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显示位图的方法

2016-09-01 21:31:58 来源:www.45fan.com 【

显示位图的方法

好久没有写文章了,最近有个任务,要在项目中显示缩略图,点击之后就可以在另外一个窗户区中查看原图。实际上就是要做一个类似Windows 资源管理器中幻灯片查看那种样子。决定在一个星期之内完成这个任务,首先研究一下位图如何显示,这篇文章用来介绍一个位图的一些信息,下一篇介绍具体如何用VC代码实现。其实这些文章也是从网上找到的,再加上了一些自己的体会而已,这类的文章也是多得很,但是自己记性不好,于是把自己学会的每一个东西都在这里做一下笔记,主要是方便自己以后查看,高手请别见笑啊!有不当之处,还请您指出,本人将感激不尽!

 

1.1

如今Windows(3.x以及9598NT)系列已经成为绝大多数用户使用的操作系统,它比DOS成功的一个重要因素是它可视化的漂亮界面。那么Windows是如何显示图象的呢?这就要谈到位图(bitmap)

我们知道,普通的显示器屏幕是由许许多多点构成的,我们称之为象素。显示时采用扫描的方法:电子枪每次从左到右扫描一行,为每个象素着色,然后从上到下这样扫描若干行,就扫过了一屏。为了防止闪烁,每秒要重复上述过程几十次。例如我们常说的屏幕分辨率为640×480,刷新频率为70Hz,意思是说每行要扫描640个象素,一共有480行,每秒重复扫描屏幕70次。

我们称这种显示器为位映象设备。所谓位映象,就是指一个二维的象素矩阵,而位图就是采用位映象方法显示和存储的图象。举个例子,图1.1是一幅普通的黑白位图,图1.2是被放大后的图,图中每个方格代表了一个象素。我们可以看到:整个骷髅就是由这样一些黑点和白点组成的。

显示位图的方法

1.1 骷髅

显示位图的方法

1.2 放大后的骷髅位图

那么,彩色图是怎么回事呢?

我们先来说说三元色RGB概念。

我们知道,自然界中的所有颜色都可以由红、绿、蓝(RGB)组合而成。有的颜色含有红色成分多一些,如深红;有的含有红色成分少一些,如浅红。针对含有红色成分的多少,可以分成0255256个等级,0级表示不含红色成分;255级表示含有100%的红色成分。同样,绿色和蓝色也被分成256级。这种分级概念称为量化。

这样,根据红、绿、蓝各种不同的组合我们就能表示出256×256×256,约1600万种颜色。这么多颜色对于我们人眼来说已经足够丰富了。

1.1 常见颜色的RGB组合值

颜色

R

G

B

255

0

0

0

255

0

绿

0

0

255

255

255

0

255

0

255

0

255

255

255

255

255

0

0

0

128

128

128

你大概已经明白了,当一幅图中每个象素赋予不同的RGB值时,能呈现出五彩缤纷的颜色了,这样就形成了彩色图。的确是这样的,但实际上的做法还有些差别。

让我们来看看下面的例子。

有一个长宽各为200个象素,颜色数为16色的彩色图,每一个象素都用RGB三个分量表示。因为每个分量有256个级别,要用8(bit),即一个字节(byte)来表示,所以每个象素需要用3个字节。整个图象要用200×200×3,约120k字节,可不是一个小数目呀!如果我们用下面的方法,就能省的多。

因为是一个16色图,也就是说这幅图中最多只有16种颜色,我们可以用一个表:表中的每一行记录一种颜色的RGB值。这样当我们表示一个象素的颜色时,只需要指出该颜色是在第几行,即该颜色在表中的索引值。举个例子,如果表的第0行为25500(红色),那么当某个象素为红色时,只需要标明0即可。

让我们再来计算一下:16种状态可以用4(bit)表示,所以一个象素要用半个字节。整个图象要用200×200×0.5,约20k字节,再加上表占用的字节为3×16=48字节.整个占用的字节数约为前面的1/6,省很多吧?

这张RGB的表,就是我们常说的调色板(Palette),另一种叫法是颜色查找表LUT(Look Up Table),似乎更确切一些。Windows位图中便用到了调色板技术。其实不光是Windows位图,许多图象文件格式如pcxtifgif等都用到了。所以很好地掌握调色板的概念是十分有用的。

有一种图,它的颜色数高达256×256×256种,也就是说包含我们上述提到的RGB颜色表示方法中所有的颜色,这种图叫做真彩色图(true color)。真彩色图并不是说一幅图包含了所有的颜色,而是说它具有显示所有颜色的能力,即最多可以包含所有的颜色。表示真彩色图时,每个象素直接用RGB三个分量字节表示,而不采用调色板技术。原因很明显:如果用调色板,表示一个象素也要用24位,这是因为每种颜色的索引要用24(因为总共有224种颜色,即调色板有224),和直接用RGB三个分量表示用的字节数一样,不但没有任何便宜,还要加上一个256×256×256×3个字节的大调色板。所以真彩色图直接用RGB三个分量表示,它又叫做24位色图。

