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BMP是英文Bitmap(位图)的简写,它是Windows操作系统中的标准图像文件格式,能够被多种Windows应用程序所支持。随着Windows操作系统的流行与丰富的Windows应用程序的开发,BMP位图格式理所当然地被广泛应用。这种格式的特点是包含的图像信息较丰富,几乎不进行压缩,但由此导致了它与生俱生来的缺点--占用磁盘空间过大。所以,目前BMP在单机上比较流行。
  BMP文件格式分析
  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)。
  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,它具有如下所示的形式。
  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[]
  图象数据阵列字节 BYTE aBitmapBits[]
  位图文件结构可综合在表6-01中。
  表01 位图文件结构内容摘要
  偏移量
  域的名称
  大小
  内容
  图象文件
  头
  0000h 文件标识 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
  注:因为OS/2系统并没有被普及开,所以在编程时,你只需判断第一个标识“BM”就行。
  0002h File Size 1 dword 用字节表示的整个文件的大小
  0006h Reserved 1 dword 保留,必须设置为0
  000Ah Bitmap Data Offset 1 dword 从文件开始到位图数据开始之间的数据(bitmap data)之间的偏移量
  000Eh Bitmap Header Size 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.x
  F0h - OS/2 2.x
  注:在Windows95、98、2000等操作系统中,位图信息头的长度并不一定是28h,因为微软已经制定出了新的BMP文件格式,其中的信息头结构变化比较大,长度加长。所以最好不要直接使用常数28h,而是应该从具体的文件中读取这个值。这样才能确保程序的兼容性。
  0012h Width 1 dword 位图的宽度,以象素为单位
  0016h Height 1 dword 位图的高度,以象素为单位
  001Ah Planes 1 word 位图的位面数(注:该值将总是1)
  图象
  信息
  头
  001Ch Bits Per Pixel 1 word 每个象素的位数
  1 - 单色位图(实际上可有两种颜色,缺省情况下是黑色和白色。你可以自己定义这两种颜色)
  4 - 16 色位图
  8 - 256 色位图
  16 - 16bit 高彩色位图
  24 - 24bit 真彩色位图
  32 - 32bit 增强型真彩色位图
  001Eh Compression 1 dword 压缩说明:
  0 - 不压缩 (使用BI_RGB表示)
  1 - RLE 8-使用8位RLE压缩方式(用BI_RLE8表示)
  2 - RLE 4-使用4位RLE压缩方式(用BI_RLE4表示)
  3 - Bitfields-位域存放方式(用BI_BITFIELDS表示)
  0022h Bitmap Data Size 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 用象素/米表示的水平分辨率
  002Ah VResolution 1 dword 用象素/米表示的垂直分辨率
  002Eh Colors 1 dword 位图使用的颜色数。如8-比特/象素表示为100h或者 256.
  0032h Important Colors 1 dword 指定重要的颜色数。当该域的值等于颜色数时(或者等于0时),表示所有颜色都一样重要
  调色板数据 根据BMP版本的不同而不同 Palette N * 4 byte 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)
  图象数据 根据BMP版本及调色板尺寸的不同而不同 Bitmap Data xxx bytes 该域的大小取决于压缩方法及图像的尺寸和图像的位深度,它包含所有的位图数据字节,这些数据可能是彩色调色板的索引号,也可能是实际的RGB值,这将根据图像信息头中的位深度值来决定。
  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.(该值必需是0x4D42,也就是字符'BM'。我们不需要判断OS/2的位图标识,这么做现在来看似乎已经没有什么意义了,而且如果要支持OS/2的位图,程序将变得很繁琐。所以,在此只建议你检察'BM'标识)
  bfSize
  说明文件的大小,用字节为单位
  bfReserved1
  保留,必须设置为0
  bfReserved2
  保留,必须设置为0
  bfOffBits
  说明从文件头开始到实际的图象数据之间的字节的偏移量。这个参数是非常有用的,因为位图信息头和调色板的长度会根据不同情况而变化,所以你可以用这个偏移值迅速的从文件中读取到位数据。
  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,其中包含了有关位图的尺寸及位格式等信息
  bmiColors
  说明彩色表RGBQUAD结构的阵列,其中包含索引图像的真实RGB值。
  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;
  WORD biBitCount;
  DWORD biCompression;
  DWORD biSizeImage;
  LONG biXPelsPerMeter;
  LONG biYPelsPerMeter;
  DWORD biClrUsed;
  DWORD biClrImportant;
