数据压缩实验二：bmp转yuv格式实验报告

来源：互联网发布：java 判断char为空编辑：程序博客网时间：2024/05/16 16:18

1、实验基本原理

(1)BMP文件的组成结构

典型的 BMP 图像文件由四部分组成：

（ 1）位图头文件数据结构，它包含 BMP 图像文件的类型、显示内容等信息；

typedef struct tagBITMAPFILEHEADER {        WORD         bfType;            /* 说明文件的类型  */        DWORD      bfSize;              /* 说明文件的大小，用字节为单位  */                                                      /*注意此处的字节序问题        WORD         bfReserved1;   /* 保留，设置为0 */        WORD         bfReserved2;   /* 保留，设置为0 */        DWORD      bfOffBits;         /* 说明从BITMAPFILEHEADER结构                                                           开始到实际的图像数据之间的字 节                                                           偏移量 */}   BITMAPFILEHEADER;

（ 2）位图信息数据结构，它包含有 BMP 图像的宽、高、压缩方法，以及定义颜色等信息；

typedef struct tagBITMAPINFOHEADER {         DWORD    biSize;       /* 说明结构体所需字节数 */        LONG        biWidth;   /* 以像素为单位说明图像的宽度 */        LONG        biHeight;  /* 以像素为单位说明图像的高速 */        WORD       biPlanes;   /* 说明位面数，必须为1 */        WORD       biBitCount;  /* 说明位数/像素，1、2、4、8、24 */        DWORD    biCompression;  /* 说明图像是否压缩及压缩类型 BI_RGB，BI_RLE8，BI_RLE4，BI_BITFIELDS */        DWORD    biSizeImage;    /*  以字节为单位说明图像大小 ，必须是4         的整数倍*/        LONG        biXPelsPerMeter;    /*  目标设备的水平分辨率，像素/米 */        LONG        biYPelsPerMeter;    /*目标设备的垂直分辨率，像素/米 */        DWORD    biClrUsed;    /* 说明图像实际用到的颜色数，如果为0                                                       则颜色数为2的biBitCount次方 */        DWORD    biClrImportant;  /*说明对图像显示有重要影响的颜色                                            索引的数目，如果是0，表示都重要。*/}  BITMAPINFOHEADER;

（ 3）调色板，这个部分是可选的，有些位图需要调色板，有些位图，比如真彩色图（ 24位的 BMP）就不需要调色板；

<span style="white-space:pre"></span>typedef struct tagRGBQUAD {  BYTE rgbBlue; /*指定蓝色分量*/  BYTE rgbGreen; /*指定绿色分量*/  BYTE rgbRed; /*指定红色分量*/  BYTE rgbReserved; /*保留，指定为 0*/  } RGBQUAD;

（ 4）位图数据，这部分的内容根据 BMP 位图使用的位数不同而不同，在 24 位图中直接使用 RGB，而其他的小于 24 位的使用调色板中颜色索引值。

2、实验流程

1.程序初始化（打开两个文件、定义变量和缓冲区等）

2.读取BMP文件，抽取或生成RGB数据写入缓冲区

3.调用RGB2YUV的函数实现RGB到YUV数据的转换

4.写YUV文件

5.程序收尾工作（关闭文件，释放缓冲区）

其中：

3、关键代码及其分析

项目设置

main.c部分代码

//程序初始化（打开两个文件、定义变量和缓冲区等）bool flip = FALSE;/* --flip */unsigned int i;u_int frameWidth = 352;/* --width=<uint> */u_int frameHeight = 240;/* --height=<uint> */char* bmpFileName = NULL;char* rgbFileName = NULL;FILE* bmpFile = NULL;FILE* rgbFile = NULL;u_int8_t* rgbBuf = NULL;u_int8_t* yBuf = NULL;u_int8_t* uBuf = NULL;u_int8_t* vBuf = NULL;u_int32_t videoFramesWritten = 0;char* yuvFileName = NULL;FILE* yuvFile = NULL;int repeat_frame;////定义每张图像重复帧数              yuvFileName=argv[6];              repeat_frame=atoi(argv[7]);////在命令行参数中设置图像重复帧数，这里设置为40帧  /* open the bmp file */for(i=1;i<=5;i++)////5次循环实现对5张图片的操作             {                  bmpFileName=argv[i];      bmpFile = fopen(bmpFileName, "rb");    if (bmpFile == NULL)    {printf("cannot find bmp file\n");exit(1);    }   else    {    printf("The input bmp file is %s\n", bmpFileName);    }}

