Bitmap Storage

Bitmaps should be saved in a file that uses the established bitmap file format and assigned a name with the three-character .bmp extension. The established bitmap file format consists of a BITMAPFILEHEADER structure followed by a BITMAPINFOHEADER, BITMAPV4HEADER, or BITMAPV5HEADER structure. An array of RGBQUAD structures (also called a color table) follows the bitmap information header structure. The color table is followed by a second array of indexes into the color table (the actual bitmap data).

The bitmap file format is shown in the following illustration.

The members of the BITMAPFILEHEADER structure identify the file; specify the size of the file, in bytes; and specify the offset from the first byte in the header to the first byte of bitmap data. The members of the BITMAPINFOHEADER, BITMAPV4HEADER, or BITMAPV5HEADER structure specify the width and height of the bitmap, in pixels; the color format (count of color planes and color bits-per-pixel) of the display device on which the bitmap was created; whether the bitmap data was compressed before storage and the type of compression used; the number of bytes of bitmap data; the resolution of the display device on which the bitmap was created; and the number of colors represented in the data. The RGBQUAD structures specify the RGB intensity values for each of the colors in the device’s palette.

The color-index array associates a color, in the form of an index to an RGBQUAD structure, with each pixel in a bitmap. Thus, the number of bits in the color-index array equals the number of pixels times the number of bits needed to index the RGBQUAD structures. For example, an 8×8 black-and-white bitmap has a color-index array of 8 * 8 * 1 = 64 bits, because one bit is needed to index two colors. The Redbrick.bmp, mentioned in About Bitmaps, is a 32×32 bitmap with 16 colors; its color-index array is 32 * 32 * 4 = 4096 bits because four bits index 16 colors.

To create a color-index array for a top-down bitmap, start at the top line in the bitmap. The index of the RGBQUAD for the color of the left-most pixel is the first n bits in the color-index array (where n is the number of bits needed to indicate all of the RGBQUAD structures). The color of the next pixel to the right is the next n bits in the array, and so forth. After you reach the right-most pixel in the line, continue with the left-most pixel in the line below. Continue until you finish with the entire bitmap. If it is a bottom-up bitmap, start at the bottom line of the bitmap instead of the top line, still going from left to right, and continue to the top line of the bitmap.

The following hexadecimal output shows the contents of the file Redbrick.bmp.

The following table shows the data bytes associated with the structures in a bitmap file.

Windows Bitmap

BMP (от англ. растровых изображений. Изначально формат мог хранить только аппаратно-зависимые растры (англ. Device Dependent Bitmap, DDB ), но с развитием технологий отображения графических данных формат BMP стал преимущественно хранить аппаратно-независимые растры (англ. Device Independent Bitmap, DIB ).

С форматом BMP работает огромное количество программ, так как его поддержка интегрирована в операционные системы Windows и OS/2. Файлы формата BMP могут иметь расширения .bmp, .dib и .rle. Кроме того, данные этого формата включаются в двоичные файлы ресурсов RES и в PE-файлы.

Читайте также:  Linux tar многотомные архивы

Глубина цвета в данном формате может быть от 1 до 48 бит на пиксель, максимальные размеры изображения 65535×65535 пикселей.

В формате BMP есть поддержка сжатия по алгоритму RLE, однако теперь существуют форматы с более сильным сжатием, и из-за большого объёма BMP редко используется в Интернете, где для сжатия без потерь используются PNG и более старый portable anymap. Для сохранения промежуточных версий растровых изображений редакторы иногда используют собственный формат — например, XCF у Adobe Photoshop.

Содержание

Обзор структуры файла

BMP-файл состоит из четырёх частей:

1. Заголовок файла (BITMAPFILEHEADER)
2. Заголовок изображения (BITMAPINFOHEADER, может отсутствовать). BITMAPV4HEADER (Win95, NT4.0) BITMAPV5HEADER (Win98/Me, 2000/XP)
3. Палитра (может отсутствовать)
4. Само изображение

Смещение Длина поля Описание поля (что тут находится)

Заголовок файла Смещение Длина поля Описание поля (что тут находится

0 2 Код 4D42h — Буквы ‘BM’ 2 4 Размер файла в байтах 6 2 0 (Резервное поле) 8 2 0 (Резервное поле) 10 4 Смещение, с которого начинается само изображение (растр).

