如何用纯Python创建BMP文件？

Question

我需要用纯Python 创建一个黑白BMP 文件。

我读了维基百科上的一篇文章，BMP 文件格式，但我不擅长低级编程，并且我想填补我的知识空白。

所以问题是，如何创建具有像素矩阵的黑白 BMP 文件？我需要使用纯 Python 来完成此操作，而不是使用任何像 PIL 这样的模块。这只是为了我的教育。

Answer 1

这是单色位图的完整答案。

import math, struct

mult4 = lambda n: int(math.ceil(n/4))*4
mult8 = lambda n: int(math.ceil(n/8))*8
lh = lambda n: struct.pack("<h", n)
li = lambda n: struct.pack("<i", n)

def bmp(rows, w):
    h, wB = len(rows), int(mult8(w)/8)
    s, pad = li(mult4(wB)*h+0x20), [0]*(mult4(wB)-wB)
    s = li(mult4(w)*h+0x20)
    return (b"BM" + s + b"\x00\x00\x00\x00\x20\x00\x00\x00\x0C\x00\x00\x00" +
            lh(w) + lh(h) + b"\x01\x00\x01\x00\xff\xff\xff\x00\x00\x00" +
            b"".join([bytes(row+pad) for row in reversed(rows)]))

例如：

FF XXXXXXXX
81 X......X
A5 X.X..X.X
81 X......X
A5 X.X..X.X
BD X.XXXX.X
81 X......X
FF XXXXXXXX

因此，将其编码为一系列行：

smile = [[0xFF], [0x81], [0xA5], [0x81], [0xA5], [0xBD], [0x81], [0xFF]]

渲染它：

bmp(smile, 8)

请注意，程序员有责任确保提供的每一行中都存在所需的字节数。

如果您想更改它们，则黑色在 \xff \xff \xff 中指定，白色在下面的 \x00 \x00 \x00 中指定。

Answer 2

construct 是一个纯 Python 库，用于解析和构建二进制结构、协议和文件格式。它具有开箱即用的 BMP 格式支持。

这可能是比使用 struct 手工制作更好的方法。此外，您将有机会学习一个真正有用的库（construct 肯定是）

Answer 3

UPD：警告！这不适用于生产用途。您可以将它用于学习目的，但请注意，这段代码是在我刚开始学习编程时编写的，它存在一些与错误生成某些分辨率的图像相关的错误。如果您正在寻找更强大的生产解决方案，请考虑使用 PIL 等图形库，或查看已经提到的用于低级位图生成的库“构造”。

我在 Python 3 中实现了 24 位位图：

from struct import pack

class Bitmap():
  def __init__(s, width, height):
    s._bfType = 19778 # Bitmap signature
    s._bfReserved1 = 0
    s._bfReserved2 = 0
    s._bcPlanes = 1
    s._bcSize = 12
    s._bcBitCount = 24
    s._bfOffBits = 26
    s._bcWidth = width
    s._bcHeight = height
    s._bfSize = 26+s._bcWidth*3*s._bcHeight
    s.clear()


  def clear(s):
    s._graphics = [(0,0,0)]*s._bcWidth*s._bcHeight


  def setPixel(s, x, y, color):
    if isinstance(color, tuple):
      if x<0 or y<0 or x>s._bcWidth-1 or y>s._bcHeight-1:
        raise ValueError('Coords out of range')
      if len(color) != 3:
        raise ValueError('Color must be a tuple of 3 elems')
      s._graphics[y*s._bcWidth+x] = (color[2], color[1], color[0])
    else:
      raise ValueError('Color must be a tuple of 3 elems')


  def write(s, file):
    with open(file, 'wb') as f:
      f.write(pack('<HLHHL', 
                   s._bfType, 
                   s._bfSize, 
                   s._bfReserved1, 
                   s._bfReserved2, 
                   s._bfOffBits)) # Writing BITMAPFILEHEADER
      f.write(pack('<LHHHH', 
                   s._bcSize, 
                   s._bcWidth, 
                   s._bcHeight, 
                   s._bcPlanes, 
                   s._bcBitCount)) # Writing BITMAPINFO
      for px in s._graphics:
        f.write(pack('<BBB', *px))
      for i in range((4 - ((s._bcWidth*3) % 4)) % 4):
        f.write(pack('B', 0))
          


def main():
  side = 520
  b = Bitmap(side, side)
  for j in range(0, side):
    b.setPixel(j, j, (255, 0, 0))
    b.setPixel(j, side-j-1, (255, 0, 0))
    b.setPixel(j, 0, (255, 0, 0))
    b.setPixel(j, side-1, (255, 0, 0))
    b.setPixel(0, j, (255, 0, 0))
    b.setPixel(side-1, j, (255, 0, 0))
  b.write('file.bmp')


if __name__ == '__main__':
  main()

Answer 4

您必须使用 Python 的 struct 模块来创建 BMP 文件所需的二进制标头。将图像数据本身保存在 bytearray 对象中 - bytearray 是一种鲜为人知的原生 Python 数据类型，其行为类似于 C 字符串：具有可变字节，在每个位置接受 0-255 之间的无符号数字，但仍然可以被打印并用作字符串（例如，作为 file.write 的参数）。

这是一个小程序，它使用 struct 和其他工具创建图像并将其编写为 TGA 文件，用纯 Python 编写，就像您想做的那样： http://www.python.org.br/wiki/ImagemTGA （它不使用字节数组，而是使用 python 数组模块（这也很有趣）