Windows bitmap

BMP(ビーエムピー、: Microsoft Windows bitmap imageまたはDIB(ディーアイビー、: device independent bitmap、デバイス独立ビットマップ)は、マイクロソフトIBMWindowsOS/2にわかれる前のオペレーティングシステムを共同で開発していた頃に作られた画像ファイル形式。圧縮の方法についても定義されているが、Windowsが標準では無圧縮のファイルを生成するため、他のアプリケーションにおいても無指定時は、圧縮はされていない場合が多い。

Windows bitmap
拡張子.bmp, .dib[1][2]
MIMEタイプimage/bmp[3]
タイプコード'BMP '
'BMPf'
'BMPp'
UTIcom.microsoft.bmp
マジック
ナンバー
BM
開発者マイクロソフト
種別ビットマップ画像

ファイル形式の細部の変更が何度か行われており、その結果としてWindowsとOS/2で多少ファイル形式が異なることがある。

機械独立のファイル形式として設計されたため、実際に存在する画像表示装置(ディスプレイ)や印刷装置(プリンター)が、画像を上方から処理するものがほぼ全てであるにもかかわらず、幾何学的なX軸、Y軸方向に座標を指定する形式となっている。その結果、画像を下から上に向かって記録するボトムアップ形式となっていることが特徴であるが、後に高さに負の値を指定することでその他大多数の画像ファイル形式と同じように画像を上から下へ向かって記録するトップダウン形式を使用することもできるようになった。しかし互換性の面からマイクロソフトはトップダウン形式のビットマップの作成を推奨していない。また、トップダウン形式では後述の圧縮をすることができない。

なお、ビットマップという呼称は画像データの表現方式のひとつであり、本項で述べているマイクロソフト独自のファイル形式を必ずしも指すわけではない[4]

ファイル構造

ビットマップファイルは、以下のブロックに分かれている。

ファイルヘッダ
ビットマップファイルについての一般的な情報が格納されている。
情報ヘッダ
ビットマップイメージについての詳細な情報が格納されている。
カラーマスク
ビットフィールド形式のビットマップで使用されるデータが格納される。
カラーパレット
インデックスカラービットマップの場合に使用される色の定義が格納されている。
ダイレクトカラービットマップの場合は減色時に優先される色が格納される。
ビットマップデータ
実際のイメージがピクセルごとに格納されている。
カラープロファイル
ICCプロファイルデータそのものか、プロファイルデータのファイルパスが格納される。
Diag. 1 – Windows BMP形式の画像の構造

OS/2 1.1

  1. BITMAPFILEHEADER構造体
  2. BITMAPCOREHEADER構造体
  3. カラーパレット(RGBTRIPLE構造体)
  4. 画像データ

OS/2 2.x

  1. BITMAPFILEHEADER2構造体
  2. BITMAPINFOHEADER2構造体
  3. カラーパレット(RGB2構造体)
  4. 画像データ

Windows 3.0以降

  1. BITMAPFILEHEADER構造体
  2. BITMAPINFOHEADER構造体
  3. カラーマスク(ビットフィールド形式のみ)
  4. カラーパレット(RGBQUAD構造体)
  5. 画像データ

Windows 95以降採用

  1. BITMAPFILEHEADER構造体
  2. BITMAPV4HEADER構造体
  3. カラーパレット(RGBQUAD構造体)
  4. 画像データ

Windows 98以降採用

  1. BITMAPFILEHEADER構造体
  2. BITMAPV5HEADER構造体
  3. カラーパレット(RGBQUAD構造体)
  4. 画像データ
  5. カラープロファイル

BITMAPFILEHEADER

14バイトからなる、ビットマップファイルのファイルヘッダである。

オフセットサイズ格納する情報値・備考
0000162バイトファイルタイプ常に4216, 4D16マジックナンバー
0002164バイトファイルサイズビットマップファイルのサイズを格納する(単位はバイト)。
0006162バイト予約領域1常に 0016, 0016
0008162バイト予約領域2常に 0016, 0016
000A164バイトオフセットファイルヘッダの先頭アドレスからビットマップデータの先頭アドレスまでのオフセット(単位はバイト)。

