Загрузка и сохранение BMP файла

@theARTofJUKING · Регистрация: 28.11.2016

Author24 — интернет-сервис помощи студентам

Добрый день!
Мне нужно загружать, а затем сохранять BMP файл, пока без обработки, просто загрузить в массив и потом из этого массива опять сохранить в файл. Я ознакомился с форматом файла, понял, что после заголовка идет сплошной массив байтов, в конце каждой строки паддинги для обеспечения кратности 4 байтам.
я создал тип данных и структуру для заголовка (это нужно из-за выравнивания данных)

C++

typedef unsigned __int16    FILE_ID;
 
typedef struct
{
    unsigned __int32 size = 54;     //сюда надо будет прибавить размер массива c паддингами
    unsigned __int16 rzrv1 = 0;
    unsigned __int16 rzrv2 = 0;
    unsigned __int32 offset = 54;   //смещение массива данных относительно начала файла = sizeof(file_id) + sizeof(BMPheader)
    BITMAPINFOHEADER dib;
}       BMP_HEADER;

далее я написал 2 функции для загрузки и сохранения файлов

C++

int saveBMP(const char *fname, unsigned char *v, int x_pix, int y_pix)
{
    int bytes, pad, i, j;
    unsigned char tmp = 255;
    BMP_HEADER bh;
    memset(&bh, 0, sizeof(bh));
    FILE_ID id = 0x4d42;
    //находим длину строки в байтах и округляем с учетом паддингов
    bytes = x_pix * 3;              //каждый пиксель занимает 3 байта в строке
    if ((bytes % 4) != 0)
    {
        pad = bytes + (4 - (bytes % 4));
    }
    else
    {
        pad = bytes;
    }
    //размер файла 54 байта заголовок + массив данных
    bh.size += pad * y_pix;
    //заполняем DIB заголовок
    bh.dib.biSize = 40;                 //размер заголовка
    bh.dib.biWidth = x_pix;             //ширина картинки
    bh.dib.biHeight = y_pix;                //высота картинки
    bh.dib.biPlanes = 1;
    bh.dib.biBitCount = 24;
    bh.dib.biCompression = 0;
    bh.dib.biSizeImage = pad * y_pix;   //размер массива данных 
    bh.dib.biXPelsPerMeter = 2835;
    bh.dib.biYPelsPerMeter = 2835;
    bh.dib.biClrUsed = 0;
    bh.dib.biClrImportant = 0;
    //открываем файл
    FILE *f = fopen(fname, "wb");
    if (!f) return -1;
    //пишем заголовок
    size_t res;
    res = fwrite(&id, 1, sizeof(FILE_ID), f);
    if (res != sizeof(FILE_ID))
    {
        fclose(f);
        return -1;
    }
    res = fwrite(&bh, 1, sizeof(BMP_HEADER), f);
    if (res != sizeof(BMP_HEADER))
    {
        fclose(f);
        return -1;
    }
    //пишем массив данных
    for (i = 0; i < y_pix; i++)
    {
        for (j = 0; j < pad; j++)
        {
            if (j < bytes)
            {
                fwrite((v + j + 0 + (i * x_pix)), 1, 1, f);
                fwrite((v + j + 1 + (i * x_pix)), 1, 1, f);
                fwrite((v + j + 2 + (i * x_pix)), 1, 1, f);
                j += 2;
            }
            else
            {
                fwrite(&tmp, 1, 1, f);
            }
        }
    }
    fclose(f);
 
    return 0;
}

C++

unsigned char* loadBMP(const char *fname, int &x_pix, int &y_pix)
{
    FILE_ID id;
    BMP_HEADER bh;
    size_t res;
    int bytes, pad, i, j;
    unsigned char *v, tmp;
 
    x_pix = y_pix = -1;
    FILE *f = fopen(fname, "rb");
    if (!f)
    {
        return NULL;
    }
    res = fread(&id, 1, sizeof(FILE_ID), f);
    if (res != sizeof(FILE_ID))
    {
        fclose(f);
        return NULL;
    }
    res = fread(&bh, 1, sizeof(BMP_HEADER), f);
    if (res != sizeof(BMP_HEADER))
    {
        fclose(f);
        return NULL;
    }
 
