第１６９章ビットマップの構造

今まで何回かリソースのビットマップを表示するようなプログラムを作ってきました。しかし、ちょっと手抜きがありました。今回からビットマップの構造を解説し、ビットマップをファイルから読み出したり、ファイルに書きこむ方法を考えます。

目的を達成するにはいろいろと新しい事柄が出てくるので、少しずつ前に進むことにします。

ビットマッブは、Windows3.0以降DIB(device-independent bitmap)といわれるフォーマット形式が使われます。（それ以前はDDB(device-dependent bitmap)） DIB形式のビットマップはファイルの先頭から次のような構造になっています。


BITMAPFILEHEADER構造体
BITMAPINFOHEADER構造体
RGBQUARD構造体
ビット配列

ファイルの先頭に来るBITMAPFILEHEADER構造体は次のように定義されています。


typedef struct tagBITMAPFILEHEADER { // bmfh
    WORD    bfType; 
    DWORD   bfSize;
    WORD    bfReserved1;
    WORD    bfReserved2; 
    DWORD   bfOffBits;
} BITMAPFILEHEADER;

bfTypeには、"BM"の２バイトが収められています。ファイルを読みこんだ時これを調べて"BM"を確認する必要があります。

bfSizeはファイルのサイズです。

bfOffBitsはファイルの先頭からビット配列までのオフセット値が入ります。


typedef struct tagBITMAPINFOHEADER{ // bmih
    DWORD  biSize; 
    LONG   biWidth;
    LONG   biHeight;
    WORD   biPlanes; 
    WORD   biBitCount;
    DWORD  biCompression;
    DWORD  biSizeImage; 
    LONG   biXPelsPerMeter;
    LONG   biYPelsPerMeter;
    DWORD  biClrUsed; 
    DWORD  biClrImportant;
} BITMAPINFOHEADER;

biSizeには、構造体の大きさが入ります。

biWidthは、ビットマップの幅。

biHeightは、ビットマップの高さ。

biPlanesは、プレーンの数ですが１でなくてはいけません。

biBitCountは、ピクセルあたりの色数を示します。1,4,8,24のいずれかです。

biCompressionは、圧縮方式を示します。０で圧縮なし。

biSizeImageは、ビットマップビットのサイズ。圧縮の時のみ必要。

biXPelsPerMeterは、水平解像度を示します。１メートルあたりのピクセル数。

biYPelsPerMeterは、垂直解像度を示します。

biClrUsedは、イメージで使われている色数を示します。

biClrImportantは、イメージで使われている重要な色の数を示します。

さて、Windows95ではBITMAPV4HEADER、Windows98ではBITMAPV5HEADERが定義されています。各自で調べてみてください。

次にRGBQUAD構造体が来ます。
biClrUsedが０でなおかつ、biBitCountが１なら２つ、４なら１６、８なら２５６個のRGBQUAD構造体が来ます。フルカラーの時はRGBQUAD構造体はありません。また、biClrUsedが０以外の時はその数だけRGBQUAD構造体が来ます。これらをカラーテーブルなどと呼びます。


typedef struct tagRGBQUAD { // rgbq
    BYTE    rgbBlue;
    BYTE    rgbGreen; 
    BYTE    rgbRed;
    BYTE    rgbReserved;
} RGBQUAD;

メンバは、それぞれ青、緑、赤の強さを表します。

RGBQUAD構造体のあとには、ビットマップデータが続きます。左下から右に、下から上にデータが入っています。

次に紛らわしいのが、BITMAPINFO構造体というのがあります。これは、BITMAPINFOHEADER構造体とRGBQUAD構造体をまとめて管理するものです。


typedef struct tagBITMAPINFO { // bmi 
    BITMAPINFOHEADER bmiHeader; 
    RGBQUAD          bmiColors[1]; 
} BITMAPINFO;

bmiHeaderは、BITMAPINFOHEADER構造体を指定します。

bmiColors[1]は、RGBQUAD構造体または、DWORD型データの配列を指定します。

さて、今回はビットマップファイルを読みこんでヘッダー情報を調べるプログラムを作ってみます。これで、いろいろなビットマップを調べてみてください。


// bmpfile01.rcの一部

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//
// Menu
//

MYMENU MENU DISCARDABLE 
BEGIN
    POPUP "ファイル(&F)"
    BEGIN
        MENUITEM "開く(&O)",                    IDM_OPEN
        MENUITEM SEPARATOR
        MENUITEM "終了(&O)",                    IDM_END
    END
END

これは、普通のメニューのリソース・スクリプトです。


//        bmpfile01.cpp

#ifndef STRICT
    #define STRICT
#endif
#include <windows.h>
#include "resource.h"

LRESULT CALLBACK WndProc(HWND, UINT, WPARAM, LPARAM);
ATOM InitApp(HINSTANCE);
BOOL InitInstance(HINSTANCE, int);
int ReadDIB(HWND);

char szClassName[] = "bmpfile01";        //ウィンドウクラス
char szFileName[128]; //オープンするビットマップファイル

