OpenGL（十） 截屏并保存BMP文件

BMP文件格式

BMP图像又称为Bitmap（位图），是Windows系统中广泛采用的图像格式。BMP文件的数据按照从文件头开始的先后顺序分为四个部分：

我们一般见到的图像以24位图像为主，即R、G、B三种颜色各用8个bit来表示，这样的图像称为真彩色，这种格式不需要调色表，所以位图信息头后紧跟的、从文件头开始偏移54个字节就是位图数据了。

BMP图像文件四字节对齐规则

为了提高处理效率，BMP文件在每一行采用一种4对齐的机制，就是如果一行的数据长度（以位为单位）不是4的整数倍的话，则填充一些空白数据使它补齐为4的整数倍。例如对于一个23*24的24位BMP文件来说，其每一行的字节数=23*3=69，应该补齐为72，所以23*24跟24824的BMP所占用的空间是一样的，都是24*24*3位。BMP文件占用内存是大于等于图像宽*高*每一像素的字节数的，为BMP文件分配内存空间时一定要考虑到这一点。

读取图像数据

glReadPixels用于从帧缓存里读取一个像素块，该函数总共有7个参数，函数原型：

glReadPixels (GLint x, GLint y, GLsizei width, GLsizei height, GLenum format, GLenum type, GLvoid *pixels);

• 第一到第四个参数组成一个矩形，该矩形所包括的像素都会被读取出来。第一、二个参数表示了矩形的左下角横、纵坐标，坐标以窗口最左下角为零，最右上角为最大值；第三、四个参数表示了矩形的宽度和高度。

• 第五个参数表示读取的内容，例如：GL_RGB就会依次读取像素的红、绿、蓝三种数据，GL_RGBA则会依次读取像素的红、绿、蓝、alpha四种数据，GL_RED则只读取像素的红色数据（类似的还有GL_GREEN，GL_BLUE，以及GL_ALPHA）（除此之外，还可以读取其它内容，例如深度缓冲区的深度数据等）。

• 第六个参数表示读取的内容保存到内存时所使用的格式，例如：GL_UNSIGNED_BYTE会把各种数据保存为GLubyte，GL_FLOAT会把各种数据保存为GLfloat等。

• 第七个参数表示一个指针，像素数据被读取后，将被保存到这个指针所表示的地址。注意，需要保证该地址有足够的可以使用的空间，每一行都要补齐4Byte整数倍，以容纳读取的像素数据。

在使用glReadPixels把像素内容读入内存之前，需要设置一下内存中这些像素的保存方式，保证每一行数据的字节数是4的整数倍。通过调用glPixelStore（GL_UNPACK_ALIGNMENT，4），保证OpenGL会按照4字节对齐的方式保存BMP文件。

生成文件头和信息头

我们不必深入探究BMP文件头和信息头内部数据的组织形式，这部分内容可以通过读取并复制另一幅BMP文件的对应信息实现，只需要修改一下图像的宽高信息就可以了。

对于24位不压缩的BMP文件，图像的宽高数据都是一个4字节的32位整数，在BMP文件中的地址分别是）0X0012和0X0016，用Windows的画图板新建一个图像并保存为24位位图文件，通过fread读取该图像整个的文件头和信息头数据，通过fwrtie修改宽高数据。

以下是glReadPixels的应用实例，在窗口上显示画面之后调用glReadPixels读取当前窗口中的图像数据，并保存为本地BMP文件（主函数借用之前太阳地球模型）。

#include "glut.h"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define WindowWidth  400
#define WindowHeight 400

#define BMP_Header_Length 54
void grab(void)
{
    FILE*    pDummyFile;  //指向另一bmp文件，用于复制它的文件头和信息头数据
    FILE*    pWritingFile;  //指向要保存截图的bmp文件
    GLubyte* pPixelData;    //指向新的空的内存，用于保存截图bmp文件数据
    GLubyte  BMP_Header[BMP_Header_Length];
    GLint    i, j;
    GLint    PixelDataLength;   //BMP文件数据总长度

    // 计算像素数据的实际长度
    i = WindowWidth * 3;   // 得到每一行的像素数据长度
    while( i%4 != 0 )      // 补充数据，直到i是的倍数
        ++i;
    PixelDataLength = i * WindowHeight;  //补齐后的总位数

    // 分配内存和打开文件
    pPixelData = (GLubyte*)malloc(PixelDataLength);
    if( pPixelData == 0 )
        exit(0);

    pDummyFile = fopen("bitmap1.bmp", "rb");//只读形式打开
    if( pDummyFile == 0 )
        exit(0);

    pWritingFile = fopen("grab.bmp", "wb"); //只写形式打开
    if( pWritingFile == 0 )
        exit(0);

	//把读入的bmp文件的文件头和信息头数据复制，并修改宽高数据
    fread(BMP_Header, sizeof(BMP_Header), 1, pDummyFile);  //读取文件头和信息头，占据54字节
    fwrite(BMP_Header, sizeof(BMP_Header), 1, pWritingFile);
    fseek(pWritingFile, 0x0012, SEEK_SET); //移动到0X0012处，指向图像宽度所在内存
    i = WindowWidth;
    j = WindowHeight;
    fwrite(&i, sizeof(i), 1, pWritingFile);
    fwrite(&j, sizeof(j), 1, pWritingFile);

