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BMP图像格式详解 BMP是一种与硬件设备无关的图像文件格式使用非常广。它采用位映射存储格式除了图像深度可选以外不采用其他任何压缩因此BMP文件所占用的空间很大。BMP文件的图像深度可选lbit、4bit、8bit及24bit。BMP文件存储数据时图像的扫描方式是按从左到右、从下到上的顺序。 由于BMP文件格式是Windows环境中交换与图有关的数据的一种标准因此在Windows环境中运行的图形图像软件都支持BMP图像格式。文件结构　　典型的BMP图像文件由四部分组成　　1位图文件头数据结构它包含BMP图像文件的类型、显示内容等信息　　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　　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　　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。　　位图的类型　　位图一共有两种类型即设备相关位图DDB)和设备无关位图DIB。DDB位图在早期的Windows系统Windows 3.0以前)中是很普遍的事实上它也是唯一的。然而随着显示器制造技术的进步以及显示设备的多样化DDB位图的一些固有的问题开始浮现出来了。比如它不能够存储或者说获取创建这张图片的原始设备的分辨率这样应用程序就不能快速的判断客户机的显示设备是否适合显示这张图片。为了解决这一难题微软创建了DIB位图格式。　设备无关位图 (Device-Independent Bitmap)　　DIB位图包含下列的颜色和尺寸信息　　 原始设备即创建图片的设备的颜色格式。　　 原始设备的分辨率。　　 原始设备的调色板　　 一个位数组由红、绿、蓝RGB三个值代表一个像素。　　 一个数组压缩标志用于表明数据的压缩方案如果需要的话。　　以上这些信息保存在BITMAPINFO结构中该结构由BITMAPINFOHEADER结构和两个或更多个RGBQUAD结构所组成。BITMAPINFOHEADER结构所包含的成员表明了图像的尺寸、原始设备的颜色格式、以及数据压缩方案等信息。RGBQUAD结构标识了像素所用到的颜色数据。　　DIB位图也有两种形式即底到上型DIB(bottom-up)和顶到下型DIB(top-down)。底到上型DIB的原点(origin)在图像的左下角而顶到下型DIB的原点在图像的左上角。如果DIB的高度值由BITMAPINFOHEADER结构中的biHeight成员标识是一个正值那么就表明这个DIB是一个底到上型DIB如果高度值是一个负值那么它就是一个顶到下型DIB。注意顶到下型的DIB位图是不能被压缩的。　　位图的颜色格式是通过颜色面板值(planes)和颜色位值(bitcount)计算得来的颜色面板值永远是1而颜色位值则可以是1、4、8、16、24、32其中的一个。如果它是1则表示位图是一张单色位图译者注通常是黑白位图只有黑和白两种颜色当然它也可以是任意两种指定的颜色如果它是4,则表示这是一张VGA位图如果它是8、16、24、或是32则表示该位图是其他设备所产生的位图。如果应用程序想获取当前显示设备或打印机的颜色位值或称位深度可调用API函数GetDeviceCaps()并将第二个参数设为BITSPIXEL即可。　　显示设备的分辨率是以每米多少个像素来表明的应用程序可以通过以下三个步骤来获取显示设备或打印机的水平分辨率　　1. 调用GetDeviceCaps()函数指定第二个参数为HORZRES。　　2. 再次调用GetDeviceCaps()函数指定第二个参数为HORZSIZE。　　3. 用第一个返回值除以第二个返回值。即GetDeviceCaps(hDC,HORZRES)/GetDeviceCaps(hDC,HORZSIZE);　　应用程序也可以使用相同的三个步骤来获取设备的垂直分辨率不同之处只是要将HORZRES替换为VERTRES把HORZSIZE替换为VERTSIZE即可。　　调色板是被保存在一个RGBQUAD结构的数组中该结构指出了每一种颜色的红、绿、蓝的分量值。位数组中的每一个索引都对应于一个调色板项即一个RGBQUAD结构应用程序将根据这种对应关系将像素索引值转换为像素RGB值真实的像素颜色。应用程序也可以通过调用GetDeviceCaps()函数来获取当前显示设备的调色板尺寸将该函数的第二个参数设为NUMCOLORS即可。　　Win32 API支持位数据的压缩只对8位和4位的底到上型DIB位图。压缩方法是采用运行长度编码方案RLE)RLE使用两个字节来描述一个句法第一个字节表示重复像素的个数第二个字节表示重复像素的索引值。有关压缩位图的详细信息请参见对BITMAPINFOHEADER结构的解释。　　应用程序可以从一个DDB位图创建出一个DIB位图步骤是先初始化一些必要的结构然后再调用GetDIBits()函数。不过有些显示设备有可能不支持这个函数你可以通过调用GetDeviceCaps()函数来确定一下GetDeviceCaps()函数在调用时指定RC_DI_BITMAP作为RASTERCAPS的标志。　　应用程序可以用DIB去设置显示设备上的像素译者注也就是显示DIB方法是调用SetDIBitsToDevice()函数或调用StretchDIBits()函数。同样有些显示设备也有可能不支持以上这两个函数这时你可以指定RC_DIBTODEV作为RASTERCAPS标志然后调用GetDeviceCaps()函数来判断该设备是否支持SetDIBitsToDevice()函数。