bmp文件格式詳細解析

先區分幾個概念：16色和16位色一樣嗎？

不一樣！

顏色位數，即是用多少位字節表示的值，每一位可以表示0和1兩值。通常圖片的顏色深度，簡稱色深，就是用位數來表示的，所以，我通常會看到8位色，16位色，24位色和32位色。
而我們在其它地方看到的又是16色，256色，16777216色等等，這些怎麼一回事呢？
16色即代表16種顏色，256色即256種顏色，8位色就是用8個位來表示的顏色，即2的8次方，就是256色，16位色2的16次方，就是65536色，24位即16777216色，32位即4294967296色
他們之間並不存在轉換關係，只有兼容關係，你不可能將紅色轉換爲藍色，也不可能將一個黑白的圖片轉換成一個彩色圖片，但可以將彩色圖片變成黑白圖片，就像以前的黑白電視機播放彩色錄像始終是黑白的，而彩色電視機播放黑白的錄像還是黑白的，當由多到少時，它會丟失顏色數據，當由少到多時，並不會還原丟失的數據。

好了，切入正題：

bmp文件結構解析：

一個bmp圖片最多由4大部分組成：BITMAPFILEHEADER結構體，BITMAPINFOHEADER結構體，RGBQUAD結構體(這個結構體可以有，也可以沒有)，DIB數據區。其中DIB意思就是Device-Independent Bitmap(設備無關位圖)。

一個bmp文件以BITMAPFILEHEADER結構體開始，

typedef struct tagBITMAPFILEHEADER {

WORD bfType;//固定爲0x4d42;
    DWORD bfSize; //文件大小
   WORD bfReserved1; //保留字，不考慮
    WORD bfReserved2; //保留字，同上
    DWORD bfOffBits; //實際位圖數據的偏移字節數，即前三個部分長度之和
    } BITMAPFILEHEADER;

BITMAPFILEHEADER的第1個屬性是bfType(2字節)，這裏恆定等於0x4D42。由於內存中的數據排列高位在左，低位在右，所以內存中從左往右看就顯示成(42 4D)，所以在winhex中頭兩個字節顯示爲(42 4D)就是這樣形成的，以後的數據都是這個特點，不再作重複說明。

BITMAPFILEHEADER的第2個屬性是bfSize(4字節)，表示整個bmp文件的大小。

BITMAPFILEHEADER的第3個、第4個屬性分別是bfReserved1、bfReserved2(各2字節)，這裏是2個保留屬性，都爲0，這裏等於&H0000、0x0000。

BITMAPFILEHEADER的第5個屬性是bfOffBits(4字節)，表示DIB數據區在bmp文件中的位置偏移量，比如等於0x00000076=118，表示數據區從文件開始往後數的118字節開始。

BITMAPFILEHEADER結構體這裏就講完了，大家會發現BITMAPFILEHEADER只佔了bmp文件開始的14字節長度，但需要特別說明的是：我們在編程時，經常是以二進制的形式打開一個bmp文件，然後將其開頭的14個字節讀入自己定義的BITMAPFILEHEADER結構體中，如果按上述定義結構體的方式，需要注意，這個自己定義的結構體在內存中由於字節對齊，會佔用16字節的空間，因而直接讀入16字節，按字節順序賦值給結構體，出來的數據是錯誤的，這樣的話，可以先將這14字節的數據讀入到一個緩衝器中，然後從緩衝器中按字節對結構體進行賦值。詳細程序見後附錄。鑑於此中原因，在vb中定義一個BITMAPFILEHEADER結構體變量，其長度佔了16個字節，原因就是第1個屬性本來應該只分配2個字節，但實際被分配了4個字節，多出來2個字節，所以如果想保存一張bmp圖片，寫入BITMAPFILEHEADER結構體時一定要注意這一點。

接下來是BITMAPINFO結構體部分。BITMAPINFO段由兩部分組成：BITMAPINFOHEADER結構體和RGBQUAD結構體。其中RGBQUAD結構體表示圖片的顏色信息，有些時候可以省略，一般的24位圖片和32位圖片都不帶RGBQUAD結構體，因爲DIB數據區直接表示的RGB值，一般4位圖片和8位圖片才帶有RGBQUAD結構體。(多少位的圖片就是用多少位來表示一個顏色信息，例如4位圖片表示用4個bit來表示一個顏色信息。)一個bmp文件中有沒有RGBQUAD結構體，可以根據前面BITMAPFILEHEADER結構體的第5個屬性bfOffBits來判斷，因爲BITMAPINFOHEADER結構體長度爲40bit，如果BITMAPINFOHEADER結構體結束後還未到DIB數據區的偏移量，就說明接下來的數據是RGBQUAD結構體部分。

