C语言读取和显示BMP文件

在TC2.0下，隶属于16位子系统，所以int是2字节，long是4字节，char是1字节。绘图系统模式是VGA，颜色当然也很有限，所以读取bmp像素后需要把像素颜色转换为“最近”的已有VGA颜色。用int GetColor(int r,int g,int b)实现返回一个颜色值（color code）。用putpixel(int x,int y,int color)绘制一个像素。
      下图是几种在.NET Framework中的已知颜色和其RGB值(下图当然也是使用代码绘制的，代码略)。
      
      16种颜色是位于RGB立方体中的16个点，相当于寻找一个最接近指定颜色的点。为了简化计算，计算出两点距离的平方即可。
      为了加快搜索，我们可以用下面的类似绘制“金刚石”的代码提前求出最短距离的平方，这个数据将应用到GetColor函数中。原因是我们已知最近的两个颜色点的距离，如果某点与某颜色的距离小于最短距离的一半，则此颜色就是我们要找的结果。

Compute Minimum Dist^2 Code
int COLORS[16][3]={.};
/* i,j - color index */
/* ret - distance^2 */
long GetDist(int i,int j)
{
        long dist=0;
        dist+=(COLORS[i][0]-COLORS[j][0])*(COLORS[i][0]-COLORS[j][0]);
        dist+=(COLORS[i][1]-COLORS[j][1])*(COLORS[i][1]-COLORS[j][1]);
        dist+=(COLORS[i][2]-COLORS[j][2])*(COLORS[i][2]-COLORS[j][2]);
        return dist;
}
void main(void)
{
        int i, j;
        long dist,mindist=195075;
        for(i=0;i<15;i++)
        {
                for(j=i+1;j<16;j++)
                {
                        dist=GetDist(i,j);
                        if(dist<mindist)
                                mindist=dist;
                }
        }
        printf("mindis^2=%d",mindist);
}

