概述
BMP图片格式
Bitmap文件结构
Bitmap文件 解析
Bitmap文件封装
概述
图片格式是计算机存储图片的格式,是图片在计算机中存放的样式。常见的存储的格式有很多,有不同的编码格式和封装方式,实用与各个平台和各种需求。
bmp jpg png tiff gif pcx tga exif fpx svg psd cdr pcd dxf ufo eps ai raw WMF ...1
我们这里只介绍里面最常见的几种:
bmp jpg png gif1
我们采用4x2的一张图片进行介绍。这里的放大版本,4x2的图片很小,看不见,这个是放大很多倍的样图。另外,介绍时,我们默认都是采用32bit的,也就是默认的ARGB32。
这些图片格式网络上有很多介绍的,大家也可以参考,下面我们分别来看看,我们的样例代码都是基于Android平台,但是很多都是以native的方式提供。
BMP图片格式
BMP也就是位图Bitmap,Windows标准格式图形文件,是一种与硬件设备无关的非压缩的图像文件格式,也就是采用位映射存储格式,不进行压缩,仅可以选择图像深度。所以,BMP文件所占用的空间很大,不适合网络等传输。BMP文件的图像深度可选lbit、4bit、8bit及24bit。
Bitmap文件结构
下面是Wiki上Bitmap文件的的相关信息:
属性
属性值
Filename extension
.bmp, .dib
Internet media type
image/bmp, image/x-bmp
Type code
‘BMP’, ‘BMPf’, ‘BMPp’
Uniform Type Identifier (UTI)
com.microsoft.bmp
Developed by
Microsoft Corporation
Type of format
Raster graphics
Open format?
OSP for WMF
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。典型的BMP图像文件由三部分组成:位图文件头数据结构,它包含BMP图像文件的类型、显示内容等信息;位图信息数据结构,它包含有BMP图像的宽、高、压缩方法,以及定义颜色等信息;像素点阵,也就是图片的具体数据。Bitap的文件结构可以参考Wiki百科的BMPfileFormat,文件格式描述如下图(此图来自wikipedia):
其中,Bitmap file header,DIB header和Pixel array三部分是必须的。我们以一个4x2的32bit的Bitmap加以说明:
图片非常小,前面的样图的放大后的版本,放大后的如下:
我们用二进制将图片打开
vim -b bitmap_4x2_32bit.bmp
12
用:%!xxd转换为16进制
00000000: 424d 5600 0000 0000 0000 3600 0000 2800 BMV.......6...(.
00000010: 0000 0400 0000 0200 0000 0100 2000 0000 ............ ...
00000020: 0000 2000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 .. .............
00000030: 0000 0000 0000 ffff ff7f 00ff 007f 0000 ................
00000040: ff7f ff00 007f 0000 0000 0000 ff00 ff00 ................
00000050: 0000 00ff 0000 ......123456
这是一张4x2 32位的bmp图片,包括Alpha通道,像素格式为ARGB32。32Bit,那么一个像素点就是32位,4字节;4x2大小,就4x2x4就是32字节。我们具体来看里面包含的信息。
第一部分 BMP的头(BMP Header)
00000000: 424d 5600 0000 0000 0000 3600 0000 1
偏移量Offset
大小Size(字节)
十六进制值Hex Value
值Value
描述Description
0h
2
424d
BM
BMP的ID(42,4d)
2h
4
5600 0000
0x56字节(头54+像素32=86字节)
BMP文件的大小
6h
2
0000
没有用到
应用指定的
8h
2
0000
没有用到
应用指定的
Ah
4
3600 0000
0x36字节(14+40)
Bitmap数据的起始位置
BMP的头大小为14字节。而下一部分要说道的DIB Header为40字节,所以像素的位置为0x36字节(14+40)。
第二部分 DIB Header
00000000: ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- 2800 BMV.......6...(.
00000010: 0000 0400 0000 0200 0000 0100 2000 0000 ............ ...
00000020: 0000 2000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 .. .............
