BMP位图文件结构及平滑缩放

韩冰

, q) b* h$ z% J( U0 V

西安交通大学流体机械研究所

张义云

# C$ N8 H+ f9 e6 l6 p

---- 用普通方法显示BMP位图，占内存大，速度慢，在图形缩小时，失真严重,

在低颜色位数的设备上显示高颜色位数的图形图形时失真大。本文采用视频函数

c7 z+ H2 n; Q9 M( R

显示BMP位图，可以消除以上的缺点。

+ B/ X0 I+ e' }$ P2 p$ {6 M+ P5 I) S

---- 一、BMP文件结构

# Z1 W6 f& j f8 Z6 ~4 V5 \1 R2 }

---- 1. BMP文件组成

---- BMP文件由文件头、位图信息头、颜色信息和图形数据四部分组成。

5 _! g( z5 Z" Y1 G/ ]6 Y8 f' v

8 I" c+ }& K' M

---- 2. BMP文件头

5 G, d: A* z" b& x6 B& k& @

8 K; L* ]* |0 a2 ^$ Z

---- BMP文件头数据结构含有BMP文件的类型、文件大小和位图起始位置等信息

- q( \, O6 H0 h @4 @- f

。

3 ^ y, M5 d+ u4 y. r5 m8 N$ f2 I

---- 其结构定义如下:

' q) Z, [5 i7 |) a# i8 {8 O

typedef struct tagBITMAPFILEHEADER

{

WORDbfType; // 位图文件的类型，必须为BM

; K' M2 @4 o- P0 T* }: }

DWORD bfSize; // 位图文件的大小，以字节为单位

WORDbfReserved1; // 位图文件保留字，必须为0

2 w% u: n9 f' o) i% Q# Q

WORDbfReserved2; // 位图文件保留字，必须为0

- x4 B+ T2 N' c8 x

DWORD bfOffBits; // 位图数据的起始位置，以相对于位图

// 文件头的偏移量表示，以字节为单位

} BITMAPFILEHEADER;

2 z7 v* [2 Z8 p

. g0 S \" ]& H+ Y% l2 ?

---- 3. 位图信息头

----

& g5 N' P1 e( V, m0 A! D

BMP位图信息头数据用于说明位图的尺寸等信息。

$ ? d# k+ c, U( i2 G5 A

typedef struct tagBITMAPINFOHEADER{

# f: x: M9 j8 l0 I3 \# ~

DWORD biSize; // 本结构所占用字节数

LONGbiWidth; // 位图的宽度，以像素为单位

3 `+ ~. n* q8 z2 b2 |

LONGbiHeight; // 位图的高度，以像素为单位

" Q) F; l) N2 n- V W

WORD biPlanes; // 目标设备的级别，必须为1

& _4 g( e* p d: T: M& K- }$ R

WORD biBitCount// 每个像素所需的位数，必须是1(双色),

$ e" v0 w2 x% P

// 4(16色)，8(256色)或24(真彩色)之一

DWORD biCompression; // 位图压缩类型，必须是 0(不压缩),

" s$ j4 N$ q1 a4 G; I1 c2 w

// 1(BI_RLE8压缩类型)或2(BI_RLE4压缩类型)之一

DWORD biSizeImage; // 位图的大小，以字节为单位

LONGbiXPelsPerMeter; // 位图水平分辨率，每米像素数

, \# j% Q- C! w8 w: s8 H

LONGbiYPelsPerMeter; // 位图垂直分辨率，每米像素数

" M* k8 @3 D* H6 g2 ^

DWORD biClrUsed;// 位图实际使用的颜色表中的颜色数

DWORD biClrImportant;// 位图显示过程中重要的颜色数

. N$ o; z4 h, ]1 S6 j9 ~4 b

} BITMAPINFOHEADER;

