位图Bitmap

 

位图图像(bitmap), 亦称为点阵图像或绘制图像，是由称作像素（图片元素）的单个点组成的。这些点可以进行不同的排列和染色以构成图样。当放大位图时，可以看见赖以构成整个图像的无数单个方块。扩大位图尺寸的效果是增大单个像素，从而使线条和形状显得参差不齐。然而，如果从稍远的位置观看它，位图图像的颜色和形状又显得是连续的。

 

概要

在体检时，工作人员会给你一个本子，在这个本子上有一些图像，而图像都是由一个个的点组成的，这和位图图像其实是差不多的。由于每一个像素都是单独染色的，您可以通过以每次一个像素的频率操作选择区域而产生近似相片的逼真效果，诸如加深阴影和加重颜色。缩小位图尺寸也会使原图变形，因为此举是通过减少像素来使整个图像变小的。同样，由于位图图像是以排列的像素集合体形式创建的，所以不能单独操作（如移动）局部位图。一般情况下，位图是工具拍摄后得到的。如数码相机拍摄的照片.

 

位图重点

处理位图时要着重考虑分辨率

处理位图时，输出图像的质量决定于处理过程开始时设置的分辨率高低。分辨率是一个笼统的术语，它指一个图像文件中包含的细节和信息的大小，以及输入、输出、或显示设备能够产生的细节程度。操作位图时，分辨率既会影响最后输出的质量也会影响文件的大小。处理位图需要三思而后行，因为给图像选择的分辨率通常在整个过程中都伴随着文件。无论是在一个300 dpi的打印机还是在一个2570dpi的照排设备上印刷位图文件，文件总是以创建图像时所设的分辨率大小印刷，除非打印机的分辨率低于图像的分辨率。如果希望最终输出看起来和屏幕上显示的一样，那么在开始工作前，就需要了解图像的分辨率和不同设备分辨率之间的关系。显然矢量图就不必考虑这么多。

位图颜色编码

　　RGB

　　位图颜色的一种编码方法，用红、绿、蓝三原色的光学强度来表示一种颜色。这是最常见的位图编码方法，可以直接用于屏幕显示。

　　CMYK

　　位图颜色的一种编码方法，用青、品红、黄、黑四种颜料含量来表示一种颜色。常用的位图编码方法之一，可以直接用于彩色印刷。

编辑本段位图图像属性

索引颜色/颜色表

　　位图常用的一种压缩方法。从位图图片中选择最有代表性的若干种颜色（通常不超过256种）编制成颜色表，然后将图片中原有颜色用颜色表的索引来表示。这样原图片可以被大幅度有损压缩。适合于压缩网页图形等颜色数较少的图形，不适合压缩照片等色彩丰富的图形。

　　Alpha通道

　　在原有的图片编码方法基础上，增加像素的透明度信息。图形处理中，通常把RGB三种颜色信息称为红通道、绿通道和蓝通道，相应的把透明度称为Alpha通道。多数使用颜色表的位图格式都支持Alpha通道。

　　色彩深度

　　色彩深度又叫色彩位数，即位图中要用多少个二进制位来表示每个点的颜色，是分辨率的一个重要指标。常用有1位（单色），2位（4色，CGA），4位（16色，VGA），8位（256色），16位（增强色），24位和32位（真彩色）等。色深16位以上的位图还可以根据其中分别表示RGB三原色或CMYK四原色（有的还包括Alpha通道）的位数进一步分类，如16位位图图片还可分为R5G6B5，R5G5B5X1（有1位不携带信息），R5G5B5A1，R4G4B4A4等等。

　　位图与矢量图比较

　　

图像类型

组成

优点

缺点

常用制作工具

点阵图像

像素

只要有足够多的不同色彩的像素，就可以制作出色彩丰富的图象，逼真地表现自然界的景象

缩放和旋转容易失真，同时文件容量较大

Photoshop、画图等

向量图像

数学向量

文件容量较小，在进行放大、缩小或旋转等操作时图象不会失真

不易制作色彩变化太多的图象

Flash、CorelDraw等

       

 

位图BITMAPINFOHEADER与BITMAPFILEHEADER

    先来看BITMAPINFOHEADER，只写几个主要的

    biSize包含的是这个结构体的大小（包括颜色表）

    biWidth和biHeight分别是图片的长宽

    biPlanes是目标绘图设备包含的层数，必须设置为1

    biBitCount是图像的位数，例如24位，8位等

    biXPelsPerMeter， biYPelsPerMeter是现实世界中每米包含的像素数设为3780即可

    biSizeImage 图像数据的大小 = biWidth X biHeight XbiBitCount

    ---------------------------------------------------------------------------------

    再看 BITMAPFILEHEADER

    bfType  图片的类型必须是BM填0x4d42即十进制的19778

    bfOffBits 从文件头开始到颜色数据的偏移量  54+sizeof(RGBQUAD)*256

    bfSize  图片的大小，bfOffBits +长 X 宽 X 位数  例如对于128X128X24位的图像  bfSize=128X128X24 +54+sizeof(RGBQUAD)*256

    bfReserved1和bfReserved1必须为0

 

 

 

BMP文件结构

如图1所示，BMP图像文件被分成4个部分：位图文件头（Bitmap File Header）、位图信息头（Bitmap Info Header）、颜色表（Color Map）和位图数据（即图像数据，Data Bits或Data Body）。

第1部分为位图文件头BITMAPFILEHEADER，是一个结构体类型，该结构的长度是固定的，为14个字节。其定义如下：

typedef struct tagBITMAPFILEHEADER
{
WORD bfType;  
DWORD bfSize；  
WORD bfReserved1;  
WORD bfReserved2;
DWORD bfOffBits;
} BITMAPFILEHEADER, FAR *LPBITMAPFILEHEADER,
*PBITMAPFILEHEADER;