      在下面的代码里为了简化处理，我们仅考虑了一种比较常见的BMP文件，即bpp=24，未经压缩的文件。

Code
#include <graphics.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <alloc.h>
int MAX_Y=480;
int MAX_X=640;
int COLORS[16][3]=
    {
        /* R   G   B        Index    ColorName        */
        {  0,  0,  0},     /* 00 Black                */
        {  0,  0,255},     /* 01 Blue                */
        {  0,128,  0},        /* 02 Green                */
        {  0,255,255},     /* 03 Cyan                */
        {255,  0,  0},     /* 04 Red                */
        {255,  0,255},     /* 05 Magenta            */
        {165, 42, 42},     /* 06 Brown                */
        {211,211,211},     /* 07 LightGray        */
        {169,169,169},     /* 08 DarkGray            */
        {173,216,230},     /* 09 LightBlue        */
        {144,238,144},     /* 10 LightGreen        */
        {144,238,238},        /* 11 LightCyan        */
        {238,144,144},     /* 12 LightRed            */
        {238,144,238},     /* 13 LightMegenta    */
        {255,255,  0},     /* 14 Yellow            */
        {255,255,255},        /* 15 White                */
    };
/* pixel : keep channel order with readfile order */
typedef struct _PIXEL
{
    unsigned char b;
    unsigned char g;
    unsigned char r;
} PIXEL;
/* color item in palette */
typedef struct _RGBQUAD
{
    unsigned char rgbBlue;
    unsigned char rgbGreen;
    unsigned char rgbRed;
    unsigned char rgbReserved;
} RGBQUAD;
/* bitmap file header */
typedef struct _BITMAPFILEHEADER
{
    unsigned int type;
    long fileSize;
    long reserved;
    long offbits;
} BITMAPFILEHEADER,*PBITMAPFILEHEADER;
/* bitmap info header */
typedef struct _BITMAPINFOHEADER
{
    long dwSize;
    long width;
    long height;
    int  planes;
    int  bpp;
    long compression;
    long sizeImage;
    long hResolution;
    long vResolution;
    long colors;
    long importantColors;
} BITMAPINFOHEADER,*PBITMAPINFOHEADER;
/* Functions Declare List */
int      GetColor();
void    ReadImage();
void    DrawAxes();
void    CopyScreen();
/* Entry Point Function */
void main()
{
    int driver,mode;
    char filename[255];
    printf("input the filename of bitmap file:\n");
    scanf("%s",filename);
    driver=DETECT;
    initgraph(&driver,&mode,"c:\\tc\\");
    /* draw a bitmap */
    ReadImage(filename);
    getch();
    closegraph();
}
/* read pixels from imagefile and display */
void ReadImage(char* filename)
{
    FILE* stream;
    char string[255];
    int i,j,width,height,color;
    size_t bytesRead,stride,itemSize=1;
    long offset;
    BITMAPFILEHEADER fileHeader;
    BITMAPINFOHEADER infoHeader;
    unsigned char *pPixels,red,green,blue;
    stream=fopen(filename,"rb");
    if(stream==NULL)
    {
        printf("open file error!\n");
        exit(0);
    }
    fseek(stream,0,0);
    fread(&fileHeader,1,sizeof(fileHeader),stream);
    fread(&infoHeader,1,sizeof(infoHeader),stream);
    width=infoHeader.width;
    height=infoHeader.height;
    /* stride: scan line bytes count. padding for 4 bytes */
    stride=(infoHeader.bpp*width+31)/32*4;
    pPixels=malloc(stride);
    for(j=height-1;j>=0;j--)
    {
        /* !!! stride (2 bytes) must be convert to long (4 bytes) */
        offset=fileHeader.offbits+j*((long)stride);
        fseek(stream,offset,0);
        bytesRead=fread(pPixels,itemSize,stride,stream);
        for(i=0;i<width;i++)
        {
            red    = pPixels[i*3+2];
            green    = pPixels[i*3+1];
            blue    = pPixels[i*3];
            color=GetColor(red,green,blue);
            putpixel(100+i,height+100-j,color);
        }
    }
    fclose(stream);    /* close the bitmap file */
    free(pPixels);
    setcolor(63);
    /* draw the bitmap border rect */
    rectangle(100,100,100+width,100+height);
    /* Draw X and Y axes */
    DrawAxes(width,height);
    setcolor(3);
    sprintf(string,"FileName:\"%s\" bpp=%d",filename,infoHeader.bpp);
    outtextxy(100,30,string);
    outtextxy(200,460,"press any key to save screen to a bitmap.");
    getch();
    /* copy the screen and save to bmp file */
    CopyScreen("c:\\tc\\SCREEN.BMP",0,0,199+width,199+height);
}
/* compute a color by RGB  */
int GetColor(unsigned int red,unsigned int green,unsigned int blue)
{
    int i,index=0;
    unsigned long dist,temp;
    temp=195075;
    for(i=0;i<16;i++)
    {
        dist=0;
        dist+=(COLORS[i][0]-red)*(COLORS[i][0]-red);
        dist+=(COLORS[i][1]-green)*(COLORS[i][1]-green);
        dist+=(COLORS[i][2]-blue)*(COLORS[i][2]-blue);
         /* minimum dist^2=2492, 623=[minimum dist^2]/4 */
        if(dist<=623) 
            return i;
        if(dist<temp)
        {
            index=i;
            temp=dist;
        }
    }
    return index;
}
/* draw X and Y axes */
void DrawAxes(int width,int height)
{
    int i,j;
    char text[50];
    setcolor(15);
    line(100,100,150+width,100);            /* X axis */
    line(150+width,100,145+width,97);
    line(150+width,100,145+width,103);
    outtextxy(154+width,95,"X");
    line(100,100,100,150+height);         /* Y axis */
    line(100,150+height,97,145+height);
    line(100,150+height,103,145+height);
    outtextxy(95,154+height,"Y");
    for(i=0;i<=width+20;i+=10)
    {
        sprintf(text,"%d",i);
        line(100+i,97,100+i,100);
        if(i%50==0)
        {
            line(100+i,94,100+i,97);     /* make longer */
            sprintf(text,"%d",i);
            outtextxy(95+i,85,text);
        }
    }
    for(j=0;j<=height+20;j+=10)
    {
        line(97,j+100,100,j+100);
        if(j%50==0)
        {
            line(94,j+100,97,j+100);    /* make longer */
            sprintf(text,"%d",j);
            outtextxy(70,j+98,text);
        }
    }
    sprintf(text,"ImageSize: %d * %d pixels",width,height);
    setcolor(2);
    outtextxy(100,50,text);
}

