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[Image_Codec]常见图片格式的封装及编解码-Android平台（一）BMP

[TOC]
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 ...

我们这里只介绍里面最常见的几种：
bmp jpg png gif

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。
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文章图片
图片样例 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）：
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文章图片
Bitmap文件格式 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：
[图片上传失败...(image-f47dcf-1524794608583)]
图片非常小，前面的样图的放大后的版本，放大后的如下：
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图片样例 我们用二进制将图片打开
vim -b bitmap_4x2_32bit.bmp

用:%!xxd转换为16进制
00000000: 424d 5600 0000 0000 0000 3600 0000 2800BMV.......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......

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

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: ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- 2800BMV.......6...(. 00000010: 0000 0400 0000 0200 0000 0100 2000 0000............ ... 00000020: 0000 2000 0000 0000 0000 0000 0000 0000.. ............. 00000030: 0000 0000 0000

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......

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 ff

【[Image_Codec]常见图片格式的封装及编解码-Android平台（一）BMP】修改文件吧～
00000000: 424d 4200 0000 0000 0000 3600 0000 2800BMV.......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................

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 0000

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：
[Image_Codec]常见图片格式的封装及编解码-Android平台（一）BMP
文章图片
2x2 RGB24的BMP图片 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;

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 { intfileSize; shortreserved1; shortreserved2; intpixelsOffset; }

BitmapDibHeader定义如下：
public class BitmapDibHeader { intdibSize; intwidth; intheight; shortplanes; shortbitPerPixel; intcompressed; intpixelSize; intxPixelsPerMeter; intyPixelsPerMeter; intclrUsed; intclrImportant; intbytePerPixel; }

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 = https://www.it610.com/article/reader.readBytesFrom(0); pixels = reader.readBytesFrom(fileHeader.pixelsOffset); return true; }

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:ffffff0000000000000000ffffff0000

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()); } }

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 ff00，ff是Alpha值，绿色就是00ff 0000，不透明。直接给个图吧 bitmap_20x20_32bit.bmp
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20x20 ARGB32的Bitmap图片(bmp上传不了，转为了jpg) Bitmap接介绍到这里，实例代码可以高github里面去下载哦～
Codec-BitmapCodec

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