Visual C++中DDB与DIB位图编程全攻略（转）
1. 基本概念
先来用通俗的语句讲解位图和调色板的概念。
我们知道，自然界中的所有颜 色都可以由红、绿、蓝(R，G，B)三基色组合而成。针对含有红、绿、蓝色成分的多少，可以对其分别分成0～255个等级，而红、绿、蓝的不同组合共有 256×256×256种，因此约能表示1600万种颜色。对于人眼而言，这已经是"真彩色"了。
对每个像素进行了（R，G，B）量化的图像就是位图，其在计算机中对应文件的扩展名一般为.bmp。既然用R，G，B的量化值就可以直接记录一张位图的所有像素，那我们需要调色板干什么呢？
首先，我们可以计算完全利用（R，G，B）组合来存储一个800×600的位图所需要的空间为：
800×600×3 = 1440000（字节）＝ 1.37M（字节）
惊人的大！因此，调色板横空出世了，它的功能在于缓解位图文件存储空间过大的问题。
假设一个位图为16色，其像素总数为800×600。我们只需要用4个bit就可以存储这个位图的每个像素在16种颜色中所处的等级，然后调色板提供了这16种等级对应的（R，G，B）值，这样，存储这个16色位图只需要：
800×600×4/8 = 240000（字节）= 0.22 M（字节）
额外的存储R，G，B表的开销（即调色板Palette，也称为颜色查找表LUT）仅仅为16×3＝48字节。
存储空间被大为减少！
常见的位图有单色、16色、256色、16位及24位真彩色5种，对于前三者（即不大于256色）都可以调色板方式进行存储，而对16位及24位真彩色以调色板进行存储是不划算的，它们直接按照R，G，B分量进行存储。
在此基础上我们来分析DDB位图（Device-dependent bitmap，与设备相关的位图）与DIB位图（Device-independent bitmap，与设备无关的位图）的概念以及二者的区别。
DDB依赖于具体设备，它只能存在于内存中（视频内存或系统内存），其颜色模式必须与特定的输出设备相一致，使用系统调色板。一般只能载入色彩较简单的DDB位图，对于颜色较丰富的位图，需使用DIB才能长期保存。
DIB不依赖于具体设备，可以用来永久性地保存图象。DIB一般是以*.BMP文件的形式保存在磁盘中的，有时也会保存在*.DIB文件中。 DIB位图的特点是将颜色信息储存在位图文件自身的颜色表中，应用程序要根据此颜色表为DIB创建逻辑调色板。因此，在输出一幅DIB位图之前，程序应该 将其逻辑调色板选入到相关的设备上下文并实现到系统调色板中。
2. 例程简述
本文后续的讲解都基于这样的一个例子工程，它是一个基于对话框的MFC应用程序，包括2个父菜单：
（1） DDB位图
DDB位图父菜单又包括两个子菜单：
a. ID：IDM_LOADDDBPIC caption：加载
单击事件：加载资源中的DDB位图并显示之
b. ID：IDM_MARK_DDBPIC caption：标记
单击事件：在DIB位图中透明地添加天极网logo
（2） DIB位图
DIB位图父菜单又包括两个子菜单：
a. ID：IDM_OPENDIBPIC caption：打开
单击事件：弹出文件对话框，打开.bmp位图文件，并显示
b. ID：IDM_MARK_DIBPIC caption：标记
单击事件：在DIB位图中透明地添加天极网logo
工程中还包含下列位图资源：
（1）IDB_LOADED_BITMAP：要加载的位图资源
（2）IDB_YESKY_BITMAP：天极网logo
后续篇章将集中在对4个子菜单单击事件消息处理函数的讲解，下面的代码是整个对话框类CBitMapExampleDlg的消息映射：
| BEGIN_MESSAGE_MAP(CBitMapExampleDlg, CDialog) //{{AFX_MSG_MAP(CBitMapExampleDlg) ON_WM_SYSCOMMAND() ON_WM_PAINT() ON_WM_QUERYDRAGICON() ON_COMMAND(IDM_LOADDDBPIC, OnLoadddbpic) ON_COMMAND(IDM_MARK_DDBPIC, OnMarkDdbpic) ON_COMMAND(IDM_OPENDIBPIC, OnOpendibpic) ON_COMMAND(IDM_MARK_DIBPIC,OnMarkDibpic) //}}AFX_MSG_MAP END_MESSAGE_MAP() |
3. DDB位图编程
先看DDB加载按钮的单击事件代码：
