BMP位圖文件結構及平滑縮放

西安交通大學流體機械研究所
張義云

　　用普通方法顯示BMP位圖，占內存大，速度慢，在圖形縮小時，失真嚴重,在低顏色位數的設備上顯示高顏色位數的圖形圖形時失真大。本文采用視頻函數顯示BMP位圖，可以消除以上的缺點。

一、BMP文件結構

BMP文件組成
BMP文件由文件頭、位圖信息頭、顏色信息和圖形數據四部分組成。
BMP文件頭
BMP文件頭數據結構含有BMP文件的類型、文件大小和位圖起始位置等信息。
其結構定義如下:
typedef struct tagBITMAPFILEHEADER
{
WORDbfType; // 位圖文件的類型，必須為BM
DWORD bfSize; // 位圖文件的大小，以字節為單位
WORDbfReserved1; // 位圖文件保留字，必須為0
WORDbfReserved2; // 位圖文件保留字，必須為0
DWORD bfOffBits; // 位圖數據的起始位置，以相對于位圖
// 文件頭的偏移量表示，以字節為單位
} BITMAPFILEHEADER;


3. 位圖信息頭


BMP位圖信息頭數據用于說明位圖的尺寸等信息。
typedef struct tagBITMAPINFOHEADER{
DWORD biSize; // 本結構所占用字節數
LONGbiWidth; // 位圖的寬度，以像素為單位
LONGbiHeight; // 位圖的高度，以像素為單位
WORD biPlanes; // 目標設備的級別，必須為1
WORD biBitCount// 每個像素所需的位數，必須是1(雙色),
// 4(16色)，8(256色)或24(真彩色)之一
DWORD biCompression; // 位圖壓縮類型，必須是 0(不壓縮),
// 1(BI_RLE8壓縮類型)或2(BI_RLE4壓縮類型)之一
DWORD biSizeImage; // 位圖的大小，以字節為單位
LONGbiXPelsPerMeter; // 位圖水平分辨率，每米像素數
LONGbiYPelsPerMeter; // 位圖垂直分辨率，每米像素數
DWORD biClrUsed;// 位圖實際使用的顏色表中的顏色數
DWORD biClrImportant;// 位圖顯示過程中重要的顏色數
} BITMAPINFOHEADER;


4. 顏色表

　　顏色表用于說明位圖中的顏色，它有若干個表項，每一個表項是一個RGBQUAD類型的結構，定義一種顏色。RGBQUAD結構的定義如下:
typedef struct tagRGBQUAD {
BYTErgbBlue;// 藍色的亮度(值范圍為0-255)
BYTErgbGreen; // 綠色的亮度(值范圍為0-255)
BYTErgbRed; // 紅色的亮度(值范圍為0-255)
BYTErgbReserved;// 保留，必須為0
} RGBQUAD;
顏色表中RGBQUAD結構數據的個數有biBitCount來確定:
當biBitCount=1,4,8時，分別有2,16,256個表項;
當biBitCount=24時，沒有顏色表項。
位圖信息頭和顏色表組成位圖信息，BITMAPINFO結構定義如下:
typedef struct tagBITMAPINFO {
BITMAPINFOHEADER bmiHeader; // 位圖信息頭
RGBQUAD bmiColors[1]; // 顏色表
} BITMAPINFO;


5. 位圖數據
　　位圖數據記錄了位圖的每一個像素值，記錄順序是在掃描行內是從左到右,掃描行之間是從下到上。位圖的一個像素值所占的字節數:
當biBitCount=1時，8個像素占1個字節;
當biBitCount=4時，2個像素占1個字節;
當biBitCount=8時，1個像素占1個字節;
當biBitCount=24時,1個像素占3個字節;
Windows規定一個掃描行所占的字節數必須是
4的倍數(即以long為單位),不足的以0填充，
一個掃描行所占的字節數計算方法:
DataSizePerLine= (biWidth* biBitCount+31)/8;
// 一個掃描行所占的字節數
DataSizePerLine= DataSizePerLine/4*4; // 字節數必須是4的倍數
位圖數據的大小(不壓縮情況下):
DataSize= DataSizePerLine* biHeight;


