bmp结构探讨

来源：互联网发布：淘宝网禁止出售兴奋剂编辑：程序博客网时间：2024/04/29 04:11

标签：bmp 位图文件真彩色文件头灰度图像 dct 读取 it

BMP位图浅析（从网上找资料总结，文章写得通俗易懂，使大家方便明白bmp结构）

BMP文件相关的技术文档，网上可以找到太多了，但这些文档都只适合专业的人去看，所以我写了这篇貌似菜鸟能看懂的文章，但愿它不只是貌似而已。阅读本文前最好先看看《颜色的RGB数字表示方法》

什么是位图

计算机能以位图和矢量图格式显示图像。

位图(Bitmap)图像又称点阵图或光栅图，它使用我们称为像素(象素，Pixel)的一格一格的小点来描述图像。计算机屏幕其实就是一张包含大量像素点的网格。当我们把位图放大时，每一个像素小点看上去就像是一个个马赛克色块。

矢量图(Vector)使用直线和曲线来描述图形，这些图形的元素是一些点、线、矩形、多边形、圆和弧线等等，它们都是通过数学公式计算获得的。

位图和矢量图最简单的区别就是：矢量图可以无限放大，而且不会失真；而位图则不能。

像Photoshop(PS)这样主要用于处理位图的软件，我们称之为图像处理软件；专门处理矢量图的软件，我们称之为图形设计软件，例如Adobe Illustrator，CorelDRAW，Flash MX等。

BMP位图文件

常见的图像文件格式有：BMP、JPG(JPE,JPEG)、GIF等。

BMP图像文件(Bitmap-File)格式是Windows采用的图像文件存储格式，在Windows环境下运行的所有图像处理软件都支持这种格式。Windows 3.0以后的BMP文件都是指设备无关位图(DIB，device-independent bitmap)。BMP位图文件默认的文件扩展名是.BMP，有时它也会以.DIB或.RLE作扩展名。

创建BMP文件

打开Photoshop，新建一个尺寸为2*3像素的文件。

放大图片到最大（1600%），然后用铅笔工具对每个像素都点一个不同颜色的点，如下图所示。

储存这个文件为BMP格式，文件名为“MyBmp.bmp”，在BMP选项中选择Windows，24位。

BMP文件结构

BMP文件由4部分组成：位图文件头(bitmap-file header)

位图信息头(bitmap-information header)
颜色表(color table)
颜色点阵数据(bits data)

24位真彩色位图没有颜色表，所以只有1、2、4这三部分。

用UltraEdit打开MyBmp.bmp，可以看到这个文件的全部数据如下图所示：

位图文件头

其结构定义如下:

typedef struct tagBITMAPFILEHEADER{

WORDbfType; // 位图文件的类型，必须为BM
DWORD bfSize; // 位图文件的大小，以字节为单位
WORDbfReserved1; // 位图文件保留字，必须为0
WORDbfReserved2; // 位图文件保留字，必须为0
DWORD bfOffBits; // 位图数据的起始位置，以相对于位图
// 文件头的偏移量表示，以字节为单位
} BITMAPFILEHEADER;

位图文件头分4部分，共14字节：

名称占用空间内容实际数据bfType2字节标识，就是“BM”二字BMbfSize4字节整个BMP文件的大小0x50(80)bfReserved1/24字节保留字，没用0bfOffBits4字节偏移数，即 位图文件头+位图信息头+调色板 的大小0x36(54)

注意，Windows的数据是倒着念的，这是PC电脑的特色。如果一段数据为50 1A 25 3C，倒着念就是3C 25 1A 50，即0x3C251A50。因此，如果bfSize的数据为50 00 00 00，实际上就成了0x00000050，也就是0x50。

位图信息头

BMP位图信息头数据用于说明位图的尺寸等信息。

typedef struct tagBITMAPINFOHEADER{
DWORD biSize; // 本结构所占用字节数
LONGbiWidth; // 位图的宽度，以像素为单位
LONGbiHeight; // 位图的高度，以像素为单位
WORD biPlanes; // 目标设备的级别，必须为1
WORD biBitCount// 每个像素所需的位数，必须是1(双色),
// 4(16色)，8(256色)或24(真彩色)之一
DWORD biCompression; // 位图压缩类型，必须是 0(不压缩),
// 1(BI_RLE8压缩类型)或2(BI_RLE4压缩类型)之一
DWORD biSizeImage; // 位图的大小，以字节为单位
LONGbiXPelsPerMeter; // 位图水平分辨率，每米像素数
LONGbiYPelsPerMeter; // 位图垂直分辨率，每米像素数
DWORD biClrUsed;// 位图实际使用的颜色表中的颜色数
DWORD biClrImportant;// 位图显示过程中重要的颜色数
} BITMAPINFOHEADER;