| void CBitMapExampleDlg::OnLoadddbpic() { 1: CBitmap bmpDraw; 2: bmpDraw.LoadBitmap( IDB_LOADED_BITMAP );//装入要加载的DDB位图 3: BITMAP bmpInfo; 4: bmpDraw.GetBitmap( &bmpInfo ); //获取要加载DDB位图的尺寸 5: CDC memDC;//定义一个兼容DC 6: CClientDC dc( this ); 7: memDC.CreateCompatibleDC( &dc );//创建兼容DC 8: CBitmap* pbmpOld = memDC.SelectObject( &bmpDraw );//保存原有DDB，并选入新DDB入DC 9: dc.BitBlt( 0, 0, bmpInfo.bmWidth, bmpInfo.bmHeight, &memDC, 0, 0, SRCCOPY ); 10: memDC.SelectObject( pbmpOld );//选入原DDB } |
上述代码将产生如图1所示的效果，位图被安置在对话框（0,0）坐标开始的位置上。
 图1 加载DDB位图资源 |
我们来逐行解析上述代码是怎样产生图1的效果的。
第1、2行定义了一个CBitmap对象，并调用其成员函数LoadBitmap加载工程中的位图资源IDB_LOADED_BITMAP。第3、4行 定义了BITMAP结构体的实例并调用CBitmap的成员函数GetBitmap获得位图信息，BITMAP结构体定义 在<wingdi.h>头文件中，其形式为：
| /* Bitmap Header Definition */ typedef struct tagBITMAP { LONG bmType; //必需为0 LONG bmWidth; //位图的宽度(以像素为单位) LONG bmHeight; //位图的高度(以像素为单位) LONG bmWidthBytes; //每一扫描行所需的字节数，应是偶数 WORD bmPlanes; //色平面数 WORD bmBitsPixel; //色平面的颜色位数 LPVOID bmBits; //指向存储像素阵列的数组 } BITMAP, *PBITMAP, NEAR *NPBITMAP, FAR *LPBITMAP; |
第5~8行的作用是：构建一个CDC对象，调用CDC::CreateCompatibleDC创建一个兼容的内存设备上下文，接着调用CDC::SelectObject将DDB选入内存设备上下文中。
第9行调用函数CDC::BitBlt绘制位图，CDC::BitBlt的原型为：
| CDC::BitBlt(int x, int y, int nWidth, int nHeight, CDC *pSrcDC, int xSrc, int ySrc, DWORD dwRop) |
CDC::BitBlt执行的操作为将源DC中位图复制到目的DC中。其中前四个参数为目的区域的坐标（x,y）及长度和宽度（Width, nHeight），第五个参数是源DC指针，接下来的参数是源DC中的起始坐标，最后一个参数为光栅操作的类型。
第10行调用CDC::SelectObject把原来的DDB选入到内存设备上下文中并使新DDB脱离出来。
与CDC::BitBlt对应的还有另一个函数CDC::StretchBlt，它具有缩放功能，其原型为：
| BOOL CDC::StretchBlt(int x, int y, int nWidth, int nHeight, CDC *pSrcDC, int xSrc, int ySrc, int nSrcWidth, int nSrcHeight, DWORD dwRop); |
该函数把位图从源矩形拷贝到目的矩形中，如果源和目的矩形尺寸不同，那么将缩放位图的功能以适应目的矩形的大小。函数的大部分参数与BitBlt的相同，但多了两个参数nSrcWidth和nSrcHeight用来指定源矩形的宽和高。
如果我们将函数CBitMapExampleDlg::OnLoadddbpic() 中的第9行改为：
| CRect clientRect; GetClientRect(&clientRect); //获得对话框窗口的大小 dc.StretchBlt(0, 0, clientRect.right, clientRect.bottom, &memDC, 0, 0, bmpInfo.bmWidth, bmpInfo.bmHeight, SRCCOPY); |
则单击加载按钮后的对话框如图2所示，位图被拉伸至整个对话框的范围。
 图2 拉伸位图 |
CDC::BitBlt和dc.StretchBlt函数中的dwRop参数较为有用，它定义光栅操作的类型。请看"DDB位图"父菜单下"标记"子菜单单击事件的消息处理函数代码：
| void CBitMapExampleDlg::OnMarkDdbpic() { CBitmap bmpDraw; bmpDraw.LoadBitmap(IDB_YESKY_BITMAP); //装入天极网logo DDB位图资源 BITMAP bmpInfo; bmpDraw.GetBitmap(&bmpInfo); //获取天极网logo位图的尺寸 CDC memDC; //定义一个兼容DC CClientDC dc(this); memDC.CreateCompatibleDC(&dc); //创建DC CBitmap *pbmpOld = memDC.SelectObject(&bmpDraw); //保存原有DDB，并选入天极网logo位图入DC dc.BitBlt(0, 0, bmpInfo.bmWidth, bmpInfo.bmHeight, &memDC, 0, 0, SRCAND); memDC.SelectObject(pbmpOld); //选入原DDB } |