二、BMP位圖一般顯示方法

1. 申請內存空間用于存放位圖文件
　　GlobalAlloc(GHND，FileLength);

2. 位圖文件讀入所申請內存空間中
　　 LoadFileToMemory( mpBitsSrc，mFileName);

3. 在OnPaint等函數中用創建顯示用位圖
　　用CreateDIBitmap()創建顯示用位圖，用CreateCompatibleDC()創建兼容DC,
　　用SelectBitmap()選擇顯示位圖。

4. 用BitBlt或StretchBlt等函數顯示位圖

5. 用DeleteObject()刪除所創建的位圖

　　以上方法的缺點是: 1)顯示速度慢; 2) 內存占用大; 3) 位圖在縮小顯示時圖形失真大,(可通過安裝字體平滑軟件來解決); 4) 在低顏色位數的設備上(如256顯示模式)顯示高顏色位數的圖形(如真彩色)圖形失真嚴重。

三、BMP位圖縮放顯示
　　 用DrawDib視頻函數來顯示位圖，內存占用少，速度快，而且還可以對圖形進行淡化(Dithering)處理。淡化處理是一種圖形算法，可以用來在一個支持比圖像所用顏色要少的設備上顯示彩色圖像。BMP位圖顯示方法如下:

1. 打開視頻函數DrawDibOpen()，一般放在在構造函數中

2. 申請內存空間用于存放位圖文件
　　GlobalAlloc(GHND，FileLength);

3. 位圖文件讀入所申請內存空間中----
　　LoadFileToMemory( mpBitsSrc，mFileName);

4. 在OnPaint等函數中用DrawDibRealize()，DrawDibDraw()顯示位圖

5. 關閉視頻函數DrawDibClose(),一般放在在析構函數中

　　以上方法的優點是: 1)顯示速度快; 2) 內存占用少; 3) 縮放顯示時圖形失真小,4) 在低顏色位數的設備上顯示高顏色位數的圖形圖形時失真小; 5) 通過直接處理位圖數據，可以制作簡單動畫。

四、CViewBimap類編程要點

1. 在CViewBimap類中添加視頻函數等成員

HDRAWDIB m_hDrawDib; // 視頻函數
HANDLEmhBitsSrc; // 位圖文件句柄(內存)
LPSTR mpBitsSrc; // 位圖文件地址(內存)
BITMAPINFOHEADER *mpBitmapInfo; // 位圖信息頭

2. 在CViewBimap類構造函數中添加打開視頻函數
　　m_hDrawDib= DrawDibOpen();

3. 在CViewBimap類析構函數中添加關閉視頻函數

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

4. 在CViewBimap類圖形顯示函數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;

// 圖形文件名有效 (=0 BMP)
if( mBitmapFileType < ID_BITMAP_BMP ) return;

// 圖形文件名有效 (=0 BMP)
// 準備顯示真彩位圖
pBitmapFileHeader= (BITMAPFILEHEADER *) mpBitsSrc;
bfoffBits= pBitmapFileHeader->bfOffBits;

// 使用普通函數顯示位圖

if( m_hDrawDib == NULL || mDispMethod == 0)
{
HBITMAP hBitmap=::CreateDIBitmap(dc.m_hDC,
mpBitmapInfo, CBM_INIT, mpBitsSrc+bfoffBits,
(LPBITMAPINFO) mpBitmapInfo,DIB_RGB_COLORS);
// 建立位圖
HDC hMemDC=::CreateCompatibleDC(dc.m_hDC);// 建立內存
HBITMAP hBitmapOld= SelectBitmap(hMemDC, hBitmap); // 選擇對象
// 成員CRect mDispR用于指示圖形顯示區域的大小.
// 成員CPoint mPos用于指示圖形顯示起始位置坐標.
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)
{
// 顯示真彩位圖
::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);
}
// 結束顯示真彩位圖
::DeleteObject(SelectObject(hMemDC,hBitmapOld));
// 刪 除 位 圖
} else {

