formato de archivo BMP

Un archivo de imagen de mapa de bits cargado en memoria se convierte en una estructura de datos DIB, un componente importante de la API GDI de Windows. La estructura de datos DIB en memoria es casi idéntica al formato de archivo BMP, pero no contiene el encabezado de archivo de mapa de bits de 14 bytes y comienza con el encabezado DIB. Para los DIB cargados en memoria, la tabla de colores también puede constar de entradas de 16 bits que constituyen índices de la paleta actualmente implementada ^{[ 7 ]} (un nivel adicional de indirección), en lugar de definiciones de color RGB explícitas. En todos los casos, la matriz de píxeles debe comenzar en una dirección de memoria que sea múltiplo de 4 bytes. En los DIB no empaquetados cargados en memoria, los datos opcionales del perfil de color deben ubicarse inmediatamente después de la tabla de colores y antes de gap1 y la matriz de píxeles ^{[ 6 ]} (a diferencia de lo que se muestra en la figura 1).

Cuando el tamaño de gap1 y gap2 es cero, la estructura de datos DIB en memoria se denomina habitualmente "DIB empaquetado" y se puede referenciar mediante un único puntero que apunta al inicio del encabezado DIB. En todos los casos, la matriz de píxeles debe comenzar en una dirección de memoria que sea múltiplo de 4 bytes. En algunos casos, puede ser necesario ajustar el número de entradas en la tabla de colores para forzar que la dirección de memoria de la matriz de píxeles sea un múltiplo de 4 bytes. ^{[ 7 ]} Para los "DIB empaquetados" cargados en memoria, los datos opcionales del perfil de color deben seguir inmediatamente a la matriz de píxeles, como se muestra en el diagrama 1 (con gap1=0 y gap2=0). ^{[ 6 ]} Los "DIB empaquetados" son necesarios para las funciones de la API del portapapeles de Windows , así como para algunas funciones de pinceles con patrones y recursos de Windows. ^{[ 8 ]}

Este bloque de bytes se encuentra al inicio del archivo y se utiliza para identificarlo. Una aplicación típica lee este bloque primero para asegurarse de que el archivo sea realmente un archivo BMP y que no esté dañado. Los dos primeros bytes del formato de archivo BMP son el carácter "B" seguido del carácter "M" en codificación ASCII . Todos los valores enteros se almacenan en formato little-endian (es decir, el byte menos significativo primero).

La tabla de colores (paleta) aparece en el archivo de imagen BMP justo después del encabezado del archivo BMP, el encabezado DIB y después de las tres o cuatro máscaras de bits opcionales si se utiliza el encabezado BITMAPINFOHEADER con la opción BI_BITFIELDS (12 bytes) o BI_ALPHABITFIELDS (16 bytes). Por lo tanto, su desplazamiento es el tamaño de BITMAPFILEHEADER más el tamaño del encabezado DIB (más 12-16 bytes opcionales para las tres o cuatro máscaras de bits). Nota: En Windows CE, el encabezado BITMAPINFOHEADER se puede utilizar con la opción BI_ALPHABITFIELDS ^{[ 14 ]} en el miembro biCompression.

El número de entradas en la paleta es 2 ⁿ (donde n es el número de bits por píxel) o un número menor especificado en el encabezado (en el formato de encabezado BITMAPCOREHEADER de OS/2 , solo se admite la paleta de tamaño completo). ^{[ 3 ] [ 5 ]} En la mayoría de los casos, cada entrada en la tabla de colores ocupa 4 bytes, en el orden azul, verde, rojo, 0x00 (ver más abajo para excepciones). Esto se indexa en BITMAPINFOHEADER en el miembro de estructura biBitCount.

La tabla de colores es un bloque de bytes (una tabla) que enumera los colores utilizados por la imagen. Cada píxel en una imagen de color indexada se describe mediante un número de bits (1, 2, 4 u 8), que es un índice de un color específico descrito en esta tabla. El propósito de la paleta de colores en mapas de bits de color indexados es informar a la aplicación sobre el color real al que corresponde cada uno de estos valores de índice. El propósito de la tabla de colores en mapas de bits no indexados (no paletizados) es enumerar los colores utilizados por el mapa de bits para optimizar su visualización en dispositivos con capacidad limitada de visualización de color y facilitar la conversión futura a diferentes formatos de píxeles y la paletización.

