BMP图像格式详解与实战解析-通用知识

1 前言

平时网络上有非常多类型的图片，最常见的就是png与jpg类型，但由于它们内部做了很多算法的处理、对图片数据进行了一定程度的压缩，所以并不适合一开始就拿来学习。

而本文要介绍的BMP图片，便是一种非常原始的图片格式，它将每个像素的数据都完整的保存了下来，非常适合新手学习。

2 BMP格式概览

BMP文件格式还是比较简单的，总共分为四部分：

BITMAPFILEHEADER结构体，
BITMAPINFOHEADER结构体，
RGBQUAD结构体(这个结构体可以有，也可以没有)，
DIB数据区。（Device-Independent Bitmap，设备无关位图)。

在继续探究这些格式之前，我们还需要明白一个概念，即：RGB（Red，Green，Blue）三原色，我们图片中的像素就是用这三种颜色构成的

我们常看到的8位色，16位色，24位色和32位色这些，实际指的就是用多少位来表示一个颜色（又称位深度）

位指的是二进制的一位，一个字节（char）有8位：

以8位色为例，即一个char，可以表示的范围为：0 - 2⁸-1，即256种颜色，如果是1位色，那就只能表示两个颜色，即黑白图片。

目前主流的是24位色和32位色，所以这里不讨论8位数和16位色

事实上第三个结构体RGBQUAD就是为8位、16位色等较低位数准备的，使用起来也更麻烦。

本文以24位色为主。即RGB三原色，各占8位大小，即各占一个字节。

如果是32位，则RGB三原色各占8位，还剩下8位用于描述透明度的，即：rgba最后的a，Alpha透明度。

综上，我们需要了解的就只有前两个结构体，和最后的DIB数据区了

首先来看第一个结构体定义：

typedef struct tagBITMAPFILEHEADER {
        WORD    bfType; //图片种类，BMP图片固定为BM，表示为十六进制就是0x4d42
        DWORD   bfSize; //该图片文件的大小
        WORD    bfReserved1; //保留字，不用管
        WORD    bfReserved2;//保留字，不用管
        DWORD   bfOffBits; //实际图片数据的偏移量，即`DIB`的偏移量，也即前三个结构体的大小
} BITMAPFILEHEADER, FAR *LPBITMAPFILEHEADER, *PBITMAPFILEHEADER;

该结构体中，我们需要在意的只有两个属性：bfSize与bfOffBits，分别等于该图片文件的大小，以及DIB数据区前三个结构体的大小

然后是第二个结构体：

typedef struct tagBITMAPINFOHEADER{
        DWORD      biSize; //指定此结构体的长度
        LONG       biWidth; //bmp图片的宽度
        LONG       biHeight; //bmp图片的高度
        WORD       biPlanes; //平面数，显示器只有一个平面，所以一般为1
        WORD       biBitCount; //颜色位数，目前一般用24位或32位
        DWORD      biCompression; //压缩方式，可以是0，1，2，0表示不压缩，BMP为不压缩，所以为0
        DWORD      biSizeImage; //实际位图数据占用的字节数.由于上面不压缩，所以这里填0即可
        LONG       biXPelsPerMeter; //X方向分辨率，即每米有多少个像素，可以省略
        LONG       biYPelsPerMeter; //Y方向分辨率，即每米有多少个像素，可以省略
        DWORD      biClrUsed;  //使用的颜色数，如果为0，则表示默认值(2^颜色位数)
        DWORD      biClrImportant; //重要颜色数，如果为0，则表示所有颜色都是重要的
} BITMAPINFOHEADER, FAR *LPBITMAPINFOHEADER, *PBITMAPINFOHEADER;

这个结构体的信息量非常多，但需要我们填的其实并不多：

biSize：指定此结构体的长度，一般都直接为： sizeof(BITMAPINFOHEADER)即可
biWidth：图片宽度，需要自己根据需要填
biHeight：图片高度，需要自己根据需要填
biPlanes：平面数，填1即可
biBitCount：位数，本文采用的是24位图，所以填24

除了以上几个需要填的，其它都直接清零即可

由于第三个结构体只有低于24位的才用得到，所以这里不予讨论了

结构体为：

typedef struct tagRGBQUAD {
        BYTE    rgbBlue; //该颜色的蓝色分量
        BYTE    rgbGreen;  //该颜色的绿色分量
        BYTE    rgbRed; //该颜色的红色分量
        BYTE    rgbReserved;  //保留值
} RGBQUAD;

最后是数据区域，由于本文以24位图为主，所以每一个数据都是三个字节，分别代表红绿蓝

3 实战分析bmp图片数据

这里仍然是以24位图为例，用十六进制编辑器打开bmp图片：

首先来看第一个结构体：BITMAPFILEHEADER，其四个成员变量定义分别为：

bfType：WORD，两个字节，这里为42 4D，右边也显示出字符为BM，但由于内存中数据排列高位在左，低位在右，所以代码中我们要写为0x4D42。
bfSize：DWORD，4个字节，这里为0E 09 01 00，颠倒还原之后为 00 01 09 0E，换算为十进制为67854字节。

这和windows系统显示的结果保持一致：

然后是两个保留字段，没有意义，都为WORD类型，共占4个字节，跳过

bfOffBits：DWORD，占4个字节，为36 00 00 00，颠倒还原后为00 00 00 36 ，换算为10进制为：54，两个结构体大小分别为：14 和 40 符合。

然后再来看第二个结构体：

biSize：占4个字节，为28 00 00 00 ，还原后为00 00 00 28，换算为十进制为：40，符合该结构体的大小
biWidth：4字节，为96 00 00 00，颠倒还原，转换为10进制为150
biHeight：4字节，6A FF FF FF，颠倒后为 FF FF FF 6A，第一位为F(即1111)，二进制首位为1，说明它为负数，根据补码规则转换为10进制后为 -150，可参考官方文档对它的说明：BITMAPINFOHEADER

简单来说，就是该数如果为正，那么该图片的数据就是倒着放的，先放倒数第一行的数据，然后是倒数第二行，最后放第一行。

而如果为负数，则相反，数据正着放，更符合我们的直觉。

同样符合：

biPlanes：2字节，为01 00 ，还原后就是1，即一个平面数，符合
biBitCount：2字节，为18 00，还原后为24，即24位图，符合
biCompression：4字节，为00 00 00 00 ，即为0，未压缩，符合
biSizeImage：4字节，同样是00 00 00 00，由于未压缩，所以该字段为0，符合

最后四个字段，都为4字节，即16个字节。都为0，即默认值，符合。

结束了前面两个结构体的解析，后面就是真正的颜色数据了，但由于这是一张二维码图片，只有黑白两色，所以里面的值就只有两个，分别为000000与FFFFFF，随便举个例子：

分别三个字节，即24位表示一个颜色，00 00 00 代表一个黑色点，而 FF FF FF则代表一个白色点。

2. BMP图像格式详解与实战解析

1 前言

2 BMP格式概览

3 实战分析bmp图片数据

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