BMP文件格式介绍
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BMP图像格式详解一.简介BMP(Bitmap-File)图形文件是Windows采用的图形文件格式,在Windows环境下运行的所有图象处理软件都支持BMP图象文件格式。
Windows系统内部各图像绘制操作都是以BMP为基础的。
Windows 3.0以前的BMP图文件格式与显示设备有关,因此把这种BMP图象文件格式称为设备相关位图DDB(device-dependent bitmap)文件格式。
Windows 3.0以后的BMP图象文件与显示设备无关,因此把这种BMP图象文件格式称为设备无关位图DIB(device-independent bitmap)格式(注:Windows 3.0以后,在系统中仍然存在DDB位图,象BitBlt()这种函数就是基于DDB位图的,只不过如果你想将图像以BMP格式保存到磁盘文件中时,微软极力推荐你以DIB格式保存),目的是为了让Windows能够在任何类型的显示设备上显示所存储的图象。
BMP位图文件默认的文件扩展名是BMP或者bmp(有时它也会以.DIB或.RLE作扩展名)。
二.BMP格式结构BMP文件的数据按照从文件头开始的先后顺序分为四个部分:◆位图文件头(bmp file header):提供文件的格式、大小等信息◆位图信息头(bitmap information):提供图像数据的尺寸、位平面数、压缩方式、颜色索引等信息◆调色板(color palette):可选,如使用索引来表示图像,调色板就是索引与其对应的颜色的映射表◆位图数据(bitmap data):图像数据区BMP图片文件数据表如下:三.BMP文件头BMP文件头结构体定义如下:typedef struct tagBITMAPFILEHEADER{UINT16 bfType; //2Bytes,必须为"BM",即0x424D 才是Windows位图文件DWORD bfSize; //4Bytes,整个BMP文件的大小UINT16 bfReserved1; //2Bytes,保留,为0UINT16 bfReserved2; //2Bytes,保留,为0DWORD bfOffBits; //4Bytes,文件起始位置到图像像素数据的字节偏移量} BITMAPFILEHEADER;BMP文件头数据表如下:四.BMP信息头BMP信息头结构体定义如下:typedef struct _tagBMP_INFOHEADER{DWORD biSize; //4Bytes,INFOHEADER结构体大小,存在其他版本INFOHEADER,用作区分LONG biWidth; //4Bytes,图像宽度(以像素为单位)LONG biHeight; //4Bytes,图像高度,+:图像存储顺序为Bottom2Top,-:Top2BottomWORD biPlanes; //2Bytes,图像数据平面,BMP存储RGB数据,因此总为1 WORD biBitCount; //2Bytes,图像像素位数DWORD biCompression; //4Bytes,0:不压缩,1:RLE8,2:RLE4DWORD biSizeImage; //4Bytes,4字节对齐的图像数据大小LONG biXPelsPerMeter; //4 Bytes,用象素/米表示的水平分辨率LONG biYPelsPerMeter; //4 Bytes,用象素/米表示的垂直分辨率DWORD biClrUsed; //4 Bytes,实际使用的调色板索引数,0:使用所有的调色板索引DWORD biClrImportant; //4 Bytes,重要的调色板索引数,0:所有的调色板索引都重要}BMP_INFOHEADER;BMP信息头数据表如下:五.BMP调色板BMP调色板结构体定义如下:typedef struct _tagRGBQUAD{BYTE rgbBlue; //指定蓝色强度BYTE rgbGreen; //指定绿色强度BYTE rgbRed; //指定红色强度BYTE rgbReserved; //保留,设置为0 } RGBQUAD;1,4,8位图像才会使用调色板数据,16,24,32位图像不需要调色板数据,即调色板最多只需要256项(索引0 - 255)。
