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(R，G，B)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0到255共256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。

表1.1     常见颜色的RGB组合值

颜色	R	G	B
红	255	0	0
蓝	0	255	0
绿	0	0	255
黄	255	255	0
紫	255	0	255
青	0	255	255
白	255	255	255
黑	0	0	0
灰	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R、G、B三个分量表示。因为每个分量有256个级别，要用8位(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R、G、B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255，0，0(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位(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R、G、B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pcx、tif、gif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R、G、B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R、G、B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位(因为总共有2²⁴种颜色，即调色板有2²⁴行)，和直接用R，G，B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R、G、B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=241，biWidth’=244)。如果biCompression为BI_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2^biBitCount。
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2^biBitCount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。