オープンするビットマップファイルはグローバル変数にしておきます。


int WINAPI WinMain(HINSTANCE hCurInst, HINSTANCE hPrevInst,
                   LPSTR lpsCmdLine, int nCmdShow)
{
    MSG msg;
    
    if (!InitApp(hCurInst))
        return FALSE;
    if (!InitInstance(hCurInst, nCmdShow)) 
        return FALSE;
    while (GetMessage(&msg, NULL, 0, 0)) {
        TranslateMessage(&msg);
        DispatchMessage(&msg);
    }
    return msg.wParam;
}

//ウィンドウ・クラスの登録

ATOM InitApp(HINSTANCE hInst)
{
    WNDCLASSEX wc;
    wc.cbSize = sizeof(WNDCLASSEX);
    wc.style = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW;
    wc.lpfnWndProc = WndProc;    //プロシージャ名
    wc.cbClsExtra = 0;
    wc.cbWndExtra = 0;
    wc.hInstance = hInst;        //インスタンス
    wc.hIcon = LoadIcon(NULL, IDI_APPLICATION);
    wc.hCursor = LoadCursor(NULL, IDC_ARROW);
    wc.hbrBackground = (HBRUSH)GetStockObject(WHITE_BRUSH);
    wc.lpszMenuName = "MYMENU";    //メニュー名
    wc.lpszClassName = (LPCSTR)szClassName;
    wc.hIconSm = LoadIcon(NULL, IDI_APPLICATION);
    return (RegisterClassEx(&wc));
}

//ウィンドウの生成

BOOL InitInstance(HINSTANCE hInst, int nCmdShow)
{
    HWND hWnd;

    hWnd = CreateWindow(szClassName,
            "猫でもわかるＢＭＰ",//タイトルバーにこの名前が表示されます
            WS_OVERLAPPEDWINDOW,//ウィンドウの種類
            CW_USEDEFAULT,    //Ｘ座標
            CW_USEDEFAULT,    //Ｙ座標
            CW_USEDEFAULT,    //幅
            CW_USEDEFAULT,    //高さ
            NULL,    //親ウィンドウのハンドル、親を作るときはNULL
            NULL,    //メニューハンドル、クラスメニューを使うときはNULL
            hInst,    //インスタンスハンドル
            NULL);
    if (!hWnd)
        return FALSE;
    ShowWindow(hWnd, nCmdShow);
    UpdateWindow(hWnd);
    return TRUE;
}

このへんはいつもとたいして変わりません。


//ウィンドウプロシージャ

LRESULT CALLBACK WndProc(HWND hWnd, UINT msg, WPARAM wp, LPARAM lp)
{
    int id;
    OPENFILENAME ofn;

    switch (msg) {
        case WM_COMMAND:
            switch (LOWORD(wp)) {
                case IDM_END:
                    SendMessage(hWnd, WM_CLOSE, 0, 0);
                    break;
                case IDM_OPEN:
                    memset(&ofn, 0, sizeof(OPENFILENAME));
                    ofn.lStructSize = sizeof(OPENFILENAME);
                    ofn.hwndOwner = hWnd;
                    ofn.lpstrFilter = "Bitmap (*.BMP)\0*.BMP\0\0";
                    ofn.nFilterIndex = 1;
                    ofn.lpstrFile = szFileName;
                    ofn.nMaxFile = 128;
                    ofn.Flags = OFN_HIDEREADONLY;

                    if (GetOpenFileName((LPOPENFILENAME)&ofn))
                        ReadDIB(hWnd);
                    break;
            }
            break;
        case WM_CLOSE:
            id = MessageBox(hWnd,
                "終了してもよいですか",
                "終了確認",
                MB_YESNO | MB_ICONQUESTION);
            if (id == IDYES) {
                DestroyWindow(hWnd);
            }
            break;
        case WM_DESTROY:
            PostQuitMessage(0);
            break;
        default:
            return (DefWindowProc(hWnd, msg, wp, lp));
    }
    return 0;
}

メニューで「開く」（IDM_OPEN）が来たら、「ファイルを開く」コモンダイアログを出して、ファイル名を取得します。そしてDIBRead関数を呼びます。 OPENFILENAME構造体について忘れてしまった人は第７３章を参照して下さい。


int ReadDIB(HWND hWnd)
{
    HANDLE hF;
    HANDLE hMem1, hMem2;
    LPBITMAPFILEHEADER lpBf;
    LPBITMAPINFOHEADER lpBi;
    DWORD dwResult;
    LONG wx, wy;
    DWORD dwFileSize, dwOffBits;
    WORD wBitCount;
    DWORD dwClrUsed, dwClrImportant;
    char str[256];
    char szFType[3];

