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

4 V9 q8 ?( @1 u

4 R+ r. O9 }/ ?! [, A1 x2 O$ w" t

---- 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

/ b0 c4 Y- ~' n

显示BMP位图，可以消除以上的缺点。

---- 一、BMP文件结构

& t" A: g5 I0 ~% Y9 U2 m, E

& c+ Y# B! O" a( _

---- 1. BMP文件组成

( L# w/ U3 b3 C

/ H$ g4 p* @5 a* K4 ]: X

---- 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

---- 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

。

! E( W8 ? J2 q. q/ A

---- 其结构定义如下:

6 A$ l7 l8 Y; G/ B" Q! v

- E9 m8 O, P; N2 V7 L3 B- v8 g- Z

typedef struct tagBITMAPFILEHEADER

" P3 {1 u9 Q5 n; A* `' c9 s W

{

; {. w) s* a1 Z: A2 q# \ i

WORDbfType; // 位图文件的类型，必须为BM

' H+ G9 W1 x6 S+ b6 u) a" e

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

DWORD bfOffBits; // 位图数据的起始位置，以相对于位图

+ M" J% w, U+ ]7 l; x/ Z: c

// 文件头的偏移量表示，以字节为单位

} BITMAPFILEHEADER;

* ]' r8 \0 d1 _7 \3 i; X2 j

/ S+ A$ U9 \7 J

---- 3. 位图信息头

----

7 J/ y0 _/ z7 E/ s, C( w( A' Y

BMP位图信息头数据用于说明位图的尺寸等信息。

typedef struct tagBITMAPINFOHEADER{

' q7 J9 q, k+ c" K. r* ]& i

DWORD biSize; // 本结构所占用字节数

! n$ x9 i" r9 n6 v2 ^

LONGbiWidth; // 位图的宽度，以像素为单位

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

! v0 m7 R8 y9 x' v+ D S+ y& E

WORD biBitCount// 每个像素所需的位数，必须是1(双色),

, Y. ^2 _% B" B2 z: D6 [

// 4(16色)，8(256色)或24(真彩色)之一

; i4 h1 X$ P8 N1 ~

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

6 {+ Y! P- o! X, f8 W( @$ b

// 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

LONGbiYPelsPerMeter; // 位图垂直分辨率，每米像素数

0 }3 W% Z/ H6 t9 w1 S2 e |& H

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

} BITMAPINFOHEADER;

M8 X! w2 A! f l+ K% s9 d" K0 @( N

---- 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:

' Q( F% _( E/ D2 o: ?! d0 [' F

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)

BYTErgbRed; // 红色的亮度(值范围为0-255)

BYTErgbReserved;// 保留，必须为0

} RGBQUAD;

4 c9 R7 l3 N5 ~7 z

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;

# U( _4 o: i4 O/ d3 O

当biBitCount=24时，没有颜色表项。

4 d- z0 g9 {' |

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 {

% u% T1 s" u: v1 ]7 K1 d% V# P6 Q2 M+ R

BITMAPINFOHEADER bmiHeader; // 位图信息头

3 f1 X: _# K. v

RGBQUAD bmiColors[1]; // 颜色表

} BITMAPINFO;

, H' ~9 s3 E3 J% i: K) j2 |* A

$ {! d% I" y/ O. J

---- 5. 位图数据

, H0 ^9 U! A# w/ T4 M

---- 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:

|( q% w& o% M4 U" F, s- r3 g2 T

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;

5 [: p7 u' A- M/ E

当biBitCount=24时,1个像素占3个字节;

. A& b, N% G/ n

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，

3 X5 w7 c9 A% m+ x

一个扫描行所占的字节数计算方法:

: A! G$ A6 K- D5 @( t

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

// 一个扫描行所占的字节数

- A. M' k$ D1 p% u) W% b4 E

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

1 K0 p5 L2 Q/ l' E' W2 D4 D! W; Q

位图数据的大小(不压缩情况下):

DataSize= DataSizePerLine* biHeight;

, T; }" R6 B$ }4 A" Q9 v T

0 R' ^0 u8 {7 h% y* ]

---- 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

3 t% i. ~/ u* L( D9 J7 C9 d1 f& o5 C! ^& L+ B

---- GlobalAlloc(GHND，FileLength);

3 y3 `% l, {# x) r, l; C

---- 2. 位图文件读入所申请内存空间中

8 s, s6 T1 o8 D2 M3 k" l

6 q& Y! D5 Q2 b0 }$ ?" ?. U. V

---- LoadFileToMemory( mpBitsSrc，mFileName);

