C语言实现BMP转换JPG的方法

什么是BMP和JPG

BMP (Bitmap) 是 Windows 中的一种图像文件格式，它是一种无损压缩的位图格式，可以存储不同位深的图像数据。

JPG (Joint Photographic Experts Group) 是目前最流行的一种图像文件格式，它是一种有损压缩的格式，可以将图像压缩到较小的尺寸。

BMP文件结构

一个BMP文件由文件头、位图信息头、颜色表和位图数据四部分组成。下面是一个BMP文件的结构：

    +--------------+
    |    文件头    |
    +--------------+
    |  位图信息头  |
    +--------------+
    |    颜色表    |
    +--------------+
    |    位图数据  |
    +--------------+

其中文件头和位图信息头可以确定图像的宽高等基本信息，颜色表可以确定图像的颜色，位图数据则是实际的像素点信息。

JPG文件结构

JPG文件可以分为前缀码、图像数据和尾缀码三个部分。

前缀码往往由若干个连续的0xFF构成，而且每个前缀码都有固定的含义，例如0xFFD8表示图像开始，0xFFD9表示图像结束等。

图像数据是JPG文件的核心，它由若干个压缩块构成，每个压缩块都有自己的格式和含义。

尾缀码也由若干个连续的0xFF构成，常见的尾缀码有0xFFD9表示图像结束。

BMP转JPG的基本思路

将BMP文件读取到内存中，然后将像素点转换为YCbCr色彩空间，再经过量化和哈夫曼编码压缩为JPG文件，最后将JPG文件保存到磁盘上。

具体的步骤如下：

1. 读取BMP文件头和位图信息头；
2. 读取BMP文件颜色表和位图数据；
3. 将像素点数据转换为YCbCr色彩空间；
4. 对Y, Cb, Cr三个分量进行离散余弦变换；
5. 对变换后的数据进行量化；
6. 对量化后的数据进行哈夫曼编码；
7. 将编码后的数据写入JPG文件，包括前缀码、图像数据和尾缀码。

示例1：将一张1920x1080的BMP图片转换为JPG格式

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "bmp2jpg.h"

int main()
{
    char *bmp_file = "test.bmp";
    char *jpg_file = "test.jpg";
    bmp2jpg(bmp_file, jpg_file);
    printf("BMP file %s has been converted to JPG file %s\n", bmp_file, jpg_file);
    return 0;
}

这个示例程序将一张1920x1080的BMP图片转换为JPG格式，转换后的文件名为test.jpg，保存在同目录下。

static int bmp_read_pixels(FILE *fp, int width, int height,
                           unsigned char *bgr_data, int pitch)
{
    unsigned char *buf = NULL;
    int i, j;

    if(pitch == width * 3) // no padding
    {
        buf = bgr_data;
    }
    else // with padding
    {
        buf = (unsigned char*)malloc(width * 3);
    }

    for(i = height - 1; i >= 0; i--)
    {
        if(fread(buf, 1, width * 3, fp) != width * 3)
        {
            return -1;
        }

        for(j = 0; j < width; j++)
        {
            // convert BGR to RGB
            bgr_data[0] = buf[2];
            bgr_data[1] = buf[1];
            bgr_data[2] = buf[0];
            bgr_data += 3;

            buf += 3;
        }

        buf += pitch - width * 3;
    }

    if(buf != bgr_data)
    {
        free(buf);
    }

    return 0;
}

这个函数用于从BMP文件中读取像素点数据。它首先将BMP文件像素点数据读取到buf中，然后将BGR顺序转换为RGB顺序，最后保存到bgr_data中。

示例2：将一系列BMP图片转换为JPG格式

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <dirent.h>
#include <string.h>
#include "bmp2jpg.h"

#define MAX_FILE_PATH  256

int main()
{
    char *bmp_dir = "bmp";
    char *jpg_dir = "jpg";
    DIR *dir = NULL;
    struct dirent *ent = NULL;
    char bmp_file[MAX_FILE_PATH] = {0};
    char jpg_file[MAX_FILE_PATH] = {0};

    dir = opendir(bmp_dir);
    if(!dir)
    {
        printf("open directory %s failed\n", bmp_dir);
        return -1;
    }

    while(ent = readdir(dir))
    {
        if(strcmp(ent->d_name, ".") == 0 || strcmp(ent->d_name, "..") == 0)
        {
            continue;
        }

        sprintf(bmp_file, "%s/%s", bmp_dir, ent->d_name);
        sprintf(jpg_file, "%s/%s.jpg", jpg_dir, ent->d_name);

        bmp2jpg(bmp_file, jpg_file);

        printf("%s has been converted to %s\n", bmp_file, jpg_file);
    }

    closedir(dir);

    return 0;
}

这个示例程序将bmp目录下的所有BMP文件转换为JPG格式，转换后的文件保存在jpg目录下，文件名与原文件相同，只是扩展名由.bmp变为.jpg。

static int jpg_write_markers(FILE *fp, const jpg_marker_t *markers, int count)
{
    int i, length;

    for(i = 0; i < count; i++)
    {
        if(markers[i].id == M_SOI || markers[i].id == M_EOI)
        {
            length = 0;
        }
        else
        {
            length = markers[i].length + 2;
        }

        if(fputc(0xFF, fp) == EOF)
        {
            return -1;
        }

        if(fputc(markers[i].id, fp) == EOF)
        {
            return -1;
        }

        if(length > 2)
        {
            if(fwrite(markers[i].data, 1, markers[i].length, fp) != markers[i].length)
            {
                return -1;
            }
        }
    }

    return 0;
}

这个函数用于将JPG文件头中的信息写入JPG文件。它遍历所有标记，根据标记类型和数据长度，将标记的ID、长度和数据写入JPG文件中。