BMP 图像文件结构

BMP（Bitmap，位图）是微软定义的一种无损位图格式，其文件结构按固定顺序分段存储，核心分为三大块：文件头（Bitmap File Header）、信息头（DIB Header/Info Header）、像素数据（Pixel Data），部分场景还会包含调色板（Color Palette）。

以下是 BMP 文件结构的详细拆解（以最常用的 24 位无压缩 BMP 为例）：

一、整体结构总览

段名称	字节大小（典型值）	核心作用
文件头	14 字节	标识文件类型、总大小、数据偏移
信息头	40 字节（BITMAPINFOHEADER）	描述图像尺寸、位深度、压缩方式等
调色板	0 ~ N 字节	仅 8 位/4 位等低色深 BMP 需用
像素数据	可变（按对齐规则）	存储图像的像素颜色数据

注：信息头有多个版本（如 BITMAPCOREHEADER 仅 12 字节），但 BITMAPINFOHEADER（40 字节） 是最通用的版本，下文以此为准。

二、各段详细解析

1. 文件头（Bitmap File Header，14 字节）

纯文件级元信息，与图像内容无关，结构如下：

偏移（字节）	字段名	数据类型	大小（字节）	说明
0	bfType	无符号短整型	2	标识 BMP 文件，固定值 0x424D（ASCII 为 BM），验证是否为 BMP 文件
2	bfSize	无符号长整型	4	文件总字节数（小端序），包含所有段的总大小
6	bfReserved1	无符号短整型	2	保留字段，固定为 0
8	bfReserved2	无符号短整型	2	保留字段，固定为 0
10	bfOffBits	无符号长整型	4	像素数据的起始偏移量（即文件头+信息头+调色板的总字节数）

小端序（Little Endian）：BMP 所有多字节数值均按「低字节在前、高字节在后」存储（如数值 0x12345678 存储为 0x78 0x56 0x34 0x12）。

2. 信息头（BITMAPINFOHEADER，40 字节）

描述图像的核心属性，是解析 BMP 的关键：

偏移（字节）	字段名	数据类型	大小（字节）	说明
14	biSize	无符号长整型	4	信息头本身的字节数（BITMAPINFOHEADER 固定为 40）
18	biWidth	整型	4	图像宽度（像素），正数
22	biHeight	整型	4	图像高度（像素）： ✅ 负数：从上到下绘制（主流方式） ✅ 正数：从下到上绘制
26	biPlanes	无符号短整型	2	色彩平面数，固定为 1（BMP 仅支持 1 个平面）
28	biBitCount	无符号短整型	2	位深度（每个像素的位数）： ✅ 1/4/8 位：需调色板 ✅ 24 位：真彩色（无Alpha） ✅ 32 位：真彩色+Alpha
30	biCompression	无符号长整型	4	压缩方式： ✅ 0（BI_RGB）：无压缩（最常用） ✅ 1（BI_RLE8）：8位RLE压缩 ✅ 2（BI_RLE4）：4位RLE压缩
34	biSizeImage	无符号长整型	4	像素数据的总字节数（无压缩时可填 0，或等于实际大小）
38	biXPelsPerMeter	整型	4	水平分辨率（像素/米），默认 2835（96 DPI）
42	biYPelsPerMeter	整型	4	垂直分辨率（像素/米），默认 2835（96 DPI）
46	biClrUsed	无符号长整型	4	调色板使用的颜色数： ✅ 0：使用全部颜色（低色深时自动计算）
50	biClrImportant	无符号长整型	4	重要颜色数： ✅ 0：所有颜色都重要

3. 调色板（Color Palette，可选）

仅 位深度 ≤ 8 位 的 BMP 需要（如 8 位灰度图、4 位索引图），24/32 位真彩色 BMP 无调色板（直接存储像素颜色）。

调色板每个条目占 4 字节（BGRA 格式，Alpha 固定为 0），结构为：

字节 0	字节 1	字节 2	字节 3
蓝色（B）	绿色（G）	红色（R）	保留（0）

例如：调色板中一个红色条目为 0x00 0x00 0xFF 0x00。

4. 像素数据（Pixel Data）

BMP 核心数据区，存储每个像素的颜色，有两个关键规则：

（1）颜色格式

• 24 位 BMP：每个像素占 3 字节，顺序为 B（蓝）→ G（绿）→ R（红）（无 Alpha）；
• 32 位 BMP：每个像素占 4 字节，顺序为 B → G → R → A（Alpha）；
• 8 位 BMP：每个像素占 1 字节，值为调色板的索引；
• （对比：Canvas 读取的像素是 RGBA 格式，转换时需反转 RGB 顺序）。

（2）行对齐规则（核心！）

BMP 要求每行像素数据的字节数必须是 4 的倍数，不足时在行尾补 0（填充字节）。

行字节数计算公式：

行字节数 = Math.floor((位深度 × 宽度 + 31) / 32) × 4

示例：

• 24 位、宽度 100 像素：(24×100 +31)/32 ×4 = (2400+31)/32×4 = 75.96875×4 → 76×4=304 字节（实际像素占 300 字节，补 4 个 0）；
• 24 位、宽度 101 像素：(24×101+31)/32×4 = 2455/32×4=76.71875×4→77×4=308 字节（补 5 个 0？不：24×101=2424，2424%4=0 → 无需补，行字节数=2424）。

（3）存储顺序

像素数据按「行倒序」存储（除非 biHeight 为正数）：

• 若 biHeight 为负数：先存第一行，再存第二行（从上到下）；
• 若 biHeight 为正数：先存最后一行，再存倒数第二行（从下到上）。

三、示例：24 位无压缩 BMP 结构（宽 2px，高 1px）

段	偏移	内容（十六进制）	说明
文件头	0-13	42 4D 36 00 00 00 00 00 00 00 36 00 00 00	BM + 总大小54 + 偏移54
信息头	14-53	28 00 00 00 02 00 00 00 FF FF FF FF 01 00 18 00 00 00 00 00 0C 00 00 00 13 0B 00 00 13 0B 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00	40字节 + 宽2 + 高-1 + 24位 + 无压缩
像素数据	54-59	FF 00 00 00 00 FF 00 00 00	像素1（红：00 00 FF）+ 像素2（绿：00 FF 00）+ 补0（行对齐）

总大小：14+40+6=60 字节（0x36），像素数据 6 字节（2×3），无需补对齐字节。

四、关键总结

1. BMP 核心是「头信息 + 对齐后的像素数据」，头信息决定解析规则；
2. 24 位 BMP 无调色板、无 Alpha，像素顺序为 BGR；
3. 行对齐是最容易踩坑的点，必须保证每行字节数为 4 的倍数；
4. 多字节数值均为小端序，与日常的大端序（网络字节序）相反。

这也是上文中 PNG 转 BMP 代码的核心依据：按上述结构组装字节，就能生成标准的 BMP 文件。