- B7 e+ m& `% j U! ~. Z& U

/ w) U" w+ {4 h1 |1 |7 P/ {: e

---- 3. 在OnPaint等函数中用创建显示用位图

- q/ ?1 w, t l5 ?. I' K5 N

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

7 V6 Y" k: z7 {% h% t

DC,

. f( A. V; z9 a2 i: \7 `7 t; y

---- 用SelectBitmap()选择显示位图。

5 Y( w4 L% c6 X; y6 I% D

---- 4. 用BitBlt或StretchBlt等函数显示位图

7 }& x: H) f7 ~7 j3 p1 j

* } [- `7 Z% D4 w' }0 h5 x: v4 H/ `

---- 5. 用DeleteObject()删除所创建的位图

2 p1 ~/ Q: I; Y6 a/ }0 B

---- 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(

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。

& `. @& C; v) [

! D2 w5 f4 _" v7 d$ \5 N3 c% K1 M# w2 c

---- 三、BMP位图缩放显示

. S1 R: L* S: B; w0 \

---- 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

: v/ {4 h: E0 [1 x( H6 f

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

0 i& L* S" K$ y$ C4 K2 X7 v$ s3 M

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:

2 ~1 Z& w' o l, o" \1 T

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

---- 2. 申请内存空间用于存放位图文件

& |( Z& J" c& D! R5 g* o* x2 W( @

---- GlobalAlloc(GHND，FileLength);

---- 3. 位图文件读入所申请内存空间中

$ b7 U3 J6 b' }+ c3 ^. F

---- LoadFileToMemory( mpBitsSrc，mFileName);

/ H" z! A" z t

+ I N2 C5 H: o" O

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

+ L2 q% A! Z$ F) l' d

! h1 ^0 z7 D) n1 F R. b* C$ R/ v

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

---- 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

+ j& X" X' Z1 d/ x! L

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

) ?5 h7 u$ W) M) s

过直接处理位图数据，可以制作简单动画。

& R p9 o6 k5 M8 c" V& {% ?5 \

---- 四、CViewBimap类编程要点

. J% L/ }% r3 L( N- a, O2 b+ I

---- 1. 在CViewBimap类中添加视频函数等成员

) P. S' O+ E$ V6 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)

5 O* a3 W* O* B

BITMAPINFOHEADER *mpBitmapInfo; // 位图信息头

6 D( ^9 ?# \1 X+ M3 j: ?6 ]

---- 2. 在CViewBimap类构造函数中添加打开视频函数

; `( V9 y8 E9 q6 g& k- p

---- m_hDrawDib= DrawDibOpen();

5 p# m; W4 y! P" H1 l

---- 3. 在CViewBimap类析构函数中添加关闭视频函数

' t. g+ A) ~" B4 y3 F, ?" J" D

if( m_hDrawDib != NULL)

, [" v! \3 j2 b+ K/ \2 H& \4 M

{

+ _( Z. a2 O5 H

DrawDibClose( m_hDrawDib);

m_hDrawDib = NULL;

" e. ^6 ?" h# V v0 b1 k

}

( t7 y: r, N+ j. M& w2 o

9 B5 [) [! L2 W: F |0 K

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

8 t$ z( V6 z! I4 u( b1 N. M

voidCViewBitmap::OnPaint()

{

b: I& @* z3 w! }) S5 s) `

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

GraphicDraw( );

}

voidCViewBitmap::GraphicDraw( void )

{

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

BITMAPFILEHEADER *pBitmapFileHeader;

ULONG bfoffBits= 0;

8 X9 c+ @& {: v: D

CPoint Wid;

4 ~( U u6 j+ ~9 r

// 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

pBitmapFileHeader= (BITMAPFILEHEADER *) mpBitsSrc;

- b) e" U& R, Q8 N" F) ^1 X

bfoffBits= pBitmapFileHeader->bfOffBits;

// 使用普通函数显示位图

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

$ `! O3 n& r! o( u9 c

{

' w, N- J( D5 P

HBITMAP hBitmap=::CreateDIBitmap(dc.m_hDC,

mpBitmapInfo, CBM_INIT, mpBitsSrc+bfoffBits,

(LPBITMAPINFO) mpBitmapInfo,DIB_RGB_COLORS);

// 建立位图

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

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.

// 成员CPoint mPos用于指示图形显示起始位置坐标.

