BMP 格式（Windows 位图）

BMP（Bitmap，位图格式）微软于 1990 年随 Windows 3.0 推出，采用设备无关位图（DIB）结构。以未压缩方式存储 RGB 像素数据，支持 1-32 bit 色深和简单 RLE 压缩，文件体积庞大，常用于图像处理中间过程保存或低性能设备显示。

格式简介

BMP 是 Windows 操作系统中的标准图像文件格式，采用设备无关位图（DIB，Device-Independent Bitmap）结构。BMP 格式设计简单，易于解析，但由于通常不进行压缩，文件体积较大。

BMP 文件扩展名为 .bmp 或 .dib，MIME 类型为 image/bmp 或 image/x-ms-bmp。虽然 BMP 格式文件较大，但在某些场景下仍然有用，如需要快速读取或作为图像处理的中间格式。

技术特点

压缩方式

BMP 格式支持多种压缩方式：

• 无压缩：直接存储像素数据（最常见）
• RLE 4：4 位图像的行程编码压缩
• RLE 8：8 位图像的行程编码压缩
• 位域：16 位和 32 位图像的压缩

色深支持

• 1 位：单色（黑白）
• 4 位：16 色
• 8 位：256 色（使用调色板）
• 16 位：高彩色（65536 色）
• 24 位：真彩色（1600 万色）
• 32 位：真彩色 + Alpha 通道

像素存储

• 自下而上：默认情况下，BMP 图像从底部开始存储像素
• 自上而下：某些 BMP 变体从上到下存储

文件结构

BMP 文件的基本结构：

[文件头]                 # BITMAPFILEHEADER (14 字节)
  - 文件类型标识 (BM)
  - 文件大小
  - 保留字段
  - 数据偏移量
[信息头]                 # BITMAPINFOHEADER (40 字节)
  - 图像宽度
  - 图像高度
  - 色深
  - 压缩方式
  - 图像大小
  - 其他参数
[调色板]                 # 可选（索引色模式）
[像素数据]               # 实际图像数据

使用场景

适用场景

• 图像处理中间格式：作为图像处理的临时格式
• Windows 系统：Windows 壁纸、图标等
• 简单图像存储：不需要压缩的场景
• 兼容性要求：需要广泛兼容的场景

优缺点

优点：

• 格式简单，易于解析
• 支持多种色深
• 无压缩时读取速度快
• Windows 原生支持

缺点：

• 文件体积大（通常无压缩）
• 不适合网络传输
• 不支持动画
• 逐渐被 PNG、JPEG 等格式替代

代码示例

Python 处理 BMP

from PIL import Image

# 打开 BMP 文件
img = Image.open('image.bmp')
print(f"图像尺寸: {img.size}")
print(f"图像模式: {img.mode}")

# 保存为 BMP
img.save('output.bmp', 'BMP')

# 转换为其他格式
img.save('output.png', 'PNG')
img.save('output.jpg', 'JPEG', quality=95)

C++ 读取 BMP

#include <fstream>
#include <iostream>

struct BMPHeader {
    char signature[2];      // "BM"
    uint32_t fileSize;
    uint16_t reserved1;
    uint16_t reserved2;
    uint32_t dataOffset;
};

struct BMPInfo {
    uint32_t headerSize;
    int32_t width;
    int32_t height;
    uint16_t planes;
    uint16_t bitCount;
    // ... 其他字段
};

// 读取 BMP 文件头
std::ifstream file("image.bmp", std::ios::binary);
BMPHeader header;
file.read(reinterpret_cast<char*>(&header), sizeof(header));
// ... 处理图像数据

相关工具

• 图像编辑器：
  • Windows Paint、GIMP、Photoshop
• 编程库：
  • Python: Pillow (PIL)
  • C/C++: Windows GDI+、FreeImage
  • Java: javax.imageio

参考

• BMP - Wikipedia
• BMP 文件格式详解