BMP ファイルフォーマット

• Windows Bitmap
• OS/2 Bitmap

ファイルヘッダ [BITMAPFILEHEADER]

最初に 14 byte 固定のファイルヘッダ部分があります。最初の 2 byte が 'BM' かどうかで，ビットマップファイルを識別します。

typedef struct tagBITMAPFILEHEADER {
  unsigned short bfType;
  unsigned long  bfSize;
  unsigned short bfReserved1;
  unsigned short bfReserved2;
  unsigned long  bfOffBits;
} BITMAPFILEHEADER

情報ヘッダ

情報ヘッダには何種類かあります。
情報ヘッダの最初の 4 Byte に情報ヘッダ部のサイズなので，この値で種類を区別します。
'12' ならば [BITMAPCOREHEADER] (OS/2)，'40' ならば [BITMAPINFOHEADER] (Windows) になります。
他にも，Windows NT 4.0 以降で使用可能な "BITMAPV4HEADER" やWindows 98/2000 以降で使用可能な "BITMAPV5HEAER" があるようです。

画像の高さは符号付きの値で，正数ならばボトムアップ(左下から右上)，負数ならばトップダウン(左上から右下)の順に，データが記録されています。
標準は正数でボトムアップです。

[BITMAPCOREHEADER]

OS/2 Bitmap の情報ヘッダは以下のようになります。

typedef struct tagBITMAPCOREHEADER{
    unsigned long  bcSize;
    short          bcWidth;
    short          bcHeight;
    unsigned short bcPlanes;
    unsigned short bcBitCount;
} BITMAPCOREHEADER;

[BITMAPINFOHEADER]

Windows bitmap の情報ヘッダは以下のようになります。
最初の5項目については，OS/2 ヘッダ (BITMAPCOREHEADER) と同じ情報です(ただし，画像の幅，高さについては大きさが違います)。

typedef struct tagBITMAPINFOHEADER{
    unsigned long  biSize;
    long           biWidth;
    long           biHeight;
    unsigned short biPlanes;
    unsigned short biBitCount;
    unsigned long  biCompression;
    unsigned long  biSizeImage;
    long           biXPixPerMeter;
    long           biYPixPerMeter;
    unsigned long  biClrUsed;
    unsigned long  biClrImporant;
} BITMAPINFOHEADER;

圧縮形式 biCompression 以下の値は 0 の場合もあり，その場合にはデフォルト値が使われます。

圧縮形式 biCompression が 0 ではない場合，画像は圧縮されています。

• biCompression = 0 の場合は無圧縮
• biCompression = 1 の場合は 4bit ランレングス圧縮 (biBitCount = 4 のとき)
• biCompression = 2 の場合は 8bit ランレングス圧縮 (biBitCount = 8 のとき)
• biCompression = 3 の場合はビットフィールド (biBitCount = 32 のとき)

になっています。
圧縮形式 biCompresson = 3 のビットフィールドの場合は，BITMAPINFOHEADER 直後に RGB の順に 4 * 3 byte (12byte) のビットフィールドマスクがあり，この内容でデータ形式が決まります。
圧縮形式 biCompression が 0 以外の値の場合には，画像のサイズ biSizeImage を 0 にすることはできません。

biBitCount が 1, 4, 8 の場合には，BiClrUsed に実際に使用されているカラーパレットの色数が記録されています。0 の場合には，biBitCount と同じとみなされます。

• biBitCount = 1 の場合 biClrUsed = 2
• biBitCount = 4 の場合 biClrUsed = 16
• biBitCount = 8 の場合 biClrUsed = 256

となります。
計算式で書くと "biClrUsed = 1 << biBitCount" となります。

ランレングス圧縮

ビットフィールド

struct BitField {
  unsigned short value1:4;
  unsigned short value2:4;
};

カラーパレット

BitCount の値が 1, 4, 8 の場合に存在します。

• OS/2 Bitmap (BITMAPCOREHEADER) の場合は，Blue, Green, Red の 3 byte (RGBTRIPLE)
• Windows Bitmap (BITMAPINFOHEADER) の場合は，Blue, Green, Red, Reserved の 4 byte (RGBQUAD)

