Как устроен bmp файл
Обновлено: 07.07.2024
В качестве примера откроем в редакторе Hexplorer файл рисунка в формате BMP. Файл начинается с сигнатуры 42 4D — в ASCII-интерпретации это буквы BM.
BMP-файл состоит из четырех частей:
- заголовка файла (BITMAPFILEHEADER) — его длина составляет 54 байта;
- заголовка изображения (BITMAPINFOHEADER) — это необязательный компонент, он может отсутствовать;
- палитры, которая также может отсутствовать;
- самого изображения — каждый байт кодирует одну точку рисунка.
Чтобы исследовать заголовок, вызовите команду меню Structures | BMP Header (Структуры | Заголовок BMP). В дочернем окне откроется список полей заголовка — начало последовательности интерпретируется именно как стандартный заголовок файла BMP. Поле, выбранное в окне Structure Viewer (Просмотрщик структуры), одновременно подсвечивается в главном окне программы.
По умолчанию значения полей отображаются в десятичном виде. При желании вы можете выбрать и другие представления, нажав кнопку Radix (Основание системы счисления) на панели инструментов окна Structure Viewer . Из заголовка следует, что ширина рисунка ( double word cols ) равна 128 точкам, а высота ( double word rows ) — тоже 128 точкам (строкам). Глубина цвета ( word bitsperpixel ) равняется 24 битам, а сжатие не используется ( double word compression = 0 ).
Программа Hexplorer располагает одним специфическим инструментом. Выберите в главном окне команду меню View | Pixel View (Просмотр | Просмотр пикселов). Откроется еще одно дочернее окно, в котором содержимое файла интерпретируется как точечный рисунок (bitmap).
Возможно, сначала вы увидите просто мешанину точек. Однако раньше мы выяснили, каковы должны быть размеры изображения. Задайте ширину рисунка в поле columns (колонки) и нажмите кнопку Set (Установить).
Со сжатыми изображениями такая операция не пройдет. Тем не менее, с помощью HEX-редактора удастся выяснить сигнатуру файла и точно определить его формат. Скорее всего, в заголовке встретится и упоминание программы, создавшей файл. Такие сведения могут пригодиться при дальнейшем восстановлении поврежденного изображения.
Создайте в графическом редакторе PAINT растровое изображение размером 50*35 пикселов. Выберите максимальный масштаб изображения и включите сетку. Сохраните рисунок в формате BMP как монохромный (файл 50_35.bmp).
Откройте листинг файла 50_35.bmp в приложении Commander (TC, VC или WC) для просмотра (клавиша F3) в шестнадцатеричном (HEX) представлении.
Сопоставим картинку растрового изображения и HEX коды в листинге файла 50_35.bmp.
Коды с 19-го по 23-й (32 00 00 00) определяют размер растра (число пикселов) по горизонтали. Коды с 24-го по 27-й (23 00 00 00) определяют размер растра по вертикали. Чтобы убедиться в этом воспользуйтесь калькулятором. В рассматриваемом примере размер растра – 50 * 35. HEX коду 32 соответствует десятичное (DEC) число 50, HEX коду 23 – DEC число 35.
На размера растра отводится 4 байта (HEX кода). Одним байтом определяется размер от 0 до 255. При превышении 255 (код FF) будет задействован следующий байт. Например, DEC числу 256 соответствует HEX код 100. Размер растра 256 будет представлен в листинге файла (00 01 00 00).
Коды символов, начиная с 63-го и до конца файла, содержат последовательность данных о цвете точек растра – в порядке слева направо вдоль каждой ряда и снизу вверх по рядам. Один байт описывает 8 точек, белая точка в BIN коде описывается единицей, черная – нулем.
Сколько байт необходимо для описания 50 точек в одном ряду? Не менее 7 (7*8=56). Но используется 8 (8*8=64), соблюдается кратность 4 байтам (4*8=32). Обратите внимание в листинге файла на HEX коды в конце описания каждого ряда повторяются байты FF FF C0 00. Эти байты описывают последние 32 точки из 64-х. Из них 14 несуществующих точек (64-50=14) описаны нулями.
Точки какого ряда описаны кодом FC 1F? Отсчитываем ряды по (по 8 байт в каждом), можно также ориентироваться на код (C0 00) в конце каждого ряда. Получаем 11-й ряд. В нем находятся 5 точек. Проверяем результат с помощью калькулятора.
Программа последовательно считывает из BMP-файла HEX-коды. По этим данным определяется порядковый номер каждой черной точки в ряду, начиная слева. Порядковые номера черных точек каждого ряда заносятся в список, который после окончании чтения ряда записывается в файл Result.txt.
