C語言 控制台程序生成BMP圖片

首先，本篇文章參考了眾多博客，有：

http://blog.csdn.net/embededvc/article/details/6737751

http://blog.chinaunix.net/uid-22277851-id-1777698.html

http://www.cnblogs.com/lzlsky/archive/2012/08/16/2641698.html

http://blog.csdn.net/lyy289065406/article/details/6717679

http://blog.csdn.net/carson2005/article/details/7614125 等等，通過概括，然后做出了一個可以生成4位深以及24位深bmp圖片的程序（通過控制台來選擇），並加了一些自己的感悟而成

（一）BMP圖像格式

　　首先，BMP文件可分為四部分

位圖文件頭（BITMAPFILEHEADER）

位圖信息頭(BITMAPINFOHEADER)

顏色表(RgbQuad)

文件數據(DATA)

但是，有時候在處理圖像時（如使用StretchDIBits函數時），需要一個BITMAPINFO結構，BITMAPINFO其實就是上面的位圖文件頭和顏色表的組合，如下

typedef struct tagBITMAPINFO // bmi
{
BITMAPINFOHEADER bmiHeader ; // info-header structure
RGBQUAD bmiColors[1] ; // color table array
}
BITMAPINFO, * PBITMAPINFO ;

因此，BMP文件就被分成了三部分

位圖文件頭（BITMAPFILEHEADER）

位圖信息（BITMAPINFO）

文件數據(DATA)

但是呢，還有一種情況，就是位深為24時，是真彩色圖片（下面會提到），此時沒有顏色表，自身文件數據就能表示顏色。（下面也會詳細說），依舊為三部分，如下

位圖文件頭（BITMAPFILEHEADER）

位圖信息頭(BITMAPINFOHEADER)

文件數據(DATA)

 

（二）位圖文件頭（BITMAPFILEHEADER）

　　　　位圖文件頭（bitmap-file header）包含了圖像類型、圖像大小、圖像數據存放地址和兩個保留未使用的字段。

　　(1)BITMAPCOREHEADER

typedef struct tagBITMAPCOREHEADER // bmch
{
DWORD bcSize ; // size of the structure = 12
WORD bcWidth ; // width of image in pixels
WORD bcHeight ; // height of image in pixels
WORD bcPlanes ; // = 1
WORD bcBitCount ; // bits per pixel (1, 4, 8, or 24)
}
BITMAPCOREHEADER, * PBITMAPCOREHEADER ;

　 bfType  圖片的類型 必須是BM 填0x4d42即十進制的19778

    bfOffBits 從文件頭開始到顏色數據結束的偏移量  54+sizeof(RGBQUAD)*256

    bfSize  圖片的大小，bfOffBits + 長 X 寬 X 位數  

　　　　　　例如：對於1*3 4位的圖像  bfSize=1*3 + 54+sizeof(RGBQUAD)*16 

　　　　　　　　其中，16是因為4位圖像代表2的四次方，所以是16，再乘sizeof（RGBQUAD）

　　　　　　　　　　   54是信息頭的biSize+文件頭的bfType

　　　　　　　　　　　1和3是長和寬　　

    bfReserved1和bfReserved1必須為0

 

　　(2)BITMAPV4HEADER

typedef struct
{
DWORD bV4Size ; // size of the structure = 120
LONG bV4Width ; // width of the image in pixels
LONG bV4Height ; // height of the image in pixels
WORD bV4Planes ; // = 1
WORD bV4BitCount ; // bits per pixel (1, 4, 8, 16, 24, or
32)
DWORD bV4Compression ; // compression code
DWORD bV4SizeImage ; // number of bytes in image
LONG bV4XPelsPerMeter ; // horizontal resolution
LONG bV4YPelsPerMeter ; // vertical resolution
DWORD bV4ClrUsed ; // number of colors used
DWORD bV4ClrImportant ; // number of important colors
DWORD bV4RedMask ; // Red color mask
DWORD bV4GreenMask ; // Green color mask
DWORD bV4BlueMask ; // Blue color mask
DWORD bV4AlphaMask ; // Alpha mask
DWORD bV4CSType ; // color space type
CIEXYZTRIPLE bV4Endpoints ; // XYZ values
DWORD bV4GammaRed ; // Red gamma value
DWORD bV4GammaGreen ; // Green gamma value
DWORD bV4GammaBlue ; // Blue gamma value
}
BITMAPV4HEADER, * PBITMAPV4HEADER ;