下面進入正題BITMAPINFOHEADER部分。

typedef struct tagBITMAPINFOHEADER{
//public:
DWORD biSize; //指定此結構體的長度，爲40
LONG biWidth; //位圖寬
LONG biHeight; //位圖高
WORD biPlanes; //平面數，爲1
WORD biBitCount; //採用顏色位數，可以是1，2，4，8，16，24，新的可以是32
DWORD biCompression; //壓縮方式，可以是0，1，2，其中0表示不壓縮
DWORD biSizeImage; //實際位圖數據佔用的字節數
LONG biXPelsPerMeter; //X方向分辨率
LONG biYPelsPerMeter; //Y方向分辨率
DWORD biClrUsed; //使用的顏色數，如果爲0，則表示默認值(2^顏色位數)
DWORD biClrImportant; //重要顏色數，如果爲0，則表示所有顏色都是重要的
} BITMAPINFOHEADER;

BITMAPINFOHEADER的第1個屬性是biSize(4字節)，表示BITMAPINFOHEADER結構體的長度，最常見的長度是40字節。

BITMAPINFOHEADER的第2個屬性是biWidth(4字節)，表示bmp圖片的寬度

BITMAPINFOHEADER的第3個屬性是biHeight(4字節)，表示bmp圖片的高度

BITMAPINFOHEADER的第4個屬性是biPlanes(2字節)，表示bmp圖片的平面屬，顯然顯示器只有一個平面，所以恆等於1，這裏等於0x0001。

BITMAPINFOHEADER的第5個屬性是biBitCount(2字節)，表示bmp圖片的顏色位數，即1位圖（單色或二值圖像），8位圖，16位圖，24位圖、32位圖等等。

BITMAPINFOHEADER的第6個屬性是biCompression(4字節)，表示圖片的壓縮屬性，bmp圖片是不壓縮的，等於0，所以這裏爲0x00000000。

BITMAPINFOHEADER的第7個屬性是biSizeImage(4字節)，表示bmp圖片數據區的大小，當上一個數值biCompression等於0時，這裏的值可以省略不填，所以這裏等於0x00000000。

BITMAPINFOHEADER的第8個屬性是biXPelsPerMeter(4字節)，表示圖片X軸每米多少像素，可省略，這裏等於0x00000EC3=3779像素/米。

BITMAPINFOHEADER的第9個屬性是biYPelsPerMeter(4字節)，表示圖片Y軸每米多少像素，可省略，這裏等於0x00000EC3=3779像素/米。

BITMAPINFOHEADER的第10個屬性是biClrUsed(4字節)，表示使用了多少個顏色索引表，一般biBitCount屬性小於16纔會用到，等於0時表示有2^biBitCount個顏色索引表，所以這裏仍等於0x00000000。

BITMAPINFOHEADER的第11個屬性是biClrImportant(4字節)，表示有多少個重要的顏色，等於0時表示所有顏色都很重要，所以這裏等於0x00000000。

至此BITMAPINFOHEADER結構體結束。

由於這個圖片到這裏還未到達DIB數據區的偏移量，或者說由於BITMAPINFOHEADER的第5個屬性是biBitCount<16，也就是在1位圖（只有兩種顏色），4位圖（只有2^4=16種顏色），8位圖（只有2^8=256種顏色）的情況下，此時會有顏色表，也就是接下來的部分：RGBQUAD結構體。

//調色板Palette，當然，這裏是對那些需要調色板的位圖文件而言的。24位和32位是不需要調色板的。
//（調色板結構體個數等於使用的顏色數，即是多少色圖就有多少個，4位圖16色，就有16個RGBQUAD結構體。）

typedef struct tagRGBQUAD {
//public:
BYTE rgbBlue; //該顏色的藍色分量
BYTE rgbGreen; //該顏色的綠色分量
BYTE rgbRed; //該顏色的紅色分量
BYTE rgbReserved; //保留值
} RGBQUAD;