Los colores en la tabla de colores generalmente se especifican en el formato ARGB32 de 4 bytes por entrada . La tabla de colores utilizada con OS/2 BITMAPCOREHEADER utiliza el formato RGB24 de 3 bytes por entrada . ^{[ 3 ] [ 5 ]} Para los DIB cargados en memoria, la tabla de colores puede constar opcionalmente de entradas de 2 bytes; estas entradas constituyen índices de la paleta actualmente implementada ^{[ 7 ]} en lugar de definiciones de color RGB explícitas.

Microsoft no prohíbe la presencia de una máscara de bits de canal alfa válida ^{[ 15 ]} en BITMAPV4HEADER y BITMAPV5HEADER para imágenes en color indexadas de 1 bpp, 4 bpp y 8 bpp, lo que indica que las entradas de la tabla de color también pueden especificar un componente alfa utilizando el formato 8.8.8.[0-8].[0-8] a través del miembro RGBQUAD.rgbReserved ^{[ 16 ]} . Sin embargo, algunas versiones de la documentación de Microsoft prohíben esta función al afirmar que el miembro RGBQUAD.rgbReserved "debe ser cero".

Como se mencionó anteriormente, la tabla de colores normalmente no se usa cuando los píxeles están en formato de 16 bits por píxel (16 bpp) o superior; normalmente no hay entradas de tabla de colores en esos archivos de imagen de mapa de bits. Sin embargo, la documentación de Microsoft (en el sitio web de MSDN a fecha de 16 de noviembre de 2010 ^{[ 17 ]} ) especifica que para 16 bpp o superior, la tabla de colores puede estar presente para almacenar una lista de colores destinados a la optimización en dispositivos con capacidad de visualización de color limitada, mientras que también especifica que, en tales casos, no hay entradas de paleta indexadas en esta tabla de colores. Esto puede parecer una contradicción si no se hace distinción entre las entradas de paleta obligatorias y la lista de colores opcional.

Los bits que representan los píxeles del mapa de bits se empaquetan en filas (también conocidas como pasos o líneas de exploración). El tamaño de cada fila se redondea a un múltiplo de 4 bytes (un DWORD de 32 bits ) mediante relleno. ^{[ 18 ]}

Para imágenes con una altura superior a 1, se almacenan consecutivamente varias filas rellenas, formando una matriz de píxeles.

El número total de bytes necesarios para almacenar una fila de píxeles se puede calcular de la siguiente manera: $${\displaystyle {\text{RowSize}}=\left\lceil {\frac {{\text{BitsPerPixel}}\cdot {\text{ImageWidth}}}{32}}\right\rceil \cdot 4=\left\lfloor {\frac {{\text{BitsPerPixel}}\cdot {\text{ImageWidth}}+31}{32}}\right\rfloor \cdot 4,}$$

El número total de bytes necesarios para almacenar una matriz de píxeles en una imagen de n bits por píxel (bpp), ^con 2n colores, se puede calcular teniendo en cuenta el efecto de redondear el tamaño de cada fila a un múltiplo de 4 bytes, como sigue:

$${\displaystyle {\text{PixelArraySize}}={\text{RowSize}}\cdot |{\text{ImageHeight}}|}$$