BITMAPFILEHEADER结构的各个域详细说明如下：

bfType：位图文件类型，必须是0x424D，即字符串“BM”，也就是说，所有的“*.bmp”文件的头两个字节都是“BM”。

bfSize：位图文件大小，包括这14个字节。

bfReserved1, bfReserved2：Windows保留字，暂不用。

bfOffBits：从文件头到实际的位图数据的偏移字节数，图1中前3个部分的长度之和。


                             

第2部分为位图信息头BITMAPINFOHEADER，也是一个结构体类型的数据结构，该结构的长度也是固定的，为40个字节（WORD为无符号16位整数，DWORD为无符号32位整数，LONG为32位整数）。其定义如下：

typedef struct tagBITMAPINFOHEADER
{
DWORD biSize;    
LONG biWidth;    
LONG biHeight;    
WORD biPlanes;    
WORD biBitCount  
DWORD biCompression;  
DWORD biSizeImage;  
LONG biXPelsPerMeter;  
LONG biYPelsPerMeter;  
DWORD biClrUsed;  
DWORD biClrImportant;
} BITMAPINFOHEADER, FAR *LPBITMAPINFOHEADER,
*PBITMAPINFOHEADER;

BITMAPINFOHEADER结构的各个域的详细说明如下：

biSize：本结构的长度，为40个字节。

biWidth：位图的宽度，以像素为单位。

biHeight：位图的高度，以像素为单位。

biPlanes：目标设备的级别，必须是1。

biBitCount：每个像素所占的位数（bit），其值必须为1（黑白图像）、4（16色图）、8（256色）、24（真彩色图），新的BMP格式支持32位色。

biCompresssion：位图压缩类型，有效的值为BI_RGB（未经压缩）、BI_RLE8、BI_RLE4、BI_BITFILEDS（均为Windows定义常量）。这里只讨论未经压缩的情况，即biCompression=BI_RGB。

biSizeImage：实际的位图数据占用的字节数，该值的大小在第4部分位图数据中有具体解释。

biXPelsPerMeter：指定目标设备的水平分辨率，单位是像素/米。

biYPelsPerMeter：指定目标设备的垂直分辨率，单位是像素/米。

biClrUsed：位图实际用到的颜色数，如果该值为零，则用到的颜色数为2的biBitCount次幂。

biClrImportant：位图显示过程中重要的颜色数，如果该值为零，则认为所有的颜色都是重要的。

第3部分为颜色表。颜色表实际上是一个RGBQUAD结构的数组，数组的长度由biClrUsed指定（如果该值为零，则由biBitCount指定，即2的biBitCount次幂个元素）。RGBQUAD结构是一个结构体类型，占4个字节，其定义如下：

typedef struct tagRGBQUAD
{
BYTE rgbBlue;
BYTE rgbGreen;
BYTE rgbRed;
BYTE rgbReserved;
}RGBQUAD;

RGBQUAD结构的各个域的详细说明如下：

rgbBlue：该颜色的蓝色分量；

rgbGreen：该颜色的绿色分量；

rgbRed：该颜色的红色分量；

rgbReserved：保留字节，暂不用。

有些位图需要颜色表；有些位图（如真彩色图）则不需要颜色表，颜色表的长度由BITMAPINFOHEADER结构中biBitCount分量决定。对于biBitCount值为1的二值图像，每像素占1bit，图像中只有两种（如黑白）颜色，颜色表也就有21=2个表项，整个颜色表的大小为个字节；对于biBitCount值为8的灰度图像，每像素占8bit，图像中有颜色，颜色表也就有256个表项，且每个表项的R、G、B分量相等，整个颜色表的大小为个字节；而对于biBitCount=24的真彩色图像，由于每像素3个字节中分别代表了R、G、B三分量的值，此时不需要颜色表，因此真彩色图的BITMAPINFOHEADER结构后面直接就是位图数据。

第4部分是位图数据，即图像数据，其紧跟在位图文件头、位图信息头和颜色表（如果有颜色表的话）之后，记录了图像的每一个像素值。对于有颜色表的位图，位图数据就是该像素颜色在调色板中的索引值；对于真彩色图，位图数据就是实际的R、G、B值（三个分量的存储顺序是B、G、R）。下面分别就2色、 16色、256色和真彩色位图的位图数据进行说明：

对于2色位图，用1位就可以表示该像素的颜色，所以1个字节能存储8个像素的颜色值。
—
对于16色位图，用4位可以表示一个像素的颜色。所以一个字节可以存储2个像素的颜色值。
—
对于256色位图，1个字节刚好存储1个像素的颜色值。
—
对于真彩色位图，3个字节才能表示1个像素的颜色值。

需要注意两点：

第一，Windows规定一个扫描行所占的字节数必须是4的倍数，不足4的倍数则要对其进行扩充。假设图像的宽为biWidth个像素、每像素biBitCount个比特，其一个扫描行所占的真实字节数的计算公式如下：

DataSizePerLine = (biWidth * biBitCount /8+ 3) / 4*4

那么，不压缩情况下位图数据的大小（BITMAPINFOHEADER结构中的biSizeImage成员）计算如下：

biSizeImage = DataSizePerLine * biHeight


第二，一般来说，BMP文件的数据是从图像的左下角开始逐行扫描图像的，即从下到上、从左到右，将图像的像素值一一记录下来，因此图像坐标零点在图像左下角。