CreateDIBSection和位图结构

2019独角兽企业重金招聘Python工程师标准>>>

理解分辨率

我们常说的屏幕分辨率为640×480，刷新频率为70Hz，意思是说每行要扫描640个象素，一共有480行，每秒重复扫描屏幕70次。

理解调色板

有一个长宽各为200个象素，颜色数为16色的彩色图，每一个象素都用R、G、B三个分量表示。因为每个分量有256个级别，要用8位(bit)，即一个字节(byte)来表示，所以每个象素需要用3个字节。整个图象要用200×200×3，约120k字节，可不是一个小数目呀！如果我们用下面的方法，就能省的多。

因为是一个16色图，也就是说这幅图中最多只有16种颜色，我们可以用一个表：表中的每一行记录一种颜色的R、G、B值。这样当我们表示一个象素的颜色时，只需要指出该颜色是在第几行，即该颜色在表中的索引值。举个例子，如果表的第0行为255，0，0(红色)，那么当某个象素为红色时，只需要标明0即可。

让我们再来计算一下：16种状态可以用4位(bit)表示，所以一个象素要用半个字节。整个图象要用200×200×0.5，约20k字节，再加上表占用的字节为3×16=48字节.整个占用的字节数约为前面的1/6，省很多吧？

这张R、G、B的表，就是我们常说的调色板(Palette)，另一种叫法是颜色查找表LUT(Look Up Table)，似乎更确切一些。Windows位图中便用到了调色板技术。其实不光是Windows位图，许多图象文件格式如pcx、tif、gif等都用到了。所以很好地掌握调色板的概念是十分有用的。

有一种图，它的颜色数高达256×256×256种，也就是说包含我们上述提到的R、G、B颜色表示方法中所有的颜色，这种图叫做真彩色图(true color)。真彩色图并不是说一幅图包含了所有的颜色，而是说它具有显示所有颜色的能力，即最多可以包含所有的颜色。表示真彩色图时，每个象素直接用R、G、B三个分量字节表示，而不采用调色板技术。原因很明显：如果用调色板，表示一个象素也要用24位，这是因为每种颜色的索引要用24位(因为总共有224种颜色，即调色板有224行)，和直接用R，G，B三个分量表示用的字节数一样，不但没有任何便宜，还要加上一个256×256×256×3个字节的大调色板。所以真彩色图直接用R、G、B三个分量表示，它又叫做24位色图。

bmp文件格式

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。

对于真彩色图，三个字节才能表示1个象素，哇，好费空间呀！没办法，谁叫你想让图的颜色显得更亮丽呢，有得必有失嘛。

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。

下面的函数将pBuffer指向的内存块中的位图数据写入文件中，lBufferLen参数为pBuffer指向的内存块的大小，注意必须先指定位图的BITMAPFILEHEADER结构和BITMAPINFOHEADER结构。

STDMETHODIMP CSampleGrabberCallback::BufferCB(double time,BYTE* pBuffer,long lBufferLen)
{
    if(!g_bSnap)
        return E_FAIL;
    BOOL bWrite=FALSE;
    HANDLE hFile=CreateFile("E:\Test.bmp",GENERIC_WRITE,
        FILE_SHARE_READ, NULL, CREATE_ALWAYS, NULL, NULL);
    if (hFile == INVALID_HANDLE_VALUE)
    {
        return E_FAIL;
}
//首先初始化位图文件头结构（BITMAPFILEHEADER），并将其写入文件。
    BITMAPFILEHEADER bmpFileHeader;
    //memset(&bmpFileHeader,0,sizeof(bmpFileHeader));
    ZeroMemory(&bmpFileHeader,sizeof(bmpFileHeader));
 
    bmpFileHeader.bfType='MB';
    bmpFileHeader.bfSize=sizeof(bmpFileHeader)+lBufferLen+sizeof(BITMAPINFOHEADER);
    bmpFileHeader.bfOffBits=sizeof(BITMAPFILEHEADER)+sizeof(BITMAPINFOHEADER);
 
    DWORD dwWritten=0;
    bWrite=WriteFile(hFile,&bmpFileHeader,sizeof(bmpFileHeader),&dwWritten,NULL);
    if(!bWrite)
    {
        MessageBox(0,TEXT("fail to write"),TEXT("Error"),MB_OK);
    }
 
    //初始化BITMAPINFOHEADER结构并将其写入文件。
    //VIDEOINFOHEADER*viInfoHeader=(VIDEOINFOHEADER*) g_media_type.pbFormat;
    //FreeMediaType(g_media_type);
    BITMAPINFOHEADER bmpInfoHeader;
    ZeroMemory(&bmpInfoHeader,sizeof(bmpInfoHeader));
    //memset(&bmpInfoHeader,0,sizeof(bmpInfoHeader));
 
    bmpInfoHeader.biSize=sizeof(bmpInfoHeader);
    bmpInfoHeader.biWidth=lWidth;
    bmpInfoHeader.biHeight=lHeight;
    bmpInfoHeader.biPlanes=1;
    bmpInfoHeader.biBitCount=16;//???24 8
 
    dwWritten=0;
    bWrite=WriteFile(hFile,&bmpInfoHeader,sizeof(bmpInfoHeader),&dwWritten,NULL);
    if(!bWrite)
    {
        MessageBox(0,TEXT("fail to write"),TEXT("Error"),MB_OK);
    }
 
