BMP位图文件结构及平滑缩放

韩冰

西安交通大学流体机械研究所

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,

% T c; i# R4 g, I& X

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。

$ N% _) d0 m& r) s* u/ [

% j6 k: M3 n3 S7 S+ c

---- 一、BMP文件结构

---- 1. BMP文件组成

# [$ g& d( r" H$ Q

---- 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。

---- 2. BMP文件头

J, J0 u/ R0 H: {/ j

+ \0 ^- w: G8 y: {& Q d" V* P

---- 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 B) f3 ]/ n3 v

。

. Q! z" M. `/ D! S9 ?- L- r( t

---- 其结构定义如下:

" p3 Y7 |& c F' Z" r

typedef struct tagBITMAPFILEHEADER

{

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

7 j5 R* R) G& _ u2 ]

WORDbfReserved1; // 位图文件保留字，必须为0

5 P4 {2 S7 ^6 f# Y, `+ K7 q b

WORDbfReserved2; // 位图文件保留字，必须为0

8 e# r1 `5 h) i: D

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

0 {% C f$ F* ?6 x: f7 i9 v' |. i

} BITMAPFILEHEADER;

3 W; W, Q" H0 M7 B1 ? q' r$ f) A: A

---- 3. 位图信息头

5 Y6 u: B5 k2 g& {" u' j, V

----

% G( A: y) B9 _8 {

BMP位图信息头数据用于说明位图的尺寸等信息。

typedef struct tagBITMAPINFOHEADER{

6 Z2 I9 a, a0 V. ~5 O& x$ Z

DWORD biSize; // 本结构所占用字节数

, K. ?1 l6 p7 t; }! I

LONGbiWidth; // 位图的宽度，以像素为单位

0 x s( ^2 n: q- I: L

LONGbiHeight; // 位图的高度，以像素为单位

4 f8 Z L5 k9 w0 m( L# w4 G7 c) i: j

WORD biPlanes; // 目标设备的级别，必须为1

6 \1 m" b+ H# U, p

WORD biBitCount// 每个像素所需的位数，必须是1(双色),

// 4(16色)，8(256色)或24(真彩色)之一

/ V, ]' S* F& N

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

// 1(BI_RLE8压缩类型)或2(BI_RLE4压缩类型)之一

8 L8 C& X" I/ d/ c

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

DWORD biClrUsed;// 位图实际使用的颜色表中的颜色数

$ }# J# v8 L2 p/ ~. K% }4 X

DWORD biClrImportant;// 位图显示过程中重要的颜色数

& f1 }" L! i8 E) {0 s

} BITMAPINFOHEADER;

1 q! K6 A0 B7 u B/ A

5 c0 {! _( [" C. n) f% a1 _

---- 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:

typedef struct tagRGBQUAD {

BYTErgbBlue;// 蓝色的亮度(值范围为0-255)

BYTErgbGreen; // 绿色的亮度(值范围为0-255)

" h A) b6 Q) ?) U

BYTErgbRed; // 红色的亮度(值范围为0-255)

4 A' q$ o% v% Q# p* J5 H. j

BYTErgbReserved;// 保留，必须为0

} RGBQUAD;

* p8 x# }0 Z# h0 p2 t v

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;

0 z8 p" ^& X0 r1 ~

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:

typedef struct tagBITMAPINFO {

% N5 M) R( \6 f+ p& u# k

BITMAPINFOHEADER bmiHeader; // 位图信息头

RGBQUAD bmiColors[1]; // 颜色表

} BITMAPINFO;

) }6 @0 H6 \, s3 R. d

2 d* d9 V% U' n4 g8 C) c! C8 R

) S4 t' P5 a6 c! d9 Y/ z

---- 5. 位图数据

5 ~" h6 k8 i4 g% X& V. `. w* W

---- 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:

6 O1 E- g6 \% j8 d6 f

当biBitCount=1时，8个像素占1个字节;

/ U0 B2 y; _" X4 Z5 K( p6 Z! E4 P

当biBitCount=4时，2个像素占1个字节;

5 J6 M# W; W- }) f: D, f$ V3 g5 R4 \' s

当biBitCount=8时，1个像素占1个字节;

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;

1 k3 ]2 ?! L* s

// 一个扫描行所占的字节数

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):

DataSize= DataSizePerLine* biHeight;

+ C: V' Q3 ]2 h) V0 k+ m9 H1 S8 }

6 h7 g& U% {/ l S' Y( H

---- 二、BMP位图一般显示方法

9 Z, i; ^5 N5 R6 A# F" x

---- 1. 申请内存空间用于存放位图文件

---- GlobalAlloc(GHND，FileLength);

" c" {( f; U \. `6 M6 g

) V* {; P- h; s" K. W. i4 u/ y

---- 2. 位图文件读入所申请内存空间中

---- LoadFileToMemory( mpBitsSrc，mFileName);

