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