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、マイクロソフトとIBMがWindowsとOS/2にわかれる前のOS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] image/x-bmp
タイプコード	'BMP ' 'BMPf' 'BMPp'
UTI	com.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
オープン フォーマット	はい。

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 (bottom-up) 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 (top-down) 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Programming Windowsで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

主な構造

OS/2

1.1	2.x
BITMAPFILEHEADER構造体	BITMAPFILEHEADER2構造体
BITMAPCOREHEADER構造体	BITMAPINFOHEADER2構造体
カラーパレット（RGBTRIPLE構造体）	カラーパレット（RGB2構造体）
画像データ

Windows

3.0以降	95以降	98以降
BITMAPFILEHEADER構造体
BITMAPINFOHEADER構造体	BITMAPV4HEADER構造体	BITMAPV5HEADER構造体
カラーマスク （ビットフィールド形式のみ）	カラーパレット（RGBQUAD構造体）
カラーパレット（RGBQUAD構造体）	画像データ
画像データ	N/A	カラープロファイル

ファイルヘッダ

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
0x0000	2バイト	ファイルタイプ	常にBM (0x42, 0x4d)（マジックナンバー）
0x0002	4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）。
0x0006	2バイト	予約領域1	常に0
0x0008		予約領域2
0x000a	4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

• BITMAPFILEHEADER (wingdi.h) - Win32 apps | Microsoft Docs

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
0x0000	2バイト	ファイルタイプ	BM (0x42, 0x4d)（ビットマップ） IC (0x49, 0x43)（モノクロアイコン） CI (0x43, 0x49)（カラーアイコン） PT (0x50, 0x54)（モノクロポインタ） CP (0x43, 0x50)（カラーポインタ）
0x0002	4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。
0x0006	2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
0x0008		ホットスポットy	ポインタのホットスポットのy座標
0x000a	4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 (eh-11h) バイト目は、ヘッダのサイズが書かれている。最大値は、

• 40 - Windows V3
• 108 - Windows V4
• 124 - Windows V5
• 12 - OS/2 V1
• 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
0x000e	4バイト	ヘッダサイズ	12
0x0012	2バイト	ビットマップの横幅	単位はピクセル
0x0014		ビットマップの縦幅
0x0016		プレーン数	常に1
0x0018		1ピクセルあたりのビット数	1,4,8,24

参考URL

• BITMAPCOREHEADER (wingdi.h) - Win32 apps | Microsoft Docs
• http://[e-mail]/mb/graphics/148346/152845/re-planes/?S=B20000

（スパムフィルターに引っかかるためアドレスに@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
0x000e	4バイト	ヘッダサイズ	40
0x0012		ビットマップの横幅	単位はピクセル
0x0016		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
0x001a	2バイト	プレーン数	常に1
0x001c		1ピクセルあたりのビット数	0,1,4,8,16,24,32
0x001e	4バイト	圧縮形式	0,1,2,3,4,5 ※1
0x0022		画像データサイズ	単位はバイト
0x0026		水平方向の解像度	単位はピクセル/m
0x002a		垂直方向の解像度
0x002e		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。
0x0032		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

• BITMAPINFOHEADER (wingdi.h) | Microsoft Docs

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
0x000e	4バイト	ヘッダサイズ	16～64（可変長）
0x0012		ビットマップの横幅	単位はピクセル
0x0016		ビットマップの縦幅
0x001a	2バイト	プレーン数	常に1
0x001c		1ピクセルあたりのビット数	1,4,8,24
0x001e	4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）
0x0022		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
0x0026		水平方向の解像度	単位は「解像度の単位」で指定される
0x002a		垂直方向の解像度
0x002e		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。
0x0032		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。
0x0036	2バイト	解像度の単位	0（ピクセル/m）
0x0038		予約領域	常に0
0x003a		記録方式	0（ボトムアップ）
0x003c		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）
0x003e	4バイト	ハーフトーン時のパラメータ1
0x0042		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
0x0046		符号化方式	0（RGB2、RGBQUADに相当）
0x004a		識別子	アプリケーションが独自に使用してもよい領域

各フィールドの詳細

各フィールドの解説を、infoヘッダとの比較を交えながら行う

ヘッダサイズ

16～64の可変長である。64未満の場合、後ろは0で埋められているとして扱われる。40の場合はinfoヘッダとほぼ同じとして扱える。

ビットマップの縦幅

infoヘッダではトップダウンとして扱われる負の値（-1～-2147483648）が、こちらでは正の値（4294967295～2147483648）として扱われる。記録する方向は「記録方式」で指定できるが、デフォルトの「ボトムアップ」以外は用意されなかった。