/* copy the screen and save to a bmp file */
void CopyScreen(char* filename,int left,int top,int right,int bottom)
{
    int i,j,width,height,bpp=4,colorUsed=16,stride,index0,index1;
    BITMAPFILEHEADER fileHeader;
    BITMAPINFOHEADER infoHeader;
    RGBQUAD *palette;
    unsigned char *pPixels;
    FILE *stream;
    width=right-left+1;
    height=bottom-top+1;
    stride=(width*bpp+31)/32*4;
    /* fill file header */
    fileHeader.type=0x4D42;    /* filetype:"BM" ascii code */
    fileHeader.fileSize=sizeof(infoHeader);
    fileHeader.fileSize+=sizeof(RGBQUAD)*colorUsed;
    fileHeader.fileSize+=((long)stride)*height;
    fileHeader.reserved=0;
    fileHeader.offbits=sizeof(fileHeader)+sizeof(infoHeader)+4*16;
    /* fill info header */
    infoHeader.dwSize=sizeof(BITMAPINFOHEADER);
    infoHeader.width=width;
    infoHeader.height=height;
    infoHeader.planes=1;    /* must set to 1 */
    infoHeader.bpp=bpp;
    infoHeader.compression=0;
    infoHeader.sizeImage=((long)stride)*height;
    infoHeader.hResolution=0x27;
    infoHeader.vResolution=0x27;
    infoHeader.colors=16;
    infoHeader.importantColors=0;
    /* fill RGBQUAD items */
    palette=malloc(sizeof(RGBQUAD)*16);
    if(palette==NULL)
    {
        printf("malloc for palette fail!");
        return;
    }
    for(i=0;i<16;i++)
    {
        palette[i].rgbRed = COLORS[i][0];
        palette[i].rgbGreen = COLORS[i][1];
        palette[i].rgbBlue = COLORS[i][2];
        palette[i].rgbReserved = 0;
    }
    /* open the file in wb mode */
    stream=fopen(filename,"wb");
    if(stream==NULL)
    {
        printf("open file fail!");
        return;
    }
    fwrite(&fileHeader,sizeof(fileHeader),1,stream);
    fwrite(&infoHeader,sizeof(infoHeader),1,stream);
    fwrite(palette,sizeof(RGBQUAD),16,stream);
    free(palette);
    /* write the bitmap data: color indexes ,bpp=4 */
    pPixels=malloc(stride);
    if(pPixels==NULL)
    {
        printf("malloc for pPixels fail!");
        return;
    }
    for(j=bottom;j>=top;j--)
    {
        memset(pPixels,0,stride);
        for(i=left;i<=right;i+=2)
        {
            /* 2 pixels to 1 byte */
            index0=getpixel(i,j);
            index1=(i==right)? 0: getpixel(i+1,j);
            pPixels[i/2]=(index0<<4)+index1;
        }
        fwrite(pPixels,1,stride,stream);
    }
    fclose(stream);
}   /* ---------END------------ */

      首先我们要知道的几个概念：
      bpp：位深度，单位是位/像素（bits per pixel），bpp决定了所能表示的颜色数量。例如bpp=1，则说明图像只有黑白两色（二值图像）。bpp=8，为普通的灰度图像。bpp=24，是最常见的RGB三通道彩色图片。
      stride：扫描行宽度，单位是字节。这是一个在图像数据块（文件或内存中的）中进行定位非常重要的概念，指一行像素占据的内存大小。它必须是4bytes整数倍。因此stride从下面表达式的计算：
      stride=(bm.Width*bpp+31)/32*4;      
      在这里我们必须注意，读取BMP文件时，文件地址是long型（4bytes），即32位的地址，当计算偏移地址时，我们必须把16位的size_t或者int类型首先转化为long型，以免高位地址丢失，导致不能正确定位文件。例如下面这句代码中的类型显示转换是不可缺少的。
       offset=fileHeader.offbits+j*((long)stride);
      由于在TC VGA绘图模式下无法截屏（没有DC），所以通过另存为一个4bpp的bmp图片来做示范。
(24 bpp Win32 bmp)->(TC VGA Graph Mode“截屏”）