// 使用視頻函數顯示位圖

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;

// 顯示真彩位圖
DrawDibRealize( m_hDrawDib, dc.GetSafeHdc(), TRUE);

if( mFullViewTog == 0)
{
Wid.x= mDispR.Width();
Wid.y= mDispR.Height();
// 1:1 顯示時, 不能大于圖形大小
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類顯示BMP位圖
　　1. 在Visual C++5.0中新建一個名稱為mymap工程文件，類型為MFC AppWizard[exe]。在編譯運行通過后，在WorkSpace(如被關閉,用Alt_0打開)點擊ResourceView，點擊Menu左側的+符號展開Menu條目,雙擊IDR_MAINFRAME條目,進入菜單資源編輯，在'“查看(V)”下拉式菜單(英文版為View下拉式菜單)的尾部添加“ViewBitmap”條目，其ID為ID_VIEW_BITMAP。

2. 在Visual C++5.0中點擊下拉式菜單Project- >Add To project- >Files...，將Bitmap0.h和Bitmap0.cpp添加到工程文件中。

3. 在Visual C++5.0中按Ctrl_W進入MFC ClassWizard，選擇類名稱為CMainFrame,ObjectIDs: ID_VIEW_BITMAP，Messages選擇Command，然后點擊Add Fuclearcase/" target="_blank" >cction按鈕,然后輸入函數名為OnViewBimap。在添加OnViewBimap后，在Member functions: 中點擊OnViewBimap條目,點擊Edit Code按鈕編輯程序代碼。代碼如下:

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

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

并在該程序的頭部添加#include "bitmap0.h"，然后編譯運行。

4. 找一個大一點的真彩色的BMP位圖，將它拷貝到BITMAP.BMP中。

5. 運行時，點擊下拉式菜單“查看(V)- >ViewBitmap”(英文版為View- > ViewBitmap）即可顯示BITMAP.BMP位圖。

六、CViewBimap類功能說明

1. 在客戶區中帶有水平和垂直滾動條。在位圖大小大于顯示客戶區時，可以使用滾動條;在位圖大小小于顯示客戶區或全屏顯示時，滾動條無效。

2. 在客戶區中底部帶有狀態條。狀態條中的第一格為位圖信息，第二格為位圖顯示方法,可以是使用普通函數或使用視頻函數。在第二格區域內點擊鼠標，可在兩者之間接換。第三格為位圖顯示比例，可以是1;1顯示或全屏顯示。在第三格區域內點擊鼠標,可在兩者之間接換。在全屏顯示時，如果位圖比客戶區小，則對位圖放大; 如果位圖比客戶區大，則對位圖縮小。

3. 支持文件拖放功能?？梢詮馁Y源管理器中拖動一個位圖文件到客戶區，就可以顯示該位圖。

　　程序調試通過后，可以找一個較大的真彩色位圖或調整客戶區比位圖小，在全屏顯示方式下，比較使用普通函數與使用視頻函數的差別?？梢钥闯?，位圖放大時兩者差別不大，但在位圖縮小時，兩者差別明顯; 使用視頻函數時位圖失真小，顯示速度快。
　　還可以從控制面板中將屏幕顯示方式從真彩色顯示模式切換到256色顯示模式,再比較使用普通函數與使用視頻函數顯示同一個真彩色位圖的差別?，F在可以體會到使用視頻函數的優越性了吧。
　　在全屏顯示時，位圖的xy方向比例不相同，如要保持相同比例，可在顯示程序中加以適當調整即可，讀者可自行完成。

原文轉自：http://www.kjueaiud.com