windows位圖和調色板

1、第1章Windows位圖和調色板1.1 位圖和調色板的概念如今Windows（3.x以及95,98,NT）系列已經(jīng)成為絕大多數(shù)用戶使用的操作系統(tǒng)，它比口0武功的一個重要因素是它可視化的漂亮界面。那么Windows是如何顯示圖象的呢？這就要談到位圖（bitmap）。我們知道，普通的顯示器屏幕是由許許多多點構成的，我們稱之為象素。顯示時采用掃要重復上述過程幾描的方法：電子槍每次從左到右掃描一行，為每個象素著色，然后從上到下這樣掃描假設干行，就掃過了一屏。為了防止閃爍，每秒十次。例如我們常說的屏幕分辨率為640X480,刷新頻率為70Hz,意思是說每行要掃描640個象素素，一共有480行，每秒重復掃

2、描屏幕70次o我們稱這種顯示器為位映象設備。所謂位映象，就是指一個二維的象素矩陣，而位圖就是采用位映象方法顯示和存儲的圖象。舉個例子，圖1.1是一幅普通的黑白位圖，圖1.2是被放大后的圖，圖中每個方格代表了一個象素。我們可以看到：整個骷髏就是由這樣一些黑點和白點組成的。圖1.1骷髏圖1.2放大后的骷髏位圖那么，彩色圖是怎么回事呢？我們先來說說三元色RGB既念。我們知道，自然界中的所有顏色都可以由紅、綠、藍（R,G,B）組合而成。有的顏色含有紅色成分多一些，如深紅；有的含有紅色成分少一些，如淺紅。針對含有紅色成分的多少，可以分成0到255共256個等級，0級表示不含紅色成分；255級表示含有10

3、0%勺紅色成分。同樣，綠色和藍色也被分成256級。這種分級概念稱為量化。這樣，根據(jù)紅、綠、藍各種不同的組合我們就能表示出256X256X256,約1600萬種顏色。這么多顏色對于我們人眼來說已經(jīng)足夠豐富了。表1.1常見顏色的RGBS合值顏色RGB紅25500藍02550綠r00255黃:2552550紫2550255青0255255白1255255255里八、000灰128128128你大概已經(jīng)明白了，當一幅圖中每個象素賦予不同的RGB直時，能呈現(xiàn)出五彩繽紛的顏色了，這樣就形成了彩色圖。確實是這樣的，但實際上的做法還有些差異。讓我們來看看下面的例子。有一個長寬各為200個象素，顏色數(shù)為16色的

4、彩色圖，每一個象素都用RGB三個分量表示。因為每個分量有256個級別，要用8位(bit),即一個字節(jié)(byte)來表示，所以每個象素需要用3個字節(jié)。整個圖象要用200X200X3,約120k字節(jié)，可不是一個小數(shù)目呀！假設我們用下面的方法，就能省的多。因為是一個16色圖，也就是說這幅圖中最多只有16種顏色，我們可以用一個表：表中的每一行記錄一種顏色的RGB值。這樣當我們表示一個象素的顏色時，只需要指出該顏色是在第幾行，即該顏色在表中的索引值。舉個例子，假設表的第0行為255,0,0(紅色)，那么當某個象素為紅色時，只需要標明0即可。讓我們再來計算一下：16種狀態(tài)可以用4位(bit)表示，所以一個

5、象素要用半個字節(jié)。整個圖象要用200X200X0.5,約20k字節(jié)，再加上表占用的字節(jié)為3X16=48字節(jié).整個占用的字節(jié)數(shù)約為前面的1/6,省很多吧？這弓RGB的表，就是我們常說的調色板(Palette)，另一種叫法是顏色查找表LUT(LookUpTable)，似乎更確切一些。Windows位圖中便用到了調色板技術。其實不光是Windows位圖，許多圖象文件格式如pcx、tif、gif等都用到了。所以很好地掌握調色板的概念是非常有用的。有一種圖，它的顏色數(shù)高達256X256X256種,也就是說包含我們上述提到的RGB顏色表示方法中所有的顏色，這種圖叫做真彩色圖(truecolor)。真彩色圖

