如何用纯Python创建BMP文件？

Question

我需要用纯Python创建一个黑白的BMP文件。

我在维基百科上读了一篇关于BMP文件格式的文章，但我对底层编程不太擅长，想填补这方面的知识空白。

所以我的问题是，如何用像素矩阵创建一个黑白的BMP文件？我需要用纯Python来做，不想使用像PIL这样的模块。这只是为了我的学习。

Answer 1

这是我在Python 3中实现的24位位图的代码：

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 2

construct 是一个纯Python的库，用来解析和构建二进制结构、协议和文件格式。它自带对BMP格式的支持。

使用这个库可能比用 struct 手动编写要更好。此外，你还可以借此机会学习一个非常有用的库（而且 construct 确实是个好东西）。

Answer 3

这是关于单色位图的完整解答。

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)]))

举个例子：

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

那么，将它编码成一系列的行：

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

用以下方式渲染它：

bmp(smile, 8)

请注意，确保每一行中有足够的字节是程序员的责任。

黑色用 \xff \xff \xff 来表示，白色用后面的 \x00 \x00 \x00 来表示，如果你想改变颜色，可以参考这些。