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前言

只要是做圖片的或者與圖片相關(guān)的，那么圖片的格式就是一個(gè)不可以繞過(guò)的問題躯畴，我們見過(guò)很多的圖片格式民鼓，但是具體不同的圖片格式是如何定義的，又具有什么特點(diǎn)蓬抄，很多時(shí)候我們都沒有深入研究過(guò)丰嘉，下面我們就開始深入研究。感興趣的可以看我上面這篇嚷缭。
1. PNG供嚎、JPEG、BMP等幾種圖片格式詳解（一）—— PNG
2. PNG峭状、JPEG克滴、BMP等幾種圖片格式詳解（二）—— JPEG

BMP

以下部分內(nèi)容來(lái)自百度百科，還會(huì)有一部分是自己的見解优床，我寫這篇文章的目的是既讓大家可以了解百度上已有的知識(shí)劝赔，但是不用再去找百度，還有就是可以看到我關(guān)于這種圖片格式的深層次的了解胆敞，看完這篇着帽，包括我在內(nèi)，會(huì)感覺到即使很小很小的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)移层，深入以后都是非常深的仍翰，底層和深層次原理是我的最愛，這也是我寫博客的初衷和目的观话。

BMP（全稱Bitmap）是Windows操作系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)圖像文件格式予借，可以分成兩類：設(shè)備相關(guān)位圖（DDB）和設(shè)備無(wú)關(guān)位圖（DIB），使用非常廣。它采用位映射存儲(chǔ)格式灵迫，除了圖像深度可選以外秦叛，不采用其他任何壓縮，因此瀑粥，BMP文件所占用的空間很大挣跋。BMP文件的圖像深度可選lbit、4bit狞换、8bit及24bit避咆。BMP文件存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)，圖像的掃描方式是按從左到右修噪、從下到上的順序牌借。由于BMP文件格式是Windows環(huán)境中交換與圖有關(guān)的數(shù)據(jù)的一種標(biāo)準(zhǔn)，因此在Windows環(huán)境中運(yùn)行的圖形圖像軟件都支持BMP圖像格式割按。

BMP文件通常是不壓縮的膨报，所以它們通常比同一幅圖像的壓縮圖像文件格式要大很多。例如适荣，一個(gè)800×600的24位幾乎占據(jù)1.4MB空間现柠。因此它們通常不適合在因特網(wǎng)或者其它低速或者有容量限制的媒介上進(jìn)行傳輸。根據(jù)顏色深度的不同弛矛，圖像上的一個(gè)像素可以用一個(gè)或者多個(gè)字節(jié)表示够吩，它由n/8所確定（n是位深度，1字節(jié)包含8個(gè)數(shù)據(jù)位）丈氓。圖片瀏覽器等基于字節(jié)的ASCII值計(jì)算像素的顏色周循，然后從調(diào)色板中讀出相應(yīng)的值。

格式組成

典型的BMP圖像文件由四部分組成：

• 位圖頭文件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)万俗，它包含BMP圖像文件的類型湾笛、顯示內(nèi)容等信息；
• 位圖信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)闰歪，它包含有BMP圖像的寬嚎研、高、壓縮方法库倘，以及定義顏色等信息临扮；
• 調(diào)色板，這個(gè)部分是可選的教翩，有些位圖需要調(diào)色板杆勇，有些位圖，比如真彩色圖（24位的BMP）就不需要調(diào)色板饱亿；
• 位圖數(shù)據(jù)蚜退，這部分的內(nèi)容根據(jù)BMP位圖使用的位數(shù)不同而不同闰靴，在24位圖中直接使用RGB，而其他的小于24位的使用調(diào)色板中顏色索引值关霸。

格式類型

位圖一共有兩種類型，即：設(shè)備相關(guān)位圖（DDB）和設(shè)備無(wú)關(guān)位圖（DIB - Device-Independent Bitmap）杰扫。DDB位圖在早期的Windows系統(tǒng)（Windows 3.0以前）中是很普遍的队寇，事實(shí)上它也是唯一的。然而章姓，隨著顯示器制造技術(shù)的進(jìn)步佳遣，以及顯示設(shè)備的多樣化，DDB位圖的一些固有的問題開始浮現(xiàn)出來(lái)了凡伊。比如零渐，它不能夠存儲(chǔ)（或者說(shuō)獲取）創(chuàng)建這張圖片的原始設(shè)備的分辨率系忙，這樣诵盼，應(yīng)用程序就不能快速的判斷客戶機(jī)的顯示設(shè)備是否適合顯示這張圖片。為了解決這一難題银还，微軟創(chuàng)建了DIB位圖格式风宁。

1. 設(shè)備無(wú)關(guān)位圖 (Device-Independent Bitmap)

