转发：BMP文件格式研究

前言：这是我研究bmp文件格式的一篇学习笔记。

      BMP文件中文成为位图文件，实际上取自Bit Map的缩写。位图分为四种：

线画稿：只有黑白两种颜色，所以像素用0,1表示

灰度图象：在灰度图像中，像素灰度用8bit表示，像素灰度级用8bit表示，所以每个像素都是介于黑色和白色之间的256种的灰度的一种。

索引图像：在真彩色出现之前，由于技术上的原因，计算机在处理时并没有达到每像素24位的真彩色水平，为此人们创造了索引颜色。索引颜色通常也被称为映射颜色，在这种模式下，颜色都是预先定义的，并且可供选用的一组颜色也有限，索引颜色的图像最多只能显示256种颜色。一幅索引颜色图像在图像文件里定义，当打开该文件时，构成该图像具体颜色的索引值就被读入程序里，然后根据索引值找到最终的颜色。

真彩色图像：在真彩色图像中，每一个像素由红、绿和蓝三个字节组成，每个字节为8bit，表示0~255之间的不同的亮度值，这三个字节组合可以产生1670万种不同的颜色。

1.     BMP文件组成 
BMP文件由文件头、位图信息头、颜色信息和图形数据四部分组成。 
2. 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
{
WORDbfType; // 位图文件的类型，必须为BM
DWORD bfSize; // 位图文件的大小，以字节为单位
WORDbfReserved1; // 位图文件保留字，必须为0
WORDbfReserved2; // 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
} BITMAPFILEHEADER;

3. 位图信息头 

BMP位图信息头数据用于说明位图的尺寸等信息。
typedef struct tagBITMAPINFOHEADER{
DWORD biSize; // 本结构所占用字节数
LONGbiWidth; // 位图的宽度，以像素为单位
LONGbiHeight; // 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
LONGbiXPelsPerMeter; // 位图水平分辨率，每米像素数
LONGbiYPelsPerMeter; // 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
DWORD biClrImportant;// 位图显示过程中重要的颜色数
} BITMAPINFOHEADER;

4. 颜色表 
颜色表用于说明位图中的颜色，它有若干个表项，每一个表项是一个RGBQUAD类型的结构，定义一种颜色。RGBQUAD结构的定义如下: 

typedef struct tagRGBQUAD {
BYTErgbBlue;// 蓝色的亮度(值范围为0-255)
BYTErgbGreen; // 绿色的亮度(值范围为0-255)
BYTErgbRed; // 红色的亮度(值范围为0-255)
BYTErgbReserved;// 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;


5. 位图数据 
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;

几个值得注意的问题：

1. Windows 规定图像文件中一个扫描行中的一个扫描行所占的字节数必须是4的倍数(即以字为单位)，不足的以0填充。(这时我产生一个疑问，对于vista等64位系统，位图文件格式是不是要作出相应变化呢？)
2. RGBQUAD数据结构中，增加了一个保留字段rgbReserved，它不代表任何颜色，必须取固定的值“0”,同时，RGBQUAD结构中定义的颜色值中，红色、绿色和蓝色的排列顺序与一般的真彩色图像文件的颜色数据排列顺序恰好相反，即：若某个位图中的一个像素点的颜色的描述为“00,00,ff,00”,则表示该点为红色，而不是蓝色。
3. 为什么除了真彩色图像外的位图都要使用颜色表？很简单，节省磁盘空间。那么为什么真彩色图像不使用颜色表？因为真彩色图像使用颜色表将更耗费磁盘空间。一个简单的问题，现在有一个500*500的索引图像，使用颜色是200种，那么使用颜色表比不使用颜色表节省多少磁盘空间？
4. 大家可以思考位图的优缺点。我个人认为位图优点在结构简单，因此读取方便，缺点在于比较耗费磁盘空间。

下篇预告《编程实现读取bmp文件》，敬请关注！

   参考文献：

1. 《bmp文件格式详解》，来源：

http://blog.csdn.net/youyoufengxinzi/archive/2007/02/28/1516523.aspx

2. 《Visual C++实践与提高——数字图像处理与工程应用篇》