8 F0 f; }) z+ i7 E; p( B7 R

1 N3 T& e: ] S- e8 Q, r9 {

---- 4. 颜色表

---- 颜色表用于说明位图中的颜色，它有若干个表项，每一个表项是一个

! s0 A/ A L$ F. n( L0 j0 o$ O

RGBQUAD类型的结构，定义一种颜色。RGBQUAD结构的定义如下:

! l7 Z% N% k3 [# M

$ l% `, b2 r( q) o: n! o! b# x

typedef struct tagRGBQUAD {

% R1 F4 q4 a! r

BYTErgbBlue;// 蓝色的亮度(值范围为0-255)

BYTErgbGreen; // 绿色的亮度(值范围为0-255)

BYTErgbRed; // 红色的亮度(值范围为0-255)

BYTErgbReserved;// 保留，必须为0

" L8 _, `& L# p2 z2 O( r3 y

} RGBQUAD;

颜色表中RGBQUAD结构数据的个数有biBitCount来确定:

当biBitCount=1,4,8时，分别有2,16,256个表项;

2 n! f4 O5 W8 B% T

当biBitCount=24时，没有颜色表项。

位图信息头和颜色表组成位图信息，BITMAPINFO结构定义如下:

7 L; y S0 B& ~- T# l

typedef struct tagBITMAPINFO {

4 w9 k$ A7 k+ R% {" y) ], }. ~7 L

BITMAPINFOHEADER bmiHeader; // 位图信息头

" s0 L7 H4 ` Q3 a: }1 @

RGBQUAD bmiColors[1]; // 颜色表

5 T/ L2 D5 h4 G5 h

} BITMAPINFO;

* u6 b# v$ G# M( s, i' L

* k: h/ h( ]* D* W! K$ O; Q

: d' t# g/ k5 D) ~' V

---- 5. 位图数据

---- 位图数据记录了位图的每一个像素值，记录顺序是在扫描行内是从左到右

& o+ @& G& U Q K# F+ c0 }# ]

,扫描行之间是从下到上。位图的一个像素值所占的字节数:

1 t0 ]# b7 x. Q+ D+ B( n

' x6 U2 o, I+ A

当biBitCount=1时，8个像素占1个字节;

当biBitCount=4时，2个像素占1个字节;

当biBitCount=8时，1个像素占1个字节;

6 b# Z! X* T- V7 D

当biBitCount=24时,1个像素占3个字节;

Windows规定一个扫描行所占的字节数必须是

4的倍数(即以long为单位),不足的以0填充，

一个扫描行所占的字节数计算方法:

DataSizePerLine= (biWidth* biBitCount+31)/8;

// 一个扫描行所占的字节数

' F; Z, \% h1 o+ B# X. S3 S

DataSizePerLine= DataSizePerLine/4*4; // 字节数必须是4的倍数

4 w( x/ Y' e2 O1 H+ W) b

位图数据的大小(不压缩情况下):

3 i+ B# B7 Z: @! G3 r- e

DataSize= DataSizePerLine* biHeight;

3 e& e( _5 G2 y. ^

6 u; C5 Z/ e- a5 @

---- 二、BMP位图一般显示方法

---- 1. 申请内存空间用于存放位图文件

---- GlobalAlloc(GHND，FileLength);

/ d7 g1 g+ Q) L1 U

---- 2. 位图文件读入所申请内存空间中

; w% Z9 _9 e" h& q

3 w) R) Z% X3 Y$ K" ?

---- LoadFileToMemory( mpBitsSrc，mFileName);