圧縮形式

infoヘッダとは3～4の圧縮形式が異なるが、ビット深度を求めることにより判別は可能である。

水平方向の解像度

垂直方向の解像度

単位は「解像度の単位」で指定するが、デフォルトの「ピクセル/m」以外は用意されなかった。

符号化方式

カラーパレットの形式を指定する。ただし、デフォルトの「RGB2（RGBQUADと同等）」以外は用意されなかった。

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。 また、infoヘッダにRGB成分のカラーマスクを取り込んだ52バイトの情報ヘッダも存在し、こちらは便宜上V2ヘッダと呼ばれる。

Adobe社によると、V2ヘッダ及び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
0x000e	4バイト	ヘッダサイズ	108
0x0012		ビットマップの横幅	infoヘッダと同等
0x0016		ビットマップの縦幅
0x001a	2バイト	プレーン数
0x001c		1ピクセルあたりのビット数
0x001e	4バイト	圧縮形式
0x0022		画像データサイズ
0x0026		水平方向の解像度
0x002a		垂直方向の解像度
0x002e		使用する色数
0x0032		重要な色数
0x0036		赤成分のカラーマスク
0x003a		緑成分のカラーマスク
0x003e		青成分のカラーマスク
0x0042		α成分のカラーマスク
0x0046		色空間	0(ヘッダ内で定義)
0x004a	36バイト	CIEXYZTRIPLE構造体	色空間が0の場合のみ有効
0x006e	4バイト	赤成分のガンマ値	色空間が0の場合のみ有効 16.16の固定小数点数
0x0072		緑成分のガンマ値
0x0076		青成分のガンマ値

参考URL

• BITMAPV4HEADER (wingdi.h) | Microsoft Docs

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
0x000e	4バイト	ヘッダサイズ	124
0x0012		ビットマップの横幅	infoヘッダと同等
0x0016		ビットマップの縦幅
0x001a	2バイト	プレーン数
0x001c		1ピクセルあたりのビット数
0x001e	4バイト	圧縮形式
0x0022		画像データサイズ
0x0026		水平方向の解像度
0x002a		垂直方向の解像度
0x002e		使用する色数
0x0032		重要な色数
0x0036		赤成分のカラーマスク	V4ヘッダと同等
0x003a		緑成分のカラーマスク
0x003e		青成分のカラーマスク
0x0042		α成分のカラーマスク
0x0046		色空間	0(ヘッダ内で定義), 0x73524742('sRGB'), 0x57696e20('Win '), 0x4c494e4b('LINK'), 0x4d424544('MBED')
0x004a	36バイト	CIEXYZTRIPLE構造体	V4ヘッダと同等
0x006e	4バイト	赤成分のガンマ値
0x0072		緑成分のガンマ値
0x0076		青成分のガンマ値
0x007a		レンダリングの意図	1,2,4,8
0x007e		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
0x0082		プロファイルデータのサイズ	単位はバイト
0x0086		予約領域	常に0

参考URL

• BITMAPV5HEADER (wingdi.h) | Microsoft Docs

各フィールドの詳細

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]

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

上記以外の圧縮形式は以下の通り

#		OS・環境	識別子
3	1ビットハフマン符号化	OS/2 2.x	BCA_HUFFMAN1D
4	24ビット/ピクセル RLE		BCA_RLE24
6	アルファチャンネル付きビットフィールド	Windows CE 5.0	BI_ALPHABITFIELDS
7	詳細不明	Windows CE	BI_FOURCC
11	無圧縮CMYK	?	BI_CMYK
12	8ビット/ピクセル RLE CMYK		BI_CMYKRLE8
13	4ビット/ピクセル RLE CMYK		BI_CMYKRLE4
0x8000	これは画像の回転角が送信先と同じであるというフラグ情報であり、圧縮形式ではない。	Windows CE 5.0	BI_SRCPREROTATE
	FourCCによる指定	DirectXなど

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 '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。

カラーマスク	16ビット	32ビット
赤成分	0x00007C00	0x00FF0000
緑成分	0x000003E0	0x0000FF00
青成分	0x0000001F	0x000000FF
α成分	0x00000000	0x00000000

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、色は赤 (R)、緑 (G)、青 (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	青	0-255
	緑
	赤

参考:

• RGBTRIPLE (wingdi.h) - Win32 apps | Microsoft Docs

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	青	0-255
	緑
	赤
	予約領域

参考:

• RGBQUAD (wingdi.h) - Win32 apps | Microsoft Docs

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の倍数ではないときは、0x00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。

• Windows API (GDI), HBITMAP^[7]

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。

• Microsoft Foundation Class (MFC), CBitmapクラス^[8]

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。

• Active Template Library (ATL), ATL::CImageクラス^[9]

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。

• GDI+, Gdiplus::Bitmapクラス^[10]

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。

• Windows Imaging Component (WIC)

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。

• .NET Framework, System.Drawing^[11]

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]。

• .NET Framework, System.Windows.Media.Imaging^[13]

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。