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格式BMP位图显示原理.doc

发布时间：2022-06-09 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.18M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    BMP 文件格式分析 简介 BMP(Bitmap-File)图形文件是 Windows 采用的图形文件格式，在 Windows 环境下运行的所 有图象处理软件都支持 BMP 图象文件格式。Windows 系统内部各图像绘制操作都是以 BMP 为基础的。Windows 3.0 以前的 BMP 图文件格式与显示设备有关，因此把这种 BMP 图象文件 格式称为设备相关位图 DDB(device-dependent bitmap)文件格式。Windows 3.0 以后的 BMP 图象文件与显示设备无关，因此把这种 BMP 图象文件格式称为设备无关位图 DIB(device-independent bitmap)格式（注：Windows 3.0 以后，在系统中仍然存在 DDB 位图，象 BitBlt()这种函数就是基于 DDB 位图的，只不过如果你想将图像以 BMP 格式保存到 磁盘文件中时，微软极力推荐你以 DIB 格式保存），目的是为了让 Windows 能够在任何类型 的显示设备上显示所存储的图象。BMP 位图文件默认的文件扩展名是 BMP 或者 bmp（有时它 也会以.DIB 或.RLE 作扩展名）。 文件结构 位图文件可看成由 4 个部分组成：位图文件头(bitmap-file header)、位图信息头 (bitmap-information header)、彩色表(color table)和定义位图的字节阵列，它具有如下所 示的形式。 位图文件的组成 结构名称 符号 位图文件头(bitmap-file header) 位图信息头 (bitmap-information header) 彩色表(color table) 图象数据阵列字节 位图文件结构可综合在表 6-01 中。 表01 位图文件结构内容摘要 BITMAPFILEHEADER bmfh BITMAPINFOHEADER bmih RGBQUAD BYTE aColors[] aBitmapBits[] 偏移量 域的名称 大小 内容 0000h 文件标识 2 两字节的内容用来识别位图的类型：
    图 象 文 件 头 bytes ‘BM’ ： Windows 3.1x, 95, NT, … ‘BA’ ：OS/2 Bitmap Array ‘CI’ ：OS/2 Color Icon ‘CP’ ：OS/2 Color Pointer ‘IC’ ： OS/2 Icon ‘PT’ ：OS/2 Pointer 注：因为 OS/2 系统并没有被普及开， 所以在编程时，你只需判断第一个标识 “BM”就行。 0002h File Size 0006h Reserved 1 dword 1 dword 用字节表示的整个文件的大小 保留，必须设置为 0 000Ah Bitmap Data Offset 1 dword 从文件开始到位图数据开始之间的数 据(bitmap data)之间的偏移量 000Eh Bitmap Header Size 1 dword 位图信息头(Bitmap Info Header)的 长度，用来描述位图的颜色、压缩方法 等。下面的长度表示： 28h - Windows 3.1x, 95, NT, … 0Ch - OS/2 1.x F0h - OS/2 2.x 注：在 Windows95、98、2000 等操 作系统中，位图信息头的长度并不一定 是 28h，因为微软已经制定出了新的 BMP 文件格式，其中的信息头结构变化 比较大，长度加长。所以最好不要直接 使用常数 28h，而是应该从具体的文件 中读取这个值。这样才能确保程序的兼 容性。
    0012h Width 0016h Height 001Ah Planes 1 dword 1 dword 1 word 图 象 信 息 头 001Ch Bits Per Pixel 1 word 001Eh Compression 1 dword 位图的宽度，以象素为单位 位图的高度，以象素为单位 位图的位面数（注：该值将总是 1） 每个象素的位数 1 - 单色位图（实际上可有两种颜色， 缺省情况下是黑色和白色。你可以自己 定义这两种颜色） 4 - 16 色位图 8 - 256 色位图 16 - 16bit 高彩色位图 24 - 24bit 真彩色位图 32 - 32bit 增强型真彩色位图 压缩说明： 0 - 不压缩 (使用 BI_RGB 表示) 1 - RLE 8-使用 8 位 RLE 压缩方式(用 BI_RLE8 表示) 2 - RLE 4-使用 4 位 RLE 压缩方式(用 BI_RLE4 表示) 3 - Bitfields-位域存放方式(用 BI_BITFIELDS 表示) 0022h Bitmap Data Size 1 dword 用字节数表示的位图数据的大小。该数 必须是 4 的倍数 0026h HResolution 1 dword 用象素/米表示的水平分辨率 002Ah VResolution 1 用象素/米表示的垂直分辨率