# q2 v! x, ]: P+ c& x4 H( s

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

# o+ ?, L3 `6 |. { y4 ^' g

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;

& A- K4 q5 u5 D* A$ E

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

" J6 b) B' Q! x2 s5 o

- o3 g- Z1 N% F

if( mFullViewTog == 0)

, _8 m+ R# H$ ?3 u& ~( j& @$ _

{

// 显示真彩位图

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

9 G: f' ~$ `1 K

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

} else {

7 M+ Z4 Z0 E2 t0 f h; c$ m7 g

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

3 C1 S8 M& I/ B: j

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

! Y; y$ m! O' V0 I: o

>biHeight, SRCCOPY);

}

' _; a: m0 Z4 x

// 结束显示真彩位图

' D; c* j2 z& e9 H% W9 \

:eleteObject(SelectObject(hMemDC,hBitmapOld));

+ h4 | v2 P$ b! p4 h! ]+ t! v

// 删 除 位 图

7 n l7 L7 a& B% |* z/ x

} else {

! D9 N3 D( R% h. F/ S6 p

// 使用视频函数显示位图

( y. J+ H: Q0 L8 k

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

i- a* a; ^" ?) }! C

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

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

' H. s% j3 |4 v+ s

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);

; K: o( J, V6 e+ S5 o; r

0 |2 G3 C7 _* G, c" G

if( mFullViewTog == 0)

- h! ^( U/ D& G. Z! g I2 E) W

{

0 n3 _3 Z: `2 y2 L+ O

Wid.x= mDispR.Width();

$ V1 V9 @6 T! f

Wid.y= mDispR.Height();

$ A, P+ r/ Y9 G' Z1 B

// 1:1 显示时, 不能大于图形大小

6 J( a* n: n. K

if( Wid.x > mpBitmapInfo- >biWidth )

& `3 d( I/ c% C( f9 \

Wid.x = mpBitmapInfo- >biWidth;

if( Wid.y > mpBitmapInfo- >biHeight)

Wid.y = mpBitmapInfo- >biHeight;

DrawDibDraw( m_hDrawDib, dc.GetSafeHdc()

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

! y6 {' I7 W2 K5 g

mpBitmapInfo, (LPVOID) (mpBitsSrc+bfoffBits),

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

5 Q0 }1 n- P* p. X

} else {

DrawDibDraw( m_hDrawDib, dc.GetSafeHdc(),

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

# ^7 ]5 r$ F& I8 S0 l1 J$ @2 m/ X1 f

mpBitmapInfo, (LPVOID) (mpBitsSrc+bfoffBits),

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

- V; m9 T6 p+ [7 S3 R1 A5 ~

DDF_BACKGROUNDPAL);

! _! D5 ^; E! @, M

}

( j6 ]3 j8 e( ~" p8 F

}

return;

}

1 b! `) c% o. h" d9 m! 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

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

+ m7 J+ E- O% F' j- ^) p; a

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

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

- b0 s6 k, G/ ~, W8 d0 n

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

6 V0 q9 K: V5 Q1 L3 m% N$ F( h! d

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

. u0 {) T* y" w

---- 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

6 [0 d* P, \ w2 L1 H9 J8 [

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

# O/ O0 @- S! ]1 m7 K

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

。代码如下:

void CMainFrame::OnViewBitmap()

{

( n6 b) {) c% T/ f" O1 K. l x

// TOD Add your command handler code here

CViewBitmap *pViewBitmap= NULL;

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

- u- h" T u/ K

pViewBitmap- >ShowWindow( TRUE);

}

6 _( ~7 E" k/ R/ V @4 Q

% W" [0 c) H6 @. w& u1 N

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

, ^( C" J% s6 w9 A/ T! R0 F9 {

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

, j' c' w" G0 v

---- 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。

---- 六、CViewBimap类功能说明

6 z( t% @8 l: Q- X) G

8 K7 Z; L9 f' W' @$ j' J. E/ Y5 A+ L' ?

---- 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

1 L, U3 [7 x( P3 B/ L2 d

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 _9 n+ m8 P: y# H6 W

---- 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

1 p4 f! L. Z' A. o7 `( V" Y

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

，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

: i% O+ E2 R1 Y5 M2 C+ b

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。

( U5 P7 r1 O( m8 I2 P0 f Q8 w# g

$ h: v) E6 g; e0 C6 b* e

---- 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，

就可以显示该位图。

! f' g, K5 o# m+ d2 |+ q( w

" B, H+ ~8 o% o3 H5 L; z# ]& V

---- 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，

6 x& ~& h. Z, s, V4 \

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

+ w8 P7 |8 V, T) k; P) N( f: V

真小，显示速度快。

---- 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。

; s1 L) d) \7 v

- [8 d- \ D- Y$ J; q8 x

---- 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。