也可以指定RC_STRETCHDIB作为RASTERCAPS标志来调用GetDeviceCaps()函数来判断该设备是否支持StretchDIBits()函数。　　如果应用程序只是要简单的显示一个已经存在的DIB位图那么它只要调用SetDIBitsToDevice()函数就可以。比如一个电子表格软件它可以打开一个图表文件在窗口中简单的调用SetDIBitsToDevice()函数将图形显示在窗口中。但如果应用程序要重复的绘制位图的话则应该使用BitBlt()函数因为BitBlt()函数的执行速度要比SetDIBitsToDevice()函数快很多。　　设备相关位图 (Device-Dependent Bitmaps)　　设备相关位图DDB之所以现在还被系统支持只是为了兼容旧的Windows 3.0软件如果程序员现在要开发一个与位图有关的程序则应该尽量使用或生成DIB格式的位图。　　DDB位图是被一个单个结构BITMAP所描述这个结构的成员标明了该位图的宽度、高度、设备的颜色格式等信息。　　DDB位图也有两种类型即可废弃的(discardable)DDB和不可废弃的(nondiscardable)DDB。可废弃的DDB位图就是一种当系统内存缺乏并且该位图也没有被选入设备描述表DC的时候系统就会把该DDB位图从内存中清除即废弃。不可废弃的DDB则是无论系统内存多少都不会被系统清除的DDB。API函数CreateDiscardableBitmap()函数可用于创建可废弃位图。而函数CreateBitmap()、CreateCompatibleBitmap()、和CreateBitmapIndirect()可用于创建不可废弃的位图。　　应用程序可以通过一个DIB位图而创建一个DDB位图只要先初始化一些必要的结构然后再调用CreateDIBitmap()函数就可以。如果在调用该函数时指定了CBM_INIT标志那么这一次调用就等价于先调用CreateCompatibleBitmap()创建当前设备格式的DDB位图然后又调用SetDIBits()函数转换DIB格式到DDB格式。可能有些设备并不支持SetDIBits()函数你可以指定RC_DI_BITMAP作为RASTERCAPS的标志然后调用GetDeviceCaps()函数来判断一下。　　对应的数据结构　　1BMP文件组成　　BMP文件由文件头、位图信息头、颜色信息和图形数据四部分组成。　　2BMP文件头(14字节)　　BMP文件头数据结构含有BMP文件的类型、文件大小和位图起始位置等信息。　　其结构定义如下:　　typedef struct tagBITMAPFILEHEADER　　{　　WORD bfType; // 位图文件的类型必须为BM(0-1字节)　　DWORD bfSize; // 位图文件的大小以字节为单位(2-5字节)　　WORD bfReserved1; // 位图文件保留字必须为0(6-7字节)　　WORD bfReserved2; // 位图文件保留字必须为0(8-9字节)　　DWORD bfOffBits; // 位图数据的起始位置以相对于位图(10-13字节)　　// 文件头的偏移量表示以字节为单位　　} BITMAPFILEHEADER;　　3位图信息头(40字节)　　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(14-17字节)　　LONG biWidth; // 位图的宽度以像素为单位(18-21字节)　　LONG biHeight; // 位图的高度以像素为单位(22-25字节)　　WORD biPlanes; // 目标设备的级别必须为1(26-27字节)　　WORD biBitCount;// 每个像素所需的位数必须是1(双色),(28-29字节)　　// 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),(30-33字节)　　// 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(34-37字节)　　LONG biXPelsPerMeter; // 位图水平分辨率每米像素数(38-41字节)　　LONG biYPelsPerMeter; // 位图垂直分辨率每米像素数(42-45字节)　　DWORD biClrUsed;// 位图实际使用的颜色表中的颜色数(46-49字节)　　DWORD biClrImportant;// 位图显示过程中重要的颜色数(50-53字节)　　} BITMAPINFOHEADER;　　4颜色表　　颜色表用于说明位图中的颜色它有若干个表项每一个表项是一个RGBQUAD类型的结构定义一种颜色。RGBQUAD结构的定义如下:　　typedef struct tagRGBQUAD {　　BYTE rgbBlue;// 蓝色的亮度(值范围为0-255)　　BYTE rgbGreen; // 绿色的亮度(值范围为0-255)　　BYTE rgbRed; // 红色的亮度(值范围为0-255)　　BYTE rgbReserved;// 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biBitCount1,4,8时分别有2,16,256个表项;　　当biBitCount24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;　　5位图数据　　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biBitCount1时8个像素占1个字节;　　