BMP图像结构及其大小计算

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       本文详细介绍了BMP图像结构，位图文件头、位图信息头及彩色表的数据结构及作用；深入阐述了BMP文件大小的精准计算方法，包括“补零”原则。BMP文件存储数据时，图像的扫描方式是按从左到右、从下到上的顺序，具体数据举例：

某BMP文件开头：

424D 4690 0000 0000 0000 4600 0000*2800 0000 8000 0000 9000 0000 0100 1000 0300 0000 0090 0000 A00F 0000 A00F 0000 0000 0000 0000 0000*00F8 0000 E007 0000 1F00 0000 0000 0000*02F1 84F1 04F1 84F1 84F1 06F2 84F1 06F2 04F2 86F2 06F2 86F2 86F2 .... ....

BMP文件可分为四个部分：位图文件头、位图信息头、彩色板、图像数据阵列，在上图中已用*分隔。注意：很多文章都分错了！！

一、位图文件头

typedef struct tagBITMAPFILEHEADER { UINT bfType;       // 占2字节，1字节（1Byte）=二进制8位（8bit）=十六进制2位 DWORD bfSize;     // 占4字节 UINT bfReserved1; UINT bfReserved2; DWORD bfOffBits; } BITMAPFILEHEADER;

1）1：（这里的数字代表的是"字"，即两个字节，下同）图像文件头。0x4D42="BM"，表示是Windows支持的BMP格式。若问为什么加"BM"？Windows就喜欢这么干。

2）2-3：整个文件大小。4690 0000，为00009046h=36934.

3）4：保留，必须设置为0。

4）5：保留，必须设置为0。也可能考虑以后还能加点什么。

5）6-7：从文件开始到实际位图数据之间的字节偏移量。4600 0000，为00000046h=70（十进制），文件头14字节+下面的位图信息头40字节+此例彩色板16字节=70字节。

二、位图信息头

typedef struct tagBITMAPINFOHEADER { DWORD biSize;  LONG biWidth;     //占4个字节 LONG biHeight;  WORD biPlanes;    //位图的位面数，该值总是被设为1 WORD biBitCount;  //说明此位图的位数（bit数） DWORD biCompression;  DWORD biSizeImage;  LONG biXPelsPerMeter;  LONG biYPelsPerMeter;  DWORD biClrUsed;  DWORD biClrImportant; } BITMAPINFOHEADER;

6）8-9：位图信息头所需字节数，固定值2800 0000=00000028h=40（十进制）。Windows开辟这4个字节有点浪费内存的说。

7）10-11：位图宽度，以像素为单位。8000 0000，为00000080h=128.

8）12-13：位图高度，以像素为单位。9000 0000，为00000090h=144.

9）14：位图的位面数，该值总是被设为1.  0100，为0001h=1.

10）15：说明比特数/像素的颜色深度。有1（单色），4（2^4=16色），8（256色），16（65536色，又称64K色，高彩色），24（16777216色，即16M色，真彩色），32（4294967296色，即4096M色，增强型真彩色）。1000，为0010h=16.由此可知，此例是16位位图，而不是真彩图（24位位图）。

11）16-17：压缩说明：有0（不压缩），1（RLE 8，8位RLE压缩），2（RLE 4，4位RLE压缩，3（Bitfields，位域存放）。RLE简单地说是采用像素数+像素值的方式进行压缩。T408采用的是位域存放方式，用两个字节表示一个像素，位域分配为r5b6g5。图中0300 0000为00000003h=3.

12）18-19：说明图像的大小，以字节为单位。该数必须是4的倍数，数值上等于位图宽度×位图高度×每个像素字节数。0090 0000为00009000h=128×144×2=36864.

13）20-21：用象素/米表示的水平分辨率。A00F 0000为0000 0FA0h=4000.

14）22-23：用象素/米表示的垂直分辨率。A00F 0000为0000 0FA0h=4000.

