bmp文件格式中rgb555与rgb888之间的转换，24位与16位位图的转换

Posted 2020-09-21 zsychanpin

今日，有同事问我。rgb555模式下的位图文件的格式问题，于是花了一下午的时间通过推測与測试，分析出了例如以下bmp文件在rgb555模式下的文件存储规律：

1：bmp文件的文件信息头中的biBitCount数据应该为16

在rgb555模式下，一个像素占用2字节。rgb分别占用5位，另外有一位是填充位。

2：16位数据的组成例如以下

第一个字节：g5g4g3b7b6b5b4b3

第二个字节：0r7r6r5r4r3g7g6

当中第二个字节的左边第一位为填充位。我在实验中用0填充。

3：该16位bmp图像无调色板数据

4：该16位bmp图像在显示时。图片浏览软件（如windows绘图）会将rgb555自己主动转换为rgb888显示。详细的方法例如以下

b7b6b5b4b3->b7b6b5b4b3b7b6b5

r7r6r5r4r3->r7r6r5r4r7r6r5

g7g6g5g4g3->r7r6r5r4g7g6g5

測试图片例如以下

上面的图像为24位bmp图像，从左往右的色带的像素值BGR分别为

0,0,128

0,128,0

128,0,0

0,0,64

0,64,0

64,0,0

32,0,0

假设将图像转换为rgb55模式的bmp文件格式，则转换后的文件为16位的bmp文件。从左往右的色带中的像素值分别为

第一个字节  第二个字节

00000000    01000000

00000000    00000010

00010000    00000000

00000000    00100000

00000000    00000001

00001000    00000000

00000100    00000000

转换代码例如以下：

#include <windows.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <math.h>
#include <time.h>

BYTE *Read24BitBmpFile2Img(const char * filename,int *width,int *height)
{   
	FILE * BinFile;
    BITMAPFILEHEADER FileHeader;
    BITMAPINFOHEADER BmpHeader;
	BYTE *img;
	unsigned int size;
	int Suc=1,w,h;

	// Open File
	*width=*height=0;
	if((BinFile=fopen(filename,"rb"))==NULL) return NULL;
	// Read Struct Info
	if (fread((void *)&FileHeader,1,sizeof(FileHeader),BinFile)!=sizeof(FileHeader)) Suc=-1;
	if (fread((void *)&BmpHeader,1,sizeof(BmpHeader),BinFile)!=sizeof(BmpHeader)) Suc=-1;
	if ( (Suc==-1) || (FileHeader.bfOffBits<sizeof(FileHeader)+sizeof(BmpHeader) )) 
	{ 
			   fclose(BinFile); 
			   return NULL; 
	}
	// Read Image Data
	*width=w=BmpHeader.biWidth;
	*height=h=BmpHeader.biHeight;
	size=(*width)*(*height)*3;
	fseek(BinFile,FileHeader.bfOffBits,SEEK_SET);
	if ( (img=new BYTE[size])!=NULL)
	{   
		for(int i=0;i<h;i++)
		{
			if(fread(img+(h-1-i)*w*3,sizeof(BYTE),w*3,BinFile)!=w*3)
			{ 
				fclose(BinFile);
				delete img;
				img=NULL;
				return NULL;
			}
			fseek(BinFile,(3*w+3)/4*4-3*w,SEEK_CUR);
		}
    }
    fclose(BinFile);
    return img;
}

void BGR8882BGR555(unsigned char *img888, unsigned char * img555,int width,int height)
{
	unsigned char *p = img888;
	unsigned char *q = img555;
	unsigned char r,g,b;
	unsigned char r1,g1,b1;
	int i ,j;
	for(i = 0;i< height;i++)
	{
		for(j = 0; j< width;j++)
		{
			b = *p;
			g = *(p+1);
			r = *(p+2);
			g1 = g>>6;
			r = (r>>3)<<2;
			*(q+1) = r | g1;
			g1 = ((g<<2)>>5)<<5;
			b1 = (b>>3);
			*(q) = g1 | b1;
			p+=3;
			q+=2;
		}
	}
}
bool Write555BitImg2BmpFile(BYTE *pImg,int width,int height,const char * filename)
// 当宽度不是4的倍数时自己主动加入成4的倍数
{   
	FILE *BinFile;
    BITMAPFILEHEADER FileHeader;
    BITMAPINFOHEADER BmpHeader;
    bool Suc=true;
    int i,extend;
	BYTE p[4],*pCur;