　　（3）BITMAPV5HEADER

typedef struct
{
DWORD bV5Size ; // size of the structure = 120
LONG bV5Width ; // width of the image in pixels
LONG bV5Height ; // height of the image in pixels
WORD bV5Planes ; // = 1
WORD bV5BitCount ; // bits per pixel (1,4,8,16,24,or32)
DWORD bV5Compression ; // compression code
DWORD bV5SizeImage ; // number of bytes in image
LONG bV5XPelsPerMeter ; // horizontal resolution
LONG bV5YPelsPerMeter ; // vertical resolution
DWORD bV5ClrUsed ; // number of colors used
DWORD bV5ClrImportant ; // number of important colors
DWORD bV5RedMask ; // Red color mask
DWORD bV5GreenMask ; // Green color mask
DWORD bV5BlueMask ; // Blue color mask
DWORD bV5AlphaMask ; // Alpha mask
DWORD bV5CSType ; // color space type
CIEXYZTRIPLE bV5Endpoints ; // XYZ values
DWORD bV5GammaRed ; // Red gamma value
DWORD bV5GammaGreen ; // Green gamma value
DWORD bV5GammaBlue ; // Blue gamma value
DWORD bV5Intent ; // rendering intent
DWORD bV5ProfileData ; // profile data or filename
DWORD bV5ProfileSize ; // size of embedded data or filename
DWORD bV5Reserved ;
}
BITMAPV5HEADER, * PBITMAPV5HEADER ;

 　　可能有些讀者看到這里有點亂，下面我來說一下這三者的關系：

　　　　BITMAPFILEHEADER是最早的版本

　　　　V4HEADER是windows95的拓展:

　　　　　　Windows 95 更改了一些原始 BITMAPINFOHEADER 欄位的定義。前 11 個欄位與 BITMAPINFOHEADER 結構中的相同，後 5 個欄位支援Windows 95 和 Windows NT 4.0 的圖像顏色調配技術。除非使用 BITMAPV4HEADER結構的後四個欄位，否則您應該使用 BITMAPINFOHEADER（或 BITMAPV5HEADER）

　　　　　　這也就意味着：v4相當於是BITMAPFILEHEADER的一種拓展結構，如果不用那些拓展因素的話，是可以通用的，也就是可以用v4來接收FILEHEADER的數據，FILEHEADER相當於v4的子集

　　　　V5HEADER是windows98和2000的拓展：

　　　　　　基本原理同v4，有四個新欄位，只有其中三個有用。這些欄位支援 ICC Profile Format Specification

　　　　　　特別的是：BITMAPV5HEADER 的 bV5CSType 欄 位 能 擁 有 幾 個 不 同 的 值 。

　　　　　　　　　　如 果 是LCS_CALIBRATED_RGB，那么它就與 BITMAPV4HEADER 結構相容。bV5Endpoints 欄位和伽馬欄位必須有效。

　　　　　　　　　　如果 bV5CSType 欄位是 LCS_sRGB，就不用設定剩余的欄位。

　　　　　　　　　　如果 bV5CSType 欄位是 PROFILE_EMBEDDED，則 DIB 檔案包含一個 ICC 設定檔案。

　　　　　　　　　　如果欄位是 PROFILE_LINKED，DIB 檔案就包含了 ICC 設定檔案的完整路徑和檔案名稱。

　　　　　　在上面最后兩種情況下，bV5ProfileData 都是從 BITMAPV5HEADER 開始到設定檔案資料或檔案名稱起始位置的偏移量。bV5ProfileSize 欄位給出了資
料或檔案名的大小。不必設定 bV5Endpoints 和伽馬欄位。

（三）位圖信息頭

　　位圖信息頭（bitmap-information header）包含了位圖信息頭的大小、圖像的寬高、圖像的色深、壓縮說明圖像數據的大小和其他一些參數。

　　（1）BITMAPINFOHEADER

typedef struct tagBITMAPINFOHEADER // bmih
{
DWORD biSize ; // size of the structure = 40
LONG biWidth ; // width of the image in pixels
LONG biHeight ; // height of the image in pixels
WORD biPlanes ; // = 1
WORD biBitCount ; // bits per pixel (1, 4, 8, 16, 24, or 32)
DWORD biCompression ; // compression code
DWORD biSizeImage ; // number of bytes in image
LONG biXPelsPerMeter ; // horizontal resolution
LONG biYPelsPerMeter ; // vertical resolution
DWORD biClrUsed ; // number of colors used
DWORD biClrImportant ; // number of important colors
}
BITMAPINFOHEADER, * PBITMAPINFOHEADER ;

