位图种类及其定义
1 位图种类
- 位图的表示方法:位图是由一个个像素点构成,其像素=长像素*宽像素。每个像素由RGB(A)四个分量表示,且每个分量最多可以分为256个等级,即,每个分量要用一个字节28来表示
- 24真彩色图(true color):是指每个像素由RGBA四个分量表示,且每个分量分为256个级别,则3个字节可以表示一个像素点。224*像素个数/8=图片大小(byte)
- 32位真彩图:即每个像素由RGB三个分量表示,且每个分量分为256个级别,则4个字节可以表示一个像素点。232*像素个数/8=图片大小(byte)
- 16位真彩图:是指每个像素由RGBA四个分量表示,且每个分量分为16个级别,则2个字节可以表示一个像素点。216*像素个数/8=图片大小(byte)
- 调色板(Palette):如果位图中所用颜色种类较少,则直接用一个数组将其颜色顺序存储,建立索引。
- 黑白二色图:一个像素有黑白两种颜色,故用一个bitt即可,则像素个数*1/8byte + 2*3byte(RGB) = 图片大小(byte)
- 16色图:一个像素分为16中颜色,则用0.5个字节可表示,则像素个数*0.5byte + 16*3byte(RGB)= 图片大小
2 位图格式
介绍完位图和调色板的概念,下面就让我们来看一看Windows的位图文件(.bmp文件)的格式是什么样子的。
bmp文件大体上分成四个部分,如图1.3所示。
位图文件头BITMAPFILEHEADER
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位图信息头BITMAPINFOHEADER
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调色板Palette
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实际的位图数据ImageDate
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图1.3 Windows位图文件结构示意图
第一部分为位图文件头BITMAPFILEHEADER,是一个结构,其定义如下:
typedef struct tagBITMAPFILEHEADER {
WORD bfType;
DWORD bfSize;
WORD bfReserved1;
WORD bfReserved2;
DWORD bfOffBits;
} BITMAPFILEHEADER;
这个结构的长度是固定的,为14个字节(WORD为无符号16位整数,DWORD为无符号32位整数),各个域的说明如下:
bfType
指定文件类型,必须是0x424D,即字符串“BM”,也就是说所有.bmp文件的头两个字节都是“BM”。
bfSize
指定文件大小,包括这14个字节。
bfReserved1,bfReserved2
为保留字,不用考虑
bfOffBits
为从文件头到实际的位图数据的偏移字节数,即图1.3中前三个部分的长度之和。
第二部分为位图信息头BITMAPINFOHEADER,也是一个结构,其定义如下:
typedef struct tagBITMAPINFOHEADER{
DWORD biSize;
LONG biWidth;
LONG biHeight;
WORD biPlanes;
WORD biBitCount
DWORD biCompression;
DWORD biSizeImage;
LONG biXPelsPerMeter;
LONG biYPelsPerMeter;
DWORD biClrUsed;
DWORD biClrImportant;
} BITMAPINFOHEADER;
这个结构的长度是固定的,为40个字节(LONG为32位整数),各个域的说明如下:
biSize
指定这个结构的长度,为40。
biWidth
指定图象的宽度,单位是象素。
biHeight
指定图象的高度,单位是象素。
biPlanes
必须是1,不用考虑。
biBitCount
指定表示颜色时要用到的位数,常用的值为1(黑白二色图), 4(16色图), 8(256色), 24(真彩色图)(新的.bmp格式支持32位色,这里就不做讨论了)。
biCompression
指定位图是否压缩,有效的值为BI_RGB,BI_RLE8,BI_RLE4,BI_BITFIELDS(都是一些Windows定义好的常量)。要说明的是,Windows位图可以采用RLE4,和RLE8的压缩格式,但用的不多。我们今后所讨论的只有第一种不压缩的情况,即biCompression为BI_RGB的情况。
biSizeImage
指定实际的位图数据占用的字节数,其实也可以从以下的公式中计算出来:
biSizeImage=biWidth’ × biHeight
要注意的是:上述公式中的biWidth’必须是4的整倍数(所以不是biWidth,而是biWidth’,表示大于或等于biWidth的,最接近4的整倍数。举个例子,如果biWidth=240,则biWidth’=240;如果biWidth=241,biWidth’=244)。
如果biCompression为BI_RGB,则该项可能为零
biXPelsPerMeter
指定目标设备的水平分辨率,单位是每米的象素个数,关于分辨率的概念,我们将在第4章详细介绍。
biYPelsPerMeter
指定目标设备的垂直分辨率,单位同上。
biClrUsed
指定本图象实际用到的颜色数,如果该值为零,则用到的颜色数为2biBitCount。
biClrImportant
指定本图象中重要的颜色数,如果该值为零,则认为所有的颜色都是重要的。
第三部分为调色板Palette,当然,这里是对那些需要调色板的位图文件而言的。有些位图,如真彩色图,前面已经讲过,是不需要调色板的,BITMAPINFOHEADER后直接是位图数据。
调色板实际上是一个数组,共有biClrUsed个元素(如果该值为零,则有2biBitCount个元素)。数组中每个元素的类型是一个RGBQUAD结构,占4个字节,其定义如下:
typedef struct tagRGBQUAD {
BYTE rgbBlue; //该颜色的蓝色分量
BYTE rgbGreen; //该颜色的绿色分量
BYTE rgbRed; //该颜色的红色分量
BYTE rgbReserved; //保留值
} RGBQUAD;
第四部分就是实际的图象数据了。对于用到调色板的位图,图象数据就是该象素颜在调色板中的索引值。对于真彩色图,图象数据就是实际的R、G、B值。下面针对2色、16色、256色位图和真彩色位图分别介绍。
对于2色位图,用1位就可以表示该象素的颜色(一般0表示黑,1表示白),所以一个字节可以表示8个象素。
对于16色位图,用4位可以表示一个象素的颜色,所以一个字节可以表示2个象素。
对于256色位图,一个字节刚好可以表示1个象素。
要注意两点:
(1) 每一行的字节数必须是4的整倍数,如果不是,则需要补齐。这在前面介绍biSizeImage时已经提到了。
(2) 一般来说,.bMP文件的数据从下到上,从左到右的。也就是说,从文件中最先读到的是图象最下面一行的左边第一个象素,然后是左边第二个象素……接下来是倒数第二行左边第一个象素,左边第二个象素……依次类推 ,最后得到的是最上面一行的最右一个象素。