    /* */
    x_pix = bh.dib.biWidth;
    y_pix = bh.dib.biHeight;
 
    //находим длину строки в байтах и округляем с учетом паддингов
    bytes = x_pix * 3;              //каждый пиксель занимает 3 байта в строке
    if ((bytes % 4) != 0)
    {
        pad = bytes + (4 - (bytes % 4));
    }
    else
    {
        pad = bytes;
    }
    v = new unsigned char[pad * y_pix];
 
    for (i = 0; i < y_pix; i++)
    {
        for (j = 0; j < pad; j++)
        {
            if (j < bytes)
            {
                fread((v + j + 0 + (i * x_pix)), 1, 1, f);
                fread((v + j + 1 + (i * x_pix)), 1, 1, f);
                fread((v + j + 2 + (i * x_pix)), 1, 1, f);
                j += 2;
            }
            else
            {
                fread(&tmp, 1, 1, f);
            }
        }
    }
 
    return v;
}

проблема в том, что исходный и конечный файлы не совпадают, а получается что первая треть изображения дублируется
в разных цветовых гаммах...

@Nick Alte · 29.11.2016, 21:16

Тем непослушным детишкам, которые не хотят пользоваться уже определёнными в windows.h структурами заголовков BMP (а именно - BITMAPFILEHEADER) и пишут вместо них свои собственные, следует помнить о выравнивании полей в структурах и #pragma pack.

@theARTofJUKING · 30.11.2016, 08:47 **[ТС]**

Сообщение от Nick Alte

Тем непослушным детишкам, которые не хотят пользоваться уже определёнными в windows.h структурами заголовков BMP (а именно - BITMAPFILEHEADER) и пишут вместо них свои собственные, следует помнить о выравнивании полей в структурах и #pragma pack.

С заголовком файла я разобрался по-своему. Как вы знаете, структуры выравниваются по умолчанию по границе 4 байт. Из этой концепции выбивается только самая первая переменная int16 id. Я просто напросто сделал ее в виде отдельной переменной и записываю в файл сначала ее, а потом остальную структуру.

Тем не менее, остается проблема с непосредственно массивом данных, который идет после заголовка. Почему на картинке три раза повторяется первая треть изображения?

@Nick Alte · 30.11.2016, 19:58

Сообщение от theARTofJUKING

Почему на картинке три раза повторяется первая треть изображения?

Потому что размер обработанных строк (i * x_pix) не домножается на 3.

@theARTofJUKING · 30.11.2016, 21:12 **[ТС]**

Nick Alte в моем коде x_pix это ширина изображения в пикселях. Зная количество пикселей, необходимо умножить их на 3, так как каждый пиксель занимает три байта (0-255R, 0-255G, 0-255B), тогла можно будет вычислить количество байт в строке. Например 5 пикселей займет 5*3 15 и округлим до кратного 4, то есть 16 байтов RGBRGBRGBRGBRGBP (каждая буква это байт цвета, P это паддинг)

В плане дублирования этого фрагмента изображения явно где-то ошибка в записи либо считывании... Плюс похоже сдвинулся порядок следования RGB, раз в каждом фрагменте меняются цвета... Сам пока не смог локализовать...

@Nick Alte · 30.11.2016, 21:15

Мне не надо объяснять все глубины своего замысла. Я и так уже понял, как оно работает, и указал на место с ошибкой. Не хотите верить - дело ваше.

@theARTofJUKING · 30.11.2016, 22:01 **[ТС]**

Nick Alte, в таком случае я не совсем понял, где именно не нужно домножать... Вы не могли бы объяснить конкретнее?

Добавлено через 4 минуты
Nick Alte, кажется понял... При записи в файл я прибавляю к указателю индекс внешнего цикла * ширину строки...
А ширину строки-то взял в пикселях, а не в байтах))))) спасибо за ответ, сейчас попробую!!!