Информация, записанная в файл Result.txt:
Описание программы
Из BMP-файла последовательно считываются байты с помощью функции read-char. Данные, которые будут использоваться в программе, запоминаются в переменных, остальные пропускаются.
Размер растра (xsize и ysize) определяется парой из 4-х байт. Как объединить эти 4 байта в одно число? Рассмотрим более простую задачу. Как из 4-х цифр «5» «8» «9» и «1» сформировать число 1985? Для этого каждую цифру сдвигаем влево на соответствующее количество разрядов (добавляем нули слева), а результат суммируем.
Аналогично решается задача формирования 4-х байтного числа. В пользовательской функции (r) из 4-х байтов сложением формируется одно число. Каждый байт перед сложением сдвигается на соответствующее количество разрядов (1, 2 и 3 байта). Сдвиг выполняется функцией Lsh, параметры сдвига указывается в битах (8, 16 и 24). Функция (r) возвращает число в 10-тичном представлении. Результат запоминается в переменных (xsize и ysize).
Далее считываются и обрабатываются точки, на предмет выявления их цвета. Используется внешний цикл по ysize и внутренний цикл по xsize.
Учитывая, что число байтов, которые описывают один ряд точек, кратно 4 объединим их по аналогии с предыдущей задачей. Только в этом случае из 4-х цифр «5» «8» «9» и «1» будем формировать число 5891:
Отметим, что любое число независимо от его представления (HEX, DEC, BIN) остается одним и тем же. А функции обрабатывают его по-разному. Например, функция read-char работает с байтами, а Lsh с битами.
После тестирования первого пиксела, единица в маске сдвигается вправо (lsh mask -1):
Тестирование каждой точки, которая описывается в переменной n, анализируется путем применения побитового умножения c значением переменной mask(if (= (logand n mask) 0) (setq lst (cons x lst))):
В верхнем примере проверялась крайняя 6-я точка сформированного числа, в нижнем примере – 19-я точка. Если результат побитового умножения ноль, то проверяемая точка – черная. Порядковый номер точки в ряду сохраняется в переменой x. Каждая черная точка заносится в начало списка (setq lst (cons x lst)). По окончании анализа ряда список записывается наоборот в файле результата result.txt (princ (reverse lst) fo).
На рисунке приведен пример простого изображения (размер 34 *10 точек) из 3-х красных точек в левом нижнем углу, остальные точки белые.
Раскрываем листинг файла и, сопоставляя с изображением, определяем, как описываются данные в нем:
Файл начинается с символов “BM”, указывающих на формат файла.
С 19 позиции 4 байта (22 00 00 00) указывают размер файла по X (количество точек в строке 34), с 23-й позиции – 4 байта (0A 00 00 00) указывают размер файла по Y (количество рядов 10).
Начиная с 55-го байта и до конца файла содержатся данные о цвете точек растра – в порядке слева направо вдоль каждого ряда и снизу вверх по рядам. Одна точка описывается тремя байтами, каждый из которых представляет синюю (Blue), зеленую (Green) и красную (Red) составляющие цвета. В рассматриваемом примере первая точка (красного цвета) описана байтами (00 00 FF) вторая (белого цвета) – (FF FF FF).
Каждый ряд точек описывается количеством байт, кратным 4. Ряд из 34 точек должен описываться 34*3 + 2 =104 байтами. Два байта (00 00) добавляется в конце описания каждого ряда для обеспечения кратности 4. Если бы ряд состоял из 33 точек, то в конце каждого ряда добавилось по 1 байту для обеспечения кратности 4 (33*3 + 1 =100).
Ниже приводится модуль программы, который используется в приложении для идентификации продуктов (фруктов и овощей) на основе данных от видеокамеры. Модуль обеспечивает загрузку картинки и считывания точек (по 3 байта на каждую точку) из файла.
Ниже приводится модуль программы, который используется в приложении 3D-реконструкция по 2-м изображениям. Модуль обеспечивает загрузку данных из BMP файлов в динамически выделяемую оперативную память.
За информационным заголовком следует таблица цветов, представляющая собой массив из 256 (по числу цветов) 4-байтовых полей. Каждое поле соответствует своему цвету в палитре, а три байта из четырех – компонентам синей, зеленой и красной составляющих для этого цвета. Последний, самый старший байт каждого поля зарезервирован и равен 0.
После таблицы цветов находятся данные изображения, которое по строкам растра записано снизу вверх, а внутри строки – слева направо. Так как на некоторых платформах невозможно считать единицу данных, которая меньше 4 байт, длина каждой строки выровнена на границу в 4 байта, т. е. при длине строки, некратной четырем, она дополняется нулями. Это обстоятельство обязательно надо учитывать при считывании файла.
