BMP位图文件结构及平滑缩放

韩冰

9 W- ]# x- @# k8 y" i. S

西安交通大学流体机械研究所

7 V/ d: H0 h" z; W& ^

张义云

---- 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

显示BMP位图，可以消除以上的缺点。

- o6 K3 ?/ o" z+ Q& k! A& E8 S

---- 一、BMP文件结构

( i/ [5 y0 e$ Q& f1 B3 Z2 v

8 L+ q, b6 p; m: @/ G3 E( l, Q

---- 1. BMP文件组成

. N- o% P! G8 X1 Y

---- 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 c' R% g) i6 B! v& \, i

---- 2. BMP文件头

- q3 |* G! ?, ^0 i2 y

. O- s- I6 h5 W7 R

---- 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

。

7 ~: {4 k8 K- c/ N1 Q" _- [

: m6 v" W0 \) o R6 a5 P

---- 其结构定义如下:

typedef struct tagBITMAPFILEHEADER

{

# y% r* G g+ J$ m8 N& @6 u) S

WORDbfType; // 位图文件的类型，必须为BM

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

WORDbfReserved2; // 位图文件保留字，必须为0

: g' u2 p( Z- ]' M

DWORD bfOffBits; // 位图数据的起始位置，以相对于位图

' f' o# h4 N- b. w

// 文件头的偏移量表示，以字节为单位

5 t7 `2 C, e' u% }3 j$ v. R

} BITMAPFILEHEADER;

& `+ }8 O- v. P$ D! Q: e- M& Q+ d" M

---- 3. 位图信息头

----

n: C R6 u: ^; D, t& b

- n( X8 w. J4 x2 r/ M+ U$ m

BMP位图信息头数据用于说明位图的尺寸等信息。

6 d6 I# [( K+ R H+ b5 N- ?% z: A: N4 g

typedef struct tagBITMAPINFOHEADER{

DWORD biSize; // 本结构所占用字节数

" D w8 _4 [6 U( @3 f D% u- A) o

LONGbiWidth; // 位图的宽度，以像素为单位

0 L. j6 t) |9 `: x- Y+ v

LONGbiHeight; // 位图的高度，以像素为单位

WORD biPlanes; // 目标设备的级别，必须为1

8 K& ]! G+ |! Q0 G; J- x) r

WORD biBitCount// 每个像素所需的位数，必须是1(双色),

, V' K7 K s& N) k0 d5 z' u

// 4(16色)，8(256色)或24(真彩色)之一

5 p: m: `5 Q& M0 t( F2 O

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

`) n- P+ D, i9 u$ o5 V$ m" T1 b

// 1(BI_RLE8压缩类型)或2(BI_RLE4压缩类型)之一

2 \ Q) i. g! K t3 y- H9 R3 |+ B/ Z

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

LONGbiYPelsPerMeter; // 位图垂直分辨率，每米像素数

; X" s/ y- x+ F( f

DWORD biClrUsed;// 位图实际使用的颜色表中的颜色数

5 v# w! b* c) [' B4 F- {+ j( |

DWORD biClrImportant;// 位图显示过程中重要的颜色数

u8 k0 G: [' Y/ |4 t: W; d

} BITMAPINFOHEADER;

0 {) x* M* M2 [- J/ j

---- 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

RGBQUAD类型的结构，定义一种颜色。RGBQUAD结构的定义如下:

% d' _ Y- C/ P6 I: `% v o. C6 b

typedef struct tagRGBQUAD {

BYTErgbBlue;// 蓝色的亮度(值范围为0-255)

9 P% ^; L% L& L

BYTErgbGreen; // 绿色的亮度(值范围为0-255)

# F" w5 V. b, Y0 e* W {5 c# e

BYTErgbRed; // 红色的亮度(值范围为0-255)

BYTErgbReserved;// 保留，必须为0

0 l% y" Z9 ^; y# o

} RGBQUAD;