00000030: 0000 0000 00001234
偏移量Offset
大小Size(字节)
十六进制值Hex Value
值Value
描述Description
Eh
4
2800 0000
0x28字节
DIB Header的大小
12h
4
0400 0000
4 pixels
Bitmap的宽,宽高是用是像素表的
16h
4
0200 0000
2 pixels
Bitmap的高
1Ah
2
0100
1 plane
会用到是颜色板数量
1Ch
2
2000
32 bits
每个像素点占的bit位
1Eh
4
0000 0000
0
BI_RGB, 没有像素被压缩
22h
4
2000 0000
32字节
Bitmap raw数据的大小,包括对齐的部分
26h
4
0000 0000
0 pixels/metre horizontal
打印信息没有指定
2Ah
4
0000 0000
0 pixels/metre vertical
打印信息没有指定
2Eh
4
0000 0000
0 colors
调色板数量
32h
4
0000 0000
0 important colors
0表示所有color都重要
* 第三部分 像素点数据 Pixels
00000030: ---- ---- ---- ffff ff7f 00ff 007f 0000 ................
00000040: ff7f ff00 007f 0000 0000 0000 ff00 ff00 ................
00000050: 0000 00ff 0000 ......123
偏移量Offset
大小Size(字节)
十六进制值Hex Value
值Value
描述Description
36h
4
ffff ff7f
255 255 255 127
白色Alpha为7f,ARGB32,采用小端模式
3Ah
4
00ff 007f
0 255 0 127
绿色Alpha为7f,Bitmap扫描采用从做到右,下到上
3Eh
4
0000 ff7f
0 0 255 127
红色Alpha为7f,从左到右BGRA
42h
4
ff00 007f
255 0 0 127
蓝色Alpha为7f
46h
4
0000 0000
0 0 0 0
黑色Alpha为0
4Ah
4
0000 ff00
0 0 255 0
红色Alpha为0
4Eh
4
ff00 0000
255 0 0 0
蓝色Alpha为0
52h
4
00ff 0000
0 255 0 0
绿色Alpha为0
以上就是BMP的文件封装的简单介绍。
试想一下,如果是一张2x2 24bit的BMP图片会是什么样的呢?参照前面的描述。需要变的有一下几个地方:
每像素的位数:24, 0x18;3字节
尺寸:2x2 0x02
Pixel的大小:2x2x3 12字节,0x0c
文件的大小:54 + 12 66字,0x42
Pixels的值,就黑白,白黑的矩阵吧:
ffff ff 0000 00
000 00 ffff ff12
修改文件吧~
00000000: 424d 4200 0000 0000 0000 3600 0000 2800 BMV.......6...(.
00000010: 0000 0200 0000 0200 0000 0100 1800 0000 ............ ...
00000020: 0000 0c00 0000 0000 0000 0000 0000 0000 .. .............
00000030: 0000 0000 0000 ffff ff00 0000 0000 00ff ................
00000040: ffff ................12345
用:%!xxd -r转成二进制,:wq保存退出。打开我们编辑后的图片,看看是什么样的?
打不开吧?Why?
这是因为,宽需要做一个8字节的对齐,我们来看对齐后,应该是什么样的。
原来是2x3,6字节,对齐后应该是8字节。pixel的大小是不变为16字节了,0x10;文件大小为0x46,像素矩阵为:
ffff ff00 0000 0000
000 00ff ffff 000012
后面的0000的补齐的,不是bitmap的数据,修改文件吧~
再打开bitmap文件试试,可以打开吧!只是2x2的图片实在太小了,很难看见,下面是放大后的效果:
Bitmap文件 解析
Bitmap中的像素点数据Pixels是没有经过压缩的,我们读出来后就是图片的数据值,所以没有解压一说。但是需要我们从一个Bitmap文件中,将需要的信息获取出来。我们勉强也把这个过程称为解压吧!