$ w3 i8 }. c% L0 c7 g- d# Q: E' U

+ Q J9 [; g% S: a0 I I

---- 3. 在OnPaint等函数中用创建显示用位图

' l4 p, p5 A, k8 ^

) \ s( K* T3 v$ C

---- 用CreateDIBitmap()创建显示用位图，用CreateCompatibleDC()创建兼容

DC,

0 r6 A" i2 X! x2 U$ B

: {' q4 ?' t( x. B8 l' {: K

---- 用SelectBitmap()选择显示位图。

---- 4. 用BitBlt或StretchBlt等函数显示位图

3 d' A6 A) t% {1 x4 Q9 d, m N

" C. R+ g' Y$ n' X; P" i3 b

---- 5. 用DeleteObject()删除所创建的位图

$ q6 s% o" D6 @3 p9 J: n& y6 q

- g6 q% W, z! o5 _- p

---- 以上方法的缺点是: 1)显示速度慢; 2) 内存占用大; 3) 位图在缩小显示

f1 c$ ^9 A2 M1 `* [) l) k

时图形失真大,(可通过安装字体平滑软件来解决); 4) 在低颜色位数的设备上(

如256显示模式)显示高颜色位数的图形(如真彩色)图形失真严重。

---- 三、BMP位图缩放显示

---- 用DrawDib视频函数来显示位图，内存占用少，速度快，而且还可以对图形

2 l& P% Q2 ^5 Z: B8 u/ P1 P; L) t

进行淡化(Dithering)处理。淡化处理是一种图形算法，可以用来在一个支持比

$ K# e9 `; B7 P$ H' t

图像所用颜色要少的设备上显示彩色图像。BMP位图显示方法如下:

. {6 E' N1 i6 S

---- 1. 打开视频函数DrawDibOpen()，一般放在在构造函数中

4 ]0 t: v8 @$ u! M8 ?

---- 2. 申请内存空间用于存放位图文件

X. q4 I4 }8 X5 ~; v7 S

---- GlobalAlloc(GHND，FileLength);

& J; L( g) ?' s. H6 Y

---- 3. 位图文件读入所申请内存空间中

3 \" z1 r3 u% t9 u; r6 s

0 C5 k0 v* t$ V5 e& P3 ~/ d

---- LoadFileToMemory( mpBitsSrc，mFileName);

1 u; X& d7 ]# C9 ~

7 T3 X& z, M3 M1 s- [' r, _

---- 4. 在OnPaint等函数中用DrawDibRealize()，DrawDibDraw()显示位图

8 x% r6 X( D+ d' V9 W1 L K$ _

---- 5. 关闭视频函数DrawDibClose(),一般放在在析构函数中

0 r% i; i0 v# x. u

---- 以上方法的优点是: 1)显示速度快; 2) 内存占用少; 3) 缩放显示时图形

7 G1 b7 E9 [/ X

失真小,4) 在低颜色位数的设备上显示高颜色位数的图形图形时失真小; 5) 通

过直接处理位图数据，可以制作简单动画。

8 o( N- R# F* L, r0 b$ e6 J

---- 四、CViewBimap类编程要点

! h6 H h. [. C9 }% y3 [

& E! v9 u. ?! x9 u& h+ B

---- 1. 在CViewBimap类中添加视频函数等成员

1 L( N5 w4 w6 d+ B9 R9 e# m

HDRAWDIB m_hDrawDib; // 视频函数

HANDLEmhBitsSrc; // 位图文件句柄(内存)

LPSTR mpBitsSrc; // 位图文件地址(内存)

$ p) [. X6 @9 f1 K. A+ l" r$ G( E

BITMAPINFOHEADER *mpBitmapInfo; // 位图信息头

0 ]8 X' ^& H# R5 h U, E$ @1 r5 H

---- 2. 在CViewBimap类构造函数中添加打开视频函数

---- m_hDrawDib= DrawDibOpen();

. D( ~! |" f+ A

---- 3. 在CViewBimap类析构函数中添加关闭视频函数

1 w( M5 F6 o" w0 c+ I+ f- D

if( m_hDrawDib != NULL)

{

DrawDibClose( m_hDrawDib);

# ]8 @8 }" _% x8 [$ H! k* ~; u

m_hDrawDib = NULL;

}

5 P/ i, g+ u& P' I

---- 4. 在CViewBimap类图形显示函数OnPaint中添加GraphicDraw()

' X, y* B2 Z( @+ V

voidCViewBitmap::OnPaint()

