BMP
BMP(全稱Bitmap)是Window操作系統(tǒng)中的標準圖像文件格式
可以分成兩類:設備相關位圖(DDB)和設備無關位圖(DIB),使用非常廣。
它采用位映射存儲格式,除了圖像深度可選以外,不采用其他任何壓縮,因此,BMP文件所占用的空間很大。BMP文件的圖像深度可選lbit、4bit、8bit及24bit。BMP文件存儲數(shù)據(jù)時,圖像的掃描方式是按從左到右、從下到上的順序。由于BMP文件格式是Windows環(huán)境中交換與圖有關的數(shù)據(jù)的一種標準,因此在Windows環(huán)境中運行的圖形圖像軟件都支持BMP圖像格式。
組成
典型的BMP圖像文件由四部分組成:
1:位圖頭文件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),它包含BMP圖像文件的類型、顯示內(nèi)容等信息;
2:位圖信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),它包含有BMP圖像的寬、高、壓縮方法,以及定義顏色等信息;
3:調(diào)色板,這個部分是可選的,有些位圖需要調(diào)色板,有些位圖,比如真彩色圖(24位的BMP)就不需要調(diào)色板;
4:位圖數(shù)據(jù),這部分的內(nèi)容根據(jù)BMP位圖使用的位數(shù)不同而不同,在24位圖中直接使用RGB,而其他的小于24位的使用調(diào)色板中顏色索引值。
對應的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
1:BMP文件組成
BMP文件由文件頭、位圖信息頭、顏色信息和圖形數(shù)據(jù)四部分組成。
2:BMP文件頭(14字節(jié))
BMP文件頭數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)含有BMP文件的類型、文件大小和位圖起始位置等信息。
其結(jié)構(gòu)定義如下:
typedef struct tagBITMAPFILEHEADER
{
WORD bfType; // 位圖文件的類型,必須為BM(1-2字節(jié))
DWORD bfSize; // 位圖文件的大小,以字節(jié)為單位(3-6字節(jié))
WORD bfReserved1; // 位圖文件保留字,必須為0(7-8字節(jié))
WORD bfReserved2; // 位圖文件保留字,必須為0(9-10字節(jié))
DWORD bfOffBits; // 位圖數(shù)據(jù)的起始位置,以相對于位圖(11-14字節(jié))
// 文件頭的偏移量表示,以字節(jié)為單位
} BITMAPFILEHEADER;
3:位圖信息頭(40字節(jié))
BMP位圖信息頭數(shù)據(jù)用于說明位圖的尺寸等信息。
typedef struct tagBITMAPINFOHEADER{
DWORD biSize; // 本結(jié)構(gòu)所占用字節(jié)數(shù)(15-18字節(jié))
LONG biWidth; // 位圖的寬度,以像素為單位(19-22字節(jié))
LONG biHeight; // 位圖的高度,以像素為單位(23-26字節(jié))
WORD biPlanes; // 目標設備的級別,必須為1(27-28字節(jié))
WORD biBitCount;// 每個像素所需的位數(shù),必須是1(雙色),(29-30字節(jié))
// 4(16色),8(256色)或24(真彩色)之一
DWORD biCompression; // 位圖壓縮類型,必須是 0(不壓縮),(31-34字節(jié))
// 1(BI_RLE8壓縮類型)或2(BI_RLE4壓縮類型)之一
DWORD biSizeImage; // 位圖的大小,以字節(jié)為單位(35-38字節(jié))
LONG biXPelsPerMeter; // 位圖水平分辨率,每米像素數(shù)(39-42字節(jié))
LONG biYPelsPerMeter; // 位圖垂直分辨率,每米像素數(shù)(43-46字節(jié))