参考URL

BITMAPFILEHEADER2

OS/2 2.xで使用されたファイルヘッダ。BITMAPFILEHEADERを拡張したものだがサイズは同じ。

オフセットサイズ格納する情報値・備考
0000162バイトファイルタイプ4216, 4D16(ビットマップ)
4916, 4316(モノクロアイコン)
4316, 4916(カラーアイコン)
5016, 5416(モノクロポインタ)
4316, 5016(カラーポインタ)
0002164バイトヘッダサイズファイルヘッダと情報ヘッダの合計サイズを格納する。単位はバイト。
0006162バイトホットスポットxポインタのホットスポットのx座標
0008162バイトホットスポットyポインタのホットスポットのy座標
000A164バイトオフセットファイルヘッダの先頭アドレスからビットマップデータの先頭アドレスまでのオフセット。単位はバイト。
  • モノクロアイコン、モノクロポインタは1bitモノクロ画像のみサポートしている。
  • カラーアイコン、カラーポインタは1ファイル内に透過位置を示す1bitモノクロ画像とカラー情報を表す画像を併せ持つ特殊なファイル構造をしている。

情報ヘッダ

このブロックは、アプリケーションが画像を描画するための画像の詳細な情報が書かれており、14バイト目から始まる。

14-17 (0E16-1116) バイト目は、ヘッダのサイズが書かれている。最大値は、

  • 40 - BITMAPFILEHEADER
  • 108 - BITMAPV4HEADER
  • 124 - BITMAPV4HEADER
  • 12 - BITMAPCOREHEADER
  • 64 - OS/2 V2

BITMAPCOREHEADER

OS/2のビットマップで使われる情報ヘッダで、12バイトある。coreヘッダと呼ばれる。

オフセットサイズ格納する情報値・備考
000E164バイトヘッダサイズ12
0012162バイトビットマップの横幅単位はピクセル
0014162バイトビットマップの縦幅単位はピクセル
0016162バイトプレーン数常に1
0018162バイト1ピクセルあたりのビット数1,4,8,24

参考URL

(スパムフィルターに引っかかるためアドレス@を入れています。@を除くこと)

BITMAPINFOHEADER

Windowsのビットマップで使われる情報ヘッダで、40バイトある。多くのビットマップがこの形式で保存されている。infoヘッダと呼ばれる。

オフセットサイズ格納する情報値・備考
000E164バイトヘッダサイズ40(2816, 0016, 0016, 0016
0012164バイトビットマップの横幅単位はピクセル
0016164バイトビットマップの縦幅単位はピクセル。値が負の場合はトップダウン画像となる
001A162バイトプレーン数常に1(0116, 0016
001C162バイト1ピクセルあたりのビット0,1,4,8,16,24,32
001E164バイト圧縮形式0,1,2,3,4,5 ※1
0022164バイト画像データサイズ単位はバイト
0026164バイト水平方向の解像度単位はピクセル/m
002A164バイト垂直方向の解像度単位はピクセル/m
002E164バイト使用する色数ビットマップで実際に使用するカラーパレット内のカラーインデックスの数。
0032164バイト重要な色数ビットマップを表示するために必要なカラーインデックスの数。

参考URL

BITMAPINFOHEADER2

OS/2 V2以降対応した情報ヘッダである。サイズは可変であり、最大64バイト。Windowsでは対応していない。

オフセットサイズ格納する情報値・備考
000E164バイトヘッダサイズ16~64(可変長)
0012164バイトビットマップの横幅単位はピクセル
0016164バイトビットマップの縦幅単位はピクセル
001A162バイトプレーン数常に1
001C162バイト1ピクセルあたりのビット数1,4,8,24
001E164バイト圧縮形式0(非圧縮),1(8bit RLE),2(4bit RLE),3(1bitハフマン符号圧縮),4(24bit RLE)
0022164バイト画像データサイズ単位はバイト。非圧縮の場合は0を入れても良い
0026164バイト水平方向の解像度単位は「解像度の単位」で指定される
002A164バイト垂直方向の解像度
002E164バイト使用する色数ビットマップで実際に使用するカラーパレット内のカラーインデックスの数。
0032164バイト重要な色数ビットマップを表示するために必要なカラーインデックスの数。
0036162バイト解像度の単位0(ピクセル/m)
0038162バイト予約領域常に0
003A162バイト記録方式0(ボトムアップ)
003C162バイトハーフトーンの方式0(ハーフトーンなし), 1(誤差拡散法), 2(PANDA), 3(Super Circle)
003E164バイトハーフトーン時のパラメータ1
0042164バイトハーフトーン時のパラメータ2誤差拡散法の場合は無視される
0046164バイト符号化方式0(RGB2、RGBQUADに相当)
004A164バイト識別子アプリケーションが独自に使用してもよい領域