這裏舉個4位圖也就是16色圖的例子：一個RGBQUAD結構體只佔用4字節空間，從左到右每個字節依次表示(藍色，綠色，紅色，未使用)。舉例的這個圖片我數了數總共有16個RGBQUAD結構體，由於該圖片是4位圖，2^4正好等於16，所以它把16種顏色全部都枚舉出來了，這些顏色就是一個顏色索引表。顏色索引表編號從0開始，總共16個顏色，所以編號爲0-15。從winhex中可以看到按照順序，這16個RGBQUAD結構體依次爲：

編號：(藍，綠，紅，空)

0號：(00，00，00，00)

1號：(00，00，80，00)

2號：(00，80，00，00)

3號：(00，80，80，00)

4號：(80，00，00，00)

5號：(80，00，80，00)

6號：(80，80，00，00)

7號：(80，80，80，00)

8號：(C0，C0，C0，00)

9號：(00，00，FF，00)

10號：(00，FF，00，00)

11號：(00，FF，FF，00)

12號：(FF，00，00，00)

13號：(FF，00，FF，00)

14號：(FF，FF，00，00)

15號：(FF，FF，FF，00)

到這裏，正好滿足DIB數據區的偏移量，所以後面的字節就是圖片內容了。這裏需要提醒的是所有的DIB數據掃描行是上下顛倒的，也就是說一幅圖片先繪製底部的像素，再繪製頂部的像素，所以這些DIB數據所表示的像素點就是從圖片的左下角開始，一直表示到圖片的右上角。

程序附錄：

// std.cpp : Defines the entry point for the console application.
//

#include "stdafx.h"

//ReadBitMap
//
#include
#include
#include
#include
#include

#define WIDTHBYTES(bits) (((bits)+31)/32*4)

typedef unsigned char BYTE;
typedef unsigned short WORD;
typedef unsigned long DWORD;
typedef long LONG;

//位圖文件頭信息結構定義
//其中不包含文件類型信息（由於結構體的內存結構決定，要是加了的話將不能正確讀取文件信息）

typedef struct tagBITMAPFILEHEADER {

WORD bfType;//固定爲0x4d42
DWORD bfSize; //文件大小
WORD bfReserved1; //保留字，不考慮
WORD bfReserved2; //保留字，同上
DWORD bfOffBits; //實際位圖數據的偏移字節數，即前三個部分長度之和
} BITMAPFILEHEADER;

//信息頭BITMAPINFOHEADER，也是一個結構，其定義如下：

//調色板Palette，當然，這裏是對那些需要調色板的位圖文件而言的。24位和32位是不需要調色板的。
//（似乎是調色板結構體個數等於使用的顏色數。）

typedef struct tagRGBQUAD {
//public:
BYTE rgbBlue; //該顏色的藍色分量
BYTE rgbGreen; //該顏色的綠色分量
BYTE rgbRed; //該顏色的紅色分量
BYTE rgbReserved; //保留值
} RGBQUAD;

void showBmpHead(BITMAPFILEHEADER* pBmpHead)
{
printf("位圖文件頭:\n");
printf("bmp格式標誌bftype：0x%x\n",pBmpHead->bfType );
printf("文件大小:%d\n",pBmpHead->bfSize);
printf("保留字:%d\n",pBmpHead->bfReserved1);
printf("保留字:%d\n",pBmpHead->bfReserved2);
printf("實際位圖數據的偏移字節數:%d\n",pBmpHead->bfOffBits);

}

void showBmpInforHead(tagBITMAPINFOHEADER* pBmpInforHead)
{
printf("位圖信息頭:\n");
printf("結構體的長度:%d\n",pBmpInforHead->biSize);
printf("位圖寬:%d\n",pBmpInforHead->biWidth);
printf("位圖高:%d\n",pBmpInforHead->biHeight);
printf("biPlanes平面數:%d\n",pBmpInforHead->biPlanes);
printf("biBitCount採用顏色位數:%d\n",pBmpInforHead->biBitCount);
printf("壓縮方式:%d\n",pBmpInforHead->biCompression);
printf("biSizeImage實際位圖數據佔用的字節數:%d\n",pBmpInforHead->biSizeImage);
printf("X方向分辨率:%d\n",pBmpInforHead->biXPelsPerMeter);
printf("Y方向分辨率:%d\n",pBmpInforHead->biYPelsPerMeter);
printf("使用的顏色數:%d\n",pBmpInforHead->biClrUsed);
printf("重要顏色數:%d\n",pBmpInforHead->biClrImportant);
}

void showRgbQuan(tagRGBQUAD* pRGB)
{
printf("(%-3d,%-3d,%-3d) ",pRGB->rgbRed,pRGB->rgbGreen,pRGB->rgbBlue);