单击该按钮后，将产生如图3的效果，天极网的logo被透明地添加到了位图中！
 图3 在DDB位图中加入天极网logo |
能产生这个效果的原因在于我们在代码行：
| dc.BitBlt ( 0, 0, bmpInfo.bmWidth, bmpInfo.bmHeight, &memDC, 0, 0, SRCAND ); |
中使用了参数SRCAND（不同于先前代码中SRCCOPY，它仅仅意味着复制源位图到目的位图），它的含义为源和目的间进行AND操作。我们不知道天 极网的编辑同志是怎么为文章中的图片加logo的，有可能他们就使用了具有自动AND功能的图像加logo批处理软件。的确，我们可以利用例程中的原理写 一个批处理软件，一次对一堆图片自动添加logo。
参数dwRop除了可以为SRCAND和SRCCOPY外，还可以有如下取值：
BLACKNESS：输出区域为黑色
DSTINVERT：反转目的位图
MERGECOPY：用与操作把图案(Pattern)与源位图融合起来
MERGEPAINT：用或操作把反转的源位图与目的位图融合起来
NOTSRCCOPY：把源位图反转然后拷贝到目的地
NOTSRCERASE：用或操作融合源和目的位图，然后再反转
PATCOPY：把图案拷贝到目的位图中
PATINVERT：用异或操作把图案与目的位图相融合
PATPAINT：用或操作融合图案和反转的源位图，然后用或操作把结果与目的位图融合
SRCERASE：先反转目的位图，再用与操作将其与源位图融合
SRCINVERT：用异或操作融合源位图和目的位图
SRCPAINT：用或操作融合源位图和目的位图
WHITENESS：输出区域为白色
合理利用这些取值将帮助我们制作出特定要求的图像处理软件。
从上述实例我们可以看出，在VC中使用CBitmap类，必须将位图放入工程的资源中，并使用类 CBitmap的成员函数LoadBitmap加载之，再通过CDC类的成员函数BitBlt进行DC拷贝等操作达到显示的目的。CBitmap有显示的不足：
（1） 位图需要放入工程资源中，这将导致工程的可执行文件变大；
（2） 因为位图需放入工程资源中，而资源中不能无穷无尽地包含位图，应用程序无法自适应地选取其它位图，能使用的位图十分有限的；
（3） 类CBitmap只是DDB位图操作API的封装，不能独立于平台。
DIB位图则可以解决上述问题，其特点是以.BMP位图文件格式存储独立于平台的图像数据，下面我们来详细分析。
4. DIB位图编程
4.1位图文件格式
先来分析DIB位图文件的格式。位图文件分为四部分：
（1）位图文件头BITMAPFILEHEADER
位图文件头BITMAPFILEHEADER是一个结构体，长度为14字节，定义为：
| typedef struct tagBITMAPFILEHEADER { WORD bfType; //文件类型，必须是0x424D，即字符串"BM" DWORD bfSize; //文件大小，包括BITMAPFILEHEADER的14个字节 WORD bfReserved1; //保留字 WORD bfReserved2; //保留字 DWORD bfOffBits; //从文件头到实际的位图数据的偏移字节数 } BITMAPFILEHEADER; |
（2）位图信息头BITMAPINFOHEADER
位图信息头BITMAPINFOHEADER也是一个结构体，长度为40字节，定义为：
| typedef struct tagBITMAPINFOHEADER { DWORD biSize; //本结构的长度，为40 LONG biWidth; //图象的宽度，单位是象素 LONG biHeight; //图象的高度，单位是象素 WORD biPlanes; //必须是1 WORD biBitCount; //表示颜色时要用到的位数，1(单色), 4(16色), 8(256色), 24(真彩色) DWORD biCompression; //指定位图是否压缩，有效的值为BI_RGB，BI_RLE8，BI_RLE4，BI_BITFIELDS等，BI_RGB表示不压缩 DWORD biSizeImage; //实际的位图数据占用的字节数，即 biSizeImage=biWidth’ × biHeight，biWidth’是biWidth 按照4的整倍数调整后的结果 LONG biXPelsPerMeter; //目标设备的水平分辨率，单位是每米的象素个数 LONG biYPelsPerMeter; //目标设备的垂直分辨率，单位是每米的象素个数 DWORD biClrUsed; //位图实际用到的颜色数，0表示颜色数为2biBitCount DWORD biClrImportant; //位图中重要的颜色数，0表示所有颜色都重要 } BITMAPINFOHEADER; |
