1．位圖和調色板的概念
如今Windows（3.x以及95，NT）系列已經成為決大多數用戶使用的操作系統。它比DOS成功的一個重要因素是它可視化的漂亮界面，例如你可以在桌面上鋪上你喜歡的墻紙。那么Windows是如何顯示圖象的呢？這就要談到位圖（Bitmap）。
我們知道，普通的顯示器屏幕是由許許多多的點構成的，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，每秒重復掃描屏幕70次。我們稱這種顯示器為位映象設備。所謂位映象，就是指一個二維的象素矩陣，而位圖就是采用位映象方法顯示和存儲的圖象。舉個例子，下圖1是一幅普通的黑白位圖，圖2是被放大后的圖，圖中每個方格代表了一個象素，我們可以看到：整個骷髏就是由這樣一些黑點和白點組成的。

                             
圖1.骷髏(左) 圖2.放大后的骷髏位圖(右)

那么，彩色圖是怎么回事呢？
我們先來說說三元色RGB概念。我們知道，自然界中的所有顏色都可以由紅，綠，藍（R，G，B）組合而成。有的顏色含有紅色成分多一些，如深紅；有的含有紅色成分少一些，如淡紅。針對含有紅色成分的多少，可以分成0到255共256個等級，0級表示不含紅色成分，255級表示含有100%的紅色成分。同樣，綠色和藍色也被分成256級。這種分級的概念被稱作量化。這樣，根據紅，綠，藍各種不同的組合我們就能表示出256*256*256，約1千6百萬種顏色。這么多顏色對于我們人眼來已經足夠了。
下表是常見的一些顏色的RGB組合值。
顏色RGB
紅25500
藍00255
綠02550
黃2552550
紫2550255
青0255255
白255255255
黑000
灰128128128
你大概已經明白了，當一幅圖中每個象素賦予不同的RGB值時，就能呈現出五彩繽紛的顏色了，這樣就形成了彩色圖。對，是這樣的，但實際上的做法還有些差別。
讓我們來看看下面的例子。
有一個長寬各為200個象素，顏色數為16色的彩色圖，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（byte）來表示，所以每個象素需要用3個字節。整個圖象要用200*200*3，約120k字節，可不是一個小數目呀！如果我們用下面的方法，就能省的多。 因為是一個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：表中的每一行記錄一種顏色的R，G，B值。這樣當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），那么當某個象素為紅色時，只需要標明0即可。 讓我們再來計算一下：16種狀態可以用4位（bit）表示，所以一個象素要用半個字節。整個圖象要用200*200*0.5，約20k字節，再加上表占用的字節為3*16=48字節.整個占用的字節數約為前面的1/6，省很多吧。
這張RGB的表，即是我們常說的調色板(Palette)，另一種叫法是顏色查找表LUT(LookUpTable),似乎更確切一些。Windows位圖中便用到了調色板技術.其實是不光是Windows位圖，許多圖象文件格式如pcx，tif，gif等都用到了。所以很好地掌握調色板的概念是十分重要的.
有一種圖，它的顏色數高達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，這種圖叫做真彩色圖(TrueColor)。真彩色圖并不是說一幅圖包含了所有的顏色，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三個分量字節表示，而不采用調色板技術，原因很明顯：如果用調色板，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數一樣，不但沒有任何便宜，還要加上一個256*256*256*3個字節的大調色板。所以真彩色圖直接用R，G，B三個分量表示，它又叫做24位色圖。

2．Bmp文件格式
介紹完位圖和調色板的概念，下面就讓我們來看一看Windows的位圖文件(.bmp文件）的格式是什么樣子的。 bmp文件大體上分成四個部分，如圖3所示。
 

