BMP位图文件结构及平滑缩放

韩冰

3 W* y6 R" J0 N* ^

西安交通大学流体机械研究所

" k) t* E% d7 g

张义云

' _4 H, X$ s: n

' s3 y# ?( `- o. }2 D1 Q2 K

---- 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,

8 Z; b. W) K0 E$ y( ^

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。

0 |7 M( k( }2 h2 Y8 u2 S

---- 一、BMP文件结构

4 @! m1 y& S2 Q2 Q3 k' y. l4 q# X

---- 1. BMP文件组成

4 s7 C: c7 C* W

- X9 G/ E2 R) ~3 l

---- 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。

+ ^1 b, `7 O& P7 V$ G; p

---- 2. BMP文件头

; J- J* x: w X7 A& e

---- 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

! l$ H3 r; C( f% M

。

2 ~5 a; c# [7 b6 W$ Y5 Z

---- 其结构定义如下:

typedef struct tagBITMAPFILEHEADER

+ G% I! P# H- c( l

{

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

2 A+ h- V4 d0 B$ K+ ]( [- l- c7 }; D3 r, C

WORDbfReserved1; // 位图文件保留字，必须为0

WORDbfReserved2; // 位图文件保留字，必须为0

' u4 w" @: p3 c+ q

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

: V6 J1 _5 E7 X9 \: G6 V( Q. I4 G

} BITMAPFILEHEADER;

5 j/ F2 I$ Q8 S# k# |' j

---- 3. 位图信息头

----

1 h ]8 l' ~ l, c. ?& d* d% O

BMP位图信息头数据用于说明位图的尺寸等信息。

" V! y3 O/ @, x( _

typedef struct tagBITMAPINFOHEADER{

1 s' e9 |7 n! A: P

DWORD biSize; // 本结构所占用字节数

LONGbiWidth; // 位图的宽度，以像素为单位

! y9 U2 w U- 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

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

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

( g! ?( ~! U5 k4 l

// 1(BI_RLE8压缩类型)或2(BI_RLE4压缩类型)之一

! l K( ~: Q, q+ R4 U# L V

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

/ C# ~: X& o/ I5 \0 I: g

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

! T- }0 }0 L3 d* L2 V' ~

} BITMAPINFOHEADER;

8 o9 O+ z c; |/ D& M& }

( E# ~ ]( x% S+ z) \) p

---- 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

. _# \8 n+ n3 }, w* w, v

RGBQUAD类型的结构，定义一种颜色。RGBQUAD结构的定义如下:

5 Z/ C9 | n ?

typedef struct tagRGBQUAD {

: n+ e0 @; R6 b2 M7 L; y

BYTErgbBlue;// 蓝色的亮度(值范围为0-255)

( @3 g1 O9 }. D; o9 l: ~* t

BYTErgbGreen; // 绿色的亮度(值范围为0-255)

" F+ \+ y% ~5 D# S& t" Q

BYTErgbRed; // 红色的亮度(值范围为0-255)

* \# b3 k+ s' \8 O3 j- X

BYTErgbReserved;// 保留，必须为0

0 g" I' f9 V2 j. w' I* G" k

} 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;

3 l6 ^2 B+ r2 ~6 ]

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 {

BITMAPINFOHEADER bmiHeader; // 位图信息头

RGBQUAD bmiColors[1]; // 颜色表

9 w: h, I: P6 M$ P! d

} BITMAPINFO;

- c1 T. a u; g' J- @; E- ^* N f

5 i* @1 h4 y* \3 b0 M4 y2 C

---- 5. 位图数据

; |3 P" H$ S9 k7 j2 h4 P4 O

---- 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

4 p; O1 O4 `, `

,扫描行之间是从下到上。位图的一个像素值所占的字节数:

2 h5 y& `# B* ?6 i& w# k& |7 W v9 a

当biBitCount=1时，8个像素占1个字节;

% ~4 S3 f$ i7 c m! O1 N5 Y

当biBitCount=4时，2个像素占1个字节;

% s( e$ y# w% t. k" ]& R- F

当biBitCount=8时，1个像素占1个字节;

) }8 N) [7 |% o* s( `

当biBitCount=24时,1个像素占3个字节;

, B; j$ R4 V v* t' R5 ]

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

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

/ s( Q8 J# h2 e& ]. w" B: B6 `

位图数据的大小(不压缩情况下):

DataSize= DataSizePerLine* biHeight;

, }* v {, R8 |+ C

---- 二、BMP位图一般显示方法

5 ]3 N' Y7 y/ e- Y% I

---- 1. 申请内存空间用于存放位图文件

' X4 `8 L( N& S! o

---- GlobalAlloc(GHND，FileLength);

