Windows位圖和調(diào)色板

Windows位圖和調(diào)色板主講教師：余艷瑋ywyu@12025/1/20復(fù)習(xí)什么是數(shù)字媒體？數(shù)字媒體信息安全課程的重要性經(jīng)濟驅(qū)動：數(shù)字媒體技術(shù)的盛行，有極大的應(yīng)用市場但是隨著數(shù)字處理技術(shù)和下一代網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，數(shù)字媒體的安全問題日益突出但不能直接將模擬時代的多媒體安全技術(shù)用在數(shù)字媒體中必須專門研究數(shù)字媒體領(lǐng)域內(nèi)的信息安全技術(shù)22025/1/20數(shù)字媒體安全傳輸通道中的安全-圖像/視頻加密完全解密以后的安全訪問控制-數(shù)字水印隱秘通信-信息隱藏版權(quán)保護-數(shù)字水印多媒體認證-數(shù)字簽名和數(shù)字水印(事前保護措施)(事后保護措施)32025/1/20提綱1位圖和調(diào)色板的概念2位圖文件的格式42025/1/20一、位圖和調(diào)色板的概念52025/1/20位圖位圖(.bmp文件）：采用位映象方法顯示和存儲的圖象

位映象：一個二維的象素矩陣

象素：普通的顯示器屏幕是由許許多多的點構(gòu)成的，我們稱之為象素顯示時采用掃描的方法：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若干行，就掃過了一屏。為了防止閃爍，每秒要重復(fù)上述過程幾十次。例如我們常說的屏幕分辨率為640*480，刷新頻率為70Hz，意思是說每行要掃描640個象素，一共有480行，每秒重復(fù)掃描屏幕70次。62025/1/20有一個長寬各為200個象素，顏色數(shù)為16色的彩色圖。若每一個象素都用R，G，B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200*200*3，約120k字節(jié)有沒有更節(jié)省存儲空間的辦法呢？92025/1/20調(diào)色板(Palette)對于一個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(Palette)：表中的每一行記錄一種顏色的R，G，B值。這樣當(dāng)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，如果表的第0行為255，0，0（紅色），那么當(dāng)某個象素為紅色時，只需要標(biāo)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，所以一個象素要用半個字節(jié)。整個圖象要用200*200*0.5，再加上表占用的字節(jié)為3*16=48字節(jié)，總共20048字節(jié)（約20k字節(jié)）整個占用的字節(jié)數(shù)約為前面的1/6102025/1/20真彩色圖(24位色圖)真彩色圖(TrueColor)：顏色數(shù)高達256*256*256種，也就是說包含我們上述提到的R，G，B顏色表示方法中所有的顏色。真彩色圖并不是說一幅圖必須包含所有的顏色，而是說它具有顯示所有顏色的能力，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R，G，B三個分量字節(jié)表示，而不采用調(diào)色板技術(shù)如果用調(diào)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2的24次方種顏色，即調(diào)色板有2的24次方行)，和直接用R，G，B三個分量表示用的字節(jié)數(shù)一樣，不但沒有任何便宜，還要加上一個256*256*256*3個字節(jié)的大調(diào)色板。112025/1/20二、位圖文件的格式122025/1/20Windows位圖文件結(jié)構(gòu)示意圖

132025/1/20BITMAPFILEHEADERTypedefstructtagBITMAPFILEHEADER{WORDbfType;//指定文件類型，必須是0x424D，即字符串"BM"DWORDbfSize;//指定文件大小(Byte)，包括這14個字節(jié)WORDbfReserved1;//保留字1WORDbfReserved2;//保留字2DWORDbfOffBits;//為從文件頭到實際的位圖數(shù)據(jù)的偏移字節(jié)數(shù)} BITMAPFILEHEADER;結(jié)構(gòu)的長度是固定的，為14個字節(jié)142025/1/20結(jié)構(gòu)的長度是固定的，為14個字節(jié)（WORD為無符號16位整數(shù)，DWORD為無符號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(Byte)，包括這14個字節(jié)bfReserved1，bfReserved2：為保留字，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)，即圖中前三個部分的長度之和。152025/1/20BITMAPINFOHEADERtypedefstructtagBITMAPINFOHEADER{DWORDbiSize;//指定這個結(jié)構(gòu)的長度，為40LONG biWidth;//指定圖象的寬度，單位是象素LONG biHeight;//指定圖象的高度，單位是象素WORDbiPlanes;//必須是1，不用考慮WORDbiBitCount;//指定表示顏色時要用到的位數(shù):1,4,8,24DWORDbiCompression;//指定位圖是否壓縮DWORDbiSizeImage;//指定實際的位圖數(shù)據(jù)占用的字節(jié)數(shù)LONG biXPelsPerMeter;//指定目標(biāo)設(shè)備的水平分辨率(ppm)LONG biYPelsPerMeter;//指定目標(biāo)設(shè)備的垂直分辨率(ppm)DWORDbiClrUsed;//指定本圖象實際用到的顏色數(shù)(非0,

2^biBitCount)DWORDbiClrImportant;//指定本圖象中重要的顏色數(shù)} BITMAPINFOHEADER;結(jié)構(gòu)的長度是固定的，為40個字節(jié)162025/1/20結(jié)構(gòu)的長度是固定的，為40個字節(jié)（WORD為無符號16位整數(shù)，DWORD無符號32位整數(shù),LONG為32位整數(shù)）各個域的說明如下：biSize：指定這個結(jié)構(gòu)的長度，為40biWidth：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）。172025/1/20biCompression：指定位圖是否壓縮，有效的值為BI_RGB，BI_RLE8，BI_RLE4，BI_BITFIELDS（都是一些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BI_RGB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'*biHeight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，離4最近的整倍數(shù)。舉個例子，如果biWidth=240，則biWidth'=240；如果biWidth=241，biWidth'=244）如果biCompression為BI_RGB，則該項可能為零182025/1/20biXPelsPerMeter：指定目標(biāo)設(shè)備的水平分辨率，單位是每米的象素個數(shù)，關(guān)于分辨率的概念，我們將在打印部分詳細介紹。biYPelsPerMeter：指定目標(biāo)設(shè)備的垂直分辨率，單位同上。biClrUsed：指定本圖象實際用到的顏色數(shù)，如果該值為零，則用到的顏色數(shù)為2的biBitCount次方。biClrImportant：指定本圖象中重要的顏色數(shù)，如果該值為零，則認為所有的顏色都是重要的。192025/1/20Palette調(diào)色板實際上是一個數(shù)組，共有biClrUsed個元素（如果該值為零，則有2的biBitCount次方個元素）。數(shù)組中每個元素的類型是一個RGBQUAD結(jié)構(gòu)，占4個字節(jié)，其定義如下：typedefstructtagRGBQUAD{BYTE rgbBlue; //該顏色的藍色分量BYTE rgbGreen; //該顏色的綠色分量BYTE rgbRed; //該顏色的紅色分量BYTE rgbReserved; //保留值} RGBQUAD;202025/1/20實際的圖象數(shù)據(jù)對于用到調(diào)色板的位圖，圖象數(shù)據(jù)就是該像素顏色在調(diào)色板中的索引值對于2色位圖，用1位就可以表示該像素的顏色（一般0表示黑，1表示白），所以一個字節(jié)可以表示8