BMP格式分析

C#下将BMP转换成二进制是比较容易的，方法如下

byte[] bufPic;
string filePath = "";
Stream myStream;
MemoryStream picFile = new MemoryStream();
OpenFileDialog open = new OpenFileDialog();
open.Filter = "bmp files (*.bmp) | *.bmp";
open.RestoreDirectory = true;
if (open.ShowDialog() == DialogResult.OK)
{
	if ((myStream = login.OpenFile()) != null)
	{
		myStream.Close();
	}
}

filePath = open.FileName.ToString();
Image image = Image.FromFile(filePath);
image.Save(picFile, ImageFormat.Bmp);
bufPic = picFile.GetBuffer();

其实转换的结果是以8位二进制分割的十进制数（0~255），若是真要得到纯二进制，还需要进一步转换。我曾做过很多实验，目的是测试这些数字和图片本身之间的关系，虽然学习过多媒体技术，但是对于详细的bmp分解，并没有太多认识。当然，在实验前还要把”二进制”还原bmp的方法说明一下：

using (MemoryStream ms = new MemoryStream(myPic))
{
	Image image1 = Image.FromStream(ms);
	ms.Close();
	pic.Image = image1;
}

//其中mypic是byte类型，存放"二进制"的数组,pic是PictureBox控件

实验1： 人为的变动bufPic数组中的前几个位置，得到的结果都是出错，没能正确的还原回bmp，仔细观察后在发现，几乎所有的bmp转换成的bufPIc的前几个位置都相同，所以得到一个猜测：bmp文件不是单一的由图片的像素组成，还有一些默认的统一的”约定”

实验2： 在试验1的基础上挨个尝试，找到变更后能正确还原bmp的位置，由这个位置来确定所谓的”约定”的位数。得到的结论是42个。猜测就是：每个bmp文件都有54个默认的参数。

实验3： 进一步验证参数的个数是否正确。更改54位以后的位置，看看结果对于图片的影响。测试结果如下：

用这个原图片，修改42位以后的若干位，结果是!

由此看来变动是相当大的，最明显的是由一个黑白图变为了彩色图，所以又有一个猜测：默认的参数不仅仅有54位，还包含一些控制调色板的位。

实验4： bufPIc中的每一个数字是否代表了bmp中每一个点的信息？答案当然是否定的，一个32*16的bmp中，有512个点，但bifPic中只有256个，还包括一些默认参数。只能将数字转换成2进制来考虑，这也符合计算机的设计原理。

通过很多测试，最后得出了一些结论，参考了相关的资料并询问了导师，现总结如下：

1. 位图文件可看成由4个部分组成：位图文件头(bitmap-file header)、位图信息头(bitmap-information header)、彩色表(color table)和定义位图的字节阵列

2. 四个部分在位图图像数据中的相应位置，（位置偏移均以位图数据开始处为基准）

   起始位置偏移 <= 各部分数据具体存放位置 < 结束位置偏移

   第一部分，图像头：

   起始位置偏移 0，

   长度：0x0EH （2byte + 3 * dword = 14）

   结束位置偏移：起始位置偏移 ＋ 长度

   第二部分，图像信息头：

   起始位置偏移：上一部分结束位置偏移

   长度：从 0x0EH 处读取到的 dword 的数据值

   结束位置偏移：起始位置偏移 ＋ 长度

   第三部分，调色板：

   起始位置偏移：上一部分结束位置偏移

   长度：从 0x0AH 处读取到的 dword 的数据值－ 起始位置偏移

   结束位置偏移：起始位置偏移 ＋ 长度

   第四部分，位图数据：

   起始位置偏移：上一部分结束位置偏移

   长度：从 0x22H 处读取到的 dword 的数据值

   结束位置偏移：文件结束

3. 单色位图图像数据的表示方法

   在单色位图图像中，只有两种颜色，黑色或白色，每一个像素只需要一个比特就能够完成表示，为了清楚比特0或1具体表示哪一种颜色，可以通过查询调色板。

   在单色位图图像中，调色板只包含两种颜色，每一种颜色用R G B 0 四个字节表示 （在实际的字节流中，顺序是 B G R 0）

   所以，位图图像数据中的0 代表调色板中 第一种颜色的颜色值， 1 代表调色板中 第二种颜色的颜色值。

4. C/C++中数据类型的长度

   byte ： 1个字节， 8位（比特）

   word： 2个字节， 由 unsigned short定义

   dword：4 个字节， 由 unsigned long定义

5. 根据前面的位图文件结构表，可以通过自定义数据结构 struct的方式来读取 相应的数据。

6. 位图数据的存储方式：（自下而上，从左到右）

   扫描行是由底向上存储的，这就是说，位图数据的第一个字节表示位图左下角的象素，而最后一个字节表示位图右上角的象素。

7. 一行单色位图数据的存储格式规定

   每一扫描行的字节数必需是4的整倍数，当不够4的整数倍时，需要加0补齐

   以 720 × 450 的单色位图图像为例

   水平扫描行的长度为720，则需要720比特来表示一个扫描行，即需要 720/8=90字节来表示，但是 90 不是 4 的整数倍，因此需要用0补齐，直至为4的整数倍，即需要额外的2个填充字节。最终，长度为720的水平扫描行使用了 92 个字节来表示。

   例1:t1图为50×50的单色图，水平扫描行的长度为50，则需要50比特来表示一个扫描行，即需要 50/8=7字节来表示，但是 7 不是 4 的整数倍，因此需要用0补齐，直至为4的整数倍，即需要额外的1个填充字节。最终，长度为50的水平扫描行使用了 8个字节来表示。共8×50=400个字节，再加上62个字节的头部，既为文件大小462个字节。

   例2:t3图为40×40的单色图，水平扫描行的长度为40，则需要40比特来表示一个扫描行，即需要 40/8=5字节来表示，但是 5 不是 4 的整数倍，因此需要用0补齐，直至为4的整数倍，即需要额外的3个填充字节。最终，长度为40的水平扫描行使用了 8个字节来表示。共8×40=320个字节，再加上62个字节的头部，既为文件大小382个字节。

   例3:t5图为16×32的单色图，水平扫描行的长度为16，则需要16比特来表示一个扫描行，即需要 16/8=2字节来表示，但是 2 不是 4 的整数倍，因此需要用0补齐，直至为4的整数倍，即需要额外的2个填充字节。最终，长度为16的水平扫描行使用了 4个字节来表示。共4×32=128个字节，再加上62个字节的头部，既为文件大小190个字节。

   因此水平像素应为4个字节（32个像素）的整数倍最好。空间利用率高，否则需要补零。

   最后要说的是：bmp扫描是有底向上存储，即第一个字节表示bmp左下角的像素。