{

CPaintDC dc(this); // device context for painting

GraphicDraw( );

}

3 \# G, a5 [ }" C

voidCViewBitmap::GraphicDraw( void )

{

CClientDC dc(this); // device context for painting

" p/ u6 F$ b) I; m$ y0 v4 F$ H" d2 ~

BITMAPFILEHEADER *pBitmapFileHeader;

ULONG bfoffBits= 0;

) y& F! B* s, J" K: ^, o" T; z

CPoint Wid;

8 O5 d# K, i3 ~, X* k5 I* C

$ [# D& y& p" A

// 图形文件名有效 (=0 BMP)

* U a4 I3 ^7 {" z& u* j

if( mBitmapFileType < ID_BITMAP_BMP ) return;

, t9 |' A/ Z4 n% N/ \

// 图形文件名有效 (=0 BMP)

0 V; M8 Z, P ?4 e; q" ]$ F7 k

// 准备显示真彩位图

pBitmapFileHeader= (BITMAPFILEHEADER *) mpBitsSrc;

bfoffBits= pBitmapFileHeader->bfOffBits;

7 b, T8 M5 M) g- E

# {$ I3 o: c& h+ j) ?5 c: S R* m/ x

// 使用普通函数显示位图

if( m_hDrawDib == NULL || mDispMethod == 0)

{

0 H+ E) M) P0 |8 v, }. v+ b

HBITMAP hBitmap=::CreateDIBitmap(dc.m_hDC,

+ t) V8 u4 w" D

mpBitmapInfo, CBM_INIT, mpBitsSrc+bfoffBits,

+ u3 G/ }. A& |) h; f' F- i+ W

(LPBITMAPINFO) mpBitmapInfo,DIB_RGB_COLORS);

// 建立位图

# n& s3 C [- Z6 |4 A8 q& x

HDC hMemDC=::CreateCompatibleDC(dc.m_hDC);// 建立内存

& g( L$ Z2 w z& i Y) R

HBITMAP hBitmapOld= SelectBitmap(hMemDC, hBitmap); // 选择对象

// 成员CRect mDispR用于指示图形显示区域的大小.

' f9 d F5 A: e. I. S2 W* a

// 成员CPoint mPos用于指示图形显示起始位置坐标.

if( mPos.x > (mpBitmapInfo- >biWidth - mDispR.Width() ))

mPos.x= mpBitmapInfo->biWidth - mDispR.Width() ;

if( mPos.y > (mpBitmapInfo- >biHeight- mDispR.Height()))

3 V2 @* H/ p! C- t$ p Z& a" o# ~

mPos.y= mpBitmapInfo- >biHeight- mDispR.Height();

0 {+ W+ H/ u) V) t

if( mPos.x < 0 ) mPos.x= 0;

if( mPos.y < 0 ) mPos.y= 0;

T3 P2 N% Q+ U0 y9 t: x8 f+ R

- K* z% C' D/ P$ R$ c, }: Y+ f8 j/ K

if( mFullViewTog == 0)

+ P7 Q# Q- \4 c! j: _

{

) ?0 v9 Z4 J7 f) o* {5 S" S

// 显示真彩位图

::BitBlt(dc.m_hDC,0,0, mDispR.Width(), mDispR.Height(),

. v' e5 ]8 [* q! B4 `, `( q* x

hMemDC,mPos.x,mPos.y, SRCCOPY);

' t4 e' u4 B( l3 U$ \! x

} else {

% z% F/ b$ m0 L7 w; u$ j8 p

::StretchBlt(dc.m_hDC,0,0, mDispR.Width(), mDispR.Height(),

hMemDC,0,0, mpBitmapInfo- >biWidth, mpBitmapInfo-

>biHeight, SRCCOPY);

}

( K; J3 |# R$ C" g& K; f/ a, Z$ `

// 结束显示真彩位图

:eleteObject(SelectObject(hMemDC,hBitmapOld));