7 q4 k2 h; b h2 z/ N

7 |7 [8 S0 ^# J2 I: X

---- 2. 位图文件读入所申请内存空间中

6 V( }/ L! u1 v# P/ G

6 g9 O8 j; G' l9 a

---- LoadFileToMemory( mpBitsSrc，mFileName);

---- 3. 在OnPaint等函数中用创建显示用位图

+ P+ D: F; S1 z2 c: d* c

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

6 n8 _0 j1 a z e

DC,

4 n8 v7 n$ {# r1 S" v! z; G

---- 用SelectBitmap()选择显示位图。

7 h0 l5 e2 r* M' }1 G! |! P8 }

( ~8 a# h7 n' V# D& J `

---- 4. 用BitBlt或StretchBlt等函数显示位图

* Y6 D9 K. W2 A8 d$ g0 y

---- 5. 用DeleteObject()删除所创建的位图

! ]# o3 f+ u, t' A1 E5 H

---- 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

9 u' |& i; A, V& O

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。

: P6 D& w& b$ U( q

6 p0 d. g- T* W

---- 三、BMP位图缩放显示

( S$ ]! S1 a* f0 y, w

---- 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

- z: L0 r1 M) W }/ Z( K0 Z

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

9 E/ ]5 b* [" s# M

---- 2. 申请内存空间用于存放位图文件

3 l+ @6 p6 s2 q, z

7 f% U: w) U1 z% w

---- GlobalAlloc(GHND，FileLength);

---- 3. 位图文件读入所申请内存空间中

- \0 [8 d# b" b; H

---- LoadFileToMemory( mpBitsSrc，mFileName);

( {6 B, f* ~# ], g7 R6 p' `' O

: S1 Q# e. M) G; m" J- B

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

, \0 n3 |" ^) y

6 f- r5 q7 V% U0 S( T) `4 r$ }# l

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

0 ?* l* O9 L' L- F

---- 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。

* X% I( H V8 d9 W: F3 i# a

---- 四、CViewBimap类编程要点

$ C* l/ v# a& k. T6 |, d2 s; d0 @. ^

---- 1. 在CViewBimap类中添加视频函数等成员

) z. ^. I" g3 s

HDRAWDIB m_hDrawDib; // 视频函数

4 W3 j f0 u3 ~1 |: W7 q% T0 ]

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

0 v- u; }8 h* j/ d4 Y6 Y

---- 2. 在CViewBimap类构造函数中添加打开视频函数

; q& s* T* s2 ~- n' t- N

---- m_hDrawDib= DrawDibOpen();

Z% A9 f: n3 j) o

---- 3. 在CViewBimap类析构函数中添加关闭视频函数

# J' a$ T# ]4 |; r, Y9 i4 D

if( m_hDrawDib != NULL)

{

/ A7 ^- i, [' a* k! Q% K

DrawDibClose( m_hDrawDib);

- e. c, K/ z% [5 B$ [, g' n3 _

m_hDrawDib = NULL;

, v8 w( d2 L: [1 V5 }! s

}

- E O. E2 A5 m% Q) Z

: n% @9 Q g2 @5 F

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

voidCViewBitmap::OnPaint()

# S( M3 |: s$ D. e1 O9 K. k

{

2 ?8 T- f, I" O0 }

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

# E2 m5 C4 y7 A2 z" t

GraphicDraw( );

}

voidCViewBitmap::GraphicDraw( void )

{

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

BITMAPFILEHEADER *pBitmapFileHeader;

ULONG bfoffBits= 0;

CPoint Wid;

// 图形文件名有效 (=0 BMP)

" B4 h! t/ ~) D/ c

if( mBitmapFileType < ID_BITMAP_BMP ) return;

8 M* u3 A% _! u* i0 z6 x

: \: f- c% @) D0 G* b: l

// 图形文件名有效 (=0 BMP)

5 c. L# y/ ^; P8 o8 L8 L# p! T, f

// 准备显示真彩位图

5 h+ ~, x8 r4 w- L0 ]6 }' O q) K

pBitmapFileHeader= (BITMAPFILEHEADER *) mpBitsSrc;

bfoffBits= pBitmapFileHeader->bfOffBits;

// 使用普通函数显示位图

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

& ]- w& \, A/ B

{

HBITMAP hBitmap=::CreateDIBitmap(dc.m_hDC,

mpBitmapInfo, CBM_INIT, mpBitsSrc+bfoffBits,

% g, S" T2 g! L

(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.

( {# j3 V( x: j9 x4 l0 W, N

// 成员CPoint mPos用于指示图形显示起始位置坐标.

