在16色模式下顯示256色及全彩色

在16色模式下顯示256色及全彩色

摘要該文描述了在VGA16色圖形模式下顯示256色及全彩色圖像的抖動(dòng)算法，并給出了顯示BitMap圖像的C語(yǔ)言程序。在編寫有關(guān)圖像顯示的軟件時(shí)，有時(shí)為了軟件的兼容性和通用性，不得不采用VGA標(biāo)準(zhǔn)的圖形模式，這就涉及到如何在16色圖形模式下顯示256色及全彩色圖像的問(wèn)題。解決這一問(wèn)題有兩種方法。一種是采用色彩近似的方法，即根據(jù)需要顯示的全部顏色，經(jīng)過(guò)尋優(yōu)來(lái)選擇16種最具代表性的顏色，每一種顏色都用這16種顏色中最接近的一種來(lái)代替?！队?jì)算機(jī)世界月刊》1994年第1期的《用集群方法進(jìn)行顏色選擇》一文詳細(xì)描述了該方法。但事實(shí)上，該方法僅對(duì)于某些理想的情況適用，而對(duì)于更普遍的情況，該方法無(wú)論從運(yùn)算速度還是從處理效果來(lái)講，都不可能令人感到滿意，因而不宜在實(shí)際中運(yùn)用。另一種方法是被眾多商品化軟件所廣泛采用的抖動(dòng)技術(shù)，其原理是利用多種可見顏色的組合來(lái)模擬一種不可見的顏色。目前，關(guān)于彩色圖像抖動(dòng)算法的資料不多。筆者通過(guò)對(duì)灰度圖像處理算法及Windows環(huán)境下一些圖像處理軟件的剖析，得出了抖動(dòng)算法的一般原理和實(shí)現(xiàn)方法。一、抖動(dòng)算法原理我們知道，在256色及全彩色圖像中，每一種顏色均由R、G、B三個(gè)顏色分量組成，而每一個(gè)分量又一般由一個(gè)字節(jié)表示。這樣，每一個(gè)顏色分量可有256級(jí)亮度變化。本算法的關(guān)鍵在于引入亮度矩陣的概念，即采用一個(gè)16×16的矩陣來(lái)表示每一個(gè)顏色分量的亮度值，不同亮度值對(duì)應(yīng)著矩陣的不同排列。矩陣全為0時(shí)對(duì)應(yīng)亮度0，全為255時(shí)對(duì)應(yīng)亮度255。當(dāng)亮度值為L(zhǎng)時(shí)，亮度矩陣中將有[L255×256]個(gè)255及[(1-L255)×256]個(gè)0，此時(shí)，矩陣的平均亮度值為L(zhǎng)'={[L/255×256]×255+[(1-L/255)×256]×0}/256=L這就是說(shuō)，矩陣的平均亮度正好為顏色分量的實(shí)際亮度。假設(shè)某一顏色C的R、G、B三個(gè)顏色分量的亮度矩陣分別為:@@01A04600.GIF;公式一@@其中rmn、gmn、bmn(0≤m，n≤15)取值為0或15。將上述三個(gè)矩陣作疊加運(yùn)算，得@@01A04601.GIF;公式二@@其中的Cmn為表1中由rmn、gmn、bmn所確定的顏色值。表1為VGA16色圖形模式下的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)色板(并非設(shè)置模式后的缺省調(diào)色板)。顯然，Cmn只可能為0及9～15之中的一個(gè)。由此方法得到的矩陣Mc即可視為顏色C的模擬矩陣。由于顏色C的R、G、B三個(gè)顏色分量與亮度矩陣MR、MG、MB有著相等的亮度值，所以矩陣MC從視覺效果上來(lái)講能很好地模擬顏色C。但在顯示時(shí)，不可能用整個(gè)這樣的矩陣來(lái)替代一個(gè)像素點(diǎn)，那將導(dǎo)致整幅圖像長(zhǎng)寬均變成原圖的16倍。實(shí)際的做法是:若該像素點(diǎn)距離圖像原點(diǎn)的座標(biāo)為(X，Y)，則令:m=Ymod16n=Xmod16(1)此時(shí)，可用MC中的顏色Cmn來(lái)顯示該像素。@@01A04602.GIF;表116色圖形模式標(biāo)準(zhǔn)調(diào)色板@@二、算法實(shí)現(xiàn)1.亮度矩陣的表示算法中要用到257個(gè)16×16的亮度矩陣，如果對(duì)每一個(gè)都分別表示的話，將占用很大的內(nèi)存空間(大于64K)。由于亮度矩陣的排列及增長(zhǎng)均有一定的規(guī)律性，我們只需要采用一個(gè)16×16的矩陣即可。該矩陣中256個(gè)元素的取值分別為0～255，按一定規(guī)律排列。令其為:@@01A04603.GIF;公式三@@亮度為L(zhǎng)時(shí)的矩陣可由H變化而來(lái)，其中@@01A04604.GIF;公式四@@2.顏色查找表算法中只用到了顏色0及9～15，我們可以忽略其他項(xiàng)并將有用部分表示為一個(gè)三維數(shù)組形式的顏色查找表，如表2所示。此時(shí)，r，g，b值作為數(shù)組下標(biāo)，取值為0或1。與之相應(yīng)，我們將(2)式變?yōu)锧@01A04605.GIF;公式三@@3.每一像素的顯示步驟①對(duì)256色圖像，由顏色索引值查顏色映射表獲取R、G、B值;對(duì)全彩色圖像，直接讀取R、G、B值;②根據(jù)像素座標(biāo)(X，Y)，由(1)式求得m，n;③根據(jù)R、G、B值，由(3)式求得rmn、gmn、bmn;④由rmn、gmn、bmn查表2得顏色值C;⑤將像素以顏色C顯示于(X，Y)處。