　　biSize　　　　　　　本結構的大小，根據不同的操作系統而不同，在Windows中，此字段的值總為28h字節=40字節

　　biWidth　　　　　　BMP圖像的寬度，單位像素　　

　　biHeight　　　　　　總為0

　　biPlanes　　　　　　總為0

　　biBitCount　　　　  BMP圖像的色深，即一個像素用多少位表示，常見有

　　　　　　　　　　　　1、4、8、16、24和32，分別對應單色、16色、256色、16位高彩色、24位真彩色和32位增強型真彩色

　　biCompression　 　壓縮方式，0表示不壓縮，1表示RLE8壓縮，2表示RLE4壓縮，3表示每個像素值由指定的掩碼決定

　　biSizeImage　　　　BMP圖像數據大小，必須是4的倍數，圖像數據大小不是4的倍數時用0填充補足

　　biXPelsPerMeter　　水平分辨率，單位像素/m

　　biYPelsPerMeter　　垂直分辨率，單位像素/m

　　biClrUsed　　　　　BMP圖像使用的顏色，0表示使用全部顏色，對於256色位圖來說，此值為100h=256

　　biClrImportant　　重要的顏色數，此值為0時所有顏色都重要，對於使用調色板的BMP圖像來說，當顯卡不能夠顯示所有顏色時，此值將輔助驅動程序顯示顏色

 

（2）BITMAPCOREHEADER

　　　　“在 OS/2 樣式的 DIB 內， BITMAPFILEHEADER 結構後緊跟了 BITMAPCOREHEADER結構”　　也就意味着，在Windows中，BITMAPFILEHEADER后面，跟的是上面的 BITMAPINFOHEADER 而不是這個 BITMAPCOREHEADER，現在基本不怎么用這個了

 

typedef struct tagBITMAPCOREHEADER // bmch
{
DWORD bcSize ; // size of the structure = 12
WORD bcWidth ; // width of image in pixels
WORD bcHeight ; // height of image in pixels
WORD bcPlanes ; // = 1
WORD bcBitCount ; // bits per pixel (1, 4, 8, or 24)
}
BITMAPCOREHEADER, * PBITMAPCOREHEADER ;

 

BITMAPCOREHEADER 和 BITMAPINFOHEADER 兩者的區別：

　　　　　　bcSize的值不同，BITMAPCOREHEADER中為40，而BITMAPCOREHEADER 中為12

 （四）顏色表

　　彩色表/調色板（color table）是單色、16色和256色圖像文件所特有的，相對應的調色板大小是2、16和256，調色板以4字節為單位，每4個字節存放一個顏色值，圖像 的數據是指向調色板的索引。

　　而24色為真彩色，是沒有調色盤，顏色數據直接存在位圖數據中

　　以16色舉例：將調色板想象成一個數組，每個數組元素的大小為4字節。

typedef struct
{
    unsigned char rgbBlue; //該顏色的藍色分量  
    unsigned char rgbGreen; //該顏色的綠色分量  
    unsigned char rgbRed; //該顏色的紅色分量  
    unsigned char rgbReserved; //保留值  
} RgbQuad;

假設有一16色的BMP圖像的調色板數據為：

調色板[0]=黑...調色板[9]=紅、調色板[10]=綠…調色板[16]=白

對應代碼：

RgbQuad color_table[16] = {// Blue Green Red Unused
            { 8, 8, 8, 0 },  //0
            { 4, 100, 200, 0 },  //1
            { 112, 128, 0, 0 },  //2
            { 120, 120, 120, 0 },  //3
            { 180, 160, 20, 0 },  //4
            { 200, 176, 152, 0 },  //5
            { 204, 204, 204, 0 },  //6
            { 200, 192, 192, 0 },  //7
            { 112, 112, 112, 0 },  //8
            { 0, 0, 252, 0 },  //9
            { 0, 248, 0, 0 },  //10
            { 0, 248, 248, 0 },  //11
            { 248, 0, 0, 0 },  //12
            { 248, 0, 248, 0 },  //13
            { 248, 248, 0, 0 },  //14
            { 248, 248, 248, 0 } }; //15

 （五）文件數據（data）

　　如果圖像是單色、16色和256色，則緊跟着調色板的是位圖數據，位圖數據是指向調色板的索引序號。

　　如果位圖是16位、24位和32位色，則圖像文件中不保留調色板，即不存在調色板，圖像的顏色直接在位圖數據中給出。

　　16位圖像使用2字節保存顏色值，常見有兩種格式：5位紅5位綠5位藍和5位紅6位綠5位藍，即555格式和565格式。555格式只使用了15 位，最后一位保留，設為0。