で1つの色を表現しています。

• BitCount == 1, モノクロビットマップ
  モノクロのフォーマットですが，白黒以外の色も可能で，2個の [RGBQUAD] (OS/2の場合 [RGBTRIPLE]) が必要です。
  画像データは 1画素あたり 1bit で 0, 1 によって表現され，0 のときにはパレットの1番目の色，1 のときにはパレットの2番目の色になります。
  
• BitCount == 4, 16色ビットマップ
  16個の [RGBQUAD] (OS/2の場合 [RGBTRIPLE]) が必要です。
  1画素あたり 4bit で，画像データはカラーパレットのインデックスで表現されます。
  
• BitCount == 8, 256色ビットマップ
  256個の [RGBQUAD] (OS/2の場合 [RGBTRIPLE]) が必要です。
  1画素あたり 8bit(1Byte) で，画像データはカラーパレットのインデックスで表現されます。
  この場合には，17色しか使用しない画像でも256個のパレットが必要です。
  
• BitCount == 24, フルカラービットマップ
  カラーパレットは含まれません。
• BitCount == 32, フルカラービットマップ
  カラーパレットは含まれません。

BitCount が 1, 4, 8 の場合には，画像データにカラーパレットの色番号が記録されていて，色番号が指し示すカラーパレットの色が表示されます。
BitCount が 24, 32 の場合には，画像データに直接色データが記録されています。

[RGBTRIPLE]

typedef struct tagRGBTRIPLE{
    unsigned char rgbBlue;
    unsigned char rgbGreen;
    unsigned char rgbRed;
} RGBTRIPLE;

[RGBQUAD]

typedef struct tagRGBQUAD{
    unsigned char rgbBlue;
    unsigned char rgbGreen;
    unsigned char rgbRed;
    unsigned char rgbReserved;
} RGBQUAD;

画像データ

• 画像データは左下から右上に向かって記録されている
  [BITMAPINFOHEADER](または[BITMAPCOREHEADER]) の Height の値が正数ならば，画像データは左下から右上に向かって記録されています。
  Height の値が負数ならば左上から右下に向かって記録されていますが，一般的ではありません。
  
• 画像の横のラインのデータは，long (4 byte) の境界に揃えなければいけない
  また，圧縮方式 biCompression が 1 (無圧縮)，3 (ビットフィールド) の場合には，各画素の値をそのまま記録しますが，横1ラインのデータ長は 4byte で割り切れなくてはいけません。
  (32 bit Bitmap では1画素あたり 4byte なので，この問題はありません)
  例えば，8bit，99×99 ピクセルのデータでは，下図のようにデータが記録されています。
  8 bit Bitmap では，1画素あたりのデータは 1 byte なので，1 × 99 = 99 では 4 で割り切れません。4 で割り切れるように 1 byte 加えた 100 byte が1ラインのデータになります。余分なデータには 0 を入れます。

  ( 0,99)     (99,99) (100,99)
     ↑---------->| 0 |
     ↑---------->| 0 |
     ↑---------->| 0 |
     ↑---------->| 0 |
     ↑---------->| 0 |
  ( 0, 0)     (99, 0) (100, 0)
  

  line = (Width * BitCount) / 8;                       // 1 ラインあたりのデータ数
  if ((line % 4) != 0) {
    line = ((line / 4) + 1) * 4;                       // 4byte 境界にあわせる
  }

  for(i = 0; i < Height; i++) {
    position = OffBits + line * (Height - (i + 1));    // 行の先頭位置
    fseek(fp, position, SEEK_SET);
    fread(buf, line, 1, fp);                           // 値の読み込み
  }

1 bit (2色) Bitmap

4 bit (16色) Bitmap

8 bit (256色) Bitmap

24 bit (1677万色) Bitmap

32 bit (1677万色) Bitmap

拙作プログラム

• dumpbmp.c (2000.08.03)
  Bitmap ファイルの内容を RGB データで出力する
  

		RED	GREEN	BLUE
	→

• txt2bmp.c (2000.08.03)
  (x, y, z) のテキストデータを Bitmap に変換する
  左図のようなグラフのデータを，右図のようなイメージに変換します。

→

関連ドキュメント

• DIBフォーマット概要
• ビットマップ・ファイル情報

関連リンク

• ビットマップフォーマット解説
• bmp2png & png2bmp