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

位图信息头BITMAPINFOHEADER

调色板Palette

实际的位图数据ImageDate

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2^biBitCount。

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2^biBitCount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。