14 4 Размер заголовка BITMAP (в байтах) равно 40 18 4 Ширина изображения в пикселях 22 4 Высота изображения в пикселях 26 2 Число плоскостей, должно быть 1 28 2 Бит/пиксел: 1, 4, 8 или 24 30 4 Тип сжатия 34 4 0 или размер сжатого изображения в байтах. 38 4 Горизонтальное разрешение, пиксел/м 42 4 Вертикальное разрешение, пиксел/м 46 4 Количество используемых цветов 50 4 Количество «важных» цветов. Палитра (Карта цветов для N цветов), если используется 54 4*N Палитра

BITMAPFILEHEADER

Эта структура содержит информацию о типе, размере и представлении данных в файле.

Тип «WORD» должен иметь размер 16 бит, типы «DWORD» и «LONG» — 32 бита, порядок байтов подразумевается little endian.

• bfType — тип файла, BM.
• bfSize — размер файла в байтах.
• bfReserved1 — зарезервировано, содержит ноль.
• bfReserved2 — содержит ноль или может содержать абсолютное смещение от начала файла до данных; считается как размер BITMAPFILEHEADER плюс размер палитры (если есть) [1]
• bfOffBits — содержит смещение в байтах от начала структуры BITMAPFILEHEADER до непосредственно битов изображения.

После заголовка файла

BITMAPINFOHEADER [2]

• biSize — размер структуры в байтах.
• biWidth — ширина изображения в пикселях. Для Win98/Me и Win2000/XP: если поле biCompression содержит BI_JPEG или BI_PNG, здесь указана ширина распакованного изображения.
• biHeight — высота изображения в пикселях. Если содержит положительное значение — изображение записано в порядке снизу вверх, нулевой пиксель в нижнем левом углу. Если значение отрицательное — изображение записано сверху вниз, нулевой пиксель в верхнем левом углу изображения. Поле biCompression должно содержать значение BI_RGB или BI_BITFIELDS. Такое изображение не может быть сжато.

• biPlanes — содержит единицу.
• biBitCount — указывает количество бит на пиксель. Может принимать следующие значения:

0 — имеет смысл для Win98/Me/2000/XP/. Число бит на пиксель определяет формат JPEG или PNG. 1 — изображение монохромное. Член bmiColors структуры BITMAPINFO содержит два элемента. Каждый бит изображения представляет один пиксель; если бит равен нулю — пиксель имеет цвет первого элемента таблицы bmiColors, иначе — цвет второго. 4 — шестнадцатицветное изображение. Пиксели определяются 4-х битными индексами, каждый байт изображения содержит информацию о двух пикселях — старшие 4 бита для первого, оставшиеся — для второго. 8 — в палитре содержится до 256 цветов, каждый байт изображения хранит индекс в палитре для одного пикселя. 16 — если поле biCompression содержит значение BI_RGB, файл не содержит палитры. Каждые два байта изображения хранят интенсивность красной, зелёной и синей компоненты одного пикселя. При этом старший бит не используется, на каждую компоненту отведено 5 бит: 0RRRRRGGGGGBBBBB. Если поле biCompression содержит значение BI_BITFIELDS, палитра хранит три двухбайтных значения, определяющих маску для каждой из трёх компонент цвета. Каждый пиксель изображения представлен двухбайтным значением, из которого с помощью масок извлекаются цветовые компоненты. Для WinNT/2000/XP — последовательности бит каждой компоненты должны следовать непрерывно, не перекрываясь и не пересекаясь с последовательностями других компонент. Для Win95/98/Me — поддерживаются только следующие маски: 5-5-5, где маска синей компоненты 0х001F, зелёной 0x03E0, красной 0x7C00; и 5-6-5, где маска синей компоненты 0x001F, зелёной 0x07E0, красной 0xF800. 24 — палитра не используется, каждая тройка байт изображения представляет один пиксель, по байту для интенсивности синего, зелёного и красного канала соответственно. 32 — Если поле biCompression содержит значение BI_RGB, изображение не содержит палитры. Каждые четыре байта изображения представляют один пиксель, по байту для интенсивности синего, зелёного и красного канала соответственно. Старший байт каждой четвёрки не используется. Если поле biCompression содержит значение BI_BITFIELDS, в палитре хранятся три четырёхбайтных цветовых маски — для красной, зелёной и синей компоненты. Каждый пиксель изображения представлен четырьмя байтами. WinNT/2000: маски компонент не должны перекрываться или пересекаться. Windows 95/98/Me: система поддерживает только один режим сжатия, полностью аналогичный режиму без компрессии BI_RGB — старший байт каждой четвёрки не используется, следующие три отведены для синего, зелёного и красного канала соответственно.

