BMP位图文件结构及平滑缩放

BMP位图文件结构及平滑缩放

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,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。

---- 一、BMP文件结构

---- 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。

---- 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。

---- 其结构定义如下:

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
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
// 文件头的偏移量表示，以字节为单位
} BITMAPFILEHEADER;

---- 3. 位图信息头

----

BMP位图信息头数据用于说明位图的尺寸等信息。
typedef struct tagBITMAPINFOHEADER{
   DWORD  biSize;   // 本结构所占用字节数
   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
   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),
  // 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
   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;

---- 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)
BYTErgbRed; // 红色的亮度(值范围为0-255)
BYTErgbReserved;// 保留，必须为0
} 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;
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
} BITMAPINFO;

---- 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:

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;
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
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;

---- 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);

---- 2. 位图文件读入所申请内存空间中

---- LoadFileToMemory( mpBitsSrc，mFileName);

---- 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DC,

---- 用SelectBitmap()选择显示位图。

---- 4. 用BitBlt或StretchBlt等函数显示位图

---- 5. 用DeleteObject()删除所创建的位图

---- 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。

---- 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

---- 2. 申请内存空间用于存放位图文件

---- GlobalAlloc(GHND，FileLength);

---- 3. 位图文件读入所申请内存空间中

---- 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

---- 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。

---- 四、CViewBimap类编程要点

---- 1. 在CViewBimap类中添加视频函数等成员

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)
BITMAPINFOHEADER  *mpBitmapInfo;   // 位图信息头

---- 2. 在CViewBimap类构造函数中添加打开视频函数

---- m_hDrawDib= DrawDibOpen();

---- 3. 在CViewBimap类析构函数中添加关闭视频函数

if( m_hDrawDib != NULL)
  {
  DrawDibClose( m_hDrawDib);
  m_hDrawDib = NULL;
  }

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

voidCViewBitmap::OnPaint()
{
CPaintDC dc(this); // device context for painting
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)
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;
bfoffBits= pBitmapFileHeader->bfOffBits;

// 使用普通函数显示位图

if( m_hDrawDib == NULL || mDispMethod == 0)
  {
  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.
if( mPos.x  > (mpBitmapInfo- >biWidth - mDispR.Width() ))
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;
 
  if( mFullViewTog == 0)
{
// 显示真彩位图
::BitBlt(dc.m_hDC,0,0, mDispR.Width(), mDispR.Height(),
hMemDC,mPos.x,mPos.y, SRCCOPY);
} else {
::StretchBlt(dc.m_hDC,0,0, mDispR.Width(), mDispR.Height(),
hMemDC,0,0, mpBitmapInfo- >biWidth, mpBitmapInfo-
>biHeight, SRCCOPY);
}
  // 结束显示真彩位图
  ::DeleteObject(SelectObject(hMemDC,hBitmapOld)); 
// 删 除 位 图
  } else {

  // 使用视频函数显示位图

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

  if( mFullViewTog == 0)
{
Wid.x= mDispR.Width();
Wid.y= mDispR.Height();
// 1:1 显示时, 不能大于图形大小
if( Wid.x  > mpBitmapInfo- >biWidth )
Wid.x = mpBitmapInfo- >biWidth;
if( Wid.y  > mpBitmapInfo- >biHeight)
Wid.y = mpBitmapInfo- >biHeight;

DrawDibDraw( m_hDrawDib, dc.GetSafeHdc()
, 0, 0, Wid.x, Wid.y,
mpBitmapInfo, (LPVOID) (mpBitsSrc+bfoffBits),
mPos.x, mPos.y, Wid.x, Wid.y, DDF_BACKGROUNDPAL);
} else {
DrawDibDraw( m_hDrawDib, dc.GetSafeHdc(),
0, 0, mDispR.Width(), mDispR.Height(),
mpBitmapInfo, (LPVOID) (mpBitsSrc+bfoffBits),
0, 0, mpBitmapInfo- >biWidth, mpBitmapInfo- >biHeight,
DDF_BACKGROUNDPAL);
}
  }
return;
}

---- 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。

---- 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。

---- 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 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:

void CMainFrame::OnViewBitmap()
{
// TODO: Add your command handler code here
CViewBitmap  *pViewBitmap= NULL;

pViewBitmap= new CViewBitmap( "BITMAP.BMP", this);
pViewBitmap- >ShowWindow( TRUE);
}

---- 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。

---- 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，就可以显示该位图。

---- 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。

---- 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。