bmp位图相关知识

         以前做过一个bmp位图的识别,但是知道前几天,有个师弟问我bmp位图的时候,我又就不太清了,现在经过查找相关资料,对位图重新认识了一下:

        我们知道,普通的显示器屏幕是由许许多多点构成的,我们称之为象素。显示时采用扫描的方法:电子枪每次从左到右扫描一行,为每个象素着色,然后从上到下这样扫描若干行,就扫过了一屏。为了防止闪烁,每秒要重复上述过程几十次。例如我们常说的屏幕分辨率为640×480,刷新频率为70Hz,意思是说每行要扫描640个象素,一共有480行,每秒重复扫描屏幕70次。

     我们称这种显示器为位映象设备。所谓位映象,就是指一个二维的象素矩阵,而位图就是采用位映象方法显示和存储的图象。举个例子,图1.1是一幅普通的黑白位图,图1.2是被放大后的图,图中每个方格代表了一个象素。我们可以看到:整个骷髅就是由这样一些黑点和白点组成的。

                           

那么,彩色图是怎么回事呢?

我们先来说说三元色RGB概念。

我们知道,自然界中的所有颜色都可以由红、绿、蓝(RGB)组合而成。有的颜色含有红色成分多一些,如深红;有的含有红色成分少一些,如浅红。针对含有红色成分的多少,可以分成0255256个等级,0级表示不含红色成分;255级表示含有100%的红色成分。同样,绿色和蓝色也被分成256级。这种分级概念称为量化。

这样,根据红、绿、蓝各种不同的组合我们就能表示出256×256×256,约1600万种颜色。这么多颜色对于我们人眼来说已经足够丰富了。

1.1     常见颜色的RGB组合值

颜色

R

G

B

255

0

0

0

255

0

绿

0

0

255

255

255

0

255

0

255

0

255

255

255

255

255

0

0

0

128

128

128

你大概已经明白了,当一幅图中每个象素赋予不同的RGB值时,能呈现出五彩缤纷的颜色了,这样就形成了彩色图。的确是这样的,但实际上的做法还有些差别。

让我们来看看下面的例子。

有一个长宽各为200个象素,颜色数为16色的彩色图,每一个象素都用RGB三个分量表示。因为每个分量有256个级别,要用8(bit),即一个字节(byte)来表示,所以每个象素需要用3个字节。整个图象要用200×200×3,约120k字节,可不是一个小数目呀!如果我们用下面的方法,就能省的多。

因为是一个16色图,也就是说这幅图中最多只有16种颜色,我们可以用一个表:表中的每一行记录一种颜色的RGB值。这样当我们表示一个象素的颜色时,只需要指出该颜色是在第几行,即该颜色在表中的索引值。举个例子,如果表的第0行为25500(红色),那么当某个象素为红色时,只需要标明0即可。

让我们再来计算一下:16种状态可以用4(bit)表示,所以一个象素要用半个字节。整个图象要用200×200×0.5,约20k字节,再加上表占用的字节为3×16=48字节.整个占用的字节数约为前面的1/6,省很多吧?

这张RGB的表,就是我们常说的调色板(Palette),另一种叫法是颜色查找表LUT(Look Up Table),似乎更确切一些。Windows位图中便用到了调色板技术。其实不光是Windows位图,许多图象文件格式如pcxtifgif等都用到了。所以很好地掌握调色板的概念是十分有用的。

有一种图,它的颜色数高达256×256×256种,也就是说包含我们上述提到的RGB颜色表示方法中所有的颜色,这种图叫做真彩色图(true color)。真彩色图并不是说一幅图包含了所有的颜色,而是说它具有显示所有颜色的能力,即最多可以包含所有的颜色。表示真彩色图时,每个象素直接用RGB三个分量字节表示,而不采用调色板技术。原因很明显:如果用调色板,表示一个象素也要用24位,这是因为每种颜色的索引要用24(因为总共有224种颜色,即调色板有224),和直接用RGB三个分量表示用的字节数一样,不但没有任何便宜,还要加上一个256×256×256×3个字节的大调色板。所以真彩色图直接用RGB三个分量表示,它又叫做24位色图。

(以上内容均来自于书上,具体哪一本书,不记得了,敬请原谅!)