На нижнем рисунке представлено точечное изображение (10*5) и конец листинга файла, где захвачены несколько полей из таблицы цветов и приводятся данные об изображении (обведены красной линией).
На рисунке выделены по 4 байта цветов палитры, которые используются для указания цвета точек. Белый цвет имеет последний номер в таблице цветов – 255 (FF). Синий цвет указан под номером 252 (FC), зеленый – 250 (FA), красный – 249 (F9). Длина каждой строки дополняется 2-я байтами (00 00) для кратности 4 (10+2=12).
Теперь мы знаем, как получить прямой доступ к поверхности и что делать с ее памятью, чтобы изменить значения отдельных пикселей. Давайте используем полученные знания на практике. В этой главе мы напишем приложение DirectDraw для просмотра графических файлов формата BMP. Но перед тем как браться за такую программу, необходимо научиться загружать BMP-файлы.
Формат BMP-файлов
BMP — стандартный формат графических файлов Windows. Подавляющее большинство BMP-файлов хранится без сжатия, что облегчает работу с ними. Даже в сжатых BMP-файлах нет ничего особенно сложного, но мы ограничимся файлами без сжатия.
BMP-файлы состоят из трех основных частей:
- заголовок;
- палитра;
- графические данные (значения пикселей).
Заголовок содержит информацию о файле и находящемся в нем графическом изображении. Здесь хранятся параметры изображения (ширина, высота, глубина пикселей), а также количество цветов в нем.
Структура заголовка
Данные заголовка BMP-файла хранятся в двух структурах: BITMAPFILEHEADER и BITMAPINFOHEADER. Структура BITMAPFILEHEADER присутствует в начале любого BMP-файла и содержит информацию о самом файле. Для нас в этой структуре представляет интерес лишь одно поле — bfType, сигнатура BMP-файла (информацию об остальных полях можно найти в справочной системе Visual C++). В BMP-файлах это поле содержит буквы BM (обе буквы — прописные). По содержимому этого поля мы будем убеждаться в том, что выбранные файлы действительно имеют формат BMP.
Структура BITMAPINFOHEADER содержит информацию об изображении, хранящемся в BMP-файле. Эта структура объявляется так:
Первое поле, biSize, определяет размер структуры BITMAPINFOHEADER в байтах. Если ваша программа создает BMP-файл, это поле заполняется тривиально — достаточно определить размер структуры функцией sizeof. Однако при чтении BMP-файла по содержимому этого поля приходится рассчитывать позицию файла, на которой структура заголовка кончается. Эта мера обеспечивает обратную совместимость, благодаря ей Microsoft в будущем сможет увеличить размер структуры BITMAPINFOHEADER, не нарушая работы существующих приложений.
Лучше молчать и прослыть глупцом. Когда я только начал программировать для Windows, то не понимал, зачем в некоторые структуры включаются поля с их размерами. Забыв о мудром совете Авраама Линкольна, я высказался на эту тему в одной из ранних статей и был справедливо наказан. Впрочем, если бы все прислушались к совету Линкольна, никто бы не писал книг.
Поля biWidth, biHeight и biBitCount определяют размеры изображения. Содержимое поля biCompression позволяет узнать, хранится ли изображение в сжатом виде. Поскольку мы не собираемся работать со сжатыми BMP-файлами, необходимо проверить, имеет ли это поле значение BI_RGB (а не BI_RLE8, свидетельствующее о сжатии файла).
В поле biSizeImage хранится размер графических данных (в пикселях). Однако учтите, что это поле часто оказывается незаполненным (содержит нулевое значение). В таких случаях нам придется самостоятельно вычислять размер графических данных.
Палитра
Палитра в BMP-файлах хранится в виде списка структур RGBQUAD, где каждый элемент представляет отдельный цвет. Структура RGBQUAD объявляется так:
Графические данные
Графические данные в основном представляют собой список пикселей, из которых состоит изображение. Однако каждая горизонтальная строка пикселей должна занимать блок памяти, выровненный по границе параграфа. Следовательно, если количество байт, необходимых для хранения строки пикселей, не кратно четырем, в каждую строку включается от одного до трех дополняющих байт.
При этом для работы с графическими данными BMP-файлов используется концепция шага, упоминавшаяся выше в этой главе. Отличие состоит в том, что для графических данных BMP-файлов значение шага вам придется рассчитать самостоятельно. Впрочем, это не так уж сложно, потому что шаг всегда попадает на ближайшую границу параграфа за концом блока памяти, необходимого для хранения строки пикселей.