DWORD biClrUsed;// 位圖實際使用的顏色表中的顏色數(shù)(47-50字節(jié))
DWORD biClrImportant;// 位圖顯示過程中重要的顏色數(shù)(51-54字節(jié))
} BITMAPINFOHEADER;
4:顏色表
顏色表用于說明位圖中的顏色,它有若干個表項,每一個表項是一個RGBQUAD類型的結(jié)構(gòu),定義一種顏色。RGBQUAD結(jié)構(gòu)的定義如下:
typedef struct tagRGBQUAD {
BYTE rgbBlue;// 藍色的亮度(值范圍為0-255)
BYTE rgbGreen; // 綠色的亮度(值范圍為0-255)
BYTE rgbRed; // 紅色的亮度(值范圍為0-255)
BYTE rgbReserved;// 保留,必須為0
} RGBQUAD;
顏色表中RGBQUAD結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的個數(shù)有biBitCount來確定:
當biBitCount=1,4,8時,分別有2,16,256個表項;
當biBitCount=24時,沒有顏色表項。
位圖信息頭和顏色表組成位圖信息,BITMAPINFO結(jié)構(gòu)定義如下:
typedef struct tagBITMAPINFO {
BITMAPINFOHEADER bmiHeader; // 位圖信息頭
RGBQUAD bmiColors[1]; // 顏色表
} BITMAPINFO;
5:位圖數(shù)據(jù)
位圖數(shù)據(jù)記錄了位圖的每一個像素值,記錄順序是在掃描行內(nèi)是從左到右,掃描行之間是從下到上。位圖的一個像素值所占的字節(jié)數(shù):
當biBitCount=1時,8個像素占1個字節(jié);
當biBitCount=4時,2個像素占1個字節(jié);
當biBitCount=8時,1個像素占1個字節(jié);
當biBitCount=24時,1個像素占3個字節(jié);
Windows規(guī)定一個掃描行所占的字節(jié)數(shù)必須是
4的倍數(shù)(即以long為單位),不足的以0填充,
biSizeImage = ((((bi.biWidth * bi.biBitCount) + 31) ~31) / 8) * bi.biHeight;
具體數(shù)據(jù)舉例:
如某BMP文件開頭:
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 E007 1F00 0000*02F1 84F1 04F1 84F1 84F1 06F2 84F1 06F2 04F2 86F2 06F2 86F2 86F2 .... ....
文件部分
圖像文件頭
1)1-2:(這里的數(shù)字代表的是"字",即兩個字節(jié),下同)圖像文件頭。0x4d42='BM',表示是Windows支持的BMP格式。(注意:查ascii表B 0x42,M0x4d,bfType 為兩個字節(jié),B為low字節(jié),M為high字節(jié)所以bfType=0x4D42,而不是0x424D,但注意)
2)3-6:整個文件大小。4690 0000,為00009046h=36934。
3)7-8:保留,必須設置為0。
4)9-10:保留,必須設置為0。
5)11-14:從文件開始到位圖數(shù)據(jù)之間的偏移量(14+40+4*(2^biBitCount))。4600 0000,為00000046h=70,上面的文件頭就是35字=70字節(jié)。
位圖信息頭
6)15-18:位圖圖信息頭長度。
7) 19-22:位圖寬度,以像素為單位。8000 0000,為00000080h=128。
8)23-26:位圖高度,以像素為單位。9000 0000,為00000090h=144。
9)27-28:位圖的位面數(shù),該值總是1。0100,為0001h=1。
10)29-30:每個像素的位數(shù)。有1(單色),4(16色),8(256色),16(64K色,高彩色),24(16M色,真彩色),32(4096M色,增強型真彩色)。1000為0010h=16。