BMP文件格式,又称为Bitmap(位图)或是DIB(Device-Independent Device,设备无关位图),是Windows系统中广泛使用的图像文件格式。
由于它可以不作任何变换地保存图像像素域的数据,因此成为我们取得RAW数据的重要来源。
Windows的图形用户界面(graphical user interfaces)也在它的内建图像子系统GDI中对BMP格式提供了支持。
下面以Notepad++为分析工具,结合Windows的位图数据结构对BMP文件格式进行一个深度的剖析。
BMP文件的数据按照从文件头开始的先后顺序分为四个部分:bmp文件头(bmp file header):提供文件的格式、大小等信息位图信息头(bitmap information):提供图像数据的尺寸、位平面数、压缩方式、颜色索引等信息调色板(color palette):可选,如使用索引来表示图像,调色板就是索引与其对应的颜色的映射表位图数据(bitmap data):就是图像数据啦^_^下面结合Windows结构体的定义,通过一个表来分析这四个部分。
我们一般见到的图像以24位图像为主,即R、G、B三种颜色各用8个bit来表示,这样的图像我们称为真彩色,这种情况下是不需要调色板的,也就是所位图信息头后面紧跟的就是位图数据了。
因此,我们常常见到有这样一种说法:位图文件从文件头开始偏移54个字节就是位图数据了,这其实说的是24或32位图的情况。
这也就解释了我们按照这种程序写出来的程序为什么对某些位图文件没用了。
下面针对一幅特定的图像进行分析,来看看在位图文件中这四个数据段的排布以及组成。
我们使用的图像显示如下:这是一幅16位的位图文件,因此它是含有调色板的。
在拉出图像数据进行分析之前,我们首先进行几个约定:1. 在BMP文件中,如果一个数据需要用几个字节来表示的话,那么该数据的存放字节顺序为“低地址村存放低位数据,高地址存放高位数据”。
BMP文件构成BMP格式:这是一种常用的数字影像格式,一个BMP文件大体上分成如下4个部分:BITMAPFILEHEADER(位图文件头)、BITMAPINFOHEADER(位图信息头)、Palette(调色版)、DIB Pixels(DIB图像数据)。
第一部分:位图文件头BITMAPFILEHEADER,它是一个结构typedef struct tagBITMAPFILEHEADER{WORD bfType;DWORD bfSize;WORD bfReserved1;WORD bfReserved2;DWORD bfOffBits;}BITMAPFILEHEADER, FAR *LPBITMAPFILEHEADER;该结构的长度是固定的,为14个字节,各参数说明如下:bfType:指定文件类型,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:指定文件大小;bfReserved1、bfReserved2:为保留字,不用考虑;bfOffBits:为文件头到实际的位图数据的偏移字节数,也就是前三部分长度之和。
第二部分:位图信息头BITMAPINFOHEADERtypedef struct tagBITMAPINFOHEADER{DWORD bfSize;LONG biWidth;LONG biHeight;WORD biPlanes;WORD biBitCount;DWORD biCompression;DWORD biSizeImage;LONG biXPelsPerMeter;LONG biYPersPerMeter;DWORD biClrUsed;DWORD biClrImportant;}BITMAPINFOHEADER, FAR *LPBITMAPINFOHEADER;该结构的长度为40个节,各参数的意义说明如下:biSize:指定这个结构的大小,为40个字节;biWidth:指定图像的宽度,单位是像素;biHeight:指定图像的高度,单位是像素;biPlanes:必须是1;biBitCount:指定表示颜色要用到的位数,常用的值1(黑白)8(256色)、24(真彩色);biCompression:指定位图是否压缩,有效值为BI_RGB、BI_RLE4、BI_RLE8。