　　24位圖像使用3字節保存顏色值，每一個字節代表一種顏色，按紅、綠、藍排列。

　　32位圖像使用4字節保存顏色值，每一個字節代表一種顏色，除了原來的紅、綠、藍，還有Alpha通道，即透明色。

　　如果圖像帶有調色板，則位圖數據可以根據需要選擇壓縮與不壓縮，如果選擇壓縮，則根據BMP圖像是16色或256色，采用RLE4或RLE8壓縮算 法壓縮。

　　例：　　   

　　　　　這樣一個1*5的五個紅色像素的圖片，對應的二進制代碼為：

　　　　   我們可以理解為：color_table[9]的值為紅色，因此紅色是16色調色盤的第10個元素，而0是第一個元素，對應的顏色表為白色，那么1*5為什么不是5個元素而是八個呢？這個我查了資料應該是：每行象素數是4的倍數，但是這里不知為何是8的倍數，默認補了3個空（如果有人清楚麻煩留言說下。。）。

　　　　　要注意的是，顏色的二進制代碼對應規則是：從左下角第一個元素開始對應的，自左向右，右側沒有像素時上移一行，再次左起

　　再比如：　　 　　和　　

　　　　  兩者對應的二進制代碼均為：

　　　　  那么，為何會這樣呢？因為按上面的對應規則，兩張圖均是先讀取8像素的紅色數據，然后第一張圖換到上一行讀取最左側藍色，而第二張圖繼續讀取8位藍色，因此二者代碼一樣

　　　　　如何區分呢？這就用到了上面的位圖信息頭，里面包含了圖片的寬高，在繪制圖片的時候如果寬度到頭了，便會自動換行，繪制上一行。

 (六)源代碼

#include"stdafx.h"

#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"
#include <iostream>
using namespace std;

#define real_width 240
#define real_height 320
//#include "windef.h"        //
typedef unsigned char BYTE;
typedef unsigned long DWORD;    
typedef unsigned short WORD;

#pragma pack(2)
typedef struct {
    WORD    bfType;
    DWORD   bfSize;
    WORD    bfReserved1;
    WORD    bfReserved2;
    DWORD   bfOffBits;
} BMPFILEHEADER_T;
struct BMPFILEHEADER_S{
    WORD    bfType;
    DWORD   bfSize;
    WORD    bfReserved1;
    WORD    bfReserved2;
    DWORD   bfOffBits;
};
typedef struct{
    DWORD      biSize;
    long       biWidth;
    long       biHeight;
    WORD       biPlanes;
    WORD       biBitCount;
    DWORD      biCompression;
    DWORD      biSizeImage;
    long       biXPelsPerMeter;
    long       biYPelsPerMeter;
    DWORD      biClrUsed;
    DWORD      biClrImportant;
} BMPINFOHEADER_T;

typedef struct
{
    unsigned char rgbBlue; //該顏色的藍色分量  
    unsigned char rgbGreen; //該顏色的綠色分量  
    unsigned char rgbRed; //該顏色的紅色分量  
    unsigned char rgbReserved; //保留值  
} RgbQuad;
#pragma pack()
void Create24(BYTE * pData, int width, int height, char * filename)
{
    int size = width*height * 3; // 每個像素點3個字節
    // 位圖第一部分，文件信息
    BMPFILEHEADER_T bfh;
    bfh.bfType = 0x4d42;//BM
    bfh.bfSize = size  // data size
        + sizeof(BMPFILEHEADER_T) // first section size
        + sizeof(BMPINFOHEADER_T) // second section size
        ;
    bfh.bfReserved1 = 0; // reserved 
    bfh.bfReserved2 = 0; // reserved
    bfh.bfOffBits = bfh.bfSize - size;