; Z/ V2 L, t' H C Q. s/ g+ h1 H

$ N1 s/ v% n/ h: f

---- 3. 在OnPaint等函数中用创建显示用位图

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

' n m$ h. w# X- f

DC,

& Q9 l; M. v2 I( A5 b

---- 用SelectBitmap()选择显示位图。

* p4 ] O9 A; ~* W# ^- H# Y/ \

---- 4. 用BitBlt或StretchBlt等函数显示位图

---- 5. 用DeleteObject()删除所创建的位图

+ E! n# Z) C7 a: m! b" } O. e3 A+ N9 J

/ |0 p3 H& D8 R

---- 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(

& w% {! Q; f8 D1 T, t# F2 |& j

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

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

+ d5 H; k# u' [- _

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:

, ^3 W8 L. [, Q4 M

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

# o5 J9 d( C' }( S2 a& ~

" ?8 j6 p; c3 I) N3 d: B) @! S

---- 2. 申请内存空间用于存放位图文件

---- GlobalAlloc(GHND，FileLength);

5 |- q) N4 S5 h& j# X% {& |! i d

' c) r4 C; y) u( }( G' \$ b

---- 3. 位图文件读入所申请内存空间中

2 q7 l5 D) D- h9 M1 M0 m

---- LoadFileToMemory( mpBitsSrc，mFileName);

- S4 S n. b U% F( Y0 P

9 Y* m1 p8 h5 p+ u: Q) S# R

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

8 r6 }; f$ F0 F8 f5 C/ c

0 f( [5 } ?. x% B

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

. _& g5 X# ]8 ~' L: i- Z

---- 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

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 L1 o. v9 m$ f/ c& O

---- 四、CViewBimap类编程要点

---- 1. 在CViewBimap类中添加视频函数等成员

" z, X4 Z3 L- J- m

HDRAWDIB m_hDrawDib; // 视频函数

HANDLEmhBitsSrc; // 位图文件句柄(内存)

% u; d% _( O; }( c+ R1 x, j

LPSTR mpBitsSrc; // 位图文件地址(内存)

6 `0 M. ~% t# h) S* a0 M N, H5 Q- d

BITMAPINFOHEADER *mpBitmapInfo; // 位图信息头

4 E3 r* [ s3 q6 Y

+ W/ t0 p9 z* N& ? l2 \

---- 2. 在CViewBimap类构造函数中添加打开视频函数

---- m_hDrawDib= DrawDibOpen();

0 j! w1 Q- E: [( `! e7 n% T

---- 3. 在CViewBimap类析构函数中添加关闭视频函数

if( m_hDrawDib != NULL)

{

: [( Q [. g C, w9 u) H

DrawDibClose( m_hDrawDib);

6 d- R Z1 e1 R w2 A

m_hDrawDib = NULL;

+ L% G. b! Q3 _9 F' |: _. K

}

/ o9 |9 ?& V& j

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

) U/ \6 m5 Q# u- H! M, W

voidCViewBitmap::OnPaint()

2 \) n K* _+ u

{

! S- r1 X/ C% ]# j% p. j' M

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

1 c3 v9 U7 }& o) ~2 s% Q

GraphicDraw( );

}

: k/ N1 u& |- D% n4 i9 {% V

voidCViewBitmap::GraphicDraw( void )

{

$ U8 s" X- L/ E; T

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

* l6 n0 P/ J0 A: m

BITMAPFILEHEADER *pBitmapFileHeader;

ULONG bfoffBits= 0;

5 p9 G5 Y9 }9 d- c4 t8 D' n: D" y$ R" u

CPoint Wid;

// 图形文件名有效 (=0 BMP)

if( mBitmapFileType < ID_BITMAP_BMP ) return;

// 图形文件名有效 (=0 BMP)

// 准备显示真彩位图

. E2 z3 }5 @2 y

pBitmapFileHeader= (BITMAPFILEHEADER *) mpBitsSrc;

bfoffBits= pBitmapFileHeader->bfOffBits;

// 使用普通函数显示位图

/ V/ T, [ }$ A

( Z, i/ J& I" L; g% o

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

; \+ Y* F0 Z8 o0 ]

{

HBITMAP hBitmap=::CreateDIBitmap(dc.m_hDC,

mpBitmapInfo, CBM_INIT, mpBitsSrc+bfoffBits,

8 k1 @) ~. b' O$ [; N

(LPBITMAPINFO) mpBitmapInfo,DIB_RGB_COLORS);

// 建立位图

; [# P; P; I- r$ ]

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

1 D* `2 e8 g; b

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.