位圖文件頭BITMAPFILEHEADER

位圖信息頭BITMAPINFOHEADER

調色板Palette

實際的位圖數據ImageDate

圖3.Windows位圖文件結構示意圖
第一部分為位圖文件頭BITMAPFILEHEADER，是一個結構，其定義如下：
typedefstructtagBITMAPFILEHEADER{
WORD bfType;
DWORD bfSize;
WORD bfReserved1;
WORD bfReserved2;
DWORD bfOffBits;
} BITMAPFILEHEADER;
這個結構的長度是固定的，為14個字節（WORD為無符號16位整數，DWORD為無符號32位整數），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文件的頭兩個字節都是"BM"
bfSize
指定文件大小，包括這14個字節
bfReserved1，bfReserved2
為保留字，不用考慮
bfOffBits
為從文件頭到實際的位圖數據的偏移字節數，即圖3中前三個部分的長度之和。
第二部分為位圖信息頭BITMAPINFOHEADER，也是一個結構，其定義如下：
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; 這個結構的長度是固定的，為40個字節（WORD為無符號16位整數，DWORD無符號32位整數,LONG為32位整數），各個域的說明如下：
biSize
指定這個結構的長度，為40
biWidth
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，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）。
biCompression
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
指定實際的位圖數據占用的字節數，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（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。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
biXPelsPerMeter
指定目標設備的水平分辨率，單位是每米的象素個數，關于分辨率的概念，我們將在打印部分詳細介紹。
biYPelsPerMeter
指定目標設備的垂直分辨率，單位同上。
biClrUsed
指定本圖象實際用到的顏色數，如果該值為零，則用到的顏色數為2的biBitCount次方。
biClrImportant
指定本圖象中重要的顏色數，如果該值為零，則認為所有的顏色都是重要的。
第三部分為調色板(Palette)，當然，這里是對那些需要調色板的位圖文件而言的。有些位圖，如真彩色圖，前面已經講過，是不需要調色板的，BITMAPINFOHEADER后直接是位圖數據。
調色板實際上是一個數組，共有biClrUsed個元素（如果該值為零，則有2的biBitCount次方個元素）。數組中每個元素的類型是一個RGBQUAD結構，占4個字節，其定義如下：
typedef struct tagRGBQUAD{
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;
第四部分就是實際的圖象數據了。對于用到調色板的位圖，圖象數據就是該像素顏在調色板中的索引值，對于真彩色圖，圖象數據就是實際的R,G,B值。下面就2色，16色，256色位圖和真彩色位圖分別介紹。
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），所以一個字節可以表示8個像素。
對于16色位圖，用4位可以表示一個像素的顏色，所以一個字節可以表示2個像素。
對于256色位圖，一個字節剛好可以表示1個像素。
對于真彩色圖，三個字節才能表示1個像素。
要注意兩點：
1．每一行的字節數必須是4的整倍數，如果不是，則需要補齊。這在前面介紹biSizeImage時已經提到了。
2．一般來說，.BMP文件的數據從下到上，從左到右的。也就是說，從文件中最先讀到的是圖象最下面一行的左邊第一個像素，然后是左邊第二個像素…接下來是倒數第二行左邊第一個像素，左邊第二個像素…依次類推，最后得到的是最上面一行的最右一個像素。
好了，終于介紹完bmp文件結構了，是不是覺得頭有些大？別著急，對照著下面的程序，你就會很清楚了.

3．顯示一個bmp文件的C程序
下面的函數LoadBmpFile，其功能是從一個.bmp文件中讀取數據（包括BITMAPINFOHEADER，調色板和實際圖象數據）將其存儲在一個全局內存句柄hImgData中，這個hImgData將在以后的圖象處理程序中用到。同時填寫一個類型為HBITMAP的全局變量hBitmap和一個類型為HPALETTE的全局變量hPalette。這兩個變量將在處理WM_PAINT消息時用到，用來顯示出位圖。該函數的兩個參數分別是用來顯示位圖的窗口句柄，和.bmp文件名（全路徑），當函數成功時，返回TRUE，否則返回FALSE.
BITMAPFILEHEADER bf;
BITMAPINFOHEADER bi;
BOOL LoadBmpFile(HWND hWnd,char* BmpFileName)
{
HFILE hf; //文件句柄
LPBITMAPINFOHEADER lpImgData; //指向BITMAPINFOHEADER結構的指針
LOGPALETTE *pPal; //指向邏輯調色板結構的指針
LPRGBQUAD lpRGB; //指向RGBQUAD結構的指針
HPALETTE hPrevPalette;//用來保存設備中原來的調色板
HDC hDc; //設備句柄
HLOCAL hPal; //存儲調色板的局部內存句柄
DWORD LineBytes; //每一行的字節數
DWORD ImgSize; //實際的圖象數據占用的字節數
DWORD NumColors; //實際用到的顏色數，即調色板數組中的顏色個數
DWORD i;

if((hf=_lopen(BmpFileName,OF_READ))==HFILE_ERROR){
MessageBox (hWnd,"Filec:\\test.bmpnotfound!","ErrorMessage",
MB_OK|MB_ICONEXCLAMATION);
return FALSE;//打開文件錯誤，返回
}
//將BITMAPFILEHEADER結構從文件中讀出，填寫到bf中
_lread(hf,(LPSTR)&bf,sizeof(BITMAPFILEHEADER));
//將BITMAPINFOHEADER結構從文件中讀出，填寫到bi中
_lread(hf,(LPSTR)&bi,sizeof(BITMAPINFOHEADER));