文件格式

介绍完位图和调色板的概念,下面就让我们来看一看Windows的位图文件(.bmp文件)的格式是什么样子的。

bmp文件大体上分成四个部分,如图1.3所示。

位图文件头BITMAPFILEHEADER

位图信息头BITMAPINFOHEADER

调色板Palette

实际的位图数据ImageDate

1.3 Windows位图文件结构示意图

第一部分为位图文件头BITMAPFILEHEADER,是一个结构,其定义如下:

typedef struct tagBITMAPFILEHEADER {

WORD bfType;

DWORD bfSize;

WORD bfReserved1;

WORD bfReserved2;

DWORD bfOffBits;

} BITMAPFILEHEADER;

这个结构的长度是固定的,为14个字节(WORD为无符号16位整数,DWORD为无符号32位整数),各个域的说明如下:

bfType

指定文件类型,必须是0x424D,即字符串“BM”,也就是说所有.bmp文件的头两个字节都是“BM”。

bfSize

指定文件大小,包括这14个字节。

bfReserved1bfReserved2

为保留字,不用考虑

bfOffBits

为从文件头到实际的位图数据的偏移字节数,即图1.3中前三个部分的长度之和。

第二部分为位图信息头BITMAPINFOHEADER,也是一个结构,其定义如下:

typedef struct tagBITMAPINFOHEADER{

DWORD biSize;

LONG biWidth;

LONG biHeight;

WORD biPlanes;

WORD biBitCount

DWORD biCompression;

DWORD biSizeImage;

LONG biXPelsPerMeter;

LONG biYPelsPerMeter;

DWORD biClrUsed;

DWORD biClrImportant;

} BITMAPINFOHEADER;

这个结构的长度是固定的,为40个字节(LONG32位整数),各个域的说明如下:

biSize

指定这个结构的长度,为40

biWidth

指定图象的宽度,单位是象素。

biHeight

指定图象的高度,单位是象素。

biPlanes

必须是1,不用考虑。

biBitCount

指定表示颜色时要用到的位数,常用的值为1(黑白二色图), 4(16色图), 8(256), 24(真彩色图)(新的.bmp格式支持32位色,这里就不做讨论了)

biCompression

指定位图是否压缩,有效的值为BI_RGBBI_RLE8BI_RLE4BI_BITFIELDS(都是一些Windows定义好的常量)。要说明的是,Windows位图可以采用RLE4,和RLE8的压缩格式,但用的不多。我们今后所讨论的只有第一种不压缩的情况,即biCompressionBI_RGB的情况。

biSizeImage

指定实际的位图数据占用的字节数,其实也可以从以下的公式中计算出来:

biSizeImage=biWidth’ × biHeight

要注意的是:上述公式中的biWidth’必须是4的整倍数(所以不是biWidth,而是biWidth’,表示大于或等于biWidth的,最接近4的整倍数。举个例子,如果biWidth=240,则biWidth’=240;如果biWidth=241biWidth’=244)

如果biCompressionBI_RGB,则该项可能为零

biXPelsPerMeter

指定目标设备的水平分辨率,单位是每米的象素个数,关于分辨率的概念,我们将在第4章详细介绍。

biYPelsPerMeter

指定目标设备的垂直分辨率,单位同上。

biClrUsed

指定本图象实际用到的颜色数,如果该值为零,则用到的颜色数为2biBitCount

biClrImportant

指定本图象中重要的颜色数,如果该值为零,则认为所有的颜色都是重要的。

第三部分为调色板Palette,当然,这里是对那些需要调色板的位图文件而言的。有些位图,如真彩色图,前面已经讲过,是不需要调色板的,BITMAPINFOHEADER后直接是位图数据。

调色板实际上是一个数组,共有biClrUsed个元素(如果该值为零,则有2biBitCount个元素)。数组中每个元素的类型是一个RGBQUAD结构,占4个字节,其定义如下:

typedef struct tagRGBQUAD {

BYTE rgbBlue; //该颜色的蓝色分量

BYTE rgbGreen; //该颜色的绿色分量

BYTE rgbRed; //该颜色的红色分量

BYTE rgbReserved; //保留值

} RGBQUAD;

第四部分就是实际的图象数据了。对于用到调色板的位图,图象数据就是该象素颜在调色板中的索引值。对于真彩色图,图象数据就是实际的RGB值。下面针对2色、16色、256色位图和真彩色位图分别介绍。

对于2色位图,用1位就可以表示该象素的颜色(一般0表示黑,1表示白),所以一个字节可以表示8个象素。

对于16色位图,用4位可以表示一个象素的颜色,所以一个字节可以表示2个象素。

对于256色位图,一个字节刚好可以表示1个象素。

对于真彩色图,三个字节才能表示1个象素,哇,好费空间呀!没办法,谁叫你想让图的颜色显得更亮丽呢,有得必有失嘛。

要注意两点:

(1) 每一行的字节数必须是4的整倍数,如果不是,则需要补齐。这在前面介绍biSizeImage时已经提到了。

(2) 一般来说,.bMP文件的数据从下到上,从左到右的。也就是说,从文件中最先读到的是图象最下面一行的左边第一个象素,然后是左边第二个象素……接下来是倒数第二行左边第一个象素,左边第二个象素……依次类推 ,最后得到的是最上面一行的最右一个象素。

好了,终于介绍完bmp文件结构了,是不是觉得头有些大?别着急,对照着下面的程序,你就会很清楚了(我最爱看源程序了,呵呵)

 

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