Добавлено через 40 минут
Совет Nick Alte помог! Выкладываю финальную версию функций загрузки и сохранения, которые заработали нормально, может быть, кому-то поможет мое творчество)

id файла и структура заголовка

C++

#include "windows.h"
 
typedef unsigned __int16    FILE_ID;
 
typedef struct
{
    unsigned __int32 size = 54;     //сюда надо будет прибавить размер массива c паддингами
    unsigned __int16 rzrv1 = 0;
    unsigned __int16 rzrv2 = 0;
    unsigned __int32 offset = 54;   //смещение массива данных относительно начала файла = sizeof(file_id) + sizeof(BMPheader)
    BITMAPINFOHEADER dib;
}       BMP_HEADER;

функция загрузки изображения в массив char. При этом удаляются ненужные паддинги, и полученный массив представляет собой набор идущих подряд пикселей.

C++

unsigned char* loadBMP(const char *fname, int &x_pix, int &y_pix)
{
    FILE_ID id;
    BMP_HEADER bh;
    size_t res;
    unsigned int x_bytes, bytes, i, j, padding;
    unsigned char *v, tmp;
 
    x_pix = y_pix = -1;
    FILE *f = fopen(fname, "rb");
    if (!f)
    {
        return NULL;
    }
    res = fread(&id, 1, sizeof(FILE_ID), f);
    if (res != sizeof(FILE_ID))
    {
        fclose(f);
        return NULL;
    }
    res = fread(&bh, 1, sizeof(BMP_HEADER), f);
    if (res != sizeof(BMP_HEADER))
    {
        fclose(f);
        return NULL;
    }
 
    /* */
    x_pix = bh.dib.biWidth;
    y_pix = bh.dib.biHeight;
 
    //находим длину строки в байтах и округляем с учетом паддингов
    x_bytes = x_pix * 3;                //каждый пиксель занимает 3 байта в строке
    if ((x_bytes % 4) != 0)
    {
        padding = (4 - (x_bytes % 4));
        bytes = x_bytes + padding;
    }
    else
    {
        bytes = x_bytes;
    }
    v = new unsigned char[bytes * y_pix];
 
    for (i = 0; i < y_pix; i++)
    {
        for (j = 0; j < bytes; j++)
        {
            if (j < x_bytes)
            {
                fread((v + j + 0 + (i * x_bytes)), 1, 1, f);
                fread((v + j + 1 + (i * x_bytes)), 1, 1, f);
                fread((v + j + 2 + (i * x_bytes)), 1, 1, f);
                j += 2;
            }
            else
            {
                fread(&tmp, 1, 1, f);
            }
        }
    }
 
    return v;
}

функция сохранения

C++

int saveBMP(const char *fname, unsigned char *v, int x_pix, int y_pix)
{
    unsigned int x_bytes, bytes, i, j, padding;
    unsigned char tmp = 255;
    BMP_HEADER bh;
    memset(&bh, 0, sizeof(bh));
    FILE_ID id = 0x4d42;
    //находим длину строки в байтах и округляем с учетом паддингов
    x_bytes = x_pix * 3;                //каждый пиксель занимает 3 байта в строке
    if ((x_bytes % 4) != 0)
    {
        padding = (4 - (x_bytes % 4));
        bytes = x_bytes + padding;
    }
    else
    {
        bytes = x_bytes;
    }
    //размер файла 54 байта заголовок + массив данных
    bh.size += bytes * y_pix;
    //заполняем DIB заголовок
    bh.dib.biSize = 40;                 //размер заголовка
    bh.dib.biWidth = x_pix;             //ширина картинки
    bh.dib.biHeight = y_pix;                //высота картинки
    bh.dib.biPlanes = 1;
    bh.dib.biBitCount = 24;
    bh.dib.biCompression = 0;
    bh.dib.biSizeImage = bytes * y_pix; //размер массива данных 
    bh.dib.biXPelsPerMeter = 2835;
    bh.dib.biYPelsPerMeter = 2835;
    bh.dib.biClrUsed = 0;
    bh.dib.biClrImportant = 0;
    //открываем файл
    FILE *f = fopen(fname, "wb");
    if (!f) return -1;
    //пишем заголовок
    size_t res;
    res = fwrite(&id, 1, sizeof(FILE_ID), f);
    if (res != sizeof(FILE_ID))
    {
        fclose(f);
        return -1;
    }
    res = fwrite(&bh, 1, sizeof(BMP_HEADER), f);
    if (res != sizeof(BMP_HEADER))
    {
        fclose(f);
        return -1;
    }
    //пишем массив данных
    for (i = 0; i < y_pix; i++)
    {
        for (j = 0; j < bytes; j++)
        {
            if (j < x_bytes)
            {
                fwrite((v + j + 0 + (i * x_bytes)), 1, 1, f);
                fwrite((v + j + 1 + (i * x_bytes)), 1, 1, f);
                fwrite((v + j + 2 + (i * x_bytes)), 1, 1, f);
                j += 2;
            }
            else
            {
                fwrite(&tmp, 1, 1, f);
            }
        }
    }
    fclose(f);
 
    return 0;
}

@Nick Alte 1675 / 1047 / 174 Регистрация: 27.09.2009 Сообщений: 1,945
	29.11.2016, 21:16	2
	Тем непослушным детишкам, которые не хотят пользоваться уже определёнными в windows.h структурами заголовков BMP (а именно - BITMAPFILEHEADER) и пишут вместо них свои собственные, следует помнить о выравнивании полей в структурах и #pragma pack. 0

@theARTofJUKING 17 / 1 / 0 Регистрация: 28.11.2016 Сообщений: 6
	30.11.2016, 08:47 [ТС]	3
	Сообщение от Nick Alte Тем непослушным детишкам, которые не хотят пользоваться уже определёнными в windows.h структурами заголовков BMP (а именно - BITMAPFILEHEADER) и пишут вместо них свои собственные, следует помнить о выравнивании полей в структурах и #pragma pack. С заголовком файла я разобрался по-своему. Как вы знаете, структуры выравниваются по умолчанию по границе 4 байт. Из этой концепции выбивается только самая первая переменная int16 id. Я просто напросто сделал ее в виде отдельной переменной и записываю в файл сначала ее, а потом остальную структуру. Тем не менее, остается проблема с непосредственно массивом данных, который идет после заголовка. Почему на картинке три раза повторяется первая треть изображения? 0

@Nick Alte 1675 / 1047 / 174 Регистрация: 27.09.2009 Сообщений: 1,945
	30.11.2016, 19:58	4
	Сообщение было отмечено theARTofJUKING как решение Решение Сообщение от theARTofJUKING Почему на картинке три раза повторяется первая треть изображения? Потому что размер обработанных строк (i * x_pix) не домножается на 3. 1

@theARTofJUKING 17 / 1 / 0 Регистрация: 28.11.2016 Сообщений: 6
	30.11.2016, 21:12 [ТС]	5
	Nick Alte в моем коде x_pix это ширина изображения в пикселях. Зная количество пикселей, необходимо умножить их на 3, так как каждый пиксель занимает три байта (0-255R, 0-255G, 0-255B), тогла можно будет вычислить количество байт в строке. Например 5 пикселей займет 5*3 15 и округлим до кратного 4, то есть 16 байтов RGBRGBRGBRGBRGBP (каждая буква это байт цвета, P это паддинг) В плане дублирования этого фрагмента изображения явно где-то ошибка в записи либо считывании... Плюс похоже сдвинулся порядок следования RGB, раз в каждом фрагменте меняются цвета... Сам пока не смог локализовать... 0

@Nick Alte 1675 / 1047 / 174 Регистрация: 27.09.2009 Сообщений: 1,945
	30.11.2016, 21:15	6
	Мне не надо объяснять все глубины своего замысла. Я и так уже понял, как оно работает, и указал на место с ошибкой. Не хотите верить - дело ваше. 1

	30.11.2016, 22:01

Загрузка и сохранение BMP файла

Решение