DIB位圖包含下列的顏色和尺寸信息：

• 原始設(shè)備（即創(chuàng)建圖片的設(shè)備）的顏色格式。
• 原始設(shè)備的分辨率蛹疯。
• 原始設(shè)備的調(diào)色板
• 一個(gè)位數(shù)組戒财，由紅、綠捺弦、藍(lán)（RGB）三個(gè)值代表一個(gè)像素饮寞。
• 一個(gè)數(shù)組壓縮標(biāo)志，用于表明數(shù)據(jù)的壓縮方案（如果需要的話）列吼。

以上這些信息保存在BITMAPINFO結(jié)構(gòu)中幽崩，該結(jié)構(gòu)由BITMAPINFOHEADER結(jié)構(gòu)和兩個(gè)或更多個(gè)RGBQUAD結(jié)構(gòu)所組成。BITMAPINFOHEADER結(jié)構(gòu)所包含的成員表明了圖像的尺寸寞钥、原始設(shè)備的顏色格式歉铝、以及數(shù)據(jù)壓縮方案等信息。RGBQUAD結(jié)構(gòu)標(biāo)識(shí)了像素所用到的顏色數(shù)據(jù)凑耻。

DIB位圖也有兩種形式太示，即：底到上型DIB(bottom-up），和頂?shù)较滦?code>DIB(top-down）香浩。底到上型DIB的原點(diǎn)（origin）在圖像的左下角类缤，而頂?shù)较滦虳IB的原點(diǎn)在圖像的左上角。如果DIB的高度值（由BITMAPINFOHEADER結(jié)構(gòu)中的biHeight成員標(biāo)識(shí)）是一個(gè)正值邻吭，那么就表明這個(gè)DIB是一個(gè)底到上型DIB餐弱，如果高度值是一個(gè)負(fù)值，那么它就是一個(gè)頂?shù)较滦虳IB。注意：頂?shù)较滦偷腄IB位圖是不能被壓縮的膏蚓。

位圖的顏色格式是通過(guò)顏色面板值（planes）和顏色位值（bitcount）計(jì)算得來(lái)的瓢谢，顏色面板值永遠(yuǎn)是1，而顏色位值則可以是1驮瞧、4氓扛、8、16论笔、24采郎、32其中的一個(gè)。如果它是1狂魔，則表示位圖是一張單色位圖（譯者注：通常是黑白位圖蒜埋，只有黑和白兩種顏色，當(dāng)然它也可以是任意兩種指定的顏色）最楷，如果它是4整份，則表示這是一張VGA位圖，如果它是8籽孙、16皂林、24、或是32蚯撩，則表示該位圖是其他設(shè)備所產(chǎn)生的位圖础倍。如果應(yīng)用程序想獲取當(dāng)前顯示設(shè)備（或打印機(jī)）的顏色位值（或稱位深度），可調(diào)用API函數(shù)GetDeviceCaps（）胎挎，并將第二個(gè)參數(shù)設(shè)為BITSPIXEL即可沟启。

顯示設(shè)備的分辨率是以每米多少個(gè)像素來(lái)表明的，應(yīng)用程序可以通過(guò)以下三個(gè)步驟來(lái)獲取顯示設(shè)備或打印機(jī)的水平分辨率：

• 調(diào)用GetDeviceCaps（）函數(shù)犹菇，指定第二個(gè)參數(shù)為HORZRES德迹。
• 再次調(diào)用GetDeviceCaps()函數(shù)，指定第二個(gè)參數(shù)為HORZSIZE揭芍。
• 用第一個(gè)返回值除以第二個(gè)返回值胳搞。即：GetDeviceCaps(hDC,HORZRES)/GetDeviceCaps(hDC,HORZSIZE);

應(yīng)用程序也可以使用相同的三個(gè)步驟來(lái)獲取設(shè)備的垂直分辨率，不同之處只是要將HORZRES替換為VERTRES称杨，把HORZSIZE替換為VERTSIZE肌毅，即可。

應(yīng)用程序可以從一個(gè)DDB位圖創(chuàng)建出一個(gè)DIB位圖姑原，步驟是悬而，先初始化一些必要的結(jié)構(gòu)，然后再調(diào)用GetDIBits（）函數(shù)锭汛。不過(guò)笨奠，有些顯示設(shè)備有可能不支持這個(gè)函數(shù)袭蝗，你可以通過(guò)調(diào)用GetDeviceCaps（）函數(shù)來(lái)確定一下（GetDeviceCaps（）函數(shù)在調(diào)用時(shí)指定RC_DI_BITMAP作為RASTERCAPS的標(biāo)志）。