////判断bmp文件是否能正常打开     BITMAPFILEHEADER File_header;///定义文件头     BITMAPINFOHEADER Info_header;///定义信息头     if(fread(&File_header,sizeof(BITMAPFILEHEADER),1,bmpFile) != 1)////读取bmp文件文件头   {          printf("read file header error!");          exit(0);   }  if (File_header.bfType != 0x4D42)///判断是否为bmp文件  {          printf("Not bmp file!");          exit(0);  }  if(fread(&Info_header,sizeof(BITMAPINFOHEADER),1,bmpFile) != 1)///读取信息头      {   printf("read info header error!");          exit(0);}

bmp2rgb.c部分代码

//读调色板

bool MakePalette(FILE * pFile,BITMAPFILEHEADER &file_h,BITMAPINFOHEADER & info_h,RGBQUAD *pRGB_out);

int bmp2rgb(BITMAPFILEHEADER &file_h,BITMAPINFOHEADER &info_h,FILE* pFile,unsigned char* rgbbuf){int w,h;w=info_h.biWidth;h=info_h.biHeight;unsigned char* dataBuf=(unsigned char*)malloc(w*h*info_h.biBitCount/8);fseek(pFile,file_h.bfOffBits,0);fread(dataBuf,1,w*h*info_h.biBitCount/8,pFile);////调色板int Clr;if(info_h.biClrUsed==0){Clr=pow(2.0,info_h.biBitCount);}else{Clr=info_h.biClrUsed;}switch(info_h.biBitCount){case 24:for(j=0;j<w*h;j++){*rgbbuf=dataBuf[3*j];*(rgbbuf+1)=dataBuf[3*j+1];*(rgbbuf+2)=dataBuf[3*j+2];rgbbuf+=3;}break;case 16:for(j=0;j<w*h*2;j+=2){*rgbbuf = (dataBuf[j]&0x1F)<<3;       *(rgbbuf + 1) = ((dataBuf[j]&0xE0)>>2)+((dataBuf[j+1]&0x03)<<6);       *(rgbbuf + 2) = (dataBuf[j+1]&0x7C)<<1;       rgbbuf +=3;}break;default:RGBQUAD *pRGB = (RGBQUAD *)malloc(sizeof(RGBQUAD)*Clr); if(!MakePalette(pFile,file_h,info_h,pRGB))printf("No palette!"); //fseek(pFile,sizeof(BITMAPFILEHEADER)+info_h.biSize,0); //fread(pRGB,sizeof(RGBQUAD),Clr,pFile); for(j=0;j<w*h*info_h.biBitCount/8;j++) { unsigned char mask; switch(info_h.biBitCount) { case 1: mask=0x80;//1000 0000 break; case 2: mask=0xC0;//1100 0000 break; case 4: mask=0xF0;//1111 0000 break; case 8: mask=0xFF;//1111 1111 break; } int shiftCnt=1; while(mask) { unsigned char index=mask==0xFF?dataBuf[j]:((dataBuf[j]&mask)>>(8-shiftCnt*info_h.biBitCount));* rgbbuf = pRGB[index].rgbBlue;* (rgbbuf+1) = pRGB[index].rgbGreen;* (rgbbuf+2) = pRGB[index].rgbRed;if(info_h.biBitCount == 8)mask = 0;else mask >>= info_h.biBitCount;rgbbuf+=3;shiftCnt ++; } }}if(dataBuf!=NULL){free(dataBuf);}  return 0;}bool MakePalette(FILE * pFile,BITMAPFILEHEADER &file_h,BITMAPINFOHEADER & info_h,RGBQUAD *pRGB_out){int Clr;if(info_h.biClrUsed==0){Clr=pow(2.0,info_h.biBitCount);}else{Clr=info_h.biClrUsed;}if ((file_h.bfOffBits - sizeof(BITMAPFILEHEADER) - info_h.biSize) == sizeof(RGBQUAD)*Clr){fseek(pFile,sizeof(BITMAPFILEHEADER)+info_h.biSize,0);fread(pRGB_out,sizeof(RGBQUAD),Clr,pFile);return true;}elsereturn false;}

rgb2yuv.c的代码已在上个实验写出

p.s. rgb文件c采用倒序存储

4、实验结果及分析

用5张分辨率为1280X720的bmp格式图片，转换为yuv文件，在yuv播放器中播放的效果如下

0 0