6、并不是說一幅圖包含了所有的顏色，而是說它具有顯示所有顏色的才能，即最多可以包含所有的顏色。表示真彩色圖時，每個象素直接用RGB三個分量字節(jié)表示，而不采用調色板技術。原因很明顯：假設用調色板，表示一個象素也要用24位，這是因為每種顏色的索引要用24位(因為總共有224種顏色，即調色板有224行)，和直接用R,G,B三個分量表示用的字節(jié)數(shù)一樣，不但沒有任何廉價，還要加上一個256X256X256X3個字節(jié)的大調色板。所以真彩色圖直接用RGB三個分量表示，它又叫做24位色圖。1.2 bmp文件格式介紹完位圖和調色板的概念，下面就讓我們來看一看Windows的位圖文件（.bmp文件）的格式是什么樣子的

7、。bmp文件大體上分成四個局部，如圖1.3所示。位圖文件頭BITMAPFILEHEADER位圖信息頭BITMAPINFOHEADER調色板Palette實際的位圖數(shù)據(jù)ImageData圖1.3Windows位圖文件構造示意圖第一局部為位圖文件頭BITMAPFILEHEADER是一個構造，其定義如下：typedefstructtagBITMAPFILEHEADERWORDbfType;DWORDbfSize;WORDbfReserved1;WORDbfReserved2;DWORDbfOffBits;BITMAPFILEHEADER這個構造的長度是固定的，為14個字節(jié)（WOR函無符號16位整數(shù)，

8、DWORD;無符號32位整數(shù)），各個域的說明如下：bfType:指定文件類型，必須是0x424D,即字符串“BM,也就是說所有.bmp文件的頭兩個字節(jié)都是“BM。BfSize:指定文件大小，包括這14個字節(jié)。bfReserved1,bfReserved2:為保存字，不用考慮bfOffBits:為從文件頭到實際的位圖數(shù)據(jù)的偏移字節(jié)數(shù)，即圖1.3中前三個局部的長度之和。第二局部為位圖信息頭BITMAPINFOHEADE他是一個構造，其定義如下：typedefstructtagBITMAPINFOHEADERDWORDbiSize;LONGbiWidth;LONGbiHeight;WORDbiPla

9、nes;WORDbiBitCountDWORDbiCompression;DWORDbiSizeImage;LONGbiXPelsPerMeter;LONGbiYPelsPerMeter;DWORDbiClrUsed;DWORDbiClrImportant;BITMAPINFOHEADER這個構造的長度是固定的，為40個字節(jié)（LONG為32位整數(shù)），各個域的說明如下：biSize:指定這個構造白長度，為40。BiWidth:指定圖象的寬度，單位是象素。BiHeight:指定圖象的高度，單位是象素。BiPlanes:必須是1,不用考慮。biBitCount:指定表示顏色時要用到的位數(shù)，常用的值為

10、1（黑白二色圖）,4（16色圖），8（256色）,24（真彩色圖）（新的.bmp格式支持32位色，這里就不做討論了）。BiCompression:指定位圖是否壓縮，有效的值為BI_RGB,BI_RLE8,BI_RLE4,BI_BITFIELDS（者B是一些Windows定義好的常量）。要說明的是，Windows位圖可以采用RLE4,和RLE8的壓縮格式，但用的不多。我們今后所討論的只有第一種不壓縮的情況，即biCompression為BIRGB的情況。BiSizeImage:指定實際的位圖數(shù)據(jù)占用的字節(jié)數(shù)，其實也可以從以下的公式中計算出來：biSizeImage=biWidth'xbi

11、Height要注意的是：上述公式中的biWidth'必須是4的整倍數(shù)（所以不是biWidth,而是biWidth',表示大于或等于biWidth的，最接近4的整倍數(shù)。舉個例子，假設biWidth=240,那么biWidth'=240;假設biWidth=241,biWidth'=244）。假設biCompression為BI_RGB那么該項可能為零biXPelsPerMeter:指定目的設備的程度分辨率，單位是每米的象素個數(shù)，關于分辨率的概念，我們將在第4章詳細介紹。BiYPelsPerMeter:指定目的設備的垂直分辨率，單位同上。BiClrUsed:指定本圖