（3）调色板Palette
调色板Palette针对的是需要调色板的位图，即单色、16色和256色位图。对于不以调色板方式存储的位图，则无此项信息。调色板是一个数组，共有 biClrUsed个元素(如果该值为0，则有2biBitCount个元素)。数组中每个元素是一个RGBQUAD结构体，长度为4个字节，定义为：
| typedef struct tagRGBQUAD { BYTE rgbBlue; //蓝色分量 BYTE rgbGreen; //绿色分量 BYTE rgbRed; //红色分量 BYTE rgbReserved; //保留值 } RGBQUAD; |
（4）实际的位图数据ImageDate
对于用到调色板的位图，实际的图象数据ImageDate为该象素的颜色在调色板中的索引值；对于真彩色图，图象数据则为实际的R、G、B值：
a.单色位图：用1bit就可以表示象素的颜色索引值；
b.16色位图：用4bit可以表示象素的颜色索引值；
c. 256色位图：1个字节表示1个象素的颜色索引值；
d.真彩色：3个字节表示1个象素的颜色R，G，B值。
此外，位图数据每一行的字节数必须为4的整倍数，如果不是，则需要补齐。奇怪的是，位图文件中的数据是从下到上（而不是从上到下）、从左到右方式存储的。
4.2位图的显示
Visual C++ MFC中没有提供一个专门的类来处理DIB位图，因此，为了方便地使用位图文件，我们有必要派生一个CDib类。类的源代码如下：
(1) CDib类的声明
| // DIB.h：类CDib声明头文件 #ifndef __DIB_H__ #define __DIB_H__ #include <wingdi.h> class CDib { public: CDib(); ~CDib(); BOOL Load( const char * ); BOOL Save( const char * ); BOOL Draw( CDC *, int nX = 0, int nY = 0, int nWidth = -1, int nHeight = -1, int mode = SRCCOPY); BOOL SetPalette( CDC * ); private: CPalette m_Palette; unsigned char *m_pDib, *m_pDibBits; DWORD m_dwDibSize; BITMAPINFOHEADER *m_pBIH; RGBQUAD *m_pPalette; int m_nPaletteEntries; }; #endif |
(2) CDib类的实现
| // DIB.cpp：类CDib实现文件 #include "stdafx.h" #include "DIB.h" CDib::CDib() { m_pDib = NULL; } CDib::~CDib() { // 如果位图已经被加载，释放内存 if (m_pDib != NULL) delete []m_pDib; } |
下面这个函数非常重要，其功能为加载位图，类似于CBitmap类的LoadBitmap函数：
| BOOL CDib::Load(const char *pszFilename) { CFile cf; // 打开位图文件 if (!cf.Open(pszFilename, CFile::modeRead)) return (FALSE); // 获得位图文件大小，并减去BITMAPFILEHEADER的长度 DWORD dwDibSize; dwDibSize = cf.GetLength() - sizeof(BITMAPFILEHEADER); // 为DIB位图分配内存 unsigned char *pDib; pDib = new unsigned char[dwDibSize]; if (pDib == NULL) return (FALSE); BITMAPFILEHEADER BFH; // 读取位图文件数据 try { // 文件格式是否正确有效 if ( cf.Read(&BFH, sizeof(BITMAPFILEHEADER)) != sizeof(BITMAPFILEHEADER) || BFH.bfType != ’MB’ || cf.Read(pDib, dwDibSize) != dwDibSize) { delete []pDib; return (FALSE); } } catch (CFileException *e) { e->Delete(); delete []pDib; return (FALSE); } // delete先前加载的位图 