixelFormat.Format24bppRgb
int bytesPerPixel = 3; // 对于 Format24bppRgb
int width = ...; // 图像的实际宽度
int padding = (4 - (width * bytesPerPixel) % 4) % 4;
int stride = width * bytesPerPixel + padding;
stride = ((stride + 3) / 4) * 4;