5 i4 E/ J5 P% J" \+ |" m. X+ S2 v

颜色表中RGBQUAD结构数据的个数有biBitCount来确定:

# E+ m9 w" U9 I1 J

当biBitCount=1,4,8时，分别有2,16,256个表项;

当biBitCount=24时，没有颜色表项。

8 e7 x4 ~9 q6 l2 y, f

位图信息头和颜色表组成位图信息，BITMAPINFO结构定义如下:

% t; U F" T0 G5 l* y' m, c) J

typedef struct tagBITMAPINFO {

BITMAPINFOHEADER bmiHeader; // 位图信息头

3 M4 E- \4 \# R/ \9 F5 s3 e

RGBQUAD bmiColors[1]; // 颜色表

" e% c- A1 i x8 _9 b, s) z

} BITMAPINFO;

/ N' e. h5 v1 m! i% v' r/ @4 K5 X z

; |2 [; c @ ~5 E

---- 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

,扫描行之间是从下到上。位图的一个像素值所占的字节数:

7 n/ J# D3 B0 i [

; o/ n- Y: b8 C- Y

当biBitCount=1时，8个像素占1个字节;

3 G* \. R7 c p& Y" Y0 A

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;

$ O: ~1 ?0 A1 g- m

当biBitCount=24时,1个像素占3个字节;

$ }" ^$ Y! @ H, \) u+ u1 {

Windows规定一个扫描行所占的字节数必须是

5 ^* h2 s! K7 Y- V g0 u9 |1 y

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

" J c) _5 a' s9 z5 f

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

位图数据的大小(不压缩情况下):

4 J' E0 q/ [1 l- h4 z/ K' l

DataSize= DataSizePerLine* biHeight;

---- 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

" n+ H7 M0 o% f4 G& P) p

---- GlobalAlloc(GHND，FileLength);

0 ?$ Q) R) `: v$ T$ C' p

---- 2. 位图文件读入所申请内存空间中

. d8 U c) t% @- I

---- LoadFileToMemory( mpBitsSrc，mFileName);

+ V. m0 W8 g( X7 X3 a8 X

---- 3. 在OnPaint等函数中用创建显示用位图

' k; O1 b. n: U) T+ R: N! z

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

( P1 x. D: k" P' J

DC,

& u$ |) |, X3 _' W; V) L" X5 ~

9 x: k& D$ a4 E8 M

---- 用SelectBitmap()选择显示位图。

3 c6 N3 M1 k7 D( _6 K

---- 4. 用BitBlt或StretchBlt等函数显示位图

# l0 B( ^* U. k+ x

---- 5. 用DeleteObject()删除所创建的位图

. h- h! f/ m; c* e5 N2 w* {8 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

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(

, X4 z/ z6 a0 I" C/ D

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。

$ F$ P- a% M* h& {( S

( O" X+ Q( A: t! h6 l: n6 S- `

---- 三、BMP位图缩放显示

" Q+ @& U( w# z' F

! o* [0 \" h/ _: K/ x$ Y

---- 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

& s: R( Y6 E1 q) P n* J

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

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:

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

. H: K/ ^3 i9 l# N- R/ u& a

---- 2. 申请内存空间用于存放位图文件

: ~0 S& H `; D$ Y! T) n3 z Q0 Y

---- GlobalAlloc(GHND，FileLength);

9 o, [ ~4 \, V

# U* _2 _+ X, q! A+ G0 S$ R: ?

---- 3. 位图文件读入所申请内存空间中

6 C8 _7 m N5 N( U* {) c& P+ J

---- LoadFileToMemory( mpBitsSrc，mFileName);

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

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

3 y" j7 F# ^6 K. a& j% P1 Y2 M

---- 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

5 v8 ]. ]7 A5 b; l" u Z- w

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

+ V) n+ n8 M `8 a

过直接处理位图数据，可以制作简单动画。

---- 四、CViewBimap类编程要点

- K# V5 e- V% H1 u

---- 1. 在CViewBimap类中添加视频函数等成员

8 W& T2 L4 E6 a" j- I' Q

8 G2 A' Y" T: H" n

HDRAWDIB m_hDrawDib; // 视频函数

$ P& g) h# W" y3 ?