    // 位圖第二部分，數據信息
    BMPINFOHEADER_T bih;
    bih.biSize = sizeof(BMPINFOHEADER_T);
    bih.biWidth = width;
    bih.biHeight = height;
    bih.biPlanes = 1;
    bih.biBitCount = 24;
    bih.biCompression = 0;
    bih.biSizeImage = size;
    bih.biXPelsPerMeter = 0;
    bih.biYPelsPerMeter = 0;
    bih.biClrUsed = 0;
    bih.biClrImportant = 0;
    FILE * fp;
    fopen_s(&fp,filename, "wb");
    if (!fp) return;
    fwrite(&bfh, 1, sizeof(BMPFILEHEADER_T), fp);
    fwrite(&bih, 1, sizeof(BMPINFOHEADER_T), fp);
    fwrite(pData, 1, size, fp);
    fclose(fp);
}

void Create4(BYTE * pData, int width, int height, char * filename)
{
    int size = width*height ; // 每個像素點2個字節
    // 位圖第一部分，文件信息
    BMPFILEHEADER_T bfh;
    bfh.bfType = 0x4d42;//BM
    bfh.bfSize = sizeof(RgbQuad)*16  //一共16種顏色，一個顏色4字節 
        + sizeof(BMPFILEHEADER_T) // first section size
        + sizeof(BMPINFOHEADER_T) // second section size
        +size;
    bfh.bfReserved1 = 0; // reserved 
    bfh.bfReserved2 = 0; // reserved
    bfh.bfOffBits = bfh.bfSize - size;

    // 位圖第二部分，數據信息
    BMPINFOHEADER_T bih;
    bih.biSize = sizeof(BMPINFOHEADER_T);
    bih.biWidth = width;
    bih.biHeight = height;
    bih.biPlanes = 1;
    bih.biBitCount = 4;
    bih.biCompression = 0;
    bih.biSizeImage = size;
    bih.biXPelsPerMeter = 0;
    bih.biYPelsPerMeter = 0;
    bih.biClrUsed = 0;
    bih.biClrImportant = 0;

    //位圖第三部分，調色盤
    RgbQuad color_table[16] = {// Blue Green Red Unused
            { 8, 8, 8, 0 },  //0
            { 4, 100, 200, 0 },  //1
            { 112, 128, 0, 0 },  //2
            { 120, 120, 120, 0 },  //3
            { 180, 160, 20, 0 },  //4
            { 200, 176, 152, 0 },  //5
            { 204, 204, 204, 0 },  //6
            { 200, 192, 192, 0 },  //7
            { 112, 112, 112, 0 },  //8
            { 0, 0, 252, 0 },  //9
            { 0, 248, 0, 0 },  //10
            { 0, 248, 248, 0 },  //11
            { 248, 0, 0, 0 },  //12
            { 248, 0, 248, 0 },  //13
            { 248, 248, 0, 0 },  //14
            { 248, 248, 248, 0 } }; //15

    FILE * fp;
    fopen_s(&fp, filename, "wb");
    if (!fp) return;
    fwrite(&bfh, 1, sizeof(BMPFILEHEADER_T), fp);
    fwrite(&bih, 1, sizeof(BMPINFOHEADER_T), fp);
    fwrite(&color_table, 1, sizeof(RgbQuad) * 16, fp);
    fwrite(pData, 1, size, fp);
    fclose(fp);
}

void main()
{

    int i = 0, j = 0;
    int chose ;
    cout << "請輸入新位圖的位深（目前能輸入4或24）" << endl;
    cin >> chose;
    switch (chose)
    {
    case 24:
        struct {
            BYTE b;
            BYTE g;
            BYTE r;
        } pRGB[240][320];  // 定義位圖數據
        memset(pRGB, 255, sizeof(pRGB)); // 設置背景為黑色
        // 在中間畫一個100*100的矩形
        for (i = 70; i<170; i++){
            for (j = 110; j<210; j++){
                pRGB[i][j].g = 255;
                pRGB[i][j].r = 255;
                pRGB[i][j].b = 0;
            }
        }
        // 生成BMP圖片
        Create24((BYTE*)pRGB, real_height, real_width, "f:\\bmp-24.bmp");
        i = 0, j = 0;
        cout << "創建24-bit成功" << endl;
        break;
    case 4:
        BYTE data[real_height][real_width];
        memset(data, 255,sizeof(data));
        for (i = 30; i<130; i++){
            for (j = 20; j<100; j++){
                data[i][j] = 0x9;
            }
        }
        Create4((BYTE*)data, real_width, real_height, "f:\\bmp-4.bmp");
        cout << "創建4-bit成功" << endl;
        break;
    default:
        break;
    }
    
}

　　注意事項：

　　　　（1）對齊格式：開頭結構體前后要加上#pragma pack(2)和#pragma pack()，作用是取消自動對齊，否則結構體大小不一樣。

　　　　（2）使用方式：在控制台輸入4或24進行選擇，分別在f盤生成16色或24色的圖片