if (m_pDib != NULL) delete m_pDib; // 将临时Dib数据指针和Dib大小变量赋给类成员变量 m_pDib = pDib; m_dwDibSize = dwDibSize; // 为相应类成员变量赋BITMAPINFOHEADER和调色板指针 m_pBIH = (BITMAPINFOHEADER*)m_pDib; m_pPalette = (RGBQUAD*) &m_pDib[sizeof(BITMAPINFOHEADER)]; // 计算调色板中实际颜色数量 m_nPaletteEntries = 1 << m_pBIH->biBitCount; if (m_pBIH->biBitCount > 8) m_nPaletteEntries = 0; else if (m_pBIH->biClrUsed != 0) m_nPaletteEntries = m_pBIH->biClrUsed; // 为相应类成员变量赋image data指针 m_pDibBits = &m_pDib[sizeof(BITMAPINFOHEADER) + m_nPaletteEntries * sizeof (RGBQUAD)]; // delete先前的调色板 if (m_Palette.GetSafeHandle() != NULL) m_Palette.DeleteObject(); // 如果位图中存在调色板，创建LOGPALETTE 及CPalette if (m_nPaletteEntries != 0) { LOGPALETTE *pLogPal = (LOGPALETTE*)new char[sizeof(LOGPALETTE) + m_nPaletteEntries *sizeof(PALETTEENTRY)]; if (pLogPal != NULL) { pLogPal->palVersion = 0x300; pLogPal->palNumEntries = m_nPaletteEntries; for (int i = 0; i < m_nPaletteEntries; i++) { pLogPal->palPalEntry[i].peRed = m_pPalette[i].rgbRed; pLogPal->palPalEntry[i].peGreen = m_pPalette[i].rgbGreen; pLogPal->palPalEntry[i].peBlue = m_pPalette[i].rgbBlue; } //创建CPalette并释放LOGPALETTE的内存 m_Palette.CreatePalette(pLogPal); delete []pLogPal; } } return (TRUE); } //函数功能：保存位图入BMP文件 BOOL CDib::Save(const char *pszFilename) { if (m_pDib == NULL) return (FALSE); CFile cf; if (!cf.Open(pszFilename, CFile::modeCreate | CFile::modeWrite)) return (FALSE); try { BITMAPFILEHEADER BFH; memset(&BFH, 0, sizeof(BITMAPFILEHEADER)); BFH.bfType = ’MB’; BFH.bfSize = sizeof(BITMAPFILEHEADER) + m_dwDibSize; BFH.bfOffBits = sizeof(BITMAPFILEHEADER) + sizeof(BITMAPINFOHEADER) + m_nPaletteEntries *sizeof(RGBQUAD); cf.Write(&BFH, sizeof(BITMAPFILEHEADER)); cf.Write(m_pDib, m_dwDibSize); } catch (CFileException *e) { e->Delete(); return (FALSE); } return (TRUE); } |
下面这个函数也非常重要，其功能为在pDC指向的CDC中绘制位图，起点坐标为(nX,nY)，绘制宽度和高度为nWidth、nHeight，最后一个参数是光栅模式：