样例代码请参考github Codec-BitmapCodec
我们的样例的代码是用Java实现的,很简单,只包括我们前面介绍的Bitmap文件必现的信息。
public class BitmapFile {
String fileName;
byte type[];
byte data[];
byte pixels[];
byte outPixels[];
BitmapFileHeader fileHeader;
BitmapDibHeader dibHeader;123456789101112
定义BitmapFile类来描述一个Bitmap文件,type是类型,Bitmap的type为42 4d;data Bitmap读出来的所有数据。文件头,用类BitmapFileHeader进行描述;Dib头用BitmapDibHeader进行描述。pixels 从Bitmap文件中读出来的像素点,outPixels是准备写到Bitmap文件中的像素点。
BitmapFileHeader定义如下:
public class BitmapFileHeader {
int fileSize;
short reserved1;
short reserved2;
int pixelsOffset;
}123456
BitmapDibHeader定义如下:
public class BitmapDibHeader {
int dibSize;
int width;
int height;
short planes;
short bitPerPixel;
int compressed;
int pixelSize;
int xPixelsPerMeter;
int yPixelsPerMeter;
int clrUsed;
int clrImportant;
int bytePerPixel;
}1234567891011121314
bytePerPixel是加的,每个像素占多少个字节。
解析Bitmap文件的时候,直接读取文件中的数据,将文件中的数据按照封装读出来。
public boolean readBitmap() throws Exception {
DataReader reader = new DataReader();
reader.readFromFile(fileName);
type = reader.readType();
fileHeader.fileSize = reader.readInt();
fileHeader.reserved1 = reader.readShort();
fileHeader.reserved2 = reader.readShort();
fileHeader.pixelsOffset = reader.readInt();
dibHeader.dibSize = reader.readInt();
dibHeader.width = reader.readInt();
dibHeader.height = reader.readInt();
dibHeader.planes = reader.readShort();
dibHeader.bitPerPixel = reader.readShort();
dibHeader.compressed = reader.readInt();
dibHeader.pixelSize = reader.readInt();
dibHeader.xPixelsPerMeter = reader.readInt();
dibHeader.yPixelsPerMeter = reader.readInt();
dibHeader.clrUsed = reader.readInt();
dibHeader.clrImportant = reader.readInt();
data = reader.readBytesFrom(0);
pixels = reader.readBytesFrom(fileHeader.pixelsOffset);
return true;
}1234567891011121314151617181920212223242526272829
将我们前面自己编辑的bitmap_2x2_24bit.bmp文件读出来看看:
Bitmap Info
type:424d
fileSize:0x46
reserved1:0x0
reserved2:0x0
pixelsOffset:0x36
dibSize:0x28
width:0x2
height:0x2
planes:0x1
bitPerPixel:0x18
compressed:0x0
pixelSize:0x10
xPixelsPerMeter:0x0
yPixelsPerMeter:0x0
clrUsed:0x0
clrImportant:0x0
pixels:ffffff0000000000000000ffffff0000123456789101112131415161718
我们解析出来的信息是对的。
Bitmap文件封装
我们将前面的bitmap_2x2_24bit.bmp扩展为32bit,也就是加上Alpha通道;放大100倍(w,h都放大10倍)后,再保存为Bitmap文件。
private void buildBitmapAndSave() {
BitmapFile bmpFile = new BitmapFile();
BitmapDibHeader dibHeader = new BitmapDibHeader();
dibHeader.dibSize = 0x28;
dibHeader.width = 20;
dibHeader.height = 20;
dibHeader.planes = 1;
dibHeader.bitPerPixel = 32;
dibHeader.bytePerPixel = 4;
dibHeader.pixelSize = dibHeader.width * dibHeader.height * dibHeader.bytePerPixel;
bmpFile.setDibHeader(dibHeader);
BitmapFileHeader fileHeader = new BitmapFileHeader();
fileHeader.fileSize = 0x36 + dibHeader.pixelSize;
fileHeader.pixelsOffset = 0x36;
fileHeader.reserved1 = Utils.char2short(new char[]{'T', 'S'});
fileHeader.reserved2 = Utils.char2short(new char[]{'C', 'J'});
bmpFile.setFileHeader(fileHeader);
// raw data 20x20x4,already 8bit align.
byte[] pixels = new byte[]{
... ...
};
bmpFile.setOutPixels(pixels);
try {
String fileName = "/sdcard/bitmap_20_20_32bit.bmp";
int size = bmpFile.saveBitmap(fileName);
MyLog.d("buildBitmapAndSave " + size + " bytes to " + fileName);
} catch (Exception e) {
MyLog.e("buildBitmapAndSave fail " + e.toString());
}
}12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637
一个像素点4个byte,pixels总共20x20x4,1600个byte。量比较大,我们就不列出来了。红色我们用的0000 ffff,ff是Alpha值,绿色就是00ff 00ff,不透明。直接给个图吧 bitmap_20x20_32bit.bmp