bmp是什么格式BMP 是什么格式在我们日常使用电脑以及处理各种图像文件的过程中,经常会遇到各种各样的文件格式,比如 JPEG、PNG、GIF 等等。
而今天咱们要聊的是 BMP 格式。
BMP 是一种比较常见的图像文件格式,全称为 Bitmap,也就是位图。
简单来说,它就是一种用于存储图像的格式。
BMP 格式的特点之一就是它几乎不进行压缩,或者说压缩率极低。
这就意味着图像在存储时会保留大量的原始数据,从而能够提供非常高的图像质量。
因为没有经过过度的压缩处理,所以图像的细节、颜色等信息都能得到最大程度的保留。
这对于那些对图像质量要求极高的应用场景,比如专业的图像处理、打印等,是非常重要的。
从结构上来看,BMP 格式的文件通常由文件头、信息头、颜色表和图像数据这几个部分组成。
文件头包含了一些关于文件的基本信息,比如文件类型、文件大小、数据起始位置等等。
信息头则提供了关于图像的详细描述,比如图像的宽度、高度、颜色深度等。
颜色表在一些特定的 BMP 格式中存在,用于定义图像中所使用的颜色。
而图像数据部分就是实实在在存储图像每个像素的颜色值了。
BMP 格式的优点是显而易见的。
首先就是前面提到的图像质量高,因为几乎不压缩,所以不会有因为压缩而导致的图像失真或质量下降的问题。
其次,BMP 格式的结构相对简单,易于理解和处理,这对于一些需要直接对图像数据进行操作的程序来说是很方便的。
然而,BMP 格式也有一些明显的缺点。
由于不压缩或者压缩率低,导致文件体积通常较大。
想象一下,一张高分辨率的 BMP 图像可能会占用几十兆甚至上百兆的存储空间,这在网络传输或者存储空间有限的情况下就会带来很大的不便。
在实际应用中,BMP 格式虽然不常直接用于网络上的图像展示或者一般的图像存储,但在某些特定的领域还是有其用武之地的。
比如说,在一些操作系统的界面元素中,或者在一些早期的游戏和程序中,可能会使用 BMP 格式的图像。
另外,对于一些需要进行图像编辑和处理的专业软件,也会支持BMP 格式的导入和导出,方便用户在处理过程中保持图像的高质量。
BMP格式介绍(⼀)原理篇:⼀、编码的意义。
让我们从⼀个简单的问题开始,-2&-255(中间的操作符表⽰and的意思)的结果是多少,这个很简单的问题,但是能够写出解答过程的⼈并不多。
这个看起来和图⽚格式没有关系的问题恰恰是图⽚格式的核⼼内容以⾄于整个计算机系统的核⼼内容,多媒体技术虽然没有数据结构,操作系统等计算机基础课所占的地位重,但是在于研究编码⽅⾯有着⾮常重要的地位。
图像其实可以看做⼀种特殊编码过的⽂件。
⼆、从简单的24位bmp开始bmp是最常见也是编码⽅式最简单的图⽚格式,这⾥不说明⼀幅图⽚是怎么显⽰在电脑上的,那不是多媒体技术研究的问题,我们来研究bmp的格式问题,为了使各位能够最快的了解bmp格式,我们从24位的⼀个16*16的⼩图像开始。
我们使⽤常⽤的绘图软件创建⼀个16*16的24位bmp图像,如下图所⽰:可以看到图⽚很⼩,我们使⽤ultra-edit看看其内部是什么(ultra-edit是⼀个⽐记事本更加⾼级的编辑软件,可以在⽹上下载到),我们打开其内部看到的是如下的⼀个⼗六进制的数据⽂件:看起来很⾼深⽽⼜很凌乱的样⼦,我们慢慢地说明这些看起来很凌乱的数据流都代表了什么意思,⾸先我们要说明的是,这⾥⾯⼀个数字代表的是⼀个字节,⽐如头两个数42 4d是两个⼗六进制的数,代表了两个字节。
可以看到在UE中⼀⾏是⼗六个字节。
在具体说明每个字节的含义之前,⾸先需要说明的是字节的排布⽅式,在操作系统和计算机组成结构⾥⾯有⼤端法和⼩端法(如果有遗忘可以查⼀下书),简易的说法是这样的,⼩端法的意思是“低地址村存放低位数据,⾼地址存放⾼位数据”,⼤端法就是反过来的,举个例⼦,如果地址从左到右依次增⼤,那么数据01 02的⼩端法存储⽅式是02 01,⼤端法的存储⽅式就是01 02。
在所有的intel的机器上都是采⽤的⼩端法,⽽⼤端法主要存在于摩托罗拉造的处理器的机器上,所以如果你⽤的是⼀个果粉,⽤的是MAC的话,那么你看到的数据排布⽅式是和我们说明中是相反的。
图形图像文件格式简介图形图像文件格式是指用于存储和传输图形和图像数据的文件格式。
不同的文件格式采用不同的编码方式和压缩算法,以适应不同的应用场景和设备要求。
