位图(bmp)文件格式分析
位图(bmp)文件格式分析
作者：深蓝（由博主分享）
一、什么是位图
计算机能以位图和矢量图格式显示图像。
1、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。
2、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。
二、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。
注：本文采用lena.bmp（512×512）做例子：
1、BMP文件结构
BMP文件由4部分组成：
1. 位图文件头(bitmap-file header)
2. 位图信息头(bitmap-informationheader)
3. 颜色表(color table)
4. 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lena.bmp，可以看到这个文件的全部数据如下图所示：
1、1位图文件头
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 |
| bfType |
2字节 |
标识，就是“BM”二字 |
BM |
| bfSize |
4字节 |
整个BMP文件的大小 |
0x000C0036(786486) |
| bfReserved1/2 |
4字节 |
保留字，没用 |
0 |
| bfOffBits |
4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 1A50，即0x3C251A50。因此，如果bfSize的数据为36 00 0C 00，实际上就成了0x000C0036，也就是0xC0036。
1、2位图信息头
位图信息头共40字节：
| 名称 |
占用空间 |
内容 |
实际数据 |
| biSize |
4字节 |
位图信息头的大小，为40 |
0x28(40) |
| biWidth |
4字节 |
位图的宽度，单位是像素 |
0x200(512) |
| biHeight |
4字节 |
位图的高度，单位是像素 |
0x200(512) |
| biPlanes |
2字节 |
固定值1 |
1 |
| biBitCount |
2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) |
| biCompression |
4字节 |
压缩方式，BI_RGB(0)为不压缩 |
0 |
| biSizeImage |
4字节 |
位图全部像素占用的字节数，BI_RGB时可设为0 |
0x0C |
| biXPelsPerMeter |
4字节 |
水平分辨率(像素/米) |
0 |
| biYPelsPerMeter |
4字节 |
垂直分辨率(像素/米) |
0 |
| biClrUsed |
4字节 |
位图使用的颜色数 如果为0，则颜色数为2的biBitCount次方 |
0 |
| biClrImportant |
4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。
1、3颜色表
24位真彩色位图没有颜色表。为了简化，只讨论24位真彩色位图。
1、4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。
三、Photoshop和Windows的BMP文件比较
Windows的BMP文件最后少了两个0字节，没有整体补位。bfSize(文件大小)，biSizeImage(全部像素大小)也相应地减去2。
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：
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
参数说明：
Width：位图的实际宽度
biBitCount：每个像素的位数
1-黑白图，4-16色，8-256色，24-真彩色
注：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。
PS：文章最后注的内容将由下篇文章解释