• biCompression — указывает тип сжатия для сжатых изображений:

Значение	Идентификатор	Компрессия
0	BI_RGB	несжатое изображение
1	BI_RLE8	сжатие RLE для 8-битных изображений
2	BI_RLE4	сжатие RLE для 4-битных изображений
3	BI_BITFIELDS	изображение не сжато, палитра содержит три 4-байтные маски для красной, зелёной и синей компонент цвета. Используется для 16- и 32-битных изображений
4	BI_JPEG	Win98/Me/2000/XP: PNG-сжатие

• biSizeImage — Указывает размер изображения в байтах. Может содержать ноль для BI_RGB-изображений. Win98/Me/2000/XP: если biCompression содержит BI_JPEG или BI_PNG, biSizeImage указывает размер BI_JPEG или BI_PNG буфера изображения.
• biXPelsPerMeter — указывает горизонтальное разрешение в пикселях на метр для целевого устройства. Приложение может использовать это значение для выбора из группы ресурсов изображения, наиболее подходящего для текущего устройства.
• biYPelsPerMeter — указывает вертикальное разрешение в пикселях на метр для целевого устройства.
• biClrUsed — указывает количество используемых цветовых индексов в палитре. Если значение равно нулю — изображение использует максимально доступное количество индексов, в соответствии со значением biBitCount и методом сжатия, указанным в biCompression.

Если содержит ненулевое значение и biBitCount меньше 16, biClrUsed указывает количество цветов, к которым будет обращаться драйвер устройства или приложение. Если biBitCount больше или равен 16, biClrUsed указывает размер палитры, используемой для оптимизации работы системных палитр. Если biBitCount равен 16 или 32, оптимальная палитра следует сразу после трёх четырёхбайтных маск. В упакованном изображении массив пикселей следует сразу после структуры BITMAPINFO, biClrUsed должен содержать ноль, либо реальный размер палитры.

• biClrImportant — указывает количество индексов, необходимых для отображения изображения. Если содержит ноль — все индексы одинаково важны.

Примечания: Структура BITMAPINFO объединяет BITMAPINFOHEADER и палитру, предоставляя полное описание размеров и цветов изображения.

Чтобы найти палитру в структуре BITMAPINFO, приложение должно использовать информацию, хранимую в biSize, следующим образом:

BITMAPV4HEADER [3]

Поля от начала структуры и до bV4ClrImportant включительно имеют то же назначение, что и соответствующие поля структуры BITMAPINFOHEADER.

• bV4RedMask — цветовая маска красной компоненты каждого пикселя, используется только если bV4Compression содержит значение BI_BITFIELDS.
• bV4GreenMask — цветовая маска зелёной компоненты каждого пикселя, используется только если bV4Compression содержит значение BI_BITFIELDS.
• bV4BlueMask — цветовая маска синей компоненты каждого пикселя, используется только если bV4Compression содержит значение BI_BITFIELDS.
• bV4AlphaMask — маска, определяющая компоненту альфа канала.
• bV4CSType — определяет цветовое пространство изображения.
• bV4Endpoints — структура LOGCOLORSPACE, указывающая x, y и z координаты трёх цветов, которые соответствуют конечным точкам(endpoints) цветового пространства, определённого для изоражения. Это поле игнорируется, если bV4CSType не содержит значения LCS_CALIBRATED_RGB.
• bV4GammaRed — кривая тона красной компоненты. Игнорируется, если bV4CSType не содержит значения LCS_CALIBRATED_RGB. Указывается в формате 16^16.
• bV4GammaGreen — кривая тона зелёной компоненты. Игнорируется, если bV4CSType не содержит значения LCS_CALIBRATED_RGB.
• bV4GammaBlue — кривая тона синей компоненты. Игнорируется, если bV4CSType не содержит значения LCS_CALIBRATED_RGB.