Изображения хранятся в BMP-файлах в перевернутом виде, так что первая строка пикселей файла на самом деле является нижней строкой настоящего изображения. Чтобы восстановить нормальное изображение, мы начнем чтение файла с последней строки пикселей и будем двигаться к началу.
Формат bmp что это такое? В этой статье мы разберем ответ на этот вопрос. Также выясним, где используется данный формат и как с ним работать.
Формат bmp что это такое, описание формата
Здравствуйте, друзья! Во время продвижения ресурсов в Интернете, пользователи используют картинки с разными форматами. Это могут быть Jpeg, Png, Gif и другие форматы файлов, которые являются популярными, и часто используемыми.
Но иногда приходится применять на практике другой формат картинок, который называется bmp. Он не на столько популярен среди пользователей Интернета, как предыдущие форматы изображений. В статье мы восполним пробел и рассмотрим вопрос, формат bmp что это такое? Разберем суть работы с этим форматом.
Итак, bmp – это старый формат картинок, с помощью которого сохраняются только растровые изображения, а векторные нет. С английского языка слово переводится, как «Bitmap Picture» или BMP, что значит формат для хранения растровых изображений. Данный формат для файлов разработала компания Майкрософт (Скрин 1).
Также он включает в себя ряд других расширений формата, например, bmp, dib и.rle. Этот формат картинок до сих пор работает со многими программами, в том числе он используется в операционных системах Windows и macOS.
Далее, мы рассмотрим процесс открытия этого формата различными программами. Также поработаем с ним на практике и попробуем его конвертировать в другие растровые форматы.
Чем открыть bmp формат
Формат bmp можно открыть в Windows стандартными программами и утилитами:
Конечно, это не все программы, которые способны открывать bmp файлы. Например, на блоге писали о программе XnView, которая выполняет работу по конвертации файлов и их открывает. В Интернете есть много других похожих утилит.
Как открыть bmp формат
Думаю понятен ответ на вопрос, формат bmp что это такое.
Далее, рассмотрим на практике, как открывается этот формат картинок на компьютере с использованием двух программ:
Если у вас установлена программа Фотошоп на компьютере, нажимаете по bmp картинке правой кнопкой мыши, далее выбираете из меню «Открыть с помощью» и например, «Adobe Photoshop cs6» (Скрин 2).
После этого картинка в bmp формате будет открыта в данной программе (Скрин 3).
Открывать такой формат с помощью программы Пеинт еще проще. Для этого нажимаем по картинке правой кнопкой мыши и выбираем кнопку из меню «Просмотр», либо кнопку «Изменить» (Скрин 4).
Далее картинка в bmp формате, будет открыта к просмотру на компьютере.
Как преобразовать bmp формат в другие форматы
Иногда возникает необходимость преобразовать бмп-формат в популярные форматы. В этом случае используются специальные сервисы-конвертеры:
Есть и другие конвертеры в Интернете, которыми вы можете воспользоваться бесплатно.
Итак, чтобы преобразовать в них bmp формат, загружаете туда картинку в данном формате. Далее выбираете на сервисе нужный формат для конвертации. После чего нажимаете кнопку «Начать конвертирование» или «Конвертация».
Когда он преобразуется в другой файл формата, его можно будет скачать на компьютер, например, картинку в формате Jpeg.
Размер формата bmp
Размеры формата bmp могут быть разными, в зависимости от качества изображения картинок. К примеру, если картинка в формате bmp будет иметь разрешение 1380 на 820 пикселей, то ее размер может быть объемным, например, 250 мегабайт.
С низким качеством изображения и размером, например, 300 на 200 пикселей, bmp картинки будут весить 1-5 мегабайт.
Из этого следует сделать вывод, что картинки в формате bmp, как правило, считаются тяжелыми и много весят.
Где используется данный формат
Несмотря на то, что пользователи считают БМП формат устаревшим форматом, его используют во многих сферах деятельности.
Например, старые интерфейсы Windows и новые были созданы на основе этого формата. Почему именно он? Потому что его удобно использовать при создании картинок, которые не теряют качества после их изменений.
Также он может использоваться в Фотошопе, при редактировании картинки. Люди загружают подобные изображения в социальные сети, на свои сайты в Интернете.
Компания Майкрософт создала данный формат, который использует его во время разработок своих продуктов.
Заключение
В статье мы ответили на вопрос, формат bmp что это такое? Рассмотрели специальные программы, с помощью которых можно открывать и просматривать bmp картинки и не только.
Конечно, лучше использовать современные форматы картинок, поскольку они многослойные и способны без технических проблем загрузится на любой сайт в Интернете и не только. Вместе с тем, они имеют много возможностей для редактирования изображений, у них небольшой объем файла.
Читайте также: