BMP位图文件结构解析

一、

http://hi.baidu.com/lewvan/blog/item/f6591b4c4f17c2fad72afcd8.html

 

 下面引自上述网址:

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该文章于2007年12月21日修改。

我所要介绍的是24位真彩色位图文件的结构。

一个24位真彩色位图文件包括以下三个部分：位图文件头、位图信息头和颜色数据域，这都是我自己起的名字，不知是否与经典有出入，大家应该能够意会。

首先说说位图文件头。就目前来看我所见到过的位图文件头都位于位图文件的最前部，长都是14个字节，例如有这样一个位图文件(用16位编辑器打开浏览时的效果)：

0           1             2             3           4           5           6           7           8           9            A          B           C          D           E          F

42          4D          86          00         00         00         00         00         00         00         36         00         00         00      28         00
00          00           05          00         00         00         05         00         00         00         01         00         18         00         00         00
00          00           50          00         00         00         C4        0E         00          00        C4         0E         00         00         00         00
00          00           00          00         00         00         FF        00         00          FF        00         00         FF         00         00         FF
00          00           FF         00          00         00         00        FF         00         00         FF         00         00         FF         00        00
FF          00          00          FF         00         00         00         00         FF         00         00         FF         00         00         FF        00
00          FF          00          00          FF        00         FF        FF         FF          FF        FF         FF        FF         FF        FF        FF
FF          FF          FF         FF          FF        00         00         00         00         00         00          00         00         00         00         00
00           00          00          00          00         00

那么在第0行从左向右的前14个字节（红色部分）属于位图文件头，各个字节的意义是这样的：

42       4D：看作ASCII码，对应的字母为‘BM’，即表示该文件是位图文件；

86      00      00       00：四个字节用于表示改为图文件的大小尺寸，要注意的是它们是按低位到高位排列的，那么可以看出整个位图文件的尺寸是0x00000086字节，即134字节。不难得知，这四个字节最大可以表示4，294，967，296，即可以表示4GB的位图大小；

00      00      00      00：查资料知道，这4个字节是保留位，用于存储文件大小的数据。而我没有找到超过4G的位图，因此不知道这四个自己究竟如何使用。不过可以推测可能是用跟前面4字节共64 bit来表示文件的大小。FAT32文件系统下不支持超过4GB的文件，NTFS系统支持；

36      00      00      00：也是按从低位到高位排列的，用于表示改位图颜色数据域相对文件开始处的偏移量，可以看到这个位图的颜色数据域是从0x00000036字节处开始的（这里有点想不通，既然前面要用8个字节表示文件大小，为什么这里的偏移量只有4字节？）。

以上就是位图文件头的情况，接下来是位图信息头，仍旧观察前面的位图，从第一行E序字节的28开始（蓝色部分）共40字节，各个字节的含义是：

28 00 00 00：表示信息头的长度，0x00000028=40，即位图信息头占40个字节；

05      00 00 00：表示位图宽度，单位为像素。即位图的宽度为5个像素；

05      00      00 00：表示位图高度，单位为像素。即位图的高度为5个像素；

01 00：表示位图设备级别；

18 00：位图级别，0x0018=24，即24位真彩色；

00 00 00 00：表示压缩类型，为零表示不压缩；

50 00 00 00：用于表示颜色数据区的实际长度，16进制，单位为字节，这里是80字节；

00 00 00 00：表示水平分辨率，具体什么意思还不清楚；

00 00 00 00：表示垂直分辨率；

C4 0E 00 00：表示位图实际使用的颜色表中的颜色变址数。

C4 0E 00 00：表示位图显示过程中被认为重要颜色变址数。

最后是颜色数据域。有一点要说明，颜色数据区中每一行的数据长度必须是4的整数倍，为了做到这一点，颜色数据区每一行都可能需要进行补齐。例如上述图片宽5像素，高5像素，而每个像素占3个字节，这样似乎颜色数据区应该为5*5*3=75字节，但是文件信息头中记录的却是80字节，实际上多出的5个字节被分到了每一行用于补齐。还有一个尝试要提醒大家：位图颜色数据域是从位图的最后一行的最左端开始记录颜色信息的，而不是通常认为的位图第一行最左端。此外，色光三原色的记录顺序在文件中是蓝、绿、红。总的来说，观察上面的文件情况，可以看出文件的第一行为黑色，行末补了一个全零字节，第二行为白色，第三行为红色，第四行为绿色，第五行为蓝色，每一行的末尾都用一个全零字节补齐（不知道是否一定要补全零字节，我尝试胡乱修改补齐字节之后并未发现影响图片显示的情况）。

之所以研究查找这方面的资料，是因为我打算做一个能把非图片文件转换为24为真彩色DIB图片的小软件，这样就可以把诸如.EXE、.RAR、.TXT之类的文件上传到百度空间里了，不过仍然需要有一个网络空间来存储供用户下载的转换器，不知道这个软件到底有没有用，也不知道我研究这一堆有没有用。不过还是做出来吧！能看到.EXE文件转换成为图片的样子也是很令人兴奋的。

 

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二、

《bmp图像文件格式》

http://blog.csdn.net/xuzhihong_gdut/archive/2007/08/18/1749223.aspx

 

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BMP是bitmap的缩写形式，bitmap顾名思义，就是位图也即Windows位图。它一般由4部分组成：文件头信息块、图像描述信息块、颜色表（在真彩色模式无颜色表）和图像数据区组成。在系统中以BMP为扩展名保存。
　　打开Windows的画图程序，在保存图像时，可以看到三个选项：2色位图（黑白）、16色位图、256色位图和24位位图。这是最普通的生成位图的工具，在这里讲解的BMP位图形式，主要就是指用画图生成的位图（当然，也可以用其它工具软件生成）。建议刚开始通过UtralEdit-32等二进制软件来查看bmp图像以增加对该文件格式的了解。