HANDLEmhBitsSrc; // 位图文件句柄(内存)

LPSTR mpBitsSrc; // 位图文件地址(内存)

BITMAPINFOHEADER *mpBitmapInfo; // 位图信息头

& y; r3 R5 y8 `4 X! P3 e% V

---- 2. 在CViewBimap类构造函数中添加打开视频函数

% p) Z$ F3 s9 i, G

---- m_hDrawDib= DrawDibOpen();

, f l0 A4 X9 A+ i3 S1 N

---- 3. 在CViewBimap类析构函数中添加关闭视频函数

6 r8 J% D. c! R' W# }1 G

if( m_hDrawDib != NULL)

{

DrawDibClose( m_hDrawDib);

' X3 b* V* k7 O+ B( J* y @1 Y

m_hDrawDib = NULL;

1 N `! b% t2 C0 i: b b

}

/ A: S3 |# k9 G8 l

$ ~& I( ~3 I/ y* p7 i! `1 l

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

: ]+ R; d. I" p* f1 K! s

voidCViewBitmap::OnPaint()

2 i- p. W/ a/ y" A, s% C' U5 z

{

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

5 B% ]% ?, l1 p0 p! x1 J" F- H

GraphicDraw( );

}

voidCViewBitmap::GraphicDraw( void )

7 G' Z' [+ a+ J

{

2 `6 N5 U% H" b! m) ]

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

BITMAPFILEHEADER *pBitmapFileHeader;

6 @5 q# D4 o, B8 B& S+ j3 A2 T+ {

ULONG bfoffBits= 0;

/ x0 g/ Q9 P& u! L. I

CPoint Wid;

: [- `( h$ X7 Q+ H& A+ _6 i

// 图形文件名有效 (=0 BMP)

. L4 ]! Q, K; o5 p. z( v* D {- @

if( mBitmapFileType < ID_BITMAP_BMP ) return;

// 图形文件名有效 (=0 BMP)

// 准备显示真彩位图

5 A8 v' e0 |* {

pBitmapFileHeader= (BITMAPFILEHEADER *) mpBitsSrc;

& c& f" o0 W3 x* J& o

bfoffBits= pBitmapFileHeader->bfOffBits;

/ O% C% W; c6 D! K2 l

# W- U) o. ^1 i! f' l; G* F: t

// 使用普通函数显示位图

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

{

, H: ?) ?" f% w, j

HBITMAP hBitmap=::CreateDIBitmap(dc.m_hDC,

mpBitmapInfo, CBM_INIT, mpBitsSrc+bfoffBits,

4 T" l- `/ @3 g

(LPBITMAPINFO) mpBitmapInfo,DIB_RGB_COLORS);

4 k- _% y3 C$ i+ E" K$ P! D

// 建立位图

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

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

! s7 E; U) @+ h* ^6 o+ p; r

// 成员CRect mDispR用于指示图形显示区域的大小.

// 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() ;

5 m/ ^' u W# T' S i! D

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

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

3 Q% s: C; a5 o

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

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

if( mFullViewTog == 0)

: e- d2 z3 L0 b; r) u

{

// 显示真彩位图

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

9 B) i' z5 d& {1 L! S9 ^: e ?

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

} else {

; Q7 [$ _. l- d

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

# G: h5 M1 \) }+ ?, H P

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

>biHeight, SRCCOPY);

8 ?) W' I6 H4 W' s7 Z

}

& t( |# P0 N8 x, }3 F1 m

// 结束显示真彩位图

:eleteObject(SelectObject(hMemDC,hBitmapOld));