6 I. i% w2 i/ r4 A$ [1 ]

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

( E, X+ Q% D" C3 R8 j$ t$ O

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

3 ?; P9 T0 j7 b' I

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

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

- v4 T: ^+ t6 y

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

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

if( mFullViewTog == 0)

p" e% b! e, X4 b: {

{

! Z* Y# t4 o, F0 z1 a

// 显示真彩位图

. A0 ^* ^4 q3 }' G! h9 H: \0 x; `

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

' W4 Q; J+ h# v+ v

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

3 ~# m- e. g5 W9 u

} else {

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

; G9 ]' m& J8 i* J! t/ p

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

- [! U- Q5 _) H1 I0 U. K+ d- j. u7 s

>biHeight, SRCCOPY);

}

// 结束显示真彩位图

7 k% z* j s7 R* V: O

:eleteObject(SelectObject(hMemDC,hBitmapOld));

// 删 除 位 图

" w: t i+ e) s

} else {

// 使用视频函数显示位图

$ j) t Z" E# k6 r: E/ o& r% ^* {

- M* ~' Q4 n' M) M; x$ \& k

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

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

Q& e$ N, u! S) c) }! u6 G

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

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

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

6 I$ |4 J; w# |8 t% r3 x, s- A

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

// 显示真彩位图

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

9 d; d* Y0 h+ j1 \* f

if( mFullViewTog == 0)

' t" ?6 v. V+ ^0 K7 \

{

Wid.x= mDispR.Width();

Wid.y= mDispR.Height();

# ^4 E- [. I9 K1 n! m9 S

// 1:1 显示时, 不能大于图形大小

if( Wid.x > mpBitmapInfo- >biWidth )

. z( U& y7 q" i4 \3 ^

Wid.x = mpBitmapInfo- >biWidth;

3 D- M1 |! Q* r$ \& _) I# _" C

if( Wid.y > mpBitmapInfo- >biHeight)

6 J" G0 n4 k9 x' ?% b3 S; p- M5 z6 B

Wid.y = mpBitmapInfo- >biHeight;

/ ?7 q8 m/ S% `% L+ M( ^

DrawDibDraw( m_hDrawDib, dc.GetSafeHdc()

$ M4 V) }' {4 I& M% [

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

) \, ]; g1 g( Y D. e. C" {

mpBitmapInfo, (LPVOID) (mpBitsSrc+bfoffBits),

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

} else {

2 d! ?% R* I' d& U$ g

DrawDibDraw( m_hDrawDib, dc.GetSafeHdc(),

* X' D8 \+ m" h, P6 Y U

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

mpBitmapInfo, (LPVOID) (mpBitsSrc+bfoffBits),

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

! I2 N; y* C; H) o

DDF_BACKGROUNDPAL);

+ o9 W9 Z5 c! l$ r6 o) ?

}

}

+ U& }. g5 s- i" m/ }

return;

1 r L8 s. A( L4 ~' I

}

9 y. T% Y# H0 A

---- 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

+ L0 v: M( \. ?

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

* H7 y! W8 A( L( c, t: a

,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。

---- 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。

7 o' h8 t+ o3 z. c6 ?: f

---- 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

8 K$ H7 U7 ^% U7 B/ y, d

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

。代码如下:

8 H4 O: M; v9 a; A; |! N9 Y

0 R4 L6 {# G2 y% U; }! P6 h B( p

void CMainFrame::OnViewBitmap()

' p, {; I0 a+ Z! I

{

// TOD Add your command handler code here

CViewBitmap *pViewBitmap= NULL;

; j# H' P) t" ^8 q' W

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

* d8 d K0 y( U; e% V/ f

pViewBitmap- >ShowWindow( TRUE);

4 \3 w9 Q- C2 K

}

. y8 P9 R5 H& W' W( h" D/ R

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

1 ]) Z% \2 q" [0 B: v

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

1 C3 r7 s. v* w! E5 M4 }% E

( z+ d8 O+ K; w! a* k, V) G

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

! @" q: l1 l1 |, \- k! m1 ~

ViewBitmap）即可显示BITMAP.BMP位图。

/ k5 l( E# {& G* ]- q

---- 六、CViewBimap类功能说明

---- 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. 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

$ f' h% R/ }& A) M6 ~, g, f/ R

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

4 P3 t0 j' [9 l4 O" Y% ^# l

，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

$ F! S3 W5 Q' H

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

5 ^# v% `( W1 q4 Y0 j) t

小，则对位图放大; 如果位图比客户区大，则对位图缩小。

! q3 `0 A: x- M8 v) |) r! I- r1 N

---- 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。

6 ~( O3 A$ z6 j% `

; y& T6 N; ~3 O9 t. d6 f# {$ I

---- 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，

# _0 K; w# D" I) ? 7 B6 o) C" S* H+ x1 \

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

3 k1 x5 ]9 A; g u* Q% [

真小，显示速度快。

. |; m& W/ U/ @( m

---- 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。

: z( X; h% A; I) M R

# B) L+ n9 |3 I# v/ k

---- 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。