12、象實際用到的顏色數(shù)，假設該值為零，那么用到的顏色數(shù)為biBitCount2。BiClrlmportant:指定本圖象中重要的顏色數(shù)，假設該值為零，那么認為所有的顏色都是重要的。第三局部為調色板Palette,當然，這里是對那些需要調色板的位圖文件而言的。有些位圖，如真彩色圖，前面已經(jīng)講過，是不需要調色板的，BITMAPINFOHEADE需直接是位圖數(shù)據(jù)。調色板實際上是一個數(shù)組，共有biClrUsed個元素（假設該值為零，那么有2biBitCount個元素）。數(shù)組中每個元素的類型是一個RGBQUAD造，占4個字節(jié)，其定義如下：typedefstructtagRGBQUADBYTErgbBlue;

13、/該顏色的藍色分量BYTErgbGreen;/該顏色的綠色分量BYTErgbRed;/該顏色的紅色分量BYTErgbReserved;/保存值RGBQUAD第四局部就是實際的圖象數(shù)據(jù)了。對于用到調色板的位圖，圖象數(shù)據(jù)就是該象素顏在調色板中的索引值。對于真彩色圖，圖象數(shù)據(jù)就是實際的RGB值。下面針對2色、16色、256色位圖和真彩色位圖分別介紹。對于2色位圖，用1位就可以表示該象素的顏色（一般0表示黑，1表示白），所以一個字節(jié)可以表示8個象素。對于16色位圖，用4位可以表示一個象素的顏色，所以一個字節(jié)可以表示2個象素。對于256色位圖，一個字節(jié)剛好可以表示1個象素。對于真彩色圖，三個字節(jié)才能表示

14、1個象素，哇，好費空間呀！沒方法，誰叫你想讓圖的顏色顯得更亮麗呢，有得必有失嘛。要注意兩點：（1）每一行的字節(jié)數(shù)必須是4的整倍數(shù)，假設不是，那么需要補齊。這在前面介紹biSizeImage時已經(jīng)提到了。（2）一般來說，BM件的數(shù)據(jù)從下到上，從左到右的。也就是說，從文件中最先讀到的是圖象最下面一行的左邊第一個象素，然后是左邊第二個象素接下來是倒數(shù)第二行左邊第一個象素，左邊第二個象素依次類推，最后得到的是最上面一行的最右一個象素。好了，終于介紹完bmp文件構造了，是不是覺得頭有些大？別著急，對照著下面的程序，你就會很清楚了（我最愛看源程序了，呵呵）。1.3顯示一個bmp文件的C程序下面的函數(shù)Loa

15、dBmpFile,其功能是從一個.bmp文件中讀取數(shù)據(jù)（包括BITMAPINFOHEADE砌色板和實際圖象數(shù)據(jù)），將其存儲在一個全局內存句柄hImgData中，這個hImgData將在以后的圖象處理程序中用到。同時填寫一個類型為HBITMAP勺全局變量hBitmap和一個類型為HPALETTE勺全局變量hPalette。這兩個變量將在處理WM_PAINT肖息時用到，用來顯示位圖。該函數(shù)的兩個參數(shù)分別是用來顯示位圖的窗口句柄，和.bmp文件名(全途徑)。當函數(shù)成功時，返回TRUE否那么返回FALSEBITMAPFILEHEADERbf;BITMAPINFOHEADERbi;BOOLLoadBmp

16、File(HWNDhWnd,char*BmpFileName)HFILEhf;/指向BITMAPINFOHEADER造的指針LPBITMAPINFOHEADERlpImgData;LOGPALETTE調色板構造的指針LPRGBQUADRGBQUAD造的指針HPALETTEe;/用來保存設備中原來的調色板HDChDc;/設備句柄HLOCAL/存儲調色板的局部內存句柄DWORDtes;/每一行的字節(jié)數(shù)DWORDe;/實際的圖象數(shù)據(jù)占用的字節(jié)數(shù)/實際用到的顏色數(shù)，即調色板數(shù)組中的顏色個數(shù)文件句柄*pPal; / 指向邏輯lpRGB; / 指 向hPrevPaletthPal;LineByImgSiz