) r# @! H6 C1 G& R

// 删 除 位 图

} else {

0 b5 b. P0 b: e# J1 I$ S

// 使用视频函数显示位图

4 _7 I8 q) u& `& {' o2 h4 s0 O' \

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

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

- G+ b6 u2 i# k l" w/ Q! T

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

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

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

: q( c/ M" }/ C* E' y

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

3 T1 _' c- b: q3 {, G) w

// 显示真彩位图

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

- M) D% u* q; [$ j2 p

. @1 r" T& }+ O! C2 n' O7 S

if( mFullViewTog == 0)

{

Wid.x= mDispR.Width();

' U; s) i/ {( ?! G6 l3 Z

Wid.y= mDispR.Height();

. S- [( U. D4 W/ k6 F1 k( w

// 1:1 显示时, 不能大于图形大小

* ~7 x! L1 d$ c P

if( Wid.x > mpBitmapInfo- >biWidth )

Wid.x = mpBitmapInfo- >biWidth;

A$ ~/ E H2 y* ~$ k0 d" {, j

if( Wid.y > mpBitmapInfo- >biHeight)

Wid.y = mpBitmapInfo- >biHeight;

2 ^$ V* B6 | C

% J5 `8 B3 h# q- U

DrawDibDraw( m_hDrawDib, dc.GetSafeHdc()

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

mpBitmapInfo, (LPVOID) (mpBitsSrc+bfoffBits),

0 K. ^4 ~: F+ p- r; x) d5 a

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

} else {

* `0 f+ v( Y6 s8 f

DrawDibDraw( m_hDrawDib, dc.GetSafeHdc(),

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

mpBitmapInfo, (LPVOID) (mpBitsSrc+bfoffBits),

# E: D! a j5 \/ E: m, f( l/ D; B

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

7 c0 w) V- E2 o8 B* n; n

DDF_BACKGROUNDPAL);

}

}

3 R# T- ?% w' m' U: j

return;

* m/ F" B- d9 X& C

}

% \3 p/ u. F4 p0 D5 ~* m

: \) {* s: d% |! B6 |: A( u/ X

---- 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

' V! a, Y0 x6 R0 [& t

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

& w4 J$ b# G) k

,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。

! r. y$ ~3 n* x6 ~/ ]: h

! A5 m# U$ f; s! @$ x! u0 i) d

---- 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。

9 }: H+ N ~- X# {% i% p; N) c4 g6 ~

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

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

, q! b4 f- B* H. y7 Y! b' J

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

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

' u- ]* |' P N

。代码如下:

void CMainFrame::OnViewBitmap()

" ?; M* T% W2 d1 J

{

# O4 @" f1 a) `# [5 O

// TOD Add your command handler code here

CViewBitmap *pViewBitmap= NULL;

. j6 l9 |$ G6 n) N# T

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

pViewBitmap- >ShowWindow( TRUE);

" P# `: x/ `% C( f3 C

}

---- 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。

4 ?) ], P) Y! d! C9 v% T

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

6 ~- v# ^& o" c

ViewBitmap）即可显示BITMAP.BMP位图。

5 L I+ L' s7 V8 o2 b$ a

---- 六、CViewBimap类功能说明

7 A a9 _9 c! B! B+ n

9 Y+ a( R2 ~ d

---- 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

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。

^2 @7 u4 | L, s

---- 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

1 U$ p" y% c: ]& \" M5 M( H3 y

，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

8 O( o Z" f- e% s$ v

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。

; O2 C( {, l$ T* r! s

---- 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，

/ i- A) p& T0 `- \' |

就可以显示该位图。

* p/ o, ]" E0 A

---- 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，

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

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

* y+ F, b1 w- H

真小，显示速度快。

! l- i* {; F, A$ Z0 u5 g) t1 q

6 g& {% N: e- y6 Q x

---- 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

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

以体会到使用视频函数的优越性了吧。

; J: O, k: l7 z& v' L

---- 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

程序中加以适当调整即可，读者可自行完成。