| BOOL CDib::Draw(CDC *pDC, int nX, int nY, int nWidth, int nHeight, int mode) { if (m_pDib == NULL) return (FALSE); // 获取位图宽度和高度赋值 if (nWidth == - 1) nWidth = m_pBIH->biWidth; if (nHeight == - 1) nHeight = m_pBIH->biHeight; // 绘制位图 StretchDIBits(pDC->m_hDC, nX, nY, nWidth, nHeight, 0, 0, m_pBIH->biWidth, m_pBIH->biHeight, m_pDibBits, (BITMAPINFO*)m_pBIH, BI_RGB, mode); return (TRUE); } //函数功能：设置调色板 BOOL CDib::SetPalette(CDC *pDC) { if (m_pDib == NULL) return (FALSE); // 检查当前是否有一个调色板句柄，对于大于256色的位图，为NULL if (m_Palette.GetSafeHandle() == NULL) return (TRUE); // 选择调色板，接着实施之，最后恢复老的调色板 CPalette *pOldPalette; pOldPalette = pDC->SelectPalette(&m_Palette, FALSE); pDC->RealizePalette(); pDC->SelectPalette(pOldPalette, FALSE); return (TRUE); } |
从整个CDib类的代码中我们可以看出，DIB位图的显示需遵循如下步骤：
（1）读取位图，本类中使用pDib = new unsigned char[dwDibSize]为位图中的信息分配内存，另一种方法是调用API函数CreateDIBSection，譬如：
| m_hBitmap = ::CreateDIBSection(pDC->GetSafeHdc(), (LPBITMAPINFO) m_lpBMPHdr, DIB_RGB_COLORS, (LPVOID*) &m_lpDIBits, NULL, 0); |
m_hBitmap定义为：
| HBITMAP m_hBitmap; |
（2）根据读取的位图信息，计算出调色板大小，然后创建调色板；
（3）调用CDib::SetPalette( CDC *pDC )设置调色板，需要用到CDC::SelectPalette及CDC::RealizePalette两个函数；
（4）调用CDib::Draw(CDC *pDC, int nX, int nY, int nWidth, int nHeight, int mode)函数绘制位图。在此函数中，真正发挥显示位图作用的是对StretchDIBits API函数的调用。StretchDIBits函数具有缩放功能，其最后一个参数也是光栅操作的模式。
下面给出DIB位图的打开及显示并在其中加入天极网logo的函数源代码。"DIB位图"父菜单下"打开"子菜单的单击事件消息处理函数为（其功能为打开位图并显示之）：
| void CBitMapExampleDlg::OnOpendibpic() { // 弹出文件对话框，让用户选择位图文件 CFileDialog fileDialog(TRUE, "*.BMP", NULL, NULL,"位图文件(*.BMP)|*.bmp;*.BMP|"); if (IDOK == fileDialog.DoModal()) { // 加载位图并显示之 CDib dib; if (dib.Load(fileDialog.GetPathName())) { CClientDC dc(this); dib.SetPalette(&dc); dib.Draw(&dc); } } } |
"DIB位图"父菜单下"标记"子菜单的单击事件消息处理函数为（其功能为给位图加上天极网logo）：
| void CBitMapExampleDlg::OnMarkDibpic() { // 弹出文件对话框，让用户选择标记logo CFileDialog fileDialog(TRUE, "*.BMP", NULL, NULL, "标记位图文件(*.BMP)|*.bmp;*.BMP|"); if (IDOK == fileDialog.DoModal()) { // 加载标记logo位图并与目标位图相与 CDib dib; if (dib.Load(fileDialog.GetPathName())) { CClientDC dc(this); dib.SetPalette(&dc); dib.Draw(&dc, 0, 0, - 1, - 1, SRCAND); } } } |
图4显示了DIB位图加载天极网logo后的效果，要好于图3中加天极网logo后的DDB位图。图4显示的是真彩色位图相互与的结果，而图3中的图像颜色被减少了。
 图4 在DIB位图中加入天极网logo |
5. 结束语
本文介绍了位图及调色板的概念，并讲解了DDB位图与DIB位图的区别。在此基础上，本文以实例讲解了DDB位图和DIB位图的操作方式。DDB位图的 处理相对比较简单，对于DIB位图，我们需要定义一个MFC所没有的新类CDib，它屏蔽位图信息的读取及调色板创建的技术细节，应用程序可以方便地使用 之。
本文中的所有程序在Visual C++6.0及Windows XP平台上调试通过。