17、NumColDWORDors;DWORDi;if(hf=_lopen(BmpFileName,OF_READ)=HFILE_ERROR)MessageBox(hWnd,"Filec:test.bmpnotfound!","ErrorMessage",MB_OK|MB_ICONEXCLAMATION);returnFALSE;/翻開文件錯誤，返回/將BITMAPFILEHEADER造從文件中讀出，填寫到bf中_lread(hf,(LPSTR)&bf,sizeof(BITMAPFILEHEADER);將BITMAPINFOHEADER造從文件中讀出，

18、填寫到bi中_lread(hf,(LPSTR)&bi,sizeof(BITMAPINFOHEADER);/我們定義了一個宏#defineWIDTHBYTES(i)(i+31)/32*4)上面曾經(jīng)/提到過，每一行的字節(jié)數(shù)必須是4的整倍數(shù)，只要調用就能完成這一換算。舉一個例/子，對于2色圖，假設圖象寬是31，那么每一行需要31位存儲，合3個/字節(jié)加7位，因為字節(jié)數(shù)必須是4的整倍數(shù)，所以應該是4，而此時的/biWidth=31,biBitCount=1,WIDTHBYTES(31*1)=4，和我們設想的一樣。/再舉一個256色的例子，假設圖象寬是31，那么每一行需要31個字節(jié)存/儲，因為字節(jié)

19、數(shù)必須是4的整倍數(shù)，所以應該是32，而此時的/biWidth=31,biBitCount=8,WIDTHBYTES(31*8)=32，我們設想的一樣。你可/以多舉幾個例子來驗證一下/LineBytes為每一行的字節(jié)數(shù)/ImgSize為實際的圖象數(shù)據(jù)占用的字節(jié)數(shù)ImgSize=(DWORD)LineBytes*bi.biHeight;/NumColors為實際用到的顏色數(shù)，即調色板數(shù)組中的顏色個數(shù)if(bi.biClrUsed!=0)/假設bi.biClrUsed不為零，即為實際用到的顏色數(shù)NumColors=(DWORD)bi.biClrUsed;else/否那么，用到的顏色數(shù)為2biBitC

20、ount。switch(bi.biBitCount)case1:NumColors=2;break;case4:NumColors=16;break;case8:NumColors=256;break;case24:NumColors=0;/對于真彩色圖，沒用到調色板break;default:/不處理其它的顏色數(shù)，認為出錯。MessageBox(hWnd,"Invalidcolornumbers!","ErrorMessage",MB_OK|MB_ICONEXCLAMATION);_lclose(hf);returnFALSE;/關閉文件，返回FALS

21、Eif(bf.bfOffBits!=(DWORD)(NumColors*sizeof(RGBQUAD)+sizeof(BITMAPFILEHEADER)+sizeof(BITMAPINFOHEADER)/計算出的偏移量與實際偏移量不符，一定是顏色數(shù)出錯MessageBox(hWnd,"Invalidcolornumbers!","ErrorMessage",MB_OK|MB_ICONEXCLAMATION);_lclose(hf);returnFALSE;/關閉文件，返回FALSEbf.bfSize=sizeof(BITMAPFILEHEADER)+si

22、zeof(BITMAPINFOHEADER)+NumColors*sizeof(RGBQUAD)+ImgSize;/分配內存，大小為BITMAPINFOHEADER造長度加調色板+實際位圖if(hImgData=GlobalAlloc(GHND,(DWORD)(sizeof(BITMAPINFOHEADER)+NumColors*sizeof(RGBQUAD)+ImgSize)=NULL)/分配內存錯誤MessageBox(hWnd,"Errorallocmemory!","ErrorMessage",MB_OK|MB_ICONEXCLAMATION);

23、_lclose(hf);returnFALSE;/關閉文件，返回FALSE/指針lpImgData指向該內存區(qū)lpImgData=(LPBITMAPINFOHEADER)GlobalLock(hImgData);/文件指針重新定位到BITMAPINFOHEADER始處_llseek(hf,sizeof(BITMAPFILEHEADER),SEEK_SET);/將文件內容讀入lpImgData_hread(hf,(char*)lpImgData,(long)sizeof(BITMAPINFOHEADER)+(long)NumColors*sizeof(RGBQUAD)+ImgSize);_lcl