& Z1 w+ i; Z" y* `

// 删 除 位 图

} else {

x8 T% P! H7 z3 n2 x+ S4 K2 r

1 J2 @9 x( s! U) D7 j; }. q

// 使用视频函数显示位图

. T& T6 W" ~$ r& i, y6 @; G+ s

if( mPos.x > (mpBitmapInfo- >biWidth - mDispR.Width() ))

mPos.x= mpBitmapInfo- >biWidth - mDispR.Width() ;

if( mPos.y > (mpBitmapInfo- >biHeight- mDispR.Height()))

4 g9 u9 \0 H" Q' C* g0 ?$ t

mPos.y= mpBitmapInfo- >biHeight- mDispR.Height();

8 Q X; S9 ?8 B: b- u8 I

if( mPos.x < 0 ) mPos.x= 0;

if( mPos.y < 0 ) mPos.y= 0;

4 N+ @* Q- m# x8 k6 j; C; C

// 显示真彩位图

DrawDibRealize( m_hDrawDib, dc.GetSafeHdc(), TRUE);

% J# l* i5 R% J, K% U: h

if( mFullViewTog == 0)

{

Wid.x= mDispR.Width();

Wid.y= mDispR.Height();

+ x" u0 h) j( Y+ \. H |/ x) @

// 1:1 显示时, 不能大于图形大小

if( Wid.x > mpBitmapInfo- >biWidth )

Wid.x = mpBitmapInfo- >biWidth;

" j( Q9 ^/ V3 T

if( Wid.y > mpBitmapInfo- >biHeight)

Wid.y = mpBitmapInfo- >biHeight;

8 G! e: @, @2 {: c( ?; R) _

" c5 F6 j V2 c8 Q/ n4 O

DrawDibDraw( m_hDrawDib, dc.GetSafeHdc()

, 0, 0, Wid.x, Wid.y,

, K$ Q0 [. W# i$ \$ B2 v8 d

mpBitmapInfo, (LPVOID) (mpBitsSrc+bfoffBits),

+ n$ ?3 `9 E: \3 v

mPos.x, mPos.y, Wid.x, Wid.y, DDF_BACKGROUNDPAL);

* s l9 M+ G$ f) c

} else {

DrawDibDraw( m_hDrawDib, dc.GetSafeHdc(),

0, 0, mDispR.Width(), mDispR.Height(),

+ y7 g. ^+ G( d+ I! |/ D

mpBitmapInfo, (LPVOID) (mpBitsSrc+bfoffBits),

- v- U% O; y, }% i" W

0, 0, mpBitmapInfo- >biWidth, mpBitmapInfo- >biHeight,

DDF_BACKGROUNDPAL);

* f3 c$ b7 i& |2 e5 C1 d

}

}

return;

2 { L7 Z. s, x/ v+ x0 r4 {

}

- m1 u! @: l1 k9 P

/ ^( T) |( l' h+ ^, {5 o, c4 p9 c

---- 五、使用CViewBimap类显示BMP位图

---- 1. 在Visual C++5.0中新建一个名称为mymap工程文件，类型为MFC

* ^1 z- v7 w% ~5 L

AppWizard[exe]。在编译运行通过后，在WorkSpace(如被关闭,用Alt_0打开)点

击ResourceView，点击Menu左侧的+符号展开Menu条目,双击IDR_MAINFRAME条目

' c$ ?4 H- t- P

,进入菜单资源编辑，在'“查看(V)”下拉式菜单(英文版为View下拉式菜单)的

尾部添加“ViewBitmap”条目，其ID为ID_VIEW_BITMAP。

) _9 W3 L8 p! M9 g' G1 F

---- 2. 在Visual C++5.0中点击下拉式菜单Project- >Add To project-

>Files...，将Bitmap0.h和Bitmap0.cpp添加到工程文件中。

: _, w, y$ i9 D3 J2 t$ f: n" Y

---- 3. 在Visual C++5.0中按Ctrl_W进入MFC ClassWizard，选择类名称为

" a% v$ Z7 \8 c

CMainFrame,ObjectIDs: ID_VIEW_BITMAP，Messages选择Command，然后点击Add

, D' f$ u5 L9 e, b

Fucction按钮,然后输入函数名为OnViewBimap。在添加OnViewBimap后，在

0 `" q- V) }6 x8 G3 y; B

Member functions: 中点击OnViewBimap条目,点击Edit Code按钮编辑程序代码

。代码如下:

1 H6 n0 @& y1 \. a) e

2 k1 v+ b9 u- Z) b& M" D% C8 N$ `( s

void CMainFrame::OnViewBitmap()

{

2 B& ~9 j) E2 }& a; C( o. {

// TOD Add your command handler code here

CViewBitmap *pViewBitmap= NULL;

6 U @& L0 O% ~) |1 x

7 w4 U3 M, ?4 W% w

pViewBitmap= new CViewBitmap( "BITMAP.BMP", this);

pViewBitmap- >ShowWindow( TRUE);

) Y- m9 |5 J: w! e

}

$ ]/ x4 i! u) J k# ~$ j! T

---- 并在该程序的头部添加#include "bitmap0.h"，然后编译运行。

---- 4. 找一个大一点的真彩色的BMP位图，将它拷贝到BITMAP.BMP中。

---- 5. 运行时，点击下拉式菜单“查看(V)- >ViewBitmap”(英文版为View- >

ViewBitmap）即可显示BITMAP.BMP位图。

, C- p H" l9 J: e' S- R. m7 W; J

---- 六、CViewBimap类功能说明

* }# c8 b' T4 E2 b% u P6 ]4 H; x( U& F

7 N6 l4 a1 ~ H0 `" X _

---- 1. 在客户区中带有水平和垂直滚动条。在位图大小大于显示客户区时，可

% e# r, W$ x1 z. E7 e5 d+ U

以使用滚动条;在位图大小小于显示客户区或全屏显示时，滚动条无效。

( }$ k0 R; z0 f" L* g- r' J

---- 2. 在客户区中底部带有状态条。状态条中的第一格为位图信息，第二格为

位图显示方法,可以是使用普通函数或使用视频函数。在第二格区域内点击鼠标

3 h: q9 F8 p6 e4 C- m

，可在两者之间接换。第三格为位图显示比例，可以是1;1显示或全屏显示。在

第三格区域内点击鼠标,可在两者之间接换。在全屏显示时，如果位图比客户区

小，则对位图放大; 如果位图比客户区大，则对位图缩小。

---- 3. 支持文件拖放功能。可以从资源管理器中拖动一个位图文件到客户区，

, F$ `4 ]& t! P; w, T) L$ Z8 D; ^, r

就可以显示该位图。

( s2 c5 o4 p# U) u0 \" g

P7 ~3 C5 s" b J# s! x/ b

---- 程序调试通过后，可以找一个较大的真彩色位图或调整客户区比位图小，

1 g7 O- u- m. n7 W4 w& p% S. i+ g! H$ ]

在全屏显示方式下，比较使用普通函数与使用视频函数的差别。可以看出，位图

. |/ s* p' j& B2 l

放大时两者差别不大，但在位图缩小时，两者差别明显; 使用视频函数时位图失

真小，显示速度快。

; C) w+ C' ^$ f2 V% F5 ~5 Z8 @ ~

---- 还可以从控制面板中将屏幕显示方式从真彩色显示模式切换到256色显示模

* [" t3 q5 \: ~1 u" i: h" r

式,再比较使用普通函数与使用视频函数显示同一个真彩色位图的差别。现在可

+ g# u7 t7 M0 e1 z) a1 K

以体会到使用视频函数的优越性了吧。

, p: u- ?% ]" C1 ~& c

---- 在全屏显示时，位图的xy方向比例不相同，如要保持相同比例，可在显示

# t' P) P& ]9 {' u7 A

程序中加以适当调整即可，读者可自行完成。