BMP

BMP (или DIB — device-independent bitmap) — формат хранения графических изображений (от англ. bit map). Глубина цвета от 1 до 48 бит на пиксель. Возможно сжатие без потерь по алгоритму RLE.

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

BITMAPFILEHEADER

Эта структура содержит информацию о типе, размере и сруктуре файла.

typedef struct tagBITMAPFILEHEADER 
{ 
  WORD    bfType; 
  DWORD   bfSize; 
  WORD    bfReserved1; 
  WORD    bfReserved2; 
  DWORD   bfOffBits; 
} BITMAPFILEHEADER, *PBITMAPFILEHEADER;

• bfType — тип файла, символы 'BM'.
• bfSize — размер файла в байтах.
• bfReserved1 и
• bfReserved2 — зарезервированы, содержат нули.
• bfOffBits — содержит смещение в байтах от начала структуры к данным изображения.

После заголовка файла

BITMAPINFOHEADER

MSDN: BITMAPINFOHEADER

Наиболее простой вариант заголовка. Приложения для Windows NT3.51 и более ранних могут использовать только эту структуру.

typedef struct tagBITMAPINFOHEADER{
  DWORD  biSize; 
  LONG   biWidth; 
  LONG   biHeight; 
  WORD   biPlanes; 
  WORD   biBitCount; 
  DWORD  biCompression; 
  DWORD  biSizeImage; 
  LONG   biXPelsPerMeter; 
  LONG   biYPelsPerMeter; 
  DWORD  biClrUsed; 
  DWORD  biClrImportant; 
} BITMAPINFOHEADER, *PBITMAPINFOHEADER;

• 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, зеленой 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 трех 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, зеленой 0x03E, красной 0x7C00; и 5-6-5, где маска синей компоненты 0x001F, зеленой 0x07E0, красной 0xF800.

24 — палитра не используется, каждая тройка байт изображения представляет один пиксель, по байту для интенсивности синего, зеленого 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, зеленого и красного канала соответственно. Старший байт каждой четверки не используется.

Если поле biCompression содержит значение BI_BITFIELDS, в палитре хранятся три четырехбайтных цветовых маски — для красной, зеленой 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 четверки не используется, следующие три отведены для синего, зеленого 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 восьмибитных изображений
2	BI_RLE4	сжатие RLE для четырехбитных изображений
3	BI_BITFIELDS	изображение не сжато, палитра содержит три четырехбайтные маски для красной, зеленой и синей компонент цвета. Используется для 16 и 32-битных изображений
4	BI_JPEG	Win98/Me/2000/XP: JPEG-сжатие
5	BI_PNG	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 трех четырехбайтных 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 объеденяет 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:

 pColor = ((LPSTR)pBitmapInfo + (WORD)(pBitmapInfo->bmiHeader.biSize));

BITMAPV4HEADER

MSDN: BITMAPV4HEADER

Расширенная версия описаной выше структуры. Win NT 3.51 и более ранние должны использовать структуру BITMAPINFOHEADER. Win98/Me/2000/XP могут использовать вместо структуры BITMAPV4HEADER структуру BITMAPV5HEADER.

typedef struct {
  DWORD        bV4Size;
  LONG         bV4Width;
  LONG         bV4Height;
  WORD         bV4Planes;
  WORD         bV4BitCount;
  DWORD        bV4V4Compression;
  DWORD        bV4SizeImage;
  LONG         bV4XPelsPerMeter;
  LONG         bV4YPelsPerMeter;
  DWORD        bV4ClrUsed;
  DWORD        bV4ClrImportant;
  DWORD        bV4RedMask;
  DWORD        bV4GreenMask;
  DWORD        bV4BlueMask;
  DWORD        bV4AlphaMask;
  DWORD        bV4CSType;
  CIEXYZTRIPLE bV4Endpoints;
  DWORD        bV4GammaRed;
  DWORD        bV4GammaGreen;
  DWORD        bV4GammaBlue;
} BITMAPV4HEADER, *PBITMAPV4HEADER;

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 зеленой 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 трех цветов, которые соответствуют конечным точкам(endpoints) цветового пространства, определенного 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 зеленой 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

MSDN: BITMAPV5HEADER

Win95/NT 4.0: приложения могут использовать BITMAPV4HEADER. Win NT 3.51 и более ранние должны использовать структуру BITMAPINFOHEADER.

typedef struct { 
  DWORD        bV5Size; 
  LONG         bV5Width; 
  LONG         bV5Height; 
  WORD         bV5Planes; 
  WORD         bV5BitCount; 
  DWORD        bV5Compression; 
  DWORD        bV5SizeImage; 
  LONG         bV5XPelsPerMeter; 
  LONG         bV5YPelsPerMeter; 
  DWORD        bV5ClrUsed; 
  DWORD        bV5ClrImportant; 
  DWORD        bV5RedMask; 
  DWORD        bV5GreenMask; 
  DWORD        bV5BlueMask; 
  DWORD        bV5AlphaMask; 
  DWORD        bV5CSType; 
  CIEXYZTRIPLE bV5Endpoints; 
  DWORD        bV5GammaRed; 
  DWORD        bV5GammaGreen; 
  DWORD        bV5GammaBlue; 
  DWORD        bV5Intent; 
  DWORD        bV5ProfileData; 
  DWORD        bV5ProfileSize; 
  DWORD        bV5Reserved; 
} BITMAPV5HEADER, *PBITMAPV5HEADER;

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 четырехбайтовых полей по числу доступных цветов (256 для 8-битного изображения). Три младшие байта каждого поля определяют интенсивность красной, зеленой 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, зеленой и синей компонент цвета.

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

Данные изображения

Последовательность пикселей, записанных в том или ином виде. Каждая строка изображения дополняется нулями до длины, кратной четырем байтам.

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 — редко используемый формат с 4 возможными цветами (один из режимов CGA)
• 4 бита — 16 цветное изображение, один из режимов работы VGA
• 8 бит (1 байт) — 256 цветов, последний из режимов, поддерживавших индексированные цвета (см ниже)
• 16 бит (2 байта) — режим Hi Color, 65536 возможных оттенков.
• 24 бита (3 байта) — True Color. В связи с тем, что 3 байта не очень хорошо соотносятся с степенями двойки, вместо него часто используют 32 битное изображение. В режиме True Color на каждый из трёх каналов (в режиме RGB) отводится по 1 байту (256 возможных значений), общее количество цветов равно 16777216.
• 32 бита (4 байта) — этот режим практически аналогичен True Color, четвёртый байт обычно используется для хранения альфа-канала.
• 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…

Ссылки

• Bitmap Storage Explanation  (англ.)
• Описание формата BMP  (рус.)