有关BMP位图的原理和解析

1、BMP是什么？

BMP是 Bitmap（位图） 的简称，是windows显示图片的基本格式。

在windows下，任何格式的图片文件（包括视频播放）都要转化为位图才能显示出来，各种各样格式的图片文件也都是在位图格式的基础上采用不同的压缩算法生成的。

BMP位图可以实现不作任何变换地保存图像像素域的数据，是取得RAW数据（原始数据）的重要来源。

2、像素点的三种颜色 R、G、B

一般在我们的生活中见到的图像很多是以24位图像为主，每个颜色点由R、G、B三种颜色混合组成，一张图片就是由很多个这样的颜色点组成。

如果这三种颜色各用8个bit来表示，那么这样的图像称为真彩色，并且这个组成图片的数据就是BMP位图的图片数据。

3、RGB颜色通道

在windows下面，RGB颜色矩阵的存储格式是BGR。24位BMP图像称为真彩色图像，这种位图没有调色板，并且每三个字节代表一个像素，分别对应于R、G、B。

那么位图中所能显示的颜色就根据位的数量进行控制，它们的关系可以有下面几种选项：

1、BitCount = 1

表示位图最多有两种颜色，缺省情况下是黑色和白色，你也可以自己定义这两种颜色。图像信息头调色板中将有两个调色板项，称为索引0和索引1。图像数据阵列中的每一位表示一个像素。如果一个位是0，显示时就使用索引0的RGB值，如果位是1，则使用索引1的RGB值。

2、BitCount = 4

表示位图最多有16种颜色。每个象素用4位表示，并用这4位作为彩色表的表项来查找该象素的颜色。

例如，如果位图中的第一个字节为0x1F，它表示有两个象素，第一象素的颜色就在彩色表的第2表项中查找，而第二个象素的颜色就在彩色表的第16表项中查找。此时，调色板中缺省情况下会有16个RGB项。对应于索引0到索引15。

3、BitCount=8

表示位图最多有256种颜色。每个象素用8位表示，并用这8位作为彩色表的表项来查找该象素的颜色。

例如，如果位图中的第一个字节为0x1F，这个像素的颜色就在彩色表的第32表项中查找。此时，缺省情况下，调色板中会有256个RGB项，对应于索引0到索引255。

4、BitCount=16

表示位图最多有65536种颜色。每个色素用16位（2个字节）表示。这种格式叫作高彩色，或叫增强型16位色，或64K色。它的情况比较复杂。

当 biCompression成员的值是BI_RGB时，它没有调色板。16位中，最低的5位表示蓝色分量，中间的5位表示绿色分量，高的5位表示红色分量，一共占用了15位，最高的一位保留，设为0。这种格式也被称作555。

当biCompression成员的值是BI_BITFIELDS，那么情况就复杂了，首先是原来调色板的位置被三个DWORD变量占据，称为红、绿、蓝掩码。分别用于描述红、绿、蓝分量在16位中所占的位置。

5、BitCount=24

表示位图最多有2的24次方，大约1670万种颜色。这种位图没有调色板（bmiColors成员尺寸为0），在位数组中，每3个字节代表一个象素，分别对应于颜色R、G、B。

6、BitCount=32

表示位图最多有2的32次方种颜色。这种位图的结构与16位位图结构非常类似。

当biCompression成员的值是BI_RGB时，它也没有调色板，32位中有24位用于存放RGB值，顺序是：最高位—保留，红8位、绿8位、蓝8位。这种格式也被成为888。

当biCompression成员的值是BI_BITFIELDS时，原来调色板的位置将被三个DWORD变量占据，成为红、绿、蓝掩码，分别用于描述红、绿、蓝分量在32位中所占的位置。

4、BMP位图信息

BMP位图包含的信息主要有：位图文件头、位图信息头、位图数据，它们的基本概况如下：

1）bmp文件头(bmp file header)：提供文件的格式、大小等信息

2）位图信息头(bitmap information)：提供图像数据的尺寸、位平面数、压缩方式、颜色索引等信息

3）调色板(color palette)：可选，如使用索引来表示图像，调色板就是索引与其对应的颜色的映射表

3）位图数据(bitmap data)：就是图像数据

5、BMP位图的C语言代码解析

我们知道，一个BMP位图它包含有几部分的内容信息，大致如下图所示：

从图中我们可以分析出，如果要获取一个位图的完整信息，需要分别获取文件信息头、位图信息头、位图的RGB颜色数据。下面就简单演示一些简单的获取BMP位图信息的演示代码。

（1）文件信息头

文件信息头主要存放包括bmp文件的标识、大小等的信息。

获取文件信息头的数据结构可以按照如下：

typedef struct BMP_FILE_HEADER
{
		WORD  bType;      // 文件标识符
		DWORD bSize;      // 文件的大小 
		WORD  bReserved1; // 保留值,必须设置为0  
		WORD  bReserved2; // 保留值,必须设置为0 
		DWORD bOffset;    // 文件头的最后到图像数据位开始的偏移量，
					//说明从文件头开始到实际的图象数据之间的字节的偏移量
					//因为位图信息头和调色板的长度会根据不同情况而变化
					//所以你可以用这个偏移值迅速的从文件中读取到位数据
} BMPFILEHEADER;    // 14 字节

这个结构体的解析如下：

（2）位图信息头

位图信息头主要存放有关位图的图像数据尺寸、位平面数、压缩方式、颜色索引等信息。

位图信息头的数据结构定义如下：

typedef struct BMP_INFO
{
		DWORD bInfoSize;            // 信息头的大小   
		DWORD bWidth;               // 图像的宽度     
		DWORD bHeight;              // 图像的高度，如果该值是一个正数，说明图像是倒向的，如果该值是一个负数，则说明图像是正向的。  
		WORD bPlanes;               // 图像的位面数，其值将总是被设为1 
		WORD bBitCount;             // 每个像素的位数，这里为 24位
		DWORD bCompression;         // 压缩类型 
		DWORD bmpImageSize;         // 图像的大小,以字节为单位 
		DWORD bXPelsPerMeter;       // 水平分辨率 
		DWORD bYPelsPerMeter;       // 垂直分辨率 
		DWORD bClrUsed;             // 位图实际使用的彩色表中的颜色索引数（设为0的话，则说明使用所有调色板项）
		DWORD bClrImportant;        // 对图象显示有重要影响的颜色索引的数目，如果是0，表示都重要
} BMPINF;            // 40 字节

这个结构体的解析如下：

（3）RGB颜色阵列

RGB颜色阵列指的是BMP位图的数据，是整个图片最终显示出来的效果。