    // 读取当前画板上图像的像素数据
    glPixelStorei(GL_UNPACK_ALIGNMENT, 4);  //设置4位对齐方式
    glReadPixels(0, 0, WindowWidth, WindowHeight,
        GL_BGR_EXT, GL_UNSIGNED_BYTE, pPixelData);    

    // 写入像素数据
    fseek(pWritingFile, 0, SEEK_END);
	//把完整的BMP文件数据写入pWritingFile
    fwrite(pPixelData, PixelDataLength, 1, pWritingFile); 

    // 释放内存和关闭文件
    fclose(pDummyFile);
    fclose(pWritingFile);
    free(pPixelData);
}

static GLfloat angle = 0.0f;
void myDisplay(void)
{
    glClearColor(0.3,0.7,0.5,0);
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);  //清理颜色和深度缓存       

    // 创建透视效果视图
    glMatrixMode(GL_PROJECTION);
    glLoadIdentity();
    gluPerspective(80.0f, 1.0f, 1.0f, 20.0f);     

    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
    glLoadIdentity();
    gluLookAt(0.0, 12.0, 10.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0);         

    // 定义太阳光源，它是一种白色的光源
    {
        GLfloat sun_light_position[] = {0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f}; //光源的位置在世界坐标系圆心，齐次坐标形式
        GLfloat sun_light_ambient[]   = {0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f}; //RGBA模式的环境光，为0
        GLfloat sun_light_diffuse[]   = {1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f}; //RGBA模式的漫反射光，全白光
        GLfloat sun_light_specular[] = {1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f};  //RGBA模式下的镜面光 ，全白光
        glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, sun_light_position);
        glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT,   sun_light_ambient);
        glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE,   sun_light_diffuse);
        glLightfv(GL_LIGHT0, GL_SPECULAR, sun_light_specular);       

        //开启灯光
        glEnable(GL_LIGHT0);
        glEnable(GL_LIGHTING);
        glEnable(GL_DEPTH_TEST);
    }  

    // 定义太阳的材质并绘制太阳
    {
        GLfloat sun_mat_ambient[]   = {0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f};  //定义材质的环境光颜色，为0
        GLfloat sun_mat_diffuse[]   = {0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f};  //定义材质的漫反射光颜色，为0
        GLfloat sun_mat_specular[] = {0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f};   //定义材质的镜面反射光颜色，为0
        GLfloat sun_mat_emission[] = {0.8f, 0.0f, 0.0f, 1.0f};   //定义材质的辐射广颜色，为偏红色
        GLfloat sun_mat_shininess   = 0.0f;
        glMaterialfv(GL_FRONT, GL_AMBIENT,    sun_mat_ambient);
        glMaterialfv(GL_FRONT, GL_DIFFUSE,    sun_mat_diffuse);
        glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SPECULAR,   sun_mat_specular);
        glMaterialfv(GL_FRONT, GL_EMISSION,   sun_mat_emission);
        glMaterialf (GL_FRONT, GL_SHININESS, sun_mat_shininess);
        glutSolidSphere(3.0, 40, 32);
    }  

    // 定义地球的材质并绘制地球
    {
        GLfloat earth_mat_ambient[]   = {0.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f};  //定义材质的环境光颜色，骗蓝色
        GLfloat earth_mat_diffuse[]   = {0.0f, 0.0f, 0.5f, 1.0f};  //定义材质的漫反射光颜色，偏蓝色
        GLfloat earth_mat_specular[] = {1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f};   //定义材质的镜面反射光颜色，红色
        GLfloat earth_mat_emission[] = {0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f};   //定义材质的辐射光颜色，为0
        GLfloat earth_mat_shininess   = 30.0f;
        glMaterialfv(GL_FRONT, GL_AMBIENT,    earth_mat_ambient);
        glMaterialfv(GL_FRONT, GL_DIFFUSE,    earth_mat_diffuse);
        glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SPECULAR,   earth_mat_specular);
        glMaterialfv(GL_FRONT, GL_EMISSION,   earth_mat_emission);
        glMaterialf (GL_FRONT, GL_SHININESS, earth_mat_shininess);
        glRotatef(angle, 0.0f, -1.0f, 0.0f);
        glTranslatef(7.0f, 0.0f, 0.0f);
        glutSolidSphere(3.0, 40, 32);
    }
    glutSwapBuffers();
	grab();
}   

void myIdle(void)
{
    angle += 1.0f;
    if( angle >= 360.0f )
        angle = 0.0f;
    myDisplay();
}    

int main(int argc, char* argv[])
{
    glutInit(&argc, argv);
    glutInitDisplayMode(GLUT_RGBA | GLUT_DOUBLE);
    glutInitWindowPosition(200, 200);
    glutInitWindowSize(400, 400);
    glutCreateWindow("OpenGL光照演示");
    glutDisplayFunc(&myDisplay);
    glutIdleFunc(&myIdle);
    glutMainLoop();
    return 0;
}  

在本地程序目录下，保存的截图：