    位图使用的颜色数。如 8-比特/象素表 示为 100h 或者 256. 指定重要的颜色数。当该域的值等于颜 色数时（或者等于 0 时），表示所有颜 色都一样重要 调色板规范。对于调色板中的每个表 项，这 4 个字节用下述方法来描述 RGB 的值： 1 字节用于蓝色分量 1 字节用于绿色分量 1 字节用于红色分量 1 字节用于填充符(设置为 0) 该域的大小取决于压缩方法及图像的 尺寸和图像的位深度，它包含所有的位 图数据字节，这些数据可能是彩色调色 板的索引号，也可能是实际的 RGB 值， 这将根据图像信息头中的位深度值来 决定。 002Eh Colors 0032h Important Colors dword 1 dword 1 dword Palette N * 4 byte Bitmap Data xxx bytes 调 色 板 数 据 图 象 数 据 根据 BMP 版本的 不同而 不同 根据 BMP 版本及 调色板 尺寸的 不同而 不同 构件详解 1. 位图文件头 位图文件头包含有关于文件类型、文件大小、存放位置等信息，在 Windows 3.0 以上版本的位图文件中用 BITMAPFILEHEADER 结构来定义： typedef struct tagBITMAPFILEHEADER { /* bmfh */ UINT bfType; DWORD bfSize; UINT bfReserved1;
    UINT bfReserved2; DWORD bfOffBits; } BITMAPFILEHEADER; 其中： ? bfType 说明文件的类型.（该值必需是0x4D42，也就是字符'BM'。我们不需要判 断OS/2 的位图标识，这么做现在来看似乎已经没有什么意义了，而且如 果要支持OS/2 的位图，程序将变得很繁琐。所以，在此只建议你检察'BM' 标识）? bfSize 说明文件的大小，用字节为单位 bfReserved1 保留，必须设置为0 bfReserved2 保留，必须设置为0 说明从文件头开始到实际的图象数据之间的字节的偏移量。这个参数是非 bfOffBits 常有用的，因为位图信息头和调色板的长度会根据不同情况而变化，所以 你可以用这个偏移值迅速的从文件中读取到位数据。 2. 位图信息头 位图信息用 BITMAPINFO 结构来定义，它由位图信息头 (bitmap-information header)和彩色表(color table)组成，前者用 BITMAPINFOHEADER 结构定义，后者用 RGBQUAD 结构定义。 BITMAPINFO 结构具有如下形式： typedef struct tagBITMAPINFO { /* bmi */ BITMAPINFOHEADER bmiHeader; RGBQUAD bmiColors[1]; } BITMAPINFO; 其中： ? bmiHeader 说明BITMAPINFOHEADER 结构，其中包含了有关位图的尺寸及位格式 等信息
    bmiColors 说明彩色表RGBQUAD 结构的阵列，其中包含索引图像的真实RGB 值。 BITMAPINFOHEADER 结构包含有位图文件的大小、压缩类型和颜色格式， 其结构定义为： typedef struct tagBITMAPINFOHEADER { /* bmih */ DWORD biSize; LONG biWidth; LONG biHeight; WORD biPlanes; WORD biBitCount; DWORD biCompression; DWORD biSizeImage; LONG biXPelsPerMeter; LONG biYPelsPerMeter; DWORD biClrUsed; DWORD biClrImportant; } BITMAPINFOHEADER; 其中： ? biSize 说明BITMAPINFOHEADER 结构所需要的字数。注：这个值并不一定 是BITMAPINFOHEADER 结构的尺寸，它也可能是 sizeof(BITMAPV4HEADER)的值，或是sizeof(BITMAPV5HEADER) 的值。这要根据该位图文件的格式版本来决定，不过，就现在的情况来 看，绝大多数的BMP 图像都是BITMAPINFOHEADER 结构的（可能 是后两者太新的缘故吧:-）。 biWidth 说明图象的宽度，以象素为单位 biHeight 说明图象的高度，以象素为单位。注：这个值除了用于描述图像的高度 之外，它还有另一个用处，就是指明该图像是倒向的位图，还是正向的 位图。如果该值是一个正数，说明图像是倒向的，如果该值是一个负数， 则说明图像是正向的。大多数的BMP 文件都是倒向的位图，也就是时， 高度值是一个正数。（注：当高度值是一个负数时（正向图像），图像 将不能被压缩（也就是说biCompression 成员将不能是BI_RLE8 或 BI_RLE4）。