應(yīng)用程序可以用DIB去設(shè)置顯示設(shè)備上的像素（譯者注：也就是顯示DIB）般婆，方法是調(diào)用SetDIBitsToDevice（）函數(shù)或調(diào)用StretchDIBits（）函數(shù)到腥。同樣，有些顯示設(shè)備也有可能不支持以上這兩個(gè)函數(shù)蔚袍，這時(shí)你可以指定RC_DIBTODEV作為RASTERCAPS標(biāo)志乡范，然后調(diào)用GetDeviceCaps（）函數(shù)來(lái)判斷該設(shè)備是否支持SetDIBitsToDevice（）函數(shù)。也可以指定RC_STRETCHDIB作為RASTERCAPS標(biāo)志來(lái)調(diào)用GetDeviceCaps（）函數(shù)页响，來(lái)判斷該設(shè)備是否支持StretchDIBits（）函數(shù)篓足。

如果應(yīng)用程序只是要簡(jiǎn)單的顯示一個(gè)已經(jīng)存在的DIB位圖段誊，那么它只要調(diào)用SetDIBitsToDevice（）函數(shù)就可以闰蚕。比如一個(gè)電子表格軟件，它可以打開一個(gè)圖表文件连舍，在窗口中簡(jiǎn)單的調(diào)用SetDIBitsToDevice（）函數(shù)没陡，將圖形顯示在窗口中。但如果應(yīng)用程序要重復(fù)的繪制位圖的話索赏，則應(yīng)該使用BitBlt（）函數(shù)盼玄，因?yàn)锽itBlt（）函數(shù)的執(zhí)行速度要比SetDIBitsToDevice(）函數(shù)快很多。

2. 設(shè)備相關(guān)位圖 (Device-Dependent Bitmaps)

設(shè)備相關(guān)位圖（DDB）之所以現(xiàn)在還被系統(tǒng)支持潜腻，只是為了兼容舊的Windows 3.0軟件埃儿，如果程序員現(xiàn)在要開發(fā)一個(gè)與位圖有關(guān)的程序吐葵，則應(yīng)該盡量使用或生成DIB格式的位圖践险。
DDB位圖是被一個(gè)單個(gè)結(jié)構(gòu)BITMAP所描述，這個(gè)結(jié)構(gòu)的成員標(biāo)明了該位圖的寬度恕齐、高度威鹿、設(shè)備的顏色格式等信息剃斧。

DDB位圖也有兩種類型，即：可廢棄的（discardable)DDB和不可廢棄的（nondiscardable)DDB忽你∮锥可廢棄的DDB位圖就是一種當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)存缺乏，并且該位圖也沒有被選入設(shè)備描述表（DC）的時(shí)候科雳，系統(tǒng)就會(huì)把該DDB位圖從內(nèi)存中清除（即廢棄）根蟹。不可廢棄的DDB則是無(wú)論系統(tǒng)內(nèi)存多少都不會(huì)被系統(tǒng)清除的DDB。API函數(shù)CreateDiscardableBitmap（）函數(shù)可用于創(chuàng)建可廢棄位圖糟秘。而函數(shù)CreateBitmap（）娜亿、CreateCompatibleBitmap（）、和CreateBitmapIndirect（）可用于創(chuàng)建不可廢棄的位圖蚌堵。
應(yīng)用程序可以通過(guò)一個(gè)DIB位圖而創(chuàng)建一個(gè)DDB位圖买决，只要先初始化一些必要的結(jié)構(gòu)沛婴，然后再調(diào)用CreateDIBitmap（）函數(shù)就可以。如果在調(diào)用該函數(shù)時(shí)指定了CBM_INIT標(biāo)志督赤，那么這一次調(diào)用就等價(jià)于先調(diào)用CreateCompatibleBitmap（）創(chuàng)建當(dāng)前設(shè)備格式的DDB位圖嘁灯，然后又調(diào)用SetDIBits（）函數(shù)轉(zhuǎn)換DIB格式到DDB格式。（可能有些設(shè)備并不支持SetDIBits(）函數(shù)躲舌，你可以指定RC_DI_BITMAP作為RASTERCAPS的標(biāo)志丑婿，然后調(diào)用GetDeviceCaps（）函數(shù)來(lái)判斷一下）。

對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

1. BMP文件組成

BMP文件由文件頭没卸、位圖信息頭羹奉、顏色信息和圖形數(shù)據(jù)四部分組成。

2. BMP文件頭（14字節(jié)）

BMP文件頭數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)含有BMP文件的類型约计、文件大小和位圖起始位置等信息诀拭。

其結(jié)構(gòu)定義如下：

typedef struct tagBITMAPFILEHEADER
{
    WORD bfType;//位圖文件的類型，必須為BM(1-2字節(jié)）
    DWORD bfSize;//位圖文件的大小煤蚌，以字節(jié)為單位（3-6字節(jié)耕挨，低位在前）
    WORD bfReserved1;//位圖文件保留字，必須為0(7-8字節(jié)）
    WORD bfReserved2;//位圖文件保留字尉桩，必須為0(9-10字節(jié)）
    DWORD bfOffBits;//位圖數(shù)據(jù)的起始位置筒占，以相對(duì)于位圖（11-14字節(jié)，低位在前）
    //文件頭的偏移量表示蜘犁，以字節(jié)為單位
}__attribute__((packed)) BITMAPFILEHEADER;

具體如下圖所示翰苫。

3. 位圖信息頭（40字節(jié)）

typedef struct tagBITMAPINFOHEADER{
DWORD biSize;//本結(jié)構(gòu)所占用字節(jié)數(shù)（15-18字節(jié)）
LONG biWidth;//位圖的寬度，以像素為單位（19-22字節(jié)）
LONG biHeight;//位圖的高度这橙，以像素為單位（23-26字節(jié)）
WORD biPlanes;//目標(biāo)設(shè)備的級(jí)別奏窑，必須為1(27-28字節(jié)）
WORD biBitCount;//每個(gè)像素所需的位數(shù)，必須是1（雙色）析恋，（29-30字節(jié)）
//4(16色）良哲，8(256色）16(高彩色)或24（真彩色）之一
DWORD biCompression;//位圖壓縮類型，必須是0（不壓縮）助隧，（31-34字節(jié)）
//1(BI_RLE8壓縮類型）或2(BI_RLE4壓縮類型）之一
DWORD biSizeImage;//位圖的大小(其中包含了為了補(bǔ)齊行數(shù)是4的倍數(shù)而添加的空字節(jié))筑凫，以字節(jié)為單位（35-38字節(jié)）
LONG biXPelsPerMeter;//位圖水平分辨率，每米像素?cái)?shù)（39-42字節(jié)）
LONG biYPelsPerMeter;//位圖垂直分辨率并村，每米像素?cái)?shù)（43-46字節(jié))
DWORD biClrUsed;//位圖實(shí)際使用的顏色表中的顏色數(shù)（47-50字節(jié)）
DWORD biClrImportant;//位圖顯示過(guò)程中重要的顏色數(shù)（51-54字節(jié)）
}__attribute__((packed)) BITMAPINFOHEADER;

具體如下圖所示巍实。

4. 顏色表

顏色表用于說(shuō)明位圖中的顏色，它有若干個(gè)表項(xiàng)哩牍，每一個(gè)表項(xiàng)是一個(gè)RGBQUAD類型的結(jié)構(gòu)棚潦，定義一種顏色。RGBQUAD結(jié)構(gòu)的定義如下：

typedef struct tagRGBQUAD{
BYTE rgbBlue;//藍(lán)色的亮度（值范圍為0-255)
BYTE rgbGreen;//綠色的亮度（值范圍為0-255)
BYTE rgbRed;//紅色的亮度（值范圍為0-255)
BYTE rgbReserved;//保留膝昆，必須為0
}__attribute__((packed)) RGBQUAD;

顏色表中RGBQUAD結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)有biBitCount來(lái)確定：

• 當(dāng)biBitCount=1,4,8時(shí)丸边，分別有2,16,256個(gè)表項(xiàng)叠必；
• 當(dāng)biBitCount=24時(shí)，沒有顏色表項(xiàng)妹窖。

位圖信息頭和顏色表組成位圖信息纬朝，BITMAPINFO結(jié)構(gòu)定義如下：

typedef struct tagBITMAPINFO{
BITMAPINFOHEADER bmiHeader;//位圖信息頭
RGBQUAD bmiColors[1];//顏色表
}__attribute__((packed)) BITMAPINFO;

5. 位圖數(shù)據(jù)

位圖數(shù)據(jù)記錄了位圖的每一個(gè)像素值，記錄順序是在掃描行內(nèi)是從左到右骄呼，掃描行之間是從下到上共苛。位圖的一個(gè)像素值所占的字節(jié)數(shù)：

• 當(dāng)biBitCount=1時(shí)，8個(gè)像素占1個(gè)字節(jié)蜓萄；
• 當(dāng)biBitCount=4時(shí)隅茎，2個(gè)像素占1個(gè)字節(jié)；
• 當(dāng)biBitCount=8時(shí)嫉沽，1個(gè)像素占1個(gè)字節(jié)辟犀；
• 當(dāng)biBitCount=24時(shí)，1個(gè)像素占3個(gè)字節(jié),按順序分別為B,G,R耻蛇；

Windows規(guī)定一個(gè)掃描行所占的字節(jié)數(shù)必須是
4的倍數(shù)（即以long為單位）踪蹬，不足的以0填充胞此，

biSizeImage = ((((bi.biWidth * bi.biBitCount) + 31) & ~31) / 8) * bi.biHeight;

以上具體可以參考下圖臣咖。

參考文章

1. 百度百科
2. BMP文件格式詳解

后記

未完，待續(xù)~~~