Formato de píxeles

• El formato de 1 bit por píxel (1 bpp) admite 2 colores distintos (por ejemplo: blanco y negro). Los valores de los píxeles se almacenan en cada bit, y el primer píxel (el de más a la izquierda) se encuentra en el bit más significativo del primer byte. ^{[ 5 ]} Cada bit es un índice en una tabla de 2 colores. Un bit sin activar se refiere a la primera entrada de la tabla de colores, y un bit activado se refiere a la última (la segunda) entrada de la tabla de colores.
• El formato de 2 bits por píxel (2bpp) admite 4 colores distintos y almacena 4 píxeles por 1 byte, donde el píxel más a la izquierda se encuentra en los dos bits más significativos ( solo en Windows CE : ^{[ 21 ]} ). Cada valor de píxel es un índice de 2 bits en una tabla de hasta 4 colores.
• El formato de 4 bits por píxel (4bpp) admite 16 colores distintos y almacena 2 píxeles por 1 byte, estando el píxel más a la izquierda en el nibble más significativo . ^{[ 5 ]} Cada valor de píxel es un índice de 4 bits en una tabla de hasta 16 colores.
• El formato de 8 bits por píxel (8 bpp) admite 256 colores distintos y almacena 1 píxel por cada byte. Cada byte es un índice en una tabla de hasta 256 colores.
• El formato de 16 bits por píxel (16 bpp) admite 65536 colores distintos y almacena 1 píxel por cada palabra de 2 bytes. Cada palabra puede definir las muestras alfa, roja, verde y azul del píxel.
• El formato de 24 bits por píxel (24 bpp) admite 16.777.216 colores distintos y almacena 1 valor de píxel por cada 3 bytes. Cada valor de píxel define las muestras de rojo, verde y azul del píxel (8.8.8.0.0 en notación RGBAX). Específicamente, en el orden: azul, verde y rojo (8 bits por cada muestra). ^{[ 5 ]}
• El formato de 32 bits por píxel (32 bpp) admite 4.294.967.296 colores distintos y almacena 1 píxel por cada DWORD de 4 bytes. Cada DWORD puede definir las muestras alfa, roja, verde y azul del píxel.

Para resolver la ambigüedad sobre qué bits definen qué muestras, los encabezados DIB proporcionan ciertos valores predeterminados, así como campos de bits específicos, que son máscaras de bits que definen la pertenencia de un grupo particular de bits en un píxel a un canal particular . El siguiente diagrama define este mecanismo:

Diag. 2 – El mecanismo BITFIELDS para un píxel de 32 bits representado en notación de longitud de muestra RGBAX.

Los campos de muestra definidos por las máscaras de bits BITFIELDS deben ser contiguos y no superponerse, pero el orden de los campos de muestra es arbitrario. El orden de campo más común es: Alfa, Azul, Verde, Rojo (MSB a LSB). Las máscaras de bits rojo, verde y azul son válidas solo cuando el miembro Compression del encabezado DIB está configurado como BI_BITFIELDS. La máscara de bits alfa es válida siempre que esté presente en el encabezado DIB o cuando el miembro Compression del encabezado DIB esté configurado como BI_ALPHABITFIELDS ^{[ 14 ]} ( solo Windows CE ).

Diag. 3 – El formato de píxeles con un canal alfa para un píxel de 16 bits (en notación de longitud de muestra RGBAX) generado realmente por Adobe Photoshop ^{[ 22 ]}

Todos los formatos de píxeles posibles en un DIB

El mecanismo BITFIELD descrito anteriormente permite definir decenas de miles de formatos de píxeles diferentes; sin embargo, en la práctica solo se utilizan algunos de ellos, ^{[ 22 ]} todos los formatos paletizados RGB8, RGB4 y RGB1 (marcados en amarillo en la tabla anterior, definidos en dshow.hlos nombres .MEDIASUBTYPE):

En la versión 2.1.4, FFmpeg admitía (en su propia terminología) los formatos de píxeles BMP bgra, bgr24, rgb565le, rgb555le, rgb444le, rgb8, bgr8, rgb4_byte, bgr4_byte, gray, pal8 y monob ; es decir, bgra era el único formato de píxeles compatible con transparencia. ^{[ 24 ]}

A continuación se muestra un ejemplo de un mapa de bits de 2x2 píxeles y 24 bits (encabezado DIB de Windows BITMAPINFOHEADER ) con formato de píxel RGB24.

A continuación se muestra un ejemplo de un mapa de bits de 4×2 píxeles y 32 bits con valores de opacidad en el canal alfa (encabezado DIB de Windows BITMAPV4HEADER ) con formato de píxel ARGB32.

Tenga en cuenta que los datos del mapa de bits comienzan en la esquina inferior izquierda de la imagen.