    hF = CreateFile(szFileName, GENERIC_READ, 0, NULL, OPEN_EXISTING, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,
        NULL);
    if (hF == INVALID_HANDLE_VALUE) {
        MessageBox(hWnd, "ファイルのオープンに失敗しました", "Error", MB_OK);
        return -1;
    }
    hMem1 = GlobalAlloc(GHND, sizeof(BITMAPFILEHEADER));
    lpBf = (LPBITMAPFILEHEADER)GlobalLock(hMem1);
    ReadFile(hF, (LPBITMAPFILEHEADER)lpBf, sizeof(BITMAPFILEHEADER), &dwResult, NULL);
    
    dwFileSize = lpBf->bfSize;
    szFType[0] = LOBYTE(lpBf->bfType);
    szFType[1] = HIBYTE(lpBf->bfType);
    szFType[2] = '\0';
    dwOffBits = lpBf->bfOffBits;
    wsprintf(str, "dwFileSize = %d, szFType = %s dwOffBits = %d",
        dwFileSize, szFType, dwOffBits);
    MessageBox(hWnd, str, "BMP情報その１", MB_OK);
    GlobalUnlock(hMem1);
    GlobalFree(hMem1);
    hMem2 = GlobalAlloc(GHND, sizeof(BITMAPINFOHEADER));
    lpBi = (LPBITMAPINFOHEADER)GlobalLock(hMem2);
    ReadFile(hF, (LPBITMAPINFOHEADER)lpBi, sizeof(BITMAPINFOHEADER), &dwResult, NULL);

    wx = lpBi->biWidth;
    wy = lpBi->biHeight;
    wBitCount = lpBi->biBitCount;
    dwClrUsed = lpBi->biClrUsed;
    dwClrImportant = lpBi->biClrImportant;

    wsprintf(str, "wx = %d, wy = %d\nwBitCount = %d, dwClrUsed = %d, dwClrImportant = %d",
        wx, wy, wBitCount, dwClrUsed, dwClrImportant);
    MessageBox(hWnd, str, "BMP情報その２", MB_OK);
    GlobalUnlock(hMem2);
    GlobalFree(hMem2);

    CloseHandle(hF);
    return 0;
}

さて、これが今回のメインのビットマップの情報を調べる関数です。

CreateFile関数でビットマップファイルをオープンします。この関数を忘れてしまった人は第７４章を参照して下さい。次にファイルからBITMAPFILEHEADERをバッファに読み取ります。この時バッファは動的に確保します。GlobalAlloc関数については第８２章を参照して下さい。

次にReadFile関数でビットマップの最初の部分（BITMAPFILEHEADER）を読み出します。ここで注意すべき点はbfTypeです。ここには"BM"の２バイトが格納されているはずです。BITMAPFILEHEADER構造体からbfTypeメンバのLOBYTE をszFTypeの先頭にコピーします。次のバイトにはHIBYTEをコピーします。そうするとszFTypeは"BM"をあらわします。もしくはbfTypeが0x4d42であることを確認して下さい。（0x4d='M' 0x42='B'）

BITMAPFILEHEADER構造体から情報を読み終わったら、同じように BITMAPINFOHEADER構造体から情報を読み取ります。

今回作ったプログラムでいろいろなビットマップの情報を調べるといろいろなことがわかります。実際に試してみてください。紛らわしい構造体がいろいろ出てくるので、しっかり整理しておいて下さい。

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Update 11/Jan/1999 By Y.Kumei
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第１６９章 ビットマップの構造

BITMAPFILEHEADER構造体 BITMAPINFOHEADER構造体 RGBQUARD構造体 ビット配列

typedef struct tagBITMAPFILEHEADER { // bmfh WORD bfType; DWORD bfSize; WORD bfReserved1; WORD bfReserved2; DWORD bfOffBits; } BITMAPFILEHEADER;

typedef struct tagBITMAPINFOHEADER{ // bmih DWORD biSize; LONG biWidth; LONG biHeight; WORD biPlanes; WORD biBitCount; DWORD biCompression; DWORD biSizeImage; LONG biXPelsPerMeter; LONG biYPelsPerMeter; DWORD biClrUsed; DWORD biClrImportant; } BITMAPINFOHEADER;

typedef struct tagRGBQUAD { // rgbq BYTE rgbBlue; BYTE rgbGreen; BYTE rgbRed; BYTE rgbReserved; } RGBQUAD;

typedef struct tagBITMAPINFO { // bmi BITMAPINFOHEADER bmiHeader; RGBQUAD bmiColors[1]; } BITMAPINFO;

// bmpfile01.rcの一部 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // // Menu // MYMENU MENU DISCARDABLE BEGIN POPUP "ファイル(&F)" BEGIN MENUITEM "開く(&O)", IDM_OPEN MENUITEM SEPARATOR MENUITEM "終了(&O)", IDM_END END END

第１６９章ビットマップの構造

BITMAPFILEHEADER構造体 BITMAPINFOHEADER構造体 RGBQUARD構造体ビット配列