ビットマップ（ＤＩＢ）の使い方

ウィンドウズの標準的な画像であるビットマップは、MFCの場合、CBitmapクラスで扱います。 これで描画は簡単に行えるのですが、デバイスに依存しているビットマップ（DDB）なので、色数を自分で指定したりできません。 したがって、ファイルへの書き込みはまだしも、 読み込んだ場合に現在の画面と整合性のある色数にすることは難しいです。

そこで、デバイスに依存しないビットマップ（DIB）の出番です。 これはデバイスに依存しないと謳っているだけあって、現在の画面の色数にかかわらず、色数を自分で指定できます。 ファイルとのやりとりだと、色数はファイル内で決まっているので、DIBでないと不便です。
ただ、MFCではサポートしていないので、APIを呼んで操作します。 しかしクラス化した方が便利なので、最後にCDibというクラスを作ってみました。

DIBはCreateDibSectionというAPIで作成します。

今回の場合、ファイルとのやりとりを主眼に置くので、HDCは使いません。 また、メモリの管理を自分でするのも面倒なので、ファイルマップはOSに任せます。

以上を念頭に置いてDIBを作成します。
下記のCreateDIBは、ビットマップのサイズ・色数（ビット数）・パレットを 指定すると、そのDIBを作成する自作関数です。 16bit色以上の場合は、パレットは不要です。

//1行当たりのバイト数を算出
long CalcPitch(WORD BitCount,LONG Width)
{
	long lPitch;
	if(BitCount<8){
		int n=8/BitCount;
		lPitch=(Width+n-1)/n;
	}else{
		BitCount/=8;
		lPitch=Width*BitCount;
	}
	return (lPitch+3)&~3;	//4バイト境界に合わせる
}

//BITMAPINFOを作成する。
BITMAPINFO* CreateBITMAPINFO(const CSize &sz,WORD BitCount,CPalette *pPal)
{
	int nBI =sizeof BITMAPINFO - sizeof RGBQUAD;

	int nPal= pPal? pPal->GetEntryCount() : 0;
	nBI+=nPal*sizeof RGBQUAD;
	BITMAPINFO *pBI=(BITMAPINFO*)new BYTE[nBI];
	::memset(pBI,0,nBI);	//0クリア

	BITMAPINFOHEADER *pIH=&pBI->bmiHeader;
	pIH->biSize=sizeof BITMAPINFOHEADER;
	pIH->biWidth =sz.cx;	//ドット単位
	pIH->biHeight=sz.cy;	//ドット単位(下から上)
	pIH->biPlanes=1;		//常に1
	pIH->biBitCount=BitCount;	//ドット当たりのビット数
	pIH->biCompression=BI_RGB;	//圧縮形式
	pIH->biSizeImage=CalcPitch(BitCount,sz.cx)*sz.cy;	//画像のバイト数
	pIH->biXPelsPerMeter=0;
	pIH->biYPelsPerMeter=0;
	pIH->biClrUsed=nPal;	//パレットの個数
	pIH->biClrImportant=0;	//全て重要な色

	if(nPal>0){	//パレット部の作成
		PALETTEENTRY *pPE=new PALETTEENTRY[nPal];
		pPal->GetPaletteEntries(0,nPal,pPE);
		PALETTEENTRY *pp=pPE;
		RGBQUAD *qp=pBI->bmiColors;
		for(int i=0;i<nPal;i++,pp++,qp++){
			qp->rgbRed  =pp->peRed;
			qp->rgbGreen=pp->peGreen;
			qp->rgbBlue =pp->peBlue;
			qp->rgbReserved=0;
		}
		delete[] pPE;
	}

	return pBI;
}

//DIBを作成する。
//sz      :作成するビットマップのサイズ
//BitCount:作成するビットマップの色数（bit単位）
//pPal    :作成するビットマップのパレット（不要ならNULLでよい）
//pBitsDib:作成されたDIBの画像データ領域へのポインタが返る
CBitmap* CreateDIB(const CSize &sz,WORD BitCount,CPalette *pPal,BYTE* &pBitsDib)
{
	BITMAPINFO *pBI=CreateBITMAPINFO(sz,BitCount,pPal);
	void *pvBitsDib;

	HBITMAP hDIB= ::CreateDIBSection((HDC)0,pBI,DIB_RGB_COLORS,(void**)&pBitsDib,NULL,0);
	delete[] (BYTE*)pBI;
	if(hDIB==(HBITMAP)0) return NULL;

	CBitmap *pBmp=new CBitmap;
	pBmp->Attach(hDIB);
	return pBmp;
}

このCreateDIBが返すCBitmapは、 普通のCBitmapと同じように デバイスコンテキスト（CDCクラス）で使うことができます。

画像データの参照・変更は、pBitsDibに返ってくる領域を操作することで行います。 具体的な方法は色数によって少しだけ異なります。

• 画像データは、普通の画面と違って下から上へ格納されています。 したがって、Y＝0の場合は、画像データが格納されているのはpBitsDibの後方となります。
• 1行当たりのバイト数は、上記のCalcPitchで算出される値となります。 特に 1行が奇数ドットとなるようなデータでは、1行当たりのバイト数が4の倍数となるように 調整されることに注意して下さい。
• 1ドット当たりのビット数が8に満たない場合は、1バイトの中に複数ドット入っています。 X座標の数値が少ない方がバイト内の上位ビットに格納されます。