本文将介绍常见的图形图像文件格式及其特点。
一、位图格式1. BMP(Bitmap)BMP是一种无压缩的位图格式,采用像素点的颜色数据来表示图像。
它的优点是图像质量高,颜色准确,可广泛应用于图像编辑和打印等应用。
然而,BMP文件体积较大,占用存储空间较多。
2. GIF(Graphics Interchange Format)GIF是一种采用LZW压缩算法的位图格式,支持多帧图像和透明色。
由于GIF文件体积较小,支持动画效果和简单的透明效果,常用于网络上的图像传输。
然而,GIF只支持256色调色板,不适合存储真彩色图像。
3. JPEG(Joint Photographic Experts Group)JPEG是一种广泛应用的有损压缩图像格式,通过牺牲一定的图像质量来降低文件体积。
JPEG文件支持16.7百万种颜色,适合存储照片和复杂图像。
JPEG还支持渐进式加载,可通过多个扫描逐渐显示图像,提升用户体验。
4. PNG(Portable Network Graphics)PNG是一种无损压缩图像格式,具有高压缩比和无损失的图像质量。
PNG支持全局颜色表、透明色和支持Alpha通道的透明效果,适用于图像编辑和网络图像传输。
然而,PNG文件的压缩时间较长,不适合实时图像压缩。
二、矢量格式1. SVG(Scalable Vector Graphics)SVG是一种基于XML描述的矢量图形格式,使用数学公式定义图形,可无损放缩。
由于SVG图形是基于矢量点和线定义的,因此可以无损放大缩小而不失真。
SVG文件可以在不同分辨率的设备上显示,适用于Web应用和图形设计。
2. AI(Adobe Illustrator)AI是Adobe Illustrator软件的专用矢量图形格式,支持层级编辑和多种效果。
BMP文件格式6.1.1 简介位图文件(B it m a p-File,BMP)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以前的BMP位图文件格式与显示设备有关,因此把它称为设备相关位图(d evice-d ependent b itmap,DDB)文件格式。
Windows 3.0以后的BMP位图文件格式与显示设备无关,因此把这种BMP位图文件格式称为设备无关位图(d evice-i ndependent b itmap,DIB)格式,目的是为了让Windows能够在任何类型的显示设备上显示BMP位图文件。
BMP位图文件默认的文件扩展名是BMP或者bmp。
6.1.2 文件结构位图文件可看成由4个部分组成:位图文件头(bitmap-file header)、位图信息头(bitmap-information header)、彩色表(color table)和定义位图的字节阵列,它们的名称和符号如表6-01所示。
表6-01 BMP图像文件组成部分的名称和符号位图文件的组成结构名称符号位图文件头(bitmap-file header)BITMAPFILEHEADER bmfh位图信息头(bitmap-information header)BITMAPINFOHEADER bmih彩色表(color table)RGBQUAD aColors[]图像数据阵列字节BYTE aBitmapBits[]位图文件结构可综合在表6-02中。
表6-02 位图文件结构内容摘要偏移量域的名称大小内容图像文件头0000h标识符(Identifier)2 bytes两字节的内容用来识别位图的类型:‘BM’: Windows 3.1x, 95, NT, …‘BA’:OS/2 Bitmap Array‘CI’:OS/2 Color Icon‘CP’:OS/2 Color Pointer‘IC’: OS/2 Icon‘PT’:OS/2 Pointer 0002h File Size 1 dword用字节表示的整个文件的大小0006h Reserved 1 dword保留,设置为0000Ah Bitmap DataOffset 1 dword从文件开始到位图数据开始之间的数据(bitmapdata)之间的偏移量000Eh Bitmap HeaderSize 1 dword位图信息头(Bitmap Info Header)的长度,用来描述位图的颜色、压缩方法等。