BITMAPV3INFOHEADER

Adobe Photoshopで使用されていた情報ヘッダ。infoヘッダにRGBとα成分のカラーマスクを取り込んだ56バイトのヘッダで、便宜上V3ヘッダと呼ばれる。

Adobe社によると、V3ヘッダの仕様は、過去にMicrosoftから取り寄せた文書に記載されていたそうである[5]

BITMAPV4HEADER

Windows 95、Windows NT 4.0から対応した情報ヘッダ。V4ヘッダと呼ばれる。

オフセットサイズ格納する情報値・備考
000E164バイトヘッダサイズ108
0012164バイトビットマップの横幅BITMAPINFOHEADER と同等
0016164バイトビットマップの縦幅
001A162バイトプレーン数
001C162バイト1ピクセルあたりのビット数
001E164バイト圧縮形式
0022164バイト画像データサイズ
0026164バイト水平方向の解像度
002A164バイト垂直方向の解像度
002E164バイト使用する色数
0032164バイト重要な色数
0036164バイト赤成分のカラーマスク
003A164バイト緑成分のカラーマスク
003E164バイト青成分のカラーマスク
0042164バイトα成分のカラーマスク
0046164バイト色空間0(ヘッダ内で定義)
004A1636バイトCIEXYZTRIPLE構造体色空間が0の場合のみ有効
006E164バイト赤成分のガンマ値色空間が0の場合のみ有効
整数部を16ビットとし指数部を16ビットとする固定小数点数
0072164バイト緑成分のガンマ値
0076164バイト青成分のガンマ値

参考URL

BITMAPV5HEADER

Windows 98、Windows 2000から対応した情報ヘッダ。V5ヘッダと呼ばれる。

オフセットサイズ格納する情報値・備考
000E164バイトヘッダサイズ124
0012164バイトビットマップの横幅BITMAPINFOHEADER と同じ定義
0016164バイトビットマップの縦幅
001A162バイトプレーン数
001C162バイト1ピクセルあたりのビット数
001E164バイト圧縮形式
0022164バイト画像データサイズ
0026164バイト水平方向の解像度
002A164バイト垂直方向の解像度
002E164バイト使用する色数
0032164バイト重要な色数
0036164バイト赤成分のカラーマスクBITMAPV4HEADER と同じ定義
003A164バイト緑成分のカラーマスク
003E164バイト青成分のカラーマスク
0042164バイトα成分のカラーマスク
0046164バイト色空間0(ヘッダ内で定義), 7352474216('sRGB'), 57696E2016('Win '), 4C494E4b16('LINK'), 4D42454416('MBED')
006A1636バイトCIEXYZTRIPLE構造体BITMAPV4HEADER と同じ定義
006E164バイト赤成分のガンマ値
0072164バイト緑成分のガンマ値
0076164バイト青成分のガンマ値
007A164バイトレンダリングの意図1,2,4,8
007E164バイトプロファイルデータのオフセット情報ヘッダの先頭アドレスからプロファイルデータの先頭アドレスまでのオフセット。単位はバイト
0082164バイトプロファイルデータのサイズ単位はバイト
0086164バイト予約領域常に0

参考URL

プレーン数

過去に、EGAやVGAディスプレイカードで使われていた概念で、現在は全く使われない。

この概念が使われていた頃は、実際の色深度を「1ピクセルあたりのビット数×プレーン数」で算出する必要があった。

圧縮形式

※1 数値と定義されている圧縮形式の関係は以下の通り[6]

  • 0 - 無圧縮(識別子はBI_RGB)
  • 1 - 8ビット/ピクセル RLE(識別子はBI_RLE8)
  • 2 - 4ビット/ピクセル RLE(識別子はBI_RLE4)
  • 3 - ビットフィールド(識別子はBI_BITFIELDS)
  • 4 - JPEG画像(識別子はBI_JPEG)
  • 5 - PNG画像(識別子はBI_PNG)

上記以外の圧縮形式は以下の通り

  • 3 - 1ビットハフマン符号化(OS/2 2.x、識別子はHUFFMAN_1D)
  • 4 - 24ビット/ピクセル RLE(OS/2 2.x、識別子はRLE_24)
  • 6 - アルファチャンネル付きビットフィールド(Windows CE 5.0、識別子はBI_ALPHABITFIELDS)
水平・垂直方向の解像度