24、ose(hf);/關閉文件if(NumColors!=0)/NumColors不為零，說明用到了調色板/為邏輯調色板分配局部內存，大小為邏輯調色板構造長度加/NumColors個PALETTENTRYhPal=LocalAlloc(LHND,sizeof(LOGPALETTE)+NumColors*sizeof(PALETTEENTRY);/指針pPal指向該內存區(qū)pPal=(LOGPALETTE*)LocalLock(hPal);/填寫邏輯調色板構造的頭pPal->palNumEntries=NumColors;pPal->palVersion=0x300;/lpRGB指向的是調

25、色板開始的位置lpRGB=(LPRGBQUAD)(LPSTR)lpImgData+(DWORD)sizeof(BITMAPINFOHEADER);/填寫每一項for(i=0;i<NumColors;i+)pPal->palPalEntryi.peRed=lpRGB->rgbRed;pPal->palPalEntryi.peGreen=lpRGB->rgbGreen;pPal->palPalEntryi.peBlue=lpRGB->rgbBlue;pPal->palPalEntryi.peFlags=(BYTE)0;lpRGB+;/指針移到下一項/

26、產(chǎn)生邏輯調色板，hPalette是一個全局變量hPalette=CreatePalette(pPal);/釋放局部內存LocalUnlock(hPal);LocalFree(hPal);/獲得設備上下文句柄hDc=GetDC(hWnd);if(hPalette)/假設剛剛產(chǎn)生了邏輯調色板/將新的邏輯調色板選入DC將舊的邏輯調色板句柄保存在/hPrevPalettehPrevPalette=SelectPalette(hDc,hPalette,FALSE);RealizePalette(hDc);/產(chǎn)生位圖句柄hBitmap=CreateDIBitmap(hDc,(LPBITMAPINFOHEA

27、DER)lpImgData,(LONG)CBM_INIT,(LPSTR)lpImgData+sizeof(BITMAPINFOHEADER)+NumColors*sizeof(RGBQUAD),(LPBITMAPINFO)lpImgData,DIB_RGB_COLORS);/將原來的調色板(假設有的話)選入設備上下文句柄if(hPalette&&hPrevPalette)SelectPalette(hDc,hPrevPalette,FALSE);RealizePalette(hDc);ReleaseDC(hWnd,hDc);釋放設備上下文GlobalUnlock(hlmgDat

28、a);解鎖內存區(qū)returnTRUE;/成功返回對上面的程序要說明兩點：對于需要調色板的圖，要想正確地顯示，必須根據(jù)bmp文件，產(chǎn)生邏輯調色板。產(chǎn)生的方法是：為邏輯調色板指針分配內存，大小為邏輯調色板構造(LOGPALETT張度加NumColors個PALETTENTRY/J(調色板的每一項都是一個PALETTEENTRY造)；填寫邏輯調色板構造的頭pPal->palNumEntries=NumColors;pPal->palVersion=0x300;從文件中讀取調色板的RGB直，填寫到每一項中；產(chǎn)生邏輯調色板：hPalette=CreatePalette(pPal)。(2)產(chǎn)生

29、位圖(BITMAP)句柄，該項工作由函數(shù)CreateDIBitmap來完成。hBitmap=CreateDIBitmap(hDc,(LPBITMAPINFOHEADER)lpImgData,(LONG)CBM_INIT,(LPSTR)lpImgData+sizeof(BITMAPINFOHEADER)+NumColors*sizeof(RGBQUAD),(LPBITMAPINFO)lpImgData,DIB_RGB_COLORS);CreateDIBitmap的作用是產(chǎn)生一個和Windows設備無關的位圖。該函數(shù)的第一項參數(shù)為設備上下文句柄。假設位圖用到了調色板，要在調用CreateDIBit

30、map之前將邏輯調色板選入該設備上下文中，產(chǎn)生hBitmap后，再把原調色板選入該設備上下文中，并釋放該上下文；第二項為指向BITMAPINFOHEADER指針；第三項就用常量CBM_INI,不用考慮；第四項為指向調色板的指針；第五項為指向BITMAPINFO包才BITMAPINFOHEADER,色板,及實際的圖象數(shù)據(jù))的指針；第六項就用常量DIB_RGB_COLOR杯用考慮。上面提到了設備上下文，相信編過Windows程序的讀者對它并不陌生，這里再簡單介紹一下。Windows操作系統(tǒng)統(tǒng)一管理著諸如顯示，打印等操作，將它們看作是一個個的設備，每一個設備都有一個復雜的數(shù)據(jù)構造來維護。所謂設備上下