/*我們定義了一個宏#define WIDTHBYTES(i) ((i+31)/32*4),上面曾經提到過，每一行的字節數必須是4的整倍數，只要調用WIDTHBYTES(bi.biWidth*bi.biBitCount)就能完成這一換算.舉一個例子，對于2色圖，如果圖象寬是31，則每一行需要31位存儲，合3個字節加7位，因為字節數必須是4的整倍數，所以應該是4，而此時的biWidth=31,biBitCount=1,WIDTHBYTES(31*1)=4，和我們設想的一樣。再舉一個256色的例子，如果圖象寬是31，則每一行需要31個字節存儲，因為字節數必須是4的整倍數，所以應該是32，而此時的biWidth=31,biBitCount=8,WIDTHBYTES(31*8)=32，和我們設想的一樣。你可以多舉幾個例子來驗證一下*/
//LineBytes為每一行的字節數
LineBytes=(DWORD)WIDTHBYTES(bi.biWidth*bi.biBitCount);
//ImgSize為實際的圖象數據占用的字節數
ImgSize=(DWORD)LineBytes*bi.biHeight;
//NumColors為實際用到的顏色數，即調色板數組中的顏色個數
if(bi.biClrUsed!=0)
NumColors=(DWORD)bi.biClrUsed;//如果bi.biClrUsed不為零，就是本圖象實際
//用到的顏色數
else//否則，用到的顏色數為2的biBitCount次方。
switch(bi.biBitCount){
case1:
NumColors=2;
break;
case4:
NumColors=16;
break;
case8:
NumColors=256;
break;
case24:
NumColors=0;//對于真彩色圖，沒用到調色板
break;
default:
//不處理其它的顏色數，認為出錯。
MessageBox(hWnd,"Invalidcolornumbers!","ErrorMessage",
MB_OK|MB_ICONEXCLAMATION);
_lclose(hf);
return FALSE;//關閉文件，返回FALSE
}
if(bf.bfOffBits!=(DWORD)(NumColors*sizeof(RGBQUAD)+sizeof(BITMAPFILEHEADER)
+sizeof(BITMAPINFOHEADER)))
{
//計算出的偏移量與實際偏移量不符，一定是顏色數出錯
MessageBox(hWnd,"Invalidcolornumbers!","ErrorMessage",
MB_OK|MB_ICONEXCLAMATION);
_lclose(hf);
return FALSE;//關閉文件，返回FALSE
}
bf.bfSize=sizeof(BITMAPFILEHEADER)+sizeof(BITMAPINFOHEADER)+NumColors
*sizeof(RGBQUAD)+ImgSize;
//分配內存，大小為BITMAPINFOHEADER結構長度加調色板+實際位圖數據
if((hImgData=GlobalAlloc(GHND,(DWORD)(sizeof(BITMAPINFOHEADER)+
NumColors*sizeof(RGBQUAD)+ImgSize)))==NULL)
{
//分配內存錯誤
MessageBox(hWnd,"Errorallocmemory!","ErrorMessage",
MB_OK|MB_ICONEXCLAMATION);
_lclose(hf);
return FALSE;//關閉文件，返回FALSE
}
//指針lpImgData指向該內存區
lpImgData=(LPBITMAPINFOHEADER)GlobalLock(hImgData);

//文件指針重新定位到BITMAPINFOHEADER開始處
_llseek(hf,sizeof(BITMAPFILEHEADER),SEEK_SET);
//將文件內容讀入lpImgData
_hread(hf,(char*)lpImgData,(long)sizeof(BITMAPINFOHEADER)
+(long)NumColors*sizeof(RGBQUAD)+ImgSize);
_lclose(hf);//關閉文件

if(NumColors!=0) //NumColors不為零，說明用到了調色板
{
//為邏輯調色板分配局部內存，大小為邏輯調色板結構長度加NumColors個
//PALETTENTRY大小
hPal=LocalAlloc(LHND,sizeof(LOGPALETTE)+NumColors*sizeof(PALETTEENTRY));

//指針pPal指向該內存區
pPal=(LOGPALETTE*)LocalLock(hPal);

//填寫邏輯調色板結構的頭
pPal->palNumEntries=NumColors;
pPal->palVersion=0x300;

//lpRGB指向的是調色板開始的位置
lpRGB=(LPRGBQUAD)((LPSTR)lpImgData+(DWORD)sizeof(BITMAPINFOHEADER));

//填寫每一項
for(i=0;i<NumColors;i++)
{
pPal->palPalEntry[i].peRed=lpRGB->rgbRed;
pPal->palPalEntry[i].peGreen=lpRGB->rgbGreen;
pPal->palPalEntry[i].peBlue=lpRGB->rgbBlue;
pPal->palPalEntry[i].peFlags=(BYTE)0;
lpRGB++;//指針移到下一項
}

//產生邏輯調色板，hPalette是一個全局變量
hPalette=CreatePalette(pPal);

//釋放局部內存
LocalUnlock(hPal);
LocalFree(hPal);
}

//獲得設備上下文句柄
hDc=GetDC(hWnd);

if(hPalette)//如果剛才產生了邏輯調色板
{
//將新的邏輯調色板選入DC，將舊的邏輯調色板句柄保存在hPrevPalette
hPrevPalette=SelectPalette(hDc,hPalette,FALSE);
RealizePalette(hDc);
}

//產生位圖句柄
hBitmap=CreateDIBitmap(hDc, （LPBITMAPINFOHEADER)lpImgData,(LONG)CBM_INIT,
(LPSTR)lpImgData+sizeof(BITMAPINFOHEADER)+NumColors*sizeof(RGBQUAD),
(LPBITMAPINFO)lpImgData,DIB_RGB_COLORS);

//將原來的調色板（如果有的話）選入設備上下文句柄
if(hPalette&&hPrevPalette)
{
SelectPalette(hDc,hPrevPalette,FALSE);
RealizePalette(hDc);
}

ReleaseDC(hWnd,hDc); //釋放設備上下文
GlobalUnlock(hImgData); //解鎖內存區
Return TRUE; //成功返回
}

上面的程序中，要說明的有兩點：
第一，對于需要調色板的圖，要想正確的顯示，必須根據.bmp文件，產生邏輯調色板。產生的方法是：1.為邏輯調色板指針分配內存，大小為邏輯調色板結構（LOGPALETTE）長度加NumColors個PALETTENTRY大小。（調色板的每一項都是一個PALETTEENTRY結構），2.填寫邏輯調色板結構的頭pPal->palNumEntries=NumColors;pPal->palVersion=0x300;3.從文件中讀取調色板的RGB值，填寫到每一項中。4，產生邏輯調色板：hPalette=CreatePalette(pPal)
第二，產生位圖（BITMAP）句柄，該項工作由函數CreateDIBitmap來完成。hBitmap=CreateDIBitmap(hDc,LPBITMAPINFOHEADER)lpImgData,(LONG)CBM_INIT, (LPSTR)lpImgData+sizeof(BITMAPINFOHEADER)+NumColors*sizeof(RGBQUAD), (LPBITMAPINFO)lpImgData,DIB_RGB_COLORS); CreateDIBitmap的作用是產生一個和Windows設備無關的位圖。該函數的第一項參數為設備上下文句柄，如果位圖用到了調色板，要在調用CreateDIBitmap之前將邏輯調色板選入該設備上下文中，產生hBitmap后，再把原調色板選入該設備上下文中，并釋放該上下文；第二項為指向BITMAPINFOHEADER的指針；第三項就用常量CBM_INI，不用考慮；第四項為指向調色板的指針；第五項為指向BITMAPINFO（包括BITMAPINFOHEADER,調色板,及實際的圖象數據）的指針；第六項就用常量DIB_RGB_COLORS，不用考慮。
上面提到了設備上下文，相信編過Windows程序的讀者對它并不陌生，這里再簡單的介紹一下。Windows操作系統統一管理著諸如顯示，打印等操作，將它們看作是一個個的設備，每一個設備都有一個復雜的數據結構來維護。所謂設備上下文就是指這個數據結構。然而，我們不能直接和這些設備上下文打交道，只能通過引用標識它的句柄（實際上是一個整數），讓Windows去做相應的處理。產生的邏輯調色板句柄hPalette和位圖句柄hBitmap要在處理WM_PAINT消息時使用，這樣才能在屏幕上顯示出來，處理過程如下面的程序。