位图信息头共40字节：

名称占用空间内容实际数据biSize4字节位图信息头的大小，为400x28(40)biWidth4字节位图的宽度，单位是像素2biHeight4字节位图的高度，单位是像素3biPlanes2字节固定值11biBitCount2字节每个像素的位数
1-黑白图，4-16色，8-256色，24-真彩色0x18(24)biCompression4字节压缩方式，BI_RGB(0)为不压缩0biSizeImage4字节位图全部像素占用的字节数，BI_RGB时可设为00x1AbiXPelsPerMeter4字节水平分辨率(像素/米)0xB12(2834)biYPelsPerMeter4字节垂直分辨率(像素/米)0xB12(2834)biClrUsed4字节位图使用的颜色数
如果为0，则颜色数为2的biBitCount次方0biClrImportant4字节重要的颜色数，0代表所有颜色都重要0

作为真彩色位图，我们主要关心的是biWidth和biHeight这两个数值，两个数值告诉我们图像的尺寸。biSize，biPlanes，biBitCount这几个数值是固定的。想偷懒的话，其它的数值可以一律用0来填充。

颜色表

typedef struct tagRGBQUAD {
BYTErgbBlue;// 蓝色的亮度(值范围为0-255)
BYTErgbGreen; // 绿色的亮度(值范围为0-255)
BYTErgbRed; // 红色的亮度(值范围为0-255)
BYTErgbReserved;// 保留，必须为0
} RGBQUAD;
颜色表中RGBQUAD结构数据的个数有biBitCount来确定:
当biBitCount=1,4,8时，分别有2,16,256个表项;
当biBitCount=24时，没有颜色表项。
位图信息头和颜色表组成位图信息，BITMAPINFO结构定义如下:
typedef struct tagBITMAPINFO {
BITMAPINFOHEADER bmiHeader; // 位图信息头
RGBQUAD bmiColors[1]; // 颜色表
} BITMAPINFO;

24位真彩色位图没有颜色表。要想在Photoshop中创建有颜色表的BMP图像，选择图像>模式>索引颜色；要想查看颜色表，选择图像>模式>颜色表。本文为了简化，只讨论24位真彩色位图。

颜色点阵数据

位图全部的像素，是按照自下向上，自左向右的顺序排列的。

RGB数据也是倒着念的，原始数据是按B、G、R的顺序排列的。

你应该注意到图中用黑色框起来的00 00了，在每行颜色的末尾添加的两个0字节，是为了行补位。为什么要行补位呢？因为32位的Windows操作系统处理4个字节(32位)的速度比较快，所以BMP的每一行颜色占用的字节数规定为4的整数倍。MyBmp.bmp中一行颜色有两个像素，共占用6字节，如果要补齐4*2=8字节，就要再加两个0字节。

行补位的公式为：widthBytes = (width*biBitCount+31)/32*4

举一个例子，对于2色图，如果图象宽是31，则每一行需要31位存储，合3个字节加7位，因为字节数必须是4的整倍数，所以应该是4，而此时的Width=31,biBitCount=1,widthbytes=4，和我们设想的一样。再举一个256色的例子，如果图象宽是31，则每一行需要31个字节存储，因为字节数必须是4的整倍数，所以应该是32，而此时的Width=31,biBitCount=8,widthbytes=(31*8+31)/32*4=8(取整)*4=32

对于上图的例子中，计算得8，故六个字节后加上两个字节。

位图数据记录了位图的每一个像素值，记录顺序是在扫描行内是从左到右,扫描行之间是从下到上。位图的一个像素值所占的字节数:

当biBitCount=1时，8个像素占1个字节;
当biBitCount=4时，2个像素占1个字节;
当biBitCount=8时，1个像素占1个字节;
当biBitCount=24时,1个像素占3个字节;

Phtoshop在文件的末尾还补充了两个0字节，好像是要整体补位。不过我看过的BMP资料中都没有提到还要整体补位的，其它软件生成的BMP文件也没有整体补位的，这看起来像是Adobe的独创，不知道目的何在。

Photoshop和Windows的BMP文件比较

用Photoshop保存的MyBmp.bmp：