BMP格式学习

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BMP格式详解
伪彩色百度百科

1.BMP文件介绍

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，即占用磁盘空间过大。所以，目前BMP在单机上比较流行。

BMP文件主要由四部分组成：

1. 位图文件头(BITMAPFILEHEADER)：提供文件的格式、大小等信息；
2. 位图信息头(BITMAPINFOHEADER)：提供图像数据的尺寸、位平面数、压缩方式、颜色索引等信息；
3. 调色板：可选。对于伪彩色图像来说，调色板可以就是用于索引与其对应的颜色的映射表；
4. 位图数据：即图像数据。对于伪彩色图像来说，就是调色板的索引值。

此外，BMP文件的数据存放形式为小端方式，即低地址存放低位数据，高地址存放高位数据。

2.BMP文件详解

2.1.位图文件头

Windows为BMP文件头定义了如下结构体：

//BMP文件头:14B
typedef struct tagBITMAPFILEHEADER {
        WORD    bfType;  //2B 
        DWORD   bfSize;  //4B
        WORD    bfReserved1;  
        WORD    bfReserved2;  
        DWORD   bfOffBits;  
} BITMAPFILEHEADER;

2.2.位图信息头

Windows为BMP信息头定义了如下结构体：

//BMP信息头:40B
typedef struct tagBITMAPINFOHEADER{
        DWORD      biSize;  //4B
        LONG       biWidth;  //4B
        LONG       biHeight;  
        WORD       biPlanes;  //2B
        WORD       biBitCount;  
        DWORD      biCompression;  
        DWORD      biSizeImage;  
        LONG       biXPelsPerMeter;  
        LONG       biYPelsPerMeter;  
        DWORD      biClrUsed;  
        DWORD      biClrImportant;  
} BITMAPINFOHEADER;

对于所有BMP文件来说，以上两个部分是必须的，总共占用54个字节。

2.3.调色板

调色板这一部分并不是必须的。对于真彩色图像，如24位的BMP文件，自身就带有各8位的R、G、B色彩信息，就不需要再用调色板进行色彩映射了。因此，真彩色BMP图像就只有三个组成部分，而且位图文件从文件头开始偏移54个字节就是位图数据了；对于伪彩色图像，如16位的BMP文件，由于其个像素的颜色不是由各个颜色分量决定的，而是通过一张颜色查找表进行查找而得到的，因此需要调色板作为色彩映射。

如上所说，BMP文件格式中的调色板实际上是一张映射表，用于标识颜色索引号与其代表的颜色对应关系。它在文件中的布局就像一个二维数组[N] [4]，其中每行都代表一种颜色索引，总共有4个元素，分别代表该索引对应的B、G、R和Alpha（透明度），每个元素占一个字节。

假设调色板一共有256个颜色索引，则总共需要256*4=1024个字节。加上之前的文件头和信息头所占字节数，总共有1078个字节。也就是说，对于伪彩色BMP文件，从文件头开始偏移1078个字节就是位图数据。

2.4.位图数据

位图数据的设置是由信息头定义的，如biBitCount规定了每个像素所占的比特数。另外，对于伪彩色图像，biClrUsed规定了调色板的颜色索引数，其值应该与biBitCount保持一致。

对于真彩色BMP文件，位图数据是各个像素的实际色彩。如24位（8，8，8）的BMP文件，按照BGR的顺序存储每个像素的颜色值，一个像素所有的颜色分量存完后才开始存下一个像素的颜色信息。也就是说，一个像素总共占有3个字节。

对于伪彩色BMP文件，位图数据是调色板的索引值。假设调色板的颜色索引有256种（8位），则各个像素占用1个字节。