BMP文件头结构;

接下来是BMP信息头

现在讲解BMP的4个组成部分：

1.文件头信息块(14个字节)

typedef struct tagBITMAPFILEHEADER

{

WORD bfType;                     文件类型，一定是‘BM’

DWORD bfSize;                文件大小，字节单位

WORD bfReserved1;            保留位

WORD bfReserved2;               保留位

DWORD bfOffBits;                    位图矩阵偏移量，是相对于文件开头的偏移量，字节单位

} BITMAPFILEHEADER, *PBITMAPFILEHEADER;

0000-0001：文件标识，为字母ASCII码“BM”。
0002-0005：文件大小。
0006-0009：保留，每字节以“00”填写。
000A-000D：记录图像数据区的起始位置。各字节的信息依次含义为：文件头信息块大小，图像描述信息块的大小，图像颜色表的大小，保留（为01）。

2.图像描述信息块(40个字节)

typedef struct tagBITMAPINFO

{

BITMAPINFOHEADER bmiHeader;

RGBQUAD bmiColors[1];

} BITMAPINFO, *PBITMAPINFO;

其中BITMAPINFOHEADER的结构体如下：

typedef struct tagBITMAPINFOHEADER

{

DWORD biSize;                     位图头大小，不一定有效的。

LONG biWidth;                      位图宽度，象素单位

LONG biHeight;             位图高度，象素单位

WORD biPlanes;                    平面数，一定为1

WORD biBitCount;          色彩深度，可以是1，4，8，16，分别表示单色，16色，256色和真彩色

DWORD biCompression;        压缩方式，0表示无压缩，1表示RLE压缩，2表示每个象素4比特的RLE压缩

DWORD biSizeImage;             图像区数据的大小

LONG biXPelsPerMeter;          水平分辨率，象素/米

LONG biYPelsPerMeter;          垂直分辨率，象素/米

DWORD biClrUsed;                 所实际使用的颜色表中的颜色数，不一定有效

DWORD biClrImportant;          重要的颜色数，不一定有效

} BITMAPINFOHEADER, *PBITMAPINFOHEADER;

000E-0011：图像描述信息块的大小，常为28H。
0012-0015：图像宽度。
0016-0019：图像高度。
001A-001B：图像的plane总数（恒为1）。
001C-001D：记录像素的位数，很重要的数值，图像的颜色数由该值决定。
001E-0021：数据压缩方式（数值位0：不压缩；1：8位压缩；2：4位压缩）。
0022-0025：图像区数据的大小。
0026-0029：水平每米有多少像素，在设备无关位图（.DIB）中，每字节以00H填写。
002A-002D：垂直每米有多少像素，在设备无关位图（.DIB）中，每字节以00H填写。
002E-0031：此图像所用的颜色数，如值为0，表示所有颜色一样重要。

3.颜色表

彩色表项的结构是
stypedef struct tagRGBQUAD

{

BYTE rgbBlue;

BYTE rgbGreen;

BYTE rgbRed;

BYTE rgbReserved;

} RGBQUAD;

　　颜色表的大小根据所使用的颜色模式而定：2色图像为8字节；16色图像位64字节；256色图像为1024字节。其中，每4字节表示一种颜色，并以B（蓝色）、G（绿色）、R（红色）、alpha（32位位图的透明度值，一般不需要）。即首先4字节表示颜色号1的颜色，接下来表示颜色号2的颜色，依此类推。

4.图像数据区

　　颜色表接下来位为位图文件的图像数据区，在此部分记录着每点像素对应的颜色号，其记录方式也随颜色模式而定，即2色图像每点占1位（8位为1字节）；16色图像每点占4位（半字节）；256色图像每点占8位（1字节）；真彩色图像每点占24位（3字节）。所以，整个数据区的大小也会随之变化。究其规律而言，可的出如下计算公式：图像数据信息大小=（图像宽度*图像高度*记录像素的位数）/8。
　　然而，未压缩的图像信息区的大小。除了真彩色模式外，其余的均大于或等于数据信息的大小。这是为什么呢？原因有两个：
　　1.BMP文件记录一行图像是以字节为单位的。因此，就不存在一个字节中的数据位信息表示的点在不同的两行中。也就是说，设显示模式位16色，在每个字节分配两个点信息时，如果图像的宽度位奇数，那么最后一个像素点的信息将独占一个字节，这个字节的后4位将没有意义。接下来的一个字节将开始记录下一行的信息。
　　2.为了显示的方便，除了真彩色外，其他的每行中颜色模式的行字节数要用数据“00”补齐为4的整数倍。如果显示模式为16色，当图像宽为19时，存储时每行则要补充4-(19/2+1)%4=2个字节（加1是因为里面有一个像素点要独占了一字节）。如果显示模式为256色，当图像宽为19时，每行也要补充4-19%4=1个字节。
　　还有一点我要申明，当屏幕初始化为16或256色模式时，一定要设置调色板或修正颜色值，否则无法得到正确的图像颜色。

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三、有了上述基础，

下述delphi 7 代码就可以理解了：

 

LineBitmapInfo.bmiHeader.biSize := SizeOf(TBitmapInfoHeader); LineBitmapInfo.bmiHeader.biHeight := -1; LineBitmapInfo.bmiHeader.biPlanes := 1; LineBitmapInfo.bmiHeader.biCompression := BI_RGB; LineBitmapInfo.bmiHeader.biWidth := ScreenInfo.Width; LineBitmapInfo.bmiHeader.biBitCount := ScreenInfo.Pixel;