下面谈谈bmp文件的组成:

BMP文件由文件头(BITMAPFILEHEADER)、位图信息头(BITMAPINFOHEADER)、颜色表或者调色板(RGBQUAD)和图形数据四部分组成。  
BMP文件头
BMP文件头数据结构含有BMP文件的类型、文件大小和位图起始位置等信息。  
其结构定义如下:
typedef   struct   tagBITMAPFILEHEADER
{
WORD      bfType;   //  指定文件类型,必须是0x424D,即字符串“BM”,也就是说所有.bmp文件的头两个字节都是“BM”。

DWORD   bfSize;   //   位图文件的大小,包括这14个字节,以字节为单位  
WORD      bfReserved1;   //   位图文件保留字,必须为0
WORD      bfReserved2;   //   位图文件保留字,必须为0
DWORD   bfOffBits;   //   位图数据的起始位置,以相对于位图, 文件头的偏移量表示,以字节为单位

                                   //(也就是文件头、信息头、颜色表这三部分长度之和。)
}   BITMAPFILEHEADER;

这个结构的长度是固定的,为14个字节(WORD为无符号16位整数,DWORD为无符号32位整数);

第二部分为位图信息头BITMAPINFOHEADER,也是一个结构,BMP位图信息头数据用于说明位图的尺寸等信息。
其定义如下:

typedef   struct   tagBITMAPINFOHEADER{
DWORD   biSize;        //  
指定这个结构的长度,为40

LONG       biWidth;           //   位图的宽度,以像素为单位
LONG      biHeight;          //   位图的高度,以像素为单位
WORD     biPlanes;      //   目标设备的级别,必须为1
WORD     biBitCount;     //   每个像素所需的位数,必须是1(双色), 4(16色),8(256色)或24(真彩色)之一
DWORD   biCompression;   //   位图压缩类型,必须是   0(不压缩),1(BI_RLE8压缩类型)或2(BI_RLE4压缩类型)之一
DWORD   biSizeImage;   //   位图的大小,以字节为单位,biSizeImage=biWidth’ × biHeight,要注意的是:上述公式中的biWidth’必须是4的整

                                       //   倍数(所以不是biWidth,而是biWidth’,表示大于或等于biWidth的,最接近4的整倍数。举个例子,如果

                                 //   biWidth=240,则biWidth’=240;如果biWidth=241biWidth’=244)如果biCompressionBI_RGB,则该项可能为零
LONG       biXPelsPerMeter;   //   位图水平分辨率,每米像素数
LONG       biYPelsPerMeter;   //   位图垂直分辨率,每米像素数
DWORD   biClrUsed;        //   位图实际使用的颜色表中的颜色数,如果该值为零,则用到的颜色数为2biBitCount
DWORD   biClrImportant;  //   位图显示过程中重要的颜色数,如果该值为零,则认为所有的颜色都是重要的。
}   BITMAPINFOHEADER;

 

颜色表或调色板:

颜色表或调色板实际上是一个数组,共有biClrUsed个元素(如果该值为零,则有2biBitCount个元素)。数组中每个元素的类型是一个RGBQUAD结构,占4个字节,其定义如下:

typedef   struct   tagRGBQUAD   {
BYT    ErgbBlue;//   蓝色的亮度(值范围为0-255)
BYT    ErgbGreen;   //   绿色的亮度(值范围为0-255)
BYT    ErgbRed;   //   红色的亮度(值范围为0-255)
BYT    ErgbReserved;//   保留,必须为0
}   RGBQUAD;

颜色表中RGBQUAD结构数据的个数有biBitCount来确定:
当biBitCount=1,4,8时,分别有2,16,256个表项;
当biBitCount=24时,没有颜色表项。
位图信息头和颜色表组成位图信息,BITMAPINFO结构定义如下:
typedef   struct   tagBITMAPINFO   {
BITMAPINFOHEADER   bmiHeader;   //   位图信息头
RGBQUAD   bmiColors[1];   //   颜色表
}   BITMAPINFO;

 

数据部分:

位图数据记录了位图的每一个像素值,记录顺序是在扫描行内是从左到右,扫描行之间是从下到上。位图的一个像素值所占的字节数:
当biBitCount=1时,8个像素占1个字节;
当biBitCount=4时,2个像素占1个字节;
当biBitCount=8时,1个像素占1个字节;
当biBitCount=24时,1个像素占3个字节;
Windows规定一个扫描行所占的字节数必须是4的倍数(即以long为单位),不足的以0填充,一个扫描行所占的字节数计算方法:
DataSizePerLine=   (biWidth*   biBitCount+31)/8;  
//   一个扫描行所占的字节数
DataSizePerLine=   DataSizePerLine/4*4;   //   字节数必须是4的倍数
位图数据的大小(不压缩情况下):
DataSize=   DataSizePerLine*   biHeight;
以上内容是结合博客http://blog.sina.com.cn/s/blog_676cdfb10100sx0q.html与其他一些资料整合而成,方便自己和大家浏览,更详细具体的以后再说。


 

 

 

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