15）24-25：位图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。

16）26-27：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。

三、彩色表

对于调色板中的每个表项，用下述方法来描述RGB的值：

typedef struct tagRGBQUAD { BYTE rgbBlue;     //1字节用于蓝色分量 BYTE rgbGreen;    //1字节用于绿色分量 BYTE rgbRed;      //1字节用于红色分量 BYTE rgbReserved; // 1字节用于填充符（设置为0） } RGBQUAD;

注意：彩色表多在伪彩色（不够十进制16777216种颜色）时用到。对于24位（24bit）真彩色（2^24= 256蓝色*256绿色*256红色=16777216色）位图，又叫RGB彩色BMP图像，则不使用彩色板，因为位图中的RGB值就代表了每个象素的颜色。那要彩色表干嘛呢？在伪彩色图中，极端一点比如一幅512*512的伪彩色图就只有2种颜色，非黑（00000000）即红（FFFF0000），那么该图可以设为1位位图，彩色版中只有两色，每个像素其实1bit就可以表示，用半个字节（4bit）就足以表示了，何必每像素3个字节的浪费内存呢？

17）28-35：彩色板为00F8 0000 E007 0000 1F00 0000 0000 0000，这幅伪彩色图中只有4种颜色，分别是：

00FB 0000为FB00h=64256（十进制），某种混合色。

E007 0000为07E0h=2016（十进制），某种混合色。

1F00 0000为001Fh=31（十进制），某种混合色。

0000 0000为纯黑色。

另外举几个颜色案例：

四、图像数据阵列

18） 36-．．．：每两个字节表示一个像素。阵列中的第一个字节表示位图左下角的象素，而最后一个字节表示位图右上角的象素。

五、位图文件大小的精准计算方法

      8位（bit）位图：彩色版中有2^8=256种颜色，具体哪256种颜色可由调色板灵活规定，因此每个像素点最多有256种情况（颜色），故刚好可用两位十六进制码（16^2=256）表示，占1字节。一幅512×512的8位位图大小计算方法：位图文件头（14字节）+位图信息头（40字节）+调色板（256×彩色表4字节）+实际像素点占内存（512×512×1字节）=263 222字节（Byte）。

      24位位图：又名RGB真彩色图，含2^24=16 777 216=16M色，没有彩色表，原因上文已说明。每个像素点由3个字节（十六进制码6位）表示，每个字节负责控制一种颜色，分别为蓝（Blue）、绿（Green）、红（Red）。为什么每种颜色用1个字节控制呢？我们知道，图像中任何颜色都是由蓝、绿、红混合而成，而在24位位图中这三种颜色的跨度（深度）分别为256=2^8，占二进制8bit=1字节，故蓝、绿、红刚好可用1个字节表示。那么每个像素点可能的颜色就有256×256×256=2^24种。一幅256×256的24位位图大小计算方法：位图文件头（14字节）+位图信息头（40字节）+实际像素点占内存（256×256×3字节）=196 662字节（Byte）。

    需要注意的是，Windows有“补零”的习惯！即要求位图的每一行像素所占字节数必须被4整除。若不能倍4整除，则在该位图每一行的十六进制码末尾“补”1至3个字节的“00”。例如：一幅宽253×高256的24位位图，微软在生成该图为实际文件时，计算每一行像素所占字节=宽253×3字节=759字节，检验其被4除余1，则在每行的十六进制码末尾加1个字节，补“00”，变为760字节。因此我们计算该图大小时应先判断是否“补零”，再得出算法：该图大小=位图文件头（14字节）+位图信息头（40字节）+实际像素点占内存（高256×每行760字节）=194614字节（Byte）。

    有趣的是，“补零”只针对位图的宽进行检验，一幅宽256×高253的24位位图，其大小=位图文件头（14字节）+位图信息头（40字节）+实际像素点占内存（高253×每行768字节）=194358字节（Byte）< 196 662字节（Byte）。这样，只是把此图像的宽和高颠倒，图像所占内存竟然变小了。