本文所附程序用于在16色圖形模式下顯示256色及全彩色BitMap圖像。關(guān)于BitMap圖像的格式及讀取方法，許多資料均有介紹，這里不再贅述。該程序由TurboC2.0及BorlandC3.1編譯，在386兼容機(jī)上運(yùn)行通過(guò)。運(yùn)行方法為:show文件名.BMP@@01A04606.GIF;公式三表2顏色查找表@@事實(shí)證明，采用本文所描述的算法，可以得到與許多商品化軟件相似的處理速度和處理效果。源程序:#include<stdio.h>#include<dos.h>#include<stdio.h>#include<conio.h>#defineNoError0#defineErrorFileOpen1#defineErrorFileType2#defineErrorImageColor3typedefstructtagBITMAPFILEHEADER{unsignedintbfType;unsignedlongbfSize;unsignedintbfReserved1;unsignedintbfReserved2;unsignedlongbfoffBits;}BITMAPFILEHEADER;typedefstructtagBITMAPINFOHEADER{unsignedlongbiSize;unsignedlongbiWidth;unsignedlongbiHeight;unsignedintbiPlanes;unsignedintbiBitCount;unsignedlongbiCompression;unsignedlongbiSizeImage;unsignedlongbiXPelsPerMeter;unsignedlongbiYPelsPerMeter;unsignedlongbiClrUsed;unsignedlongbiClrImportant;}BITMAPINFOHEADER;typedefstructtagRGBQUAD{unsignedcharrgbBlue;unsignedcharrgbGreen;unsignedcharrgbRed;unsignedcharrgbReserved;}RGBQUAD;voidmain(intargc，char*argv[]);intShowBmp(char*FileName);intGetColor(unsignedcharR，unsignedcharG，unsignedcharB，intX，intY);voidSetVideoMode(unsignedcharMode);voidSetPalReg(unsignedchar*palReg);voidSetDacReg(unsignedchar*DacReg，intColor，intCount);voidPutPixel(intX，intY，unsignedcharColor);unsignedcharPalReg[17]={0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，0};unsignedcharStandardPal[48]={0，0，0，32，0，0，0，32，0，32，32，0，0，0，32，32，0，32，0，32，32，32，32，32，48，48，48，63，0，0，0，63，0，63，63，0，0，0，63，63，0，63，0，63，63，63，63，63，};unsignedcharLightnessMatrix[16][16]={{0，235，59，219，15，231，55，215，2，232，56，217，12，229，52，213}，{128，64，187，123，143，79，183，119，130，66，184，120，140，76，180，116}，{33，192，16，251，47，207，31，247，34，194，18，248，44，204，28，244}，{161，97，144，80，175，111，159，95，162，98，146，82，172，108，156，92}，{8，225，48，208，5，239，63，223，10，226，50，210，6，236，60，220}，{136，72，176，112，133，69，191，127，138，74，178，114，134，70，188，124}，{41，200，24，240，36，197，20，255，42，202，26，242，38，198，22，252}，{169，105，152，88，164，100，148，84，170，106，154，90，166，102，150，86}，{3，233，57，216，13，228，53，212，1，234，58，218，14，230，54，214}，{131，67，185，121，141，77，181，117，129，65，186，122，142，78，182，118}，{35，195，19，249，45，205，29，245，32，193，17，250，46，206，30，246}，{163，99，147，83，173，109，157，93，160，96，145，81，174，110，158，94}，{11，227，51，211，7，237，61，221