Windows Bitmap

Windows Bitmap
Rozszerzenia pliku	.bmp, .dib
Typ MIME	image/x-portable-bitmap; image/x-ms-bmp (nieoficjalny); image/x-bmp (nieoficjalny)
Typ	grafika rastrowa

BMP – format pliku z grafiką bitmapową. Opracowany pierwotnie dla systemu OS/2, wykorzystywany później także w interfejsach systemów z rodziny Microsoft Windows, jednak jako wolny od patentów jest dostępny i – mimo dużych rozmiarów – popularny jako format przechowywania danych również na wszystkich pozostałych platformach. Zawiera w sobie prostą kompresję bezstratną RLE (która nie musi być użyta), informację o użytych kolorach. Obsługuje tryby RGB oraz RGBA.

Struktura pliku BMP

Plik BMP składa się z kilku części:

Nazwa struktury	Opcjonalna?	Rozmiar	Przeznaczenie	Komentarz
Nagłówek pliku	Nie	14 Bajtów	Przechowuje najważniejsze informacje o pliku.	Jest zbędny po załadowaniu obrazka do pamięci.
Nagłówek DIB	Nie	Różny rozmiar (istnieje 7 różnych wersji tego nagłówka)	Przechowuje najważniejsze informacje o obrazie i definiuje format piksela.	Występuje bezpośrednio po nagłówku pliku.
Dodatkowa maska bitowa	Tak	3 lub 4 DWORD^[1] (12 lub 16 bajtów)	Definiuje format piksela.	Występuje tylko wtedy, gdy nagłówek DIB jest w formacie BITMAPINFOHEADER.
Tablica kolorów	Zależy od liczby kolorów	Różny rozmiar	Definiuje kolory użyte przez obraz (tablicę pikseli)	Występuje wtedy, gdy głębia kolorów ⩽ 8
Gap1	Tak	Różny rozmiar	Struktura dostosowująca	Artefakty znajdujące się, aż do offsetu pliku dla tablicy pikseli znajdującego się w nagłówku pliku.
Tablica pikseli	Nie	Różny rozmiar	Definiuje wartości poszczególnych pikseli	Format piksela zdefiniowany jest w nagłówku DIB lub w dodatkowej masce bitowej. Każdy wiersz tablicy pikseli jest wyrównany do wielokrotności 4 bajtów.
Gap2	Tak	Różny rozmiar	Struktura dostosowująca	Artefakty znajdujące się, aż do offsetu danych ICC znajdującego się w nagłówku DIB.
Profil kolorów ICC	Tak	Różny rozmiar	Definiuje profil kolorów dla systemu zarządzania kolorem	Może zawierać ścieżkę do zewnętrznego pliku przechowującego profil kolorów. Po załadowaniu do pamięci jako „nie-spakowany DIB” znajduje się między tablicą kolorów a Gap1^[2].

Nagłówek pliku

Ten blok znajduje się na początku pliku i jest używany do jego identyfikacji. Używa się go po to, by sprawdzić, czy jest to plik BMP i czy nie jest on uszkodzony. Pierwszymi dwoma bajtami w formacie BMP są znaki „B”, oraz „M” w kodowaniu ASCII. Wszystkie wartości całkowite są przechowywane w formacie little-endian (tj. najmniej znaczący bajt umieszczony jako pierwszy).

Offset#	Rozmiar	Przeznaczenie
0000_h	2 bajty	początek nagłówka używany do identyfikacji pliku BMP, DIB. Najczęściej wynosi 0x42 0x4D w systemie szesnastkowym, odpowiada to znakom BM w kodzie ASCII. Możliwe wartości: BM – Windows 3.1x, 95, NT, ... itd. BA – OS/2 struktura tablicy bitmapy CI – OS/2 struktura kolorowej ikony &CP – OS/2 stały wskaźnik koloru IC – OS/2 struktura ikony *PT – OS/2 wskaźnik
0002_h	4 bajty	Oznacza rozmiar całego pliku w bajtach
0006_h	2 bajty	zarezerwowany; zależy od aplikacji, która tworzy obraz
0008_h	2 bajty	zarezerwowany; zależy od aplikacji, która tworzy obraz
000A_h	4 bajty	Offset, tzn. początkowy adres bitów tablicy pikseli.

Nagłówek DIB

Ta struktura przekazuje aplikacji informacje o obrazie, który będzie wyświetlany. Nagłówek jest dopasowany do wewnętrznych mechanizmów systemów Windows i OS/2 i posiada 7 różnych wariantów. Wszystkie z nich zawierają pole DWORD (32-bitowe), określające rozmiar nagłówka, dzięki niemu można określić typ nagłówka. Duża liczba wersji nagłówka jest spowodowana tym, że Microsoft rozszerzał informacje w nim zawarte kilka razy. Nowe, rozszerzone nagłówki mogą być używane z niektórymi funkcjami GDI i zapewniają większą funkcjonalność. Odkąd GDI wspomaga funkcję ładowania bitmap, większość aplikacji korzysta z tych funkcji. Jedną z konsekwencji jest to, że format odczytywanych plików zależy od wersji systemu, na którym uruchomiona jest aplikacja.