}

void main()
{

BITMAPFILEHEADER bitHead;
BITMAPINFOHEADER bitInfoHead;
FILE* pfile;

char strFile[50];
char *BmpFileHeader;
WORD *temp_WORD;
DWORD *temp_DWORD;
printf("please input the .bmp file name:\n");
scanf("%s",strFile);

pfile = fopen(strFile,"rb");//打開文件
    BmpFileHeader=(char *)calloc(14,sizeof(char));
if(pfile!=NULL)
{
  printf("file bkwood.bmp open success.\n");
  //讀取位圖文件頭信息



  fread(BmpFileHeader,1,14,pfile);
  temp_WORD=(WORD* )(BmpFileHeader);
  bitHead.bfType=*temp_WORD;
  if(bitHead.bfType != 0x4d42)
  {
   printf("file is not .bmp file!");

   return;
  }
  temp_DWORD=(DWORD *)(BmpFileHeader+sizeof(bitHead.bfType));
  bitHead.bfSize=*temp_DWORD;
  temp_WORD=(WORD*)(BmpFileHeader+sizeof(bitHead.bfType)+sizeof(bitHead.bfSize));
  bitHead.bfReserved1=*temp_WORD;
  temp_WORD=(WORD*)(BmpFileHeader+sizeof(bitHead.bfType)+sizeof(bitHead.bfSize)+sizeof(bitHead.bfReserved1));
  bitHead.bfReserved2=*temp_WORD;
  temp_DWORD=(DWORD*)(BmpFileHeader+sizeof(bitHead.bfType)+sizeof(bitHead.bfSize)+sizeof(bitHead.bfReserved1)+sizeof(bitHead.bfReserved2));
  bitHead.bfOffBits=*temp_DWORD;



  showBmpHead(&bitHead);
  printf("\n\n");

  //讀取位圖信息頭信息
  fread(&bitInfoHead,1,sizeof(BITMAPINFOHEADER),pfile);
  showBmpInforHead(&bitInfoHead);
  printf("\n");

}
else
{
  printf("file open fail!\n");
  return;
}

tagRGBQUAD *pRgb ;

if(bitInfoHead.biBitCount < 24)//有調色板
{
  //讀取調色盤結信息
  long nPlantNum = long(pow(2,double(bitInfoHead.biBitCount))); // Mix color Plant Number;
  pRgb=(tagRGBQUAD *)malloc(nPlantNum*sizeof(tagRGBQUAD));
  memset(pRgb,0,nPlantNum*sizeof(tagRGBQUAD));
  int num = fread(pRgb,4,nPlantNum,pfile);

printf("Color Plate Number: %d\n",nPlantNum);

  printf("顏色板信息:\n");
  for (int i =0; i<nplantnum;i++)
  {
   if (i%5==0)
   {
    printf("\n");
   }
   showRgbQuan(&pRgb[i]);

}

printf("\n");

}

int width = bitInfoHead.biWidth;
int height = bitInfoHead.biHeight;
//分配內存空間把源圖存入內存
int l_width = WIDTHBYTES(width* bitInfoHead.biBitCount);//計算位圖的實際寬度並確保它爲32的倍數
BYTE *pColorData=(BYTE *)malloc(height*l_width);
memset(pColorData,0,height*l_width);
long nData = height*l_width;

//把位圖數據信息讀到數組裏
fread(pColorData,1,nData,pfile);

//將位圖數據轉化爲RGB數據
tagRGBQUAD* dataOfBmp;
dataOfBmp = (tagRGBQUAD *)malloc(width*height*sizeof(tagRGBQUAD));//用於保存各像素對應的RGB數據
memset(dataOfBmp,0,width*height*sizeof(tagRGBQUAD));

if(bitInfoHead.biBitCount<24)//有調色板，即位圖爲非真彩色
{
  int k;
  int index = 0;
  if (bitInfoHead.biBitCount == 1)
  {
   for(int i=0;i<height;i++)
    for(int j=0;j<width;j++)
    {
     BYTE mixIndex= 0;
     k = i*l_width + j/8;//k:取得該像素顏色數據在實際數據數組中的序號
     //j:提取當前像素的顏色的具體值
     mixIndex = pColorData[k];
     switch(j%8)
     {
     case 0:
      mixIndex = mixIndex<<7;
      mixIndex = mixIndex>>7;
      break;
     case 1:
      mixIndex = mixIndex<<6;
      mixIndex = mixIndex>>7;
      break;
     case 2:
      mixIndex = mixIndex<<5;
      mixIndex = mixIndex>>7;
      break;