$ n, p% y2 s: z+ f9 b

// 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()))

% I( r. ^4 j! _- I* S% A6 t) N& o

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

/ m! D! z; W; p$ l3 N' y

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

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

& ]7 N4 x. K# ~; c

! a, L1 P3 W& F, A: I6 Y

if( mFullViewTog == 0)

5 |& A& f) P$ L T9 @' Z' w2 D" v

{

: F: b5 D" [. U) G T5 H

// 显示真彩位图

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

7 }- |6 T) d9 ~3 J& z$ W

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

} else {

( I! _& m8 s, O, {

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

/ K G1 F$ v2 U( e3 f1 j

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

5 c$ a$ p& g- q- |7 Q( C

>biHeight, SRCCOPY);

/ E7 G' M. a1 `. t' d

}

4 t! n0 l1 ?4 ~' [: V j

// 结束显示真彩位图

" w2 X5 D$ s% r4 A" n+ U

:eleteObject(SelectObject(hMemDC,hBitmapOld));

// 删 除 位 图

} else {

) n+ V! w; T8 A' u! k; O8 x/ R

// 使用视频函数显示位图

' d6 l" E5 I- I# d

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

9 u' k8 x. i* P2 e& z2 {

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

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

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

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

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

// 显示真彩位图

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

* J7 W- T: A$ Z5 b$ U8 C

if( mFullViewTog == 0)

{

Wid.x= mDispR.Width();

Wid.y= mDispR.Height();

: @2 O' ~- T& m9 z$ d

// 1:1 显示时, 不能大于图形大小

" A3 j& T: g# G) N6 ^# Y

if( Wid.x > mpBitmapInfo- >biWidth )

Wid.x = mpBitmapInfo- >biWidth;

3 E( l& K' N$ G+ Y* I' j

if( Wid.y > mpBitmapInfo- >biHeight)

" p) l6 E6 k9 C: i

Wid.y = mpBitmapInfo- >biHeight;

( ~! J: e5 Z& X: W7 I; O

1 V9 L4 d7 `- w& {- t

DrawDibDraw( m_hDrawDib, dc.GetSafeHdc()

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

mpBitmapInfo, (LPVOID) (mpBitsSrc+bfoffBits),

; B6 j( d1 s* T; x

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

; L" f" C% @& K, c6 ^0 f# n" ]

} else {

DrawDibDraw( m_hDrawDib, dc.GetSafeHdc(),

6 ^! v3 O" Z, b, {

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

mpBitmapInfo, (LPVOID) (mpBitsSrc+bfoffBits),

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

DDF_BACKGROUNDPAL);

p- |4 l) z, w3 a2 w% [- R, t/ |4 ]7 l

}

. i6 z9 `! ^2 x* [; j. c( ~

}

4 X! g/ f# Z/ i& o: ]6 Y

return;

4 q/ l; s* s+ r

}

7 n% M' l+ g& c* }2 ~, y& u

+ v2 W2 q/ \! A4 T1 w

---- 五、使用CViewBimap类显示BMP位图

9 r3 E& d. L3 K3 A

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

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

,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

9 @+ P3 n1 d4 L7 C6 ?$ C L

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

& z \" @; A6 u. X/ t% q) x

---- 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。

0 V J0 }# k- ^5 L

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

# r( c5 J8 l' e D1 J$ c. |

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

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

5 f; Z% K+ _' V! N( v& y

。代码如下:

N6 l1 _- A" v: d3 u$ z+ l( Z

: D }1 D7 T5 M" a, v" }* U m

void CMainFrame::OnViewBitmap()

{

7 H& M/ Y9 \* s: V* p

// TOD Add your command handler code here

9 Z; w9 S- w7 W) A# S5 @

CViewBitmap *pViewBitmap= NULL;

. T& `/ y) ~0 P. O" n' T. ]

2 l }1 V2 ^. L2 b

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

pViewBitmap- >ShowWindow( TRUE);

7 v/ q4 g5 z# G/ V" s5 @, I3 j$ c

}

7 F& [" w$ ] }

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

, h0 a/ h( g2 f* m

---- 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。

, Q- q6 }/ o+ T/ v! d- ]

% M9 z3 A, p0 b% a# v' n! |/ ^

---- 六、CViewBimap类功能说明

/ x K5 n% K1 `* ^

---- 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。

1 E1 Q2 F/ R2 ^* ?/ S7 ]. m

---- 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

% o: p' e0 v1 ~4 x4 F# z

，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。

1 ?0 R. l% [3 C0 Z* B5 \

---- 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，

6 f. \$ E: g' E! H3 X5 l

就可以显示该位图。

5 H9 `0 [( {1 x

---- 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，

) @5 O: g" v8 g 8 ~" F1 h" G: u

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

7 k: g9 x& n/ G* f4 t5 |( h+ G

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

+ G3 r4 z1 P1 _) m% D( `

真小，显示速度快。

. S( ?; S; l5 F; G! A. h/ V4 o/ J

7 t1 M( E6 l! Q' e: l$ m, d

---- 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

, D- E9 z( j# G5 {) j

以体会到使用视频函数的优越性了吧。

/ z0 j; C) }! E; {

' }- G& t, e6 T+ }! N! t

---- 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。