Rozmiar	Nazwa nagłówka	Wspierane systemy operacyjne	Dodane funkcjonalności (rosnąco)	w plikach stworzonych przez program
12	BITMAPCOREHEADER OS21XBITMAPHEADER	OS/2 i wszystkie wersje Windows począwszy od Windows 3.0
64	BITMAPCOREHEADER2 OS22XBITMAPHEADER	OS/2	Dodaje pół-tonowanie. Dodaje kompresje RLE oraz Huffman 1D.
40	BITMAPINFOHEADER	wszystkie wersje Windows począwszy od Windows 3.0	Likwiduje kompresje RLE-24 oraz Huffman 1D. Dodaje obsługę 16bpp oraz 32bpp pikseli. Dodaje opcjonalną maskę bitów RGB.	Adobe Photoshop
52	BITMAPV2INFOHEADER	Brak danych.	Usuwa opcjonalną maskę bitów RGB. Dodaje obowiązkową maskę bitów RGB.
56	BITMAPV3INFOHEADER	Brak danych.	Dodaje obowiązkową maskę bitową dla kanału alfa.	Adobe Photoshop
108	BITMAPV4HEADER	wszystkie wersje Windows począwszy od 95/NT4	Dodaje typ przestrzeni barw oraz korekcje gamma.
124	BITMAPV5HEADER	Windows 98/2000 i nowsze.	Dodaje profile kolorów ICC.

Nagłówek BITMAPINFOHEADER składa się z 40 bajtów i zbudowany jest w następujący sposób:

Offset względem początku pliku	Rozmiar w bajtach	Nazwa	Opis zawartości
14	4	biSize	Wielkość nagłówka informacyjnego. Długość stąd do końca nagłówka – 40, czasem mniej
18	4	biWidth	Szerokość obrazu w pikselach
22	4	biHeight	Wysokość obrazu w pikselach
26	2	biPlanes	Liczba warstw kolorów, zwykle 1
28	2	biBitCount	Liczba bitów na piksel
30	4	biCompression	Algorytm kompresji
34	4	biSizeImage	Rozmiar samego rysunku
38	4	biXPelsPerMeter	Rozdzielczość pozioma
42	4	biYPelsPerMeter	Rozdzielczość pionowa
46	4	biClrUsed	Liczba kolorów w palecie
50	1	biClrImportant	Liczba ważnych kolorów w palecie (gdy 0, to wszystkie są ważne); pole to stosuje się przy animacji bitmap poprzez rotację kolorów. Oznacza, od którego koloru paleta ma być podmieniana.
51	1	biClrRotation	Flaga sygnalizująca, czy ma następować rotacja palety (domyślnie 0 – brak rotacji). Jeśli flaga jest ustawiona na 1, następuje podmiana palety.
52	2	biReserved

Paleta kolorów

Po części nagłówkowej pliku BMP zazwyczaj znajduje się paleta. Można tu wyodrębnić 2 przypadki:

W trybach 8-bitowych paleta zbudowana jest z opisów kolorów, gdzie każdy kolor opisany jest za pomocą 4 bajtów (B, G, R, nieużywany lub alpha). Każdą ze składowych koloru należy podzielić przez 4.
W trybach o większej liczbie kolorów niż 256 paleta nie występuje, a kolor piksela w obrazie zapisywany jest przy pomocy numeru kolejnego koloru, który jest wyliczany ze wzoru:
Nr Koloru = R + 256 ⋅ G + 65536 ⋅ B,

gdzie:
- R – wartość składowej czerwonej,
- G – wartość składowej zielonej,
- B – wartość składowej niebieskiej.

Tabela pikseli

Następnie w pliku znajdują się dane obrazowe.

Linie obrazu zapisywane są od dołu do góry.

W obrazach TrueColor punkty zapisywane są w kolejności B, G, R (trzy bajty), w obrazach o mniejszej liczbie kolorów zapisywane są one na mniejszej ilości bajtów – przykładowo 16-bitowa bitmapa (High Color) zapisuje na dwóch bajtach [5bitów B][6bitów G][5bitów R]. Dla plików z liczbą kolorów mieszczącą się w liczbie ośmiobitowej kolor zapisywany jest jako numer koloru (wskaźnik) w palecie.

Należy zwrócić uwagę, że (poniekąd ze względów historycznych) w wierszu danych pliku BMP jest zawsze zapisana wielokrotność 4 bajtów. Jeśli wiersz danych ma długość (w bajtach) inną niż podzielna przez 4, to dopisuje się bajty o wartości 0, tak aby w danym wierszu ilość bajtów była wielokrotnością 4.

Animowane bitmapy – powstają z cyklicznej podmiany kolorów w palecie, przykładem może być logo startowe systemu Windows. Animowane bitmapy można tworzyć dla obrazów 8-bitowych.

Należy zwrócić szczególną uwagę na zapis kolejnych bajtów danych obrazu: nie jest to [R, G, B], ale [B, G, R].