下面的长度表示:28h - Windows 3.1x, 95, NT, …0Ch - OS/2 1.xF0h - OS/2 2.x0012h Width 1 dword位图的宽度,以像素为单位0016h Height 1 dword位图的高度,以像素为单位001Ah Planes 1 word位图的位面数图像信息头001Ch Bits Per Pixel 1 word每个像素的位数1 - Monochrome bitmap4 - 16 color bitmap8 - 256 color bitmap16 - 16bit (high color) bitmap24 - 24bit (true color) bitmap32 - 32bit (true color) bitmap001Eh Compression 1 dword压缩说明:0 - none (也使用BI_RGB表示)1 - RLE 8-bit / pixel (也使用BI_RLE4表示)2 - RLE 4-bit / pixel (也使用BI_RLE8表示)3 - Bitfields (也使用BI_BITFIELDS表示)0022h Bitmap DataSize 1 dword用字节数表示的位图数据的大小。
该数必须是4的倍数0026h HResolution 1 dword用像素/米表示的水平分辨率002Ah VResolution 1 dword用像素/米表示的垂直分辨率002Eh Colors 1 dword位图使用的颜色数。
如8-位/像素表示为100h或者256.0032h ImportantColors 1 dword指定重要的颜色数。
当该域的值等于颜色数时,表示所有颜色都一样重要调色板数据0036h Palette N * 4byte调色板规范。
对于调色板中的每个表项,这4个字节用下述方法来描述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)图像数据0436h Bitmap Data x bytes该域的大小取决于压缩方法,它包含所有的位图数据字节,这些数据实际就是彩色调色板的索引号6.1.3 构件详解1. 位图文件头位图文件头包含有关于文件类型、文件大小、存放位置等信息,在Windows 3.0以上版本的位图文件中用BITMAPFILEHEADER结构来定义:typedef struct tagBITMAPFILEHEADER { /* bmfh */UINT bfType;DWORD bfSize;UINT bfReserved1;UINT bfReserved2;DWORD bfOffBits;} BITMAPFILEHEADER;其中:bfType说明文件的类型.bfSize说明文件的大小,用字节为单位bfReserved1保留,设置为0bfReserved2保留,设置为0bfOffBits说明从BITMAPFILEHEADER结构开始到实际的图像数据之间的字节偏移量2. 位图信息头位图信息用BITMAPINFO结构来定义,它由位图信息头(bitmap-information header)和彩色表(color table)组成,前者用BITMAPINFOHEADER结构定义,后者用RGBQUAD结构定义。
BITMAPINFO结构具有如下形式:typedef struct tagBITMAPINFO { /* bmi */BITMAPINFOHEADER bmiHeader;RGBQUAD bmiColors[1];} BITMAPINFO;其中:bmiHeader说明BITMAPINFOHEADER结构bmiColors说明彩色表RGBQUAD结构的阵列BITMAPINFOHEADER结构包含有位图文件的大小、压缩类型和颜色格式,其结构定义为:typedef struct tagBITMAPINFOHEADER { /* bmih */DWORD biSize;LONG biWidth;LONG biHeight;WORD biPlanes;DWORD biCompression;DWORD biSizeImage;LONG biXPelsPerMeter;LONG biYPelsPerMeter;DWORD biClrUsed;DWORD biClrImportant;} BITMAPINFOHEADER;其中:biSize说明BITMAPINFOHEADER结构所需要的字节数biWidth说明图像的宽度,以像素为单位biHeight说明图像的高度,以像素为单位biPlanes为目标设备说明位面数,其值设置为1biBitCount说明位数/像素,其值为1、2、4或者24biCompression说明图像数据压缩的类型。