     case 3:
      mixIndex = mixIndex<<4;
      mixIndex = mixIndex>>7;
      break;
     case 4:
      mixIndex = mixIndex<<3;
      mixIndex = mixIndex>>7;
      break;

     case 5:
      mixIndex = mixIndex<<2;
      mixIndex = mixIndex>>7;
      break;
     case 6:
      mixIndex = mixIndex<<1;
      mixIndex = mixIndex>>7;
      break;

     case 7:
      mixIndex = mixIndex>>7;
      break;
     }

     //將像素數據保存到數組中對應的位置
     dataOfBmp[index].rgbRed = pRgb[mixIndex].rgbRed;
     dataOfBmp[index].rgbGreen = pRgb[mixIndex].rgbGreen;
     dataOfBmp[index].rgbBlue = pRgb[mixIndex].rgbBlue;
     dataOfBmp[index].rgbReserved = pRgb[mixIndex].rgbReserved;
     index++;

}
}

  if(bitInfoHead.biBitCount==2)
  {
   for(int i=0;i<height;i++)
    for(int j=0;j<width;j++)
    {
     BYTE mixIndex= 0;
     k = i*l_width + j/4;//k:取得該像素顏色數據在實際數據數組中的序號
     //j:提取當前像素的顏色的具體值
     mixIndex = pColorData[k];
     switch(j%4)
     {
     case 0:
      mixIndex = mixIndex<<6;
      mixIndex = mixIndex>>6;
      break;
     case 1:
      mixIndex = mixIndex<<4;
      mixIndex = mixIndex>>6;
      break;
     case 2:
      mixIndex = mixIndex<<2;
      mixIndex = mixIndex>>6;
      break;
     case 3:
      mixIndex = mixIndex>>6;
      break;
     }

    }
  }
  if(bitInfoHead.biBitCount == 4)
  {
   for(int i=0;i<height;i++)
    for(int j=0;j<width;j++)
    {
     BYTE mixIndex= 0;
     k = i*l_width + j/2;
     mixIndex = pColorData[k];
     if(j%2==0)
     {//低
      mixIndex = mixIndex<<4;
      mixIndex = mixIndex>>4;
     }
     else
     {//高
      mixIndex = mixIndex>>4;
     }

}

  }
  if(bitInfoHead.biBitCount == 8)
  {
   for(int i=0;i<height;i++)
    for(int j=0;j<width;j++)
    {
     BYTE mixIndex= 0;

k = i*l_width + j;

mixIndex = pColorData[k];

    }
  }
  if(bitInfoHead.biBitCount == 16)
  {
   for(int i=0;i<height;i++)
    for(int j=0;j<width;j++)
    {
     WORD mixIndex= 0;

     k = i*l_width + j*2;
     WORD shortTemp;
     shortTemp = pColorData[k+1];
     shortTemp = shortTemp<<8;

mixIndex = pColorData[k] + shortTemp;

     dataOfBmp[index].rgbRed = pRgb[mixIndex].rgbRed;
     dataOfBmp[index].rgbGreen = pRgb[mixIndex].rgbGreen;
     dataOfBmp[index].rgbBlue = pRgb[mixIndex].rgbBlue;
     dataOfBmp[index].rgbReserved = pRgb[mixIndex].rgbReserved;
     index++;
    }
  }
}
else//位圖爲24位真彩色
{
  int k;
  int index = 0;
  for(int i=0;i<height;i++)
   for(int j=0;j<width;j++)
   {
    k = i*l_width + j*3;
    dataOfBmp[index].rgbRed = pColorData[k+2];
    dataOfBmp[index].rgbGreen = pColorData[k+1];
    dataOfBmp[index].rgbBlue = pColorData[k];
    index++;
   }
}

printf("像素數據信息:\n");
/*
for (int i=0; i<width*height; i++)
{
  if (i%5==0)
  {
   printf("\n");
  }
  showRgbQuan(&dataOfBmp[i]);
}
*/
fclose(pfile);

if (bitInfoHead.biBitCount<24)
{
  free(pRgb);
}

free(dataOfBmp);
free(pColorData);
free(BmpFileHeader);
printf("\n");

}

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