    // Open File
    if((BinFile=fopen(filename,"w+b"))==NULL) {  return false; }
	// Fill the FileHeader  
	FileHeader.bfType= ((WORD) (‘M‘ << 8) | ‘B‘);
	FileHeader.bfOffBits=sizeof(BITMAPFILEHEADER)+sizeof(BITMAPINFOHEADER);
	FileHeader.bfSize=FileHeader.bfOffBits+width*height*3L ;
	FileHeader.bfReserved1=0;
	FileHeader.bfReserved2=0;
	if(fwrite((void*)&FileHeader,1,sizeof(BITMAPFILEHEADER),BinFile)!=sizeof(BITMAPFILEHEADER)) 
	Suc=false;
	// Fill the ImgHeader
	BmpHeader.biSize = 40;
    BmpHeader.biWidth = width;
	BmpHeader.biHeight = height;
	BmpHeader.biPlanes = 1 ;
	BmpHeader.biBitCount = 16 ;
	BmpHeader.biCompression = 0 ;
	BmpHeader.biSizeImage = 0 ;
	BmpHeader.biXPelsPerMeter = 0;
	BmpHeader.biYPelsPerMeter = 0;
	BmpHeader.biClrUsed = 0;
	BmpHeader.biClrImportant = 0;
	if(fwrite((void*)&BmpHeader,1,sizeof(BITMAPINFOHEADER),BinFile)!=sizeof(BITMAPINFOHEADER))
	Suc=false;


	// write image data
	extend=(2*width+2)/4*4-2*width;
	if (extend==0)
	{   
		  for(pCur=pImg+(height-1)*2*width;pCur>=pImg;pCur-=2*width)
		  {   
		    if (fwrite((void *)pCur,1,width*2,BinFile)!=(unsigned int)(2*width)) Suc=false; // 真实的数据
		  }
	}
	else
	{   
	   for(pCur=pImg+(height-1)*2*width;pCur>=pImg;pCur-=2*width)
	   {   
		 if (fwrite((void *)pCur,1,width*2,BinFile)!=(unsigned int)(2*width)) Suc=false; // 真实的数据
		 if (fwrite((void *)(pCur+2*(width-1)+0),1,extend,BinFile)!=1) Suc=false; // 扩充的数据
	   }
	}
	// return;
	fclose(BinFile);
	return Suc;
}

void main()
{
	int width,height;

	BYTE *pGryImg=Read24BitBmpFile2Img("test.bmp",&width,&height);
	printf("%d,%d",width,height);
	unsigned char *pImg555 = new unsigned char[width*height*2];

	BGR8882BGR555(pGryImg, pImg555,width,height);
	Write555BitImg2BmpFile(pImg555,width,height,"result.bmp");

	delete pGryImg;
	delete pImg555;
	return; 
}

执行后生成文件result.bmp文件及其文件属性例如以下

用像素提取工具查看windows绘图打开的result.bmp中各个色条的rgb值例如以下：

以最右边色带为例说明为什么rgb显示为0,0,33
在rgb555中最右边色带的像素值为第一个字节00000100    第二个字节00000000
依据第一个字节：g5g4g3b7b6b5b4b3第二个字节：0r7r6r5r4r3g7g6可知
b7b6b5b4b3为00100
r7r6r5r4r3为00000
g7g6g5g4g3为00000
依照rgb555转为rgb888的转换规则：

b7b6b5b4b3->b7b6b5b4b3b7b6b5
r7r6r5r4r3->r7r6r5r4r7r6r5
g7g6g5g4g3->r7r6r5r4g7g6g5

能够算得rgb888中r的8位数据为00000000，g的8位数据为000000。b的数据为00100001

换算为十进制为RGB(0,0,33)

測试一下自然图像：

原图：24位彩色图像 bmp文件格式

转换后的16位图像（RGB555格式）bmp文件及其文件属性例如以下：

能够看到16位图像与24位图像基本上没有颜色区别。