    biPlanes 为目标设备说明位面数，其值将总是被设为1 biBitCount 说明比特数/象素，其值为1、4、8、16、24、或32 说明图象数据压缩的类型。其值可以是下述值之一： biCompression BI_RGB：没有压缩； BI_RLE8：每个象素 8 比特的 RLE 压缩编码，压缩格式由 2 字节组成(重复象素计数和颜色索引)； BI_RLE4：每个象素 4 比特的 RLE 压缩编码，压缩格式由 2 字节组成 BI_BITFIELDS：每个象素的比特由指定的掩码决定。 biSizeImage 说明图象的大小，以字节为单位。当用 BI_RGB 格式时，可 设置为 0 biXPelsPerMeter 说明水平分辨率，用象素/米表示 biYPelsPerMeter 说明垂直分辨率，用象素/米表示 biClrUsed 说明位图实际使用的彩色表中的颜色索引数（设为 0 的话， 则说明使用所有调色板项） biClrImportant 说明对图象显示有重要影响的颜色索引的数目，如果是0，表示都重要。 现就 BITMAPINFOHEADER 结构作如下说明： (1) 彩色表的定位 应用程序可使用存储在 biSize 成员中的信息来查找在 BITMAPINFO 结构中 的彩色表，如下所示： pColor = ((LPSTR) pBitmapInfo + (WORD) (pBitmapInfo->bmiHeader.biSize)) (2) biBitCount biBitCount=1 表示位图最多有两种颜色，缺省情况下是黑色和白色，你也可 以自己定义这两种颜色。图像信息头装调色板中将有两个调色板项，称为索引 0 和索引 1。图象数据阵列中的每一位表示一个象素。如果一个位是 0，显示时就 使用索引 0 的 RGB 值，如果位是 1，则使用索引 1 的 RGB 值。
    biBitCount=4 表示位图最多有 16 种颜色。每个象素用 4 位表示，并用这 4 位作为彩色表的表项来查找该象素的颜色。例如，如果位图中的第一个字节为 0x1F，它表示有两个象素，第一象素的颜色就在彩色表的第 2 表项中查找，而 第二个象素的颜色就在彩色表的第 16 表项中查找。此时，调色板中缺省情况下 会有 16 个 RGB 项。对应于索引 0 到索引 15。 biBitCount=8 表示位图最多有 256 种颜色。每个象素用 8 位表示，并用这 8 位作为彩色表的表项来查找该象素的颜色。例如，如果位图中的第一个字节为 0x1F，这个象素的颜色就在彩色表的第 32 表项中查找。此时，缺省情况下， 调色板中会有 256 个 RGB 项，对应于索引 0 到索引 255。 biBitCount=16 表示位图最多有 216 种颜色。每个色素用 16 位（2 个字节） 表示。这种格式叫作高彩色，或叫增强型 16 位色，或 64K 色。它的情况比较 复杂，当 biCompression 成员的值是 BI_RGB 时，它没有调色板。16 位 中，最低的 5 位表示蓝色分量，中间的 5 位表示绿色分量，高的 5 位表示红色 分量，一共占用了 15 位，最高的一位保留，设为 0。这种格式也被称作 555 16 位位图。如果 biCompression 成员的值是 BI_BITFIELDS，那么情况就 复杂了，首先是原来调色板的位置被三个 DWORD 变量占据，称为红、绿、蓝 掩码。分别用于描述红、绿、蓝分量在 16 位中所占的位置。在 Windows 95 （或 98）中，系统可接受两种格式的位域：555 和 565，在 555 格式下，红、 绿、蓝的掩码分别是：0x7C00、0x03E0、0x001F，而在 565 格式下， 它们则分别为：0xF800、0x07E0、0x001F。你在读取一个像素之后，可 以分别用掩码“与”上像素值，从而提取出想要的颜色分量（当然还要再经过适 当的左右移操作）。在 NT 系统中，则没有格式限制，只不过要求掩码之间不能 有重叠。（注：这种格式的图像使用起来是比较麻烦的，不过因为它的显示效果 接近于真彩，而图像数据又比真彩图像小的多，所以，它更多的被用于游戏软件）。 biBitCount=24 表示位图最多有 224 种颜色。这种位图没有调色板 （bmiColors 成员尺寸为 0），在位数组中，每 3 个字节代表一个象素，分别 对应于颜色 R、G、B。 biBitCount=32 表示位图最多有 232 种颜色。这种位图的结构与 16 位位图 结构非常类似，当 biCompression 成员的值是 BI_RGB 时，它也没有调色 板，32 位中有 24 位用于存放 RGB 值，顺序是：最高位—保留，红 8 位、绿 8 位、蓝 8 位。这种格式也被成为 888 32 位图。如果 biCompression 成 员的值是 BI_BITFIELDS 时，原来调色板的位置将被三个 DWORD 变量占 据，成为红、绿、蓝掩码，分别用于描述红、绿、蓝分量在 32 位中所占的位置。 在 Windows 95(or 98)中，系统只接受 888 格式，也就是说三个掩码的值 将只能是：0xFF0000、0xFF00、0xFF。而在 NT 系统中，你只要注意使 掩码之间不产生重叠就行。（注：这种图像格式比较规整，因为它是 DWORD 对齐的，所以在内存中进行图像处理时可进行汇编级的代码优化（简单））。
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