画像の表示に適したデバイスの解像度を指定する。この値を設定することで、例えばソフトウェアが画面の解像度に合った最適なサイズの画像を選択できるようになる。

色空間

V4ヘッダで、Win (スペースを含めた4バイト)とsRGBが使用できるというドキュメントが存在する。

カラーマスク

カラーマスクはビットフィールド形式が使用されているビットマップから各色成分を取り出す際に使用されるデータである。赤成分、緑成分、青成分の順で書かれており、それぞれ4バイト、合計12バイトである。 Windows CEで圧縮形式に「アルファチャンネル付きビットフィールド」を使用した場合は、この後ろにα成分のカラーマスクが置かれ合計16バイトになる。

カラーマスクブロックは、情報ヘッダがINFOヘッダかつビットフィールド形式が使用されている場合に必ず存在する。 V4、V5ヘッダの場合は、ヘッダ内に値が格納されるためこのブロックは置く必要がない。

1ピクセルあたりのビット数とカラーマスクの組み合わせが以下である場合は、圧縮形式を非圧縮に設定し、カラーマスクブロックを省略できる。

 16ビット32ビット
赤成分のカラーマスク00007C001600FF000016
緑成分のカラーマスク000003E0160000FF0016
青成分のカラーマスク0000001F16000000FF16

カラーパレット

このブロックは、画像内で使用される色を定義している。上述の通り、ビットマップ画像はピクセルごとに保存されている。各ピクセルは、1バイト以上を使用して値を保持している。したがって、各値と実際の色の関係を、アプリケーションに教えることがカラーパレットの目的である。

典型的なビットマップファイルはRGBカラーモデルを使用している。このモデルにおいて、色は (R)、 (G)、 (B) のそれぞれの強さ (0-255) で表される。

RGBTRIPLE

1色3バイトで表記する形式。情報ヘッダがcoreヘッダの場合のみ使用される。

バイト数情報値・備考
1バイト0016-FF16
1バイト0016-FF16
1バイト0016-FF16

参考:

RGBQUAD

1色4バイトで表記する形式、OS/2ビットマップにおけるRGB2もこちらに相当する。

バイト数情報値・備考
1バイト0016-FF16
1バイト0016-FF16
1バイト0016-FF16
1バイト予約領域

参考:

ビットマップデータ

このブロックは、イメージを各ピクセルごとに記述する。ピクセルは通常、左下から右下へ、これを下から上に向かって保存する。各ピクセルは1バイト以上で記述されている。直接RGBデータが置かれる場合のデータ順は、上項カラーパレットに準ずる。水平方向のバイト数が4倍数ではないときは、0016で埋めて4の倍数にする。

カラープロファイル

このブロックは、情報ヘッダの「色空間」が'LINK'の場合はカラープロファイルデータのファイルパスが、'MBED'の場合はデータそのものが格納される。 ファイルヘッダの「オフセット」の値によってはビットマップデータよりも前に格納することも出来る。

BMPを取り扱うプログラムライブラリ

プログラムでBMP画像を平易に扱うためのライブラリも数多く存在している。

ビットマップデータを管理するオブジェクトハンドル。BMP形式画像をファイルやリソースから読み込んでHBITMAPを生成することのできる各種C言語形式関数が用意されている。Windowsデスクトップアプリケーション専用。
マイクロソフトが提供している開発環境であるVisual C++に付属する、ビットマップ操作クラス。Win32 APIのラッパー。Windowsデスクトップアプリケーション専用。
マイクロソフトが提供している開発環境であるVisual C++に付属する、ビットマップ操作クラス。Win32 APIおよびGDI+のラッパー。Windowsデスクトップアプリケーション専用。
Windows SDKに付属する、C++言語専用のビットマップ操作クラス。Windowsデスクトップアプリケーション専用。
COMベースの画像ライブラリ。Windowsデスクトップアプリケーション/Windowsストアアプリから利用可能。
GDI+のマネージラッパー。Windowsデスクトップアプリケーション専用。
Monoにも互換実装が存在する[12]
WICのマネージラッパー。Windowsデスクトップアプリケーション/Windowsストアアプリから利用可能。

サードパーティ製のライブラリに関しての各詳細は、外部リンクの項に記載している。

脚注

関連項目

外部リンク

  • libbmp24 C++で書かれたオープンソースライブラリ。1つのヘッダーファイルのみで構成されており組み込みが容易。
  • Imager Perl用モジュール。ほとんどの画像形式に対応しており、他ライブラリとの依存も少なく高速に動作する画像ライブラリ。
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