  } BITMAPINFOHEADER;
  其中:
  biSize
  说明BITMAPINFOHEADER结构所需要的字数。注:这个值并不一定是BITMAPINFOHEADER结构的尺寸,它也可能是sizeof(BITMAPV4HEADER)的值,或是sizeof(BITMAPV5HEADER)的值。这要根据该位图文件的格式版本来决定,不过,就现在的情况来看,绝大多数的BMP图像都是BITMAPINFOHEADER结构的(可能是后两者太新的缘故吧:-)。
  biWidth
  说明图象的宽度,以象素为单位
  biHeight
  说明图象的高度,以象素为单位。注:这个值除了用于描述图像的高度之外,它还有另一个用处,就是指明该图像是倒向的位图,还是正向的位图。如果该值是一个正数,说明图像是倒向的,如果该值是一个负数,则说明图像是正向的。大多数的BMP文件都是倒向的位图,也就是时,高度值是一个正数。(注:当高度值是一个负数时(正向图像),图像将不能被压缩(也就是说biCompression成员将不能是BI_RLE8或BI_RLE4)。
  biPlanes
  为目标设备说明位面数,其值将总是被设为1
  biBitCount
  说明比特数/象素,其值为1、4、8、16、24、或32
  biCompression
  说明图象数据压缩的类型。其值可以是下述值之一:
  BI_RGB:没有压缩;
  BI_RLE8:每个象素8比特的RLE压缩编码,压缩格式由2字节组成(重复象素计数和颜色索引);
  BI_RLE4:每个象素4比特的RLE压缩编码,压缩格式由2字节组成
  BI_BITFIELDS:每个象素的比特由指定的掩码决定。
  biSizeImage
  说明图象的大小,以字节为单位。当用BI_RGB格式时,可设置为0
  biXPelsPerMeter
  说明水平分辨率,用象素/米表示
  biYPelsPerMeter
  说明垂直分辨率,用象素/米表示
  biClrUsed
  说明位图实际使用的彩色表中的颜色索引数(设为0的话,则说明使用所有调色板项)
  biClrImportant
  说明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。
  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))
  (2) biBitCount
  biBitCount=1 表示位图最多有两种颜色,缺省情况下是黑色和白色,你也可以自己定义这两种颜色。图像信息头装调色板中将有两个调色板项,称为索引0和索引1。图象数据阵列中的每一位表示一个象素。如果一个位是0,显示时就使用索引0的RGB值,如果位是1,则使用索引1的RGB值。
  biBitCount=4 表示位图最多有16种颜色。每个象素用4位表示,并用这4位作为彩色表的表项来查找该象素的颜色。例如,如果位图中的第一个字节为0x1F,它表示有两个象素,第一象素的颜色就在彩色表的第2表项中查找,而第二个象素的颜色就在彩色表的第16表项中查找。此时,调色板中缺省情况下会有16个RGB项。对应于索引0到索引15。
  biBitCount=8 表示位图最多有256种颜色。每个象素用8位表示,并用这8位作为彩色表的表项来查找该象素的颜色。例如,如果位图中的第一个字节为0x1F,这个象素的颜色就在彩色表的第32表项中查找。此时,缺省情况下,调色板中会有256个RGB项,对应于索引0到索引255。
  biBitCount=16 表示位图最多有65536种颜色。每个色素用16位(2个字节)表示。这种格式叫作高彩色,或叫增强型16位色,或64K色。它的情况比较复杂,当biCompression成员的值是BI_RGB时,它没有调色板。16位中,最低的5位表示蓝色分量,中间的5位表示绿色分量,高的5位表示红色分量,一共占用了15位,最高的一位保留,设为0。这种格式也被称作555 16位位图。如果biCompression成员的值是BI_BITFIELDS,那么情况就复杂了,首先是原来调色板的位置被三个DWORD变量占据,称为红、绿、蓝掩码。分别用于描述红、绿、蓝分量在16位中所占的位置。在Windows 95(或98)中,系统可接受两种格式的位域:555和565,在555格式下,红、绿、蓝的掩码分别是:0x7C00、0x03E0、0x001F,而在565格式下,它们则分别为:0xF800、0x07E0、0x001F。你在读取一个像素之后,可以分别用掩码“与”上像素值,从而提取出想要的颜色分量(当然还要再经过适当的左右移操作)。在NT系统中,则没有格式限制,只不过要求掩码之间不能有重叠。(注:这种格式的图像使用起来是比较麻烦的,不过因为它的显示效果接近于真彩,而图像数据又比真彩图像小的多,所以,它更多的被用于游戏软件)。
  biBitCount=24 表示位图最多有1670万种颜色。这种位图没有调色板(bmiColors成员尺寸为0),在位数组中,每3个字节代表一个象素,分别对应于颜色R、G、B。
  biBitCount=32 表示位图最多有232种颜色。这种位图的结构与16位位图结构非常类似,当biCompression成员的值是BI_RGB时,它也没有调色板,32位中有24位用于存放RGB值,顺序是:最高位—保留,红8位、绿8位、蓝8位。这种格式也被成为888 32位图。如果 biCompression成员的值是BI_BITFIELDS时,原来调色板的位置将被三个DWORD变量占据,成为红、绿、蓝掩码,分别用于描述红、绿、蓝分量在32位中所占的位置。在Windows 95(or 98)中,系统只接受888格式,也就是说三个掩码的值将只能是:0xFF0000、0xFF00、0xFF。而在NT系统中,你只要注意使掩码之间不产生重叠就行。(注:这种图像格式比较规整,因为它是DWORD对齐的,所以在内存中进行图像处理时可进行汇编级的代码优化(简单))。


posted on 2009-10-30 17:31 李阳 阅读(695) 评论(0)  编辑 收藏 引用 所属分类: 图形图像

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