BITMAPV5HEADER [4]

Для полей от начала структуры и до bV5GammaBlue включительно будут описаны только отличия от предыдущих версий — BITMAPINFOHEADER и BITMAPV4HEADER.

• bV5CSType — определяет цветовое пространство изображения, может принимать следующие значения:

LCS_CALIBRATED_RGB LCS_sRGB LCS_WINDOWS_COLOR_SPACE PROFILE_LINKED PROFILE_EMBEDDED

• bV5Intent — может принимать следующие значения:

LCS_GM_ABS_COLORIMETRIC LCS_GM_BUSINESS LCS_GM_GRAPHICS LCS_GM_IMAGES

• bV5ProfileData — смещение в байтах от начала структуры к началу данных профиля (имя файла профиля, строка состоящая исключительно из символов кодовой таблицы 1252 и заканчивающаяся нулевым байтом). Игнорируется, если bV5CSType содержит значение, отличное от PROFILE_LINKED и PROFILE_EMBEDDED.
• bV5ProfileSize — размер данных профиля в байтах.
• bV5Reserved — зарезервировано. Содержит ноль.

Палитра

Палитра может содержать последовательность четырёхбайтовых полей по числу доступных цветов (256 для 8-битного изображения). Три младшие байта каждого поля определяют интенсивность красной, зелёной и синей компоненты цвета, старший байт не используется. Каждый пиксель изображения описан в таком случае одним байтом, содержащим номер поля палитры, в котором сохранен цвет этого пикселя.

Если пиксель изображения описывается 16-битным числом, палитра может хранить три двухбайтных значения, каждое из которых пределяет маску для извлечения из 16-битного пикселя красной, зелёной и синей компонент цвета.

Файл BMP может не содержать палитры, если в нём хранится несжатое полноцветное изображение.

Данные изображения

Последовательность пикселей, записанных в том или ином виде. Пиксели хранятся построчно, снизу вверх. Каждая строка изображения дополняется нулями до длины, кратной четырём байтам.

В bmp файлах с глубиной цвета 24 бита, байты цвета каждого пиксела хранятся в порядке BGR (Blue,Green,Red)

B bmp файлах с глубиной цвета 32 бита, байты цвета каждого пиксела хранятся в порядке BGRA (Blue,Green,Red,Alpha)

Битность изображения

В зависимости от количества представляемых цветов, на каждую точку отводится от 1 до 48 битов:

• 1 бит — монохромное изображение (два цвета).
• 2 бита — 4 возможных цвета (режимы работы EGA).
• 8 бит (1 байт) — 256 цветов, последний из режимов, поддерживавших индексированные цвета (см. ниже).
• 16 бит (2 байта) — режим HiColor, 65536 возможных оттенков.
• 24 бита (3 байта) — выравнивание данных по границе слова имеет значение), вместо него часто используют 32-битное изображение. В режиме TrueColor на каждый из трёх каналов (в режиме 16777216.
• 32 бита (4 байта) — этот режим практически аналогичен TrueColor, четвёртый байт обычно не используется, или в нём располагается альфа-канал (прозрачность).
• 48 бит (6 байт) — редко используемый формат с повышенной точностью передачи цвета, поддерживается относительно малым количеством программ и оборудования.

Индексированные цвета

При количестве бит от 1 до 8 на каждый пиксел может использоваться специальный режим индексированных цветов. В этом случае число, соответствующее каждому пикселу указывает не на цвет, а на номер цвета в палитре. Благодаря использованию палитры имеется возможность адаптировать изображение к цветам, присутствующим на изображении. В таком случае изображение ограниченно не заданными цветами, а максимальным количеством одновременно используемых цветов…