//4bit色のDIB（サイズ(cx,cy)）で、(x,y)の色コードを取得する。
BYTE GetColor04(BYTE *pBitsDib,int x,int y,int cx,int cy)
{
	pBitsDib+=CalcPitch(4,cx)*(cy-1-y);
	pBitsDib+=x/2;
	if(x%2==0){
		return *pBitsDib>>4;
	}else{
		return *pBitsDib&0xf;
	}
}

//16bit色のDIB（サイズ(cx,cy)）で、(x,y)に色コードをセットする。
void SetColor16(BYTE *pBitsDib,int x,int y,int cx,int cy,WORD color)
{
	pBitsDib+=CalcPitch(16,cx)*(cy-1-y);
	WORD *wp=(WORD*)pBitsDib;
	wp[x]=color;
}

このCreateDIBが返すCBitmapを解放するには、以下のようにします。

//CreateDIBで作ったビットマップの解放
BOOL ReleaseDIB(CBitmap *pBmp)
{
	BOOL ret= ::DeleteObject(pBmp->Detach());
	delete pBmp;
	return ret;
}

CBitmap::Detach()が返すのは、CBitmap::Attach()でアタッチしたハンドル、 すなわちCreateDIBSectionで返されたHBITMAPです。 これをDeleteObject()で解放します。

ビットマップをファイルに保存する場合、BITMAPINFOと画像データの他に、 ビットマップファイルヘッダーが必要となります。 ファイルには、

1. ファイルヘッダー
2. ビットマップ情報ヘッダー
3. パレット
4. 画像データ

の順でデータを書き込みます。

//pBI     :BITMAPINFO（パレット領域含む）のアドレス
//nBI     :pBIのデータの長さ（バイト単位）
//pBitsDib:画像データのアドレス
//nBT     :pBitsDibのデータの長さ（バイト単位）
BOOL SaveDIB(CFile *fp,BITMAPINFO *pBI,int nBI,BYTE *pBitsDib,int nBT)
{
	BITMAPFILEHEADER fh;
	::memset(&fh,0,sizeof fh);
	fh.bfType=0x4d42;		//ID
	fh.bfSize   =sizeof(fh)+nBI+nBT;	//ファイルの大きさ
	fh.bfOffBits=sizeof(fh)+nBI;	//画像の開始オフセット

	fp->Write(&fh,sizeof fh);
	fp->Write(pBI,nBI);
	fp->Write(pBitsDib,nBT);
	return TRUE;
}

ビットマップをファイルから読み込む場合は、

1. ファイルの中のビットマップ情報を用い、 CreateDibSectionでDIBを作成する。
2. CreateDibSectionで返されたpBitsDibの位置に ファイルの画像データをコピーする。

という手順でDIBを作成します。

//pData   :読み込んだファイルデータの先頭アドレス
//DataLen :読み込んだファイルの長さ
//pBitsDib:作成されたDIBの画像データ領域へのポインタが返る
CBitmap* LoadDIB(const BYTE *pData,UINT DataLen,BYTE* &pBitsDib)
{
	BITMAPFILEHEADER *pDataFH=(BITMAPFILEHEADER*)pData;
	if(DataLen<sizeof BITMAPFILEHEADER){
		DataLen=pDataFH->bfSize;
		if(DataLen<sizeof BITMAPFILEHEADER) return NULL;
	}
	BITMAPINFO       *pDataBI=(BITMAPINFO*)&pData[sizeof(*pDataFH)];
	BITMAPINFOHEADER *pDataIH=&pDataBI->bmiHeader;
	const BYTE       *pDataBT=pData+pDataFH->bfOffBits;
	if((BYTE*)pDataIH>=pDataBT) return NULL;
	if(pDataBT>=pData+DataLen) return NULL;

	HBITMAP hDIB= ::CreateDIBSection((HDC)0,pDataBI,DIB_RGB_COLORS,(void**)&pBitsDib,NULL,0);
	if(hDIB==(HBITMAP)0) return NULL;

	long nBT=CalcPitch(pDataIH->biBitCount,pDataIH->biWidth)*pDataIH->biHeight;
	::memcpy(pBitsDib,pDataBT,nBT);

	CBitmap *pBmp=new CBitmap;
	pBmp->Attach(hDIB);
	return pBmp;
}

以上がDIBの使い方です。が、実際に使おうとすると ビットマップのサイズや構造体の長さがあちこちで必要となり、 それらを保持したり引数で渡したりするのは面倒になってきます。
そこで、これらをまとめたCDibクラスというのを作ってみました。 誰でも作っているでしょうが…。 速度は全然重視していませんが、そこそこ便利な使い方ができると思います。 透明色の指定もできたりします。ちょっとだけ自慢