11)31-34:壓縮說明:有0(不壓縮),1(RLE 8,8位RLE壓縮),2(RLE 4,4位RLE壓縮,3(Bitfields,位域存放)。RLE簡單地說是采用像素數(shù)+像素值的方式進行壓縮。T408采用的是位域存放方式,用兩個字節(jié)表示一個像素,位域分配為r5b6g5。圖中0300 0000為00000003h=3。
12)35-38:用字節(jié)數(shù)表示的位圖數(shù)據(jù)的大小,該數(shù)必須是4的倍數(shù),數(shù)值上等于(≥位圖寬度的最小的4的倍數(shù))×位圖高度×每個像素位數(shù)。0090 0000為00009000h=80×90×2h=36864。
13)39-42:用象素/米表示的水平分辨率。A00F 0000為0000 0FA0h=4000。
14)43-46:用象素/米表示的垂直分辨率。A00F 0000為0000 0FA0h=4000。
15)47-50:位圖使用的顏色索引數(shù)。設為0的話,則說明使用所有調(diào)色板項。
16)51-54:對圖象顯示有重要影響的顏色索引的數(shù)目。如果是0,表示都重要。
彩色板
17)(55+0)到(50-1+2^biBitCount):彩色板規(guī)范。對于調(diào)色板中的每個表項,用下述方法來描述RGB的值:
1字節(jié)用于藍色分量
1字節(jié)用于綠色分量
1字節(jié)用于紅色分量
1字節(jié)用于填充符(設置為0)
對于24-位真彩色圖像就不使用彩色板,因為位圖中的RGB值就代表了每個象素的顏色。
如,彩色板為00F8 0000 E007 0000 1F00 0000 0000 0000,其中:
00F8為F800h = 1111 1000 0000 0000(二進制),是藍色分量的掩碼。
E007 為 07E0h = 0000 0111 1110 0000(二進制),是綠色分量的掩碼。
1F00為001Fh = 0000 0000 0001 [1]1111(二進制),是紅色分量的掩碼。
0000 總設置為0。
將掩碼跟像素值進行“與”運算再進行移位操作就可以得到各色分量值??纯囱诖a,就可以明白事實上在每個像素值的兩個字節(jié)16位中,按從高到低取5、6、5位分別就是r、g、b分量值。取出分量值后把r、g、b值分別乘以8、4、8就可以補齊第個分量為一個字節(jié),再把這三個字節(jié)按rgb組合,放入存儲器(同樣要反序),就可以轉(zhuǎn)換為24位標準BMP格式了。
圖像數(shù)據(jù)陣列
18)55(無調(diào)色板)-bfSize:每兩個字節(jié)表示一個像素。陣列中的第一個字節(jié)表示位圖左下角的象素,而最后一個字節(jié)表示位圖右上角的象素。
存儲算法
BMP文件通常是不壓縮的,所以它們通常比同一幅圖像的壓縮圖像文件格式要大很多。例如,一個800×600的24位幾乎占據(jù)1.4MB空間。因此它們通常不適合在因特網(wǎng)或者其它低速或者有容量限制的媒介上進行傳輸。根據(jù)顏色深度的不同,圖像上的一個像素可以用一個或者多個字節(jié)表示,它由n/8所確定(n是位深度,1字節(jié)包含8個數(shù)據(jù)位)。圖片瀏覽器等基于字節(jié)的ASCII值計算像素的顏色,然后從調(diào)色板中讀出相應的值。更為詳細的信息請參閱下面關于位圖文件的部分。n位2n種顏色的位圖近似字節(jié)數(shù)可以用下面的公式計算:BMP文件大小約等于 54+4*2的n次方+(w*h*n)/8,其中高度和寬度都是像素數(shù)。需要注意的是上面公式中的54是位圖文件的文件頭,是彩色調(diào)色板的大小。另外需要注意的是這是一個近似值,對于n位的位圖圖像來說,盡管可能有最多2n中顏色,一個特定的圖像可能并不會使用這些所有的顏色。由于彩色調(diào)色板僅僅定義了圖像所用的顏色,所以實際的彩色調(diào)色板將小于。如果想知道這些值是如何得到的,請參考下面文件格式的部分。由于存儲算法本身決定的因素,根據(jù)幾個圖像參數(shù)的不同計算出的大小與實際的文件大小將會有一些細小的差別。