    //最后将位图的主要数据写入文件。
    dwWritten=0;
    bWrite=WriteFile(hFile,pBuffer,lBufferLen,&dwWritten,NULL);
    if(!bWrite)
    {
        MessageBox(0,TEXT("fail to write"),TEXT("Error"),MB_OK);
    }
 
    CloseHandle(hFile);
 
    CWnd* pMainWnd=theApp.GetMainWnd();
    CDfgDlg* pDfg=(CDfgDlg*)pMainWnd;
    HWND hwnd=pDfg->m_picture.GetSafeHwnd();
   
    RECT rc;
    ::GetWindowRect(hwnd,&rc);
    long lStillWidth=rc.right-rc.left;
    long lStillHeight=rc.bottom-rc.top;
    
    HDC hdcStill=GetDC(hwnd);
    PAINTSTRUCT ps;
    BeginPaint(hwnd,&ps);
 
SetStretchBltMode(hdcStill,COLORONCOLOR);
 StretchDIBits(hdcStill,0,0,lStillWidth,lStillHeight,0,0,lWidth,lHeight,pBuffer,(BITMAPINFO*)&bmpInfoHeader,DIB_RGB_COLORS,SRCCOPY);
    EndPaint(hwnd,&ps);
    ReleaseDC(hwnd,hdcStill);
 
    g_bSnap=!g_bSnap;
    return S_OK;   
}

关于CreateDIBSection函数：

HBITMAP CreateDIBSection(
HDC hdc, // handle to DC
CONST BITMAPINFO*pbmi, // bitmap data
UINT iUsage, // data type indicator
VOID**ppvBits, // bit values
HANDLE hSection, // handle to file mapping object
DWORD dwOffset // offset to bitmap bit values
);

CreateDIBSection函数会根据位图结构信息（pbmi）分配内存空间，你不用为它分配内存，这块内存也不需要你释放，系统会自己释放的。
  然后将位图中的图像数据读入这个内存地址，显示即可。
LPBYTE lpBits;
HBITMAP hBmp=::CreateDIBSection(dcMem.m_hDC,lpBitmap,DIB_PAL_COLORS, &lpBits,NUL      L,0);

//将图像数据填充到得到的内存地址中
file.ReadHuge(lpBits,dwBitlen);
pDC->StretchBlt(0,0,bmp.bmWidth,bmp.bmHeight,&dcMem,0,0,
bmp.bmWidth,bmp.bmHeight,SRCCOPY);

首先让我们检查一下如何简化CreateDIBSection，并正确地使用它。首先，把最後两个参数hSection和dwOffset，分别设定为NULL和0，我将在本章最後讨论这些参数的用法。第二，仅在fColorUse参数设定为DIB_ PAL_COLORS时，才使用hdc参数，如果fColorUse为DIB_RGB_COLORS（或0），hdc将被忽略（这与CreateDIBitmap不同，hdc参数用於取得与DDB相容的设备的色彩格式，CreateDIBitmap创建的是DDB（设备相关位图，CreateDIBSection创建设备无关位图），因此必须指定与位图所关联的设备，即hdc，位图根据hdc所代表的设备来取得位图的色彩格式）。

因此，CreateDIBSection最简单的形式仅需要第二和第四个参数。第二个参数是指向BITMAPINFO结构的指标，

BITMAPINFOHEADER bmih ;
BYTE            * pBits ;
HBITMAP       hBitmap ;
现在初始化BITMAPINFOHEADER结构的栏位

bmih->biSize       = sizeof (BITMAPINFOHEADER) ;
bmih->biWidth          = 384 ;
bmih->biHeight         = 256 ;
bmih->biPlanes         = 1 ;
bmih->biBitCount       = 24 ;
bmih->biCompression    = BI_RGB ;
bmih->biSizeImage      = 0 ;
bmih->biXPelsPerMeter = 0 ;
bmih->biYPelsPerMeter = 0 ;
bmih->biClrUsed    = 0 ;
bmih->biClrImportant    = 0 ;
在基本准备後，我们呼叫该函式：

hBitmap = CreateDIBSection (NULL, (BITMAPINFO *)  &bmih, 0, &pBits, NULL, 0) ;

这是函式呼叫所做的：CreateDIBSection检查BITMAPINFOHEADER结构并配置足够的记忆体块来载入DIB图素位元。（在这个例子里，记忆体块的大小为384×256×3位元组。）它在您提供的pBits参数中储存了指向此记忆体块的指标。

然而，我们还没有做完，点阵图图素是未初始化的。如果正在读取DIB档案，可以简单地把pBits参数传递给ReadFile函式并读取它们。或者可以使用一些程式码「人工」设定。

注意：使用CreateDIBSection函数获得的内存块指针（输出的第四个参数）所指向的地址中是没有内容的，我们必须向里面写入图像数据，然后才能够显示图像。