其值可以是下述值之一:BI_RGB:没有压缩;BI_RLE8:每个像素8位的RLE压缩编码,压缩格式由2字节组成(重复像素计数和颜色索引);BI_RLE4:每个像素4位的RLE压缩编码,压缩格式由2字节组成biSizeImage说明图像的大小,以字节为单位。
当用BI_RGB格式时,可设置为0biXPelsPerMeter说明水平分辨率,用像素/米表示biYPelsPerMeter说明垂直分辨率,用像素/米表示biClrUsed说明位图实际使用的彩色表中的颜色索引数biClrImportant说明对图像显示有重要影响的颜色索引的数目,如果是0,表示都重要。
现就BITMAPINFOHEADER结构作如下说明:(1) 彩色表的定位应用程序可使用存储在biSize成员中的信息来查找在BITMAPINFO结构中的彩色表,如下所示:pColor = ((LPSTR) pBitmapInfo + (WORD) (pBitmapInfo->bmiHeader.biSize))biBitCount=1 表示位图最多有两种颜色,黑色和白色。
图像数据阵列中的每一位表示一个像素。
biBitCount=4 表示位图最多有16种颜色。
每个像素用4位表示,并用这4位作为彩色表的表项来查找该像素的颜色。
例如,如果位图中的第一个字节为0x1F,它表示有两个像素,第一像素的颜色就在彩色表的第2表项中查找,而第二个像素的颜色就在彩色表的第16表项中查找。
biBitCount=8 表示位图最多有256种颜色。
每个像素用8位表示,并用这8位作为彩色表的表项来查找该像素的颜色。
例如,如果位图中的第一个字节为0x1F,这个像素的颜色就在彩色表的第32表项中查找。
biBitCount=24 表示位图最多有224=16 777 216种颜色。
bmiColors (或者bmciColors)成员就为NULL。
每3个字节代表一个像素,其颜色有R、G、B字节的相对强度决定。
(3) ClrUsedBITMAPINFOHEADER结构中的成员ClrUsed指定实际使用的颜色数目。
如果ClrUsed设置成0,位图使用的颜色数目就等于biBitCount成员中的数目。
(4) 图像数据压缩① BI_RLE8:每个像素为8位的RLE压缩编码,可使用编码方式和绝对方式中的任何一种进行压缩,这两种方式可在同一幅图中的任何地方使用。
编码方式:由2个字节组成,第一个字节指定使用相同颜色的像素数目,第二个字节指定使用的颜色索引。
此外,这个字节对中的第一个字节可设置为0,联合使用第二个字节的值表示:第二个字节的值为0:行的结束。
第二个字节的值为1:图像结束。
第二个字节的值为2:其后的两个字节表示下一个像素从当前开始的水平和垂直位置的偏移量。
绝对方式:第一个字节设置为0,而第二个字节设置为0x03~0xFF之间的一个值。
在这种方式中,第二个字节表示跟在这个字节后面的字节数,每个字节包含单个像素的颜色索引。
压缩数据格式需要字边界(word boundary)对齐。
[例6.1] 用十六进制表示的8位压缩图像数据如下:03 04 05 06 00 03 45 56 67 00 02 78 00 02 05 01 02 78 00 00 09 1E 00 01 这些压缩数据可解释为:压缩数据扩展数据03 0404 04 0405 0606 06 06 06 0600 03 45 56 67 0045 56 6702 7878 7800 02 05 01从当前位置右移5个位置后向下移一行02 7878 7800 00行结束09 1E1E 1E 1E 1E 1E 1E 1E 1E 1E00 01RLE编码图像结束② BI_RLE4:每个像素为4位的RLE压缩编码,同样也可使用编码方式和绝对方式中的任何一种进行压缩,这两种方式也可在同一幅图中的任何地方使用。