当biBitCount4时2个像素占1个字节;　　当biBitCount8时1个像素占1个字节;　　当biBitCount24时,1个像素占3个字节;　　Windows规定一个扫描行所占的字节数必须是　　4的倍数(即以long为单位),不足的以0填充　　biSizeImage ((((bi.biWidth * bi.biBitCount) 31) ~31) / 8) * bi.biHeight;　　具体数据举例　　如某BMP文件开头　　424D 4690 0000 0000 0000 4600 0000 2800 0000 8000 0000 9000 0000 0100*1000 0300 0000 0090 0000 A00F 0000 A00F 0000 0000 0000 0000 0000*00F8 0000 E007 0000 1F00 0000 0000 0000*02F1 84F1 04F1 84F1 84F1 06F2 84F1 06F2 04F2 86F2 06F2 86F2 86F2 …. ….　　BMP文件可分为四个部分位图文件头、位图信息头、彩色板、图像数据阵列在上图中已用*分隔。　　一、图像文件头　　11(这里的数字代表的是字,即两个字节,下同)图像文件头。0x4D42’BM’表示是Windows支持的BMP格式。　　22-3整个文件大小。4690 0000为00009046h36934。　　34-5保留必须设置为0。　　46-7从文件开始到位图数据之间的偏移量。4600 0000为00000046h70上面的文件头就是35字70字节。　　二、位图信息头　　58-9位图图信息头长度。　　610-11位图宽度以像素为单位。8000 0000为0000080h128。　　712-13位图高度以像素为单位。9000 0000为00000090h144。　　814位图的位面数该值总是1。0100为0001h1。　　915每个像素的位数。有1单色416色8256色1664K色高彩色2416M色真彩色324096M色增强型真彩色。1000为0010h16。　　1016-17压缩说明有0不压缩1RLE 88位RLE压缩2RLE 44位RLE压缩3Bitfields位域存放。RLE简单地说是采用像素数像素值的方式进行压缩。T408采用的是位域存放方式用两个字节表示一个像素位域分配为r5b6g5。图中0300 0000为00000003h3。　　1118-19用字节数表示的位图数据的大小该数必须是4的倍数数值上等于≥位图宽度的最小的4的倍数×位图高度×每个像素位数。0090 0000为00009000h80×90×2h36864。　　1220-21用象素/米表示的水平分辨率。A00F 0000为0000 0FA0h4000。　　1322-23用象素/米表示的垂直分辨率。A00F 0000为0000 0FA0h4000。　　1424-25位图使用的颜色索引数。设为0的话则说明使用所有调色板项。　　1526-27对图象显示有重要影响的颜色索引的数目。如果是0表示都重要。　　三、彩色板　　1628-….(不确定)彩色板规范。对于调色板中的每个表项用下述方法来描述RGB的值　　1字节用于蓝色分量　　1字节用于绿色分量　　1字节用于红色分量　　1字节用于填充符(设置为0)　　对于24-位真彩色图像就不使用彩色板因为位图中的RGB值就代表了每个象素的颜色。　　如彩色板为00F8 0000 E007 0000 1F00 0000 0000 0000其中　　00FB 0000为FB00h1111100000000000二进制是蓝色分量的掩码。　　E007 0000为 07E0h0000011111100000二进制是绿色分量的掩码。　　1F00 0000为001Fh0000000000011111二进制是红色分量的掩码。　　0000 0000总设置为0。　　将掩码跟像素值进行“与”运算再进行移位操作就可以得到各色分量值。看看掩码就可以明白事实上在每个像素值的两个字节16位中按从高到低取5、6、5位分别就是r、g、b分量值。取出分量值后把r、g、b值分别乘以8、4、8就可以补齐第个分量为一个字节再把这三个字节按rgb组合放入存储器同样要反序就可以转换为24位标准BMP格式了。　　四、图像数据阵列　　17)27(无调色板)-每两个字节表示一个像素。阵列中的第一个字节表示位图左下角的象素而最后一个字节表示位图右上角的象素。　　五、存储算法　　BMP文件通常是不压缩的所以它们通常比同一幅图像的压缩图像文件格式要大很多。例如一个800×600的24位几乎占据1.4MB空间。因此它们通常不适合在因特网或者其它低速或者有容量限制的媒介上进行传输。 根据颜色深度的不同图像上的一个像素可以用一个或者多个字节表示它由n/8所确定n是位深度1字节包含8个数据位。图片浏览器等基于字节的ASCII值计算像素的颜色然后从调色板中读出相应的值。更为详细的信息请参阅下面关于位图文件的部分。 n位2n种颜色的位图近似字节数可以用下面的公式计算 BMP文件大小约等于 544*2的n次方w*h*n)/8其中高度和宽度都是像素数。 需要注意的是上面公式中的54是位图文件的文件头是彩色调色板的大小。另外需要注意的是这是一个近似值对于n位的位图图像来说尽管可能有最多2n中颜色一个特定的图像可能并不会使用这些所有的颜色。由于彩色调色板仅仅定义了图像所用的颜色所以实际的彩色调色板将小于。 如果想知道这些值是如何得到的请参考下面文件格式的部分。 由于存储算法本身决定的因素根据几个图像参数的不同计算出的大小与实际的文件大小将会有一些细小的差别。