31、文就是指這個數(shù)據(jù)構造。然而，我們不能直接和這些設備上下文打交道，只能通過引用標識它的句柄(實際上是一個整數(shù))，讓Windows去做相應的處理。產(chǎn)生的邏輯調色板句柄hPalette和位圖句柄hBitmap要在處理WM_PAIN稍息時使用，這樣才能在屏幕上顯示出來，處理過程如下面的程序。StaticHDChDC,hMemDC;PAINTSTRUCTps;caseWM_PAINT:hDC=BeginPaint(hwnd,&ps);獲得屏幕設備上下文if(hBitmap)/hBitmap一開始是NULL當不為NULL時表示有圖hMemDC=CreateCompatibleDC(hDC);建立一

32、個內存設備上下文if(hPalette)/有調色板/將調色板選入屏幕設備上下文SelectPalette(hDC,hPalette,FALSE);/將調色板選入內存設備上下文SelectPalette(hMemDC,hpalette,FALSE);RealizePalette(hDC);/將位圖選入內存設備上下文SelectObject(hMemDC,hBitmap);/顯示位圖BitBlt(hDC,0,0,bi.biWidth,bi.biHeight,hMemDC,0,0,SRCCOPY);/釋放內存設備上下文DeleteDC(hMemDC);/釋放屏幕設備上下文EndPaint(hwnd,

33、&ps);break;在上面的程序中，我們調用CreateCompatibleDC創(chuàng)立一個內存設備上下文。SelectObject函數(shù)將與設備無關的位圖選入內存設備上下文中。然后我們調用BitBlt函數(shù)在內存設備上下文和屏幕設備上下文中進展位拷貝。由于所有操作都是在內存中進展，所以速度很快。BitBlt函數(shù)的參數(shù)分別為：1.目的設備上下文，在上面的程序里，為屏幕設備上下文，假設改成打印設備上下文，就不是顯示位圖，而是打??；2.目的矩形左上角點x坐標；3.目的矩形左上角點y坐標，在上面的程序中，2和3為(0,0),表示顯示在窗口的左上角；4.目的矩形的寬度；5.目的矩形的高度；6.源設備

34、上下文，在上面的程序里，為內存設備上下文；7.源矩形左上角點x坐標；8.源矩形左上角點y坐標；9.操作方式，在這里為SRCCORY表示直接將源矩形拷貝到目的矩形。還可以是反色，擦除，做“與運算等操作，詳細細節(jié)見VC+幫助。你可以13t著改改第2、3、4、5、7、8、9項參數(shù)，就能體會到它們的含義了。哇，終于講完了。是不是覺得有點枯燥？這一章是有點兒枯燥，特別是當你對Windows的編程并不清楚時，就更覺得如此。不過，當一幅漂亮的bmp圖顯示在屏幕上時，你還是會興奮地大叫“Yeah!,至少當年我是這樣。在本書的附盤中包含所有的源程序，包括頭文件和資源文件和例圖。特別要注意的是，退出時，別忘了釋放

35、內存和資源，這是每個程序員應該養(yǎng)成的習慣。這些個程序并不是很完善，例如，假設一幅圖很大，屏幕顯示不下怎么辦？你可以試著自己加上滾動條。另外，為了節(jié)省篇幅，.bmp文件名被固定為c:test.bmp，可以自己參加翻開文件對話框，任意選擇你要顯示的文件。圖1.4為程序運行時的畫面。圖1.4運行時的畫面最后，再介紹一個命令行編譯的竅門。為什么要用命令行編譯呢？主要有兩個好處：第一，不用進入IDE（集成開發(fā)環(huán)境），節(jié)省了時間，而且編譯速度也比較快；第二，對于簡單的程序，不用生成工程文件.mdp或.mak,直接就能生成.exe文件，這一點，在下面的例子中可以看到。在安裝完VisualC+時，在bin目錄下會產(chǎn)生一個VCVARS32.BATC件，它的作用是在命令行編譯時設置正確的環(huán)境變量，如存放頭文件的INCLUDE目錄，存放庫文件的LIB目錄等。假設你沒找到這個批處理文件，可以參考下面的例子，自己做一個