StaticHDC hDC,hMemDC;
PAINTSTRUCT ps;

case WM_PAINT:
{
hDC=BeginPaint(hwnd,&ps);//獲得屏幕設備上下文
if(hBitmap)//hBitmap一開始是NULL，當不為NULL時表示有圖
{
hMemDC=CreateCompatibleDC(hDC);//建立一個內存設備上下文
if(hPalette)//有調色板
{
//將調色板選入屏幕設備上下文
SelectPalette(hDC,hPalette,FALSE);
//將調色板選入內存設備上下文
SelectPalette(hMemDC,hpalette,FALSE);
RealizePalette(hDC);
}
//將位圖選入內存設備上下文
SelectObject(hMemDC,hBitmap);
//顯示位圖
BitBlt(hDC,0,0,bi.biWidth,bi.biHeight,hMemDC,0,0,SRCCOPY);
//釋放內存設備上下文
DeleteDC(hMemDC);
}
//釋放屏幕設備上下文
EndPaint(hwnd,&ps);
break;
}

在上面的程序中，我們調用CreateCompatibleDC創建一個內存設備上下文。SelectObject函數將于設備無關的位圖選入內存設備上下文中。然后我們調用BitBlt函數在內存設備上下文和屏幕設備上下文中進行位拷貝。由于所有操作都是在內存中進行，所以是最快的。
BitBlt函數的參數分別為：1.目標設備上下文，在上面的程序里，為屏幕設備上下文，如果改成打印設備上下文，就不是顯示位圖，而是打印；2.目標矩形左上角點x坐標；3.目標矩形左上角點y坐標，在上面的程序中，2和3為（0，0），表示顯示在窗口的左上角；4.目標矩形的寬度；5.目標矩形的高度；6.源設備上下文，在上面的程序里，為內存設備上下文；7.源矩形左上角點x坐標；8.源矩形左上角點y坐標；9.操作方式，在這里為SRCCOPY，表示直接將源矩形拷貝到目標矩形。還可以是反色，擦除，做"與"運算等操作，具體細節見VC++幫助。你可以試著改改第2，3，4，5，7，8，9項參數，就能體會到它們的含義了。
終于講完了。是不是覺得有點枯燥？這一講是有點兒枯燥，特別是當你對Windows的編程并不很清楚時，就更覺得如此。不過，當一幅漂亮的bmp圖顯示在屏幕上時，你還是會興奮的大叫"Yeah"，至少當年我是這樣。

最后，再介紹一個命令行編譯的竅門。為什么要用命令行編譯呢？主要有兩個好處：
第一，不用進入IDE（集成開發環境），節省了時間，而且編譯速度也比較快。
第二，對于簡單的程序，不用生成項目文件.mdp或.mak，直接就能生成.exe文件，這一點，在下面的例子中可以看到。
在安裝VisualC++完畢時，在bin目錄下會產生一個VCVARS32.BAT文件，它的作用是在命令行編譯時設置正確的環境變量，如存放頭文件的INCLUDE目錄，存放庫文件的LIB目錄等，如果你沒找到這個批處理文件，可以參考下面的例子，自己做一個批處理。

@echo off
set MSDevDir=d:\MSDEV
set VcOsDir=WIN95
set PATH="%MSDevDir%\BIN";"%MSDevDir%\BIN\%VcOsDir%";"%PATH%"
set INCLUDE=%MSDevDir%\INCLUDE;%MSDevDir%\MFC\INCLUDE;%INCLUDE%
set LIB=%MSDevDir%\LIB;%MSDevDir%\MFC\LIB;%LIB%
set VcOsDir=

只要把上面的"d:\MSDEV"改成你自己的VC目錄就可以了。在DOSPROMPT下執行該批處理文件，執行set命令，你就能看到新設置的環境變量了。如下所示:
PATH=D:\MSDEV\BIN;D:\MSDEV\BIN\WIN95;C:\WIN95;C:\WIN95\COMMAND;C:\WIN95\SYSTEM;
INCLUDE=d:\msdev\INCLUDE;d:\msdev\MFC\INCLUDE;
LIB=d:\msdev\LIB;d:\msdev\MFC\LIB;
現在我們就可以進行命令行編譯了。（當然，你也可以使用IDE，先new一個project，然后把.c和.rc文件插入到project中，編譯運行。）
首先編譯資源文件，輸入rc bmp.rc，將生成bmp.res文件，接著輸入cl bmp.c bmp.res user32.lib gdi32.lib，就生成bmp.exe了。可以看到，我們并沒有用到項目文件，所以，對于這種簡單的程序來說，使用命令行編譯還是非常方便的。好了，運行bmp.exe，欣賞一下你今天的勞動成果。

注意事項：
命令行編譯過程如下:
vcvars32
rc bmp.rc
cl bmp.c bmp.res user32.lib gdi32.lib

 ========
后來發現原文出自
http://vipbase.net/ipbook/此書是清華學生寫的，做圖像編程的入門教材很不錯！