如何使用纯Python创建BMP文件？

Question

我需要用纯Python创建一个黑白BMP文件。

我阅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，希望填补这方面的知识空白。

所以问题是，我如何使用像素矩阵创建一个黑白BMP文件？我需要使用纯Python完成，不能使用任何类似PIL的模块。这只是为了我的教育目的。

- Taras Bilynskyi

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请查看 struct 模块。 - Fred Foo

此外，请查看此论坛帖子。 - Chewie

Answer 1

这是一个针对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]]

用以下方式呈现：

bmp(smile, 8)

请注意，程序员有责任确保所提供的每一行都存在所需的字节数。

黑色在 \xff \xff \xff 中指定，白色在以下 \x00 \x00 \x00 中指定。 如果需要更改颜色，则可以更改它们。

- LionKimbro

Answer 2

construct是一个用于解析和构建二进制结构、协议和文件格式的纯Python库。它支持BMP格式。

使用它可能比手工使用struct更好。此外，您将有机会学习一个非常实用的库（construct确实是这样一个库）。

- Eli Bendersky

Answer 3

这是我在 Python 3 中实现的 24 位图像格式代码:

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()

- Pavel Shishmarev

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编写的代码可能不是世界上最高效的，但它能够完成任务。 - minexew

填充计算不正确，应该是(4 - ((s._bcWidth*3) % 4)) % 4)。由于某种原因，我的编辑被拒绝了。 - minexew

@minexew，我刚刚修复了它，但是现在看我的代码，填充代码完全错误，因为它在所有像素之后进行，但必须在每一行像素之后进行。我是大约2年前写这段代码的，当时正在学习编程。 - Pavel Shishmarev

Answer 4

您需要使用Python的struct模块创建BMP文件所需的二进制标头。将图像数据本身保留在bytearray对象中- bytearray是一个不太知名的本机Python数据类型，可以像C字符串一样运行：在每个位置接受0-255的无符号数字的可变字节，仍然可以打印并用作字符串（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，并以纯Python的方式将其写入TGA文件，正如您想要的那样：http://www.python.org.br/wiki/ImagemTGA（它不使用bytearrays，而是使用python数组模块（也很有趣））。

- jsbueno