第１７２章カラーテーブルを使う

前章まではフルカラーのビットマップしか扱いませんでした。今回はフルカラーでないビットマップの扱いをやります。

今までのプログラムではカラーテーブルを無視していたのでフルカラー以外のビットマップを表示しようとすると左の図のようにわけのわからんものが表示されました。

今回作るプログラムでは左の図のように２５６色のビットマップでも表示することができます。しかし、今回作るビットマップ表示プログラムですべてのビットマップを正しく表示できるわけではありません。ビットマップカラーをカラーテーブルにRGBカラー値で指定されているものを正しく表示します。ほかに、どのような形式のビットマップがあるかというとカラーテーブルを１６ビット符号なし整数の配列として、この配列に格納されている整数が現在の論理パレットのインデックスとするものです。この場合SetDIBitsToDevice関数の最後の引数はDIB_PAL_COLORSとなります。パレットについては後述します。

メニューの「表示」「情報表示」を選択すると左のようなメッセージボックスが出現します。実際のアプリケーションではこのような情報を表示する必要はありませんが、プログラムを作っていく上で役に立つことが多いです。たとえば、表示しているビットマップファイルの大きさは 16738バイトあります。BITMAPFILEHEADER構造体の大きさは１４バイト、 BITMAPINFOHEADER構造体の大きさは４０バイト、RGBQUAD構造体の大きさは４バイトあります。２５６色を使うとすると256*4=1024バイトのRGBQUAD構造体配列があります。したがってファイルの先頭からビットマップデータまでは14+40+1024=1078バイトあります。これは、左の図のbOffBits=1078で矛盾がありません。

また、１ピクセルあたり使用するビット数はbiBitCountビットとなります。左の図は178 * 87ピクセルあるのでイメージに使用するビットマップデータは 178 * 87 * 8 / 8 バイトとなるでしょうか？答えはNoです。実は最左列のピクセルから最右列のピクセルまでのデータの合計が４バイトの倍数になっていない時は０を補う約束になっています。この場合横１列のピクセルは１７８個で 178 * 8 / 8バイトで４の倍数になっていません。０が補われて１８０バイトになります。したがってイメージに使用するビットマップデータは180 * 87 * 8 / 8 =15660バイトになります。これは、上の図のbiSizeImageとなり計算が合います。

こういう計算になれておくと、ビットマップがうまく表示されない時にバグを探すのに大変役に立ちます。

さて、本題に入りますが、まずSetDIBitsToDevice関数の引数について考えてみます。最後から2番目の引数はBITMAPINFO構造体へのポインタでした。 BITMAPINFO構造体は第１６９章に解説がありますが、復習のためもう一度示すと


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

となっていました。bmiColorsメンバの配列は１個しかないのでどうしたらいいのだ？という疑問が生じると思います。この手の構造体は他にもあります。たいていはGlobalAllocで必要な分だけメモリを確保してこれに、データをセットします。そして、割り当てたメモリに対するポインタをその構造体へのポインタに型キャストして使います。

たとえば２５６色のカラーデータをもつビットマップでは

sizeof(BITMAPINFOHEADER) + 256 * sizeof(RGBQUAD)

バイトのメモリを確保してこれに、データをセットします。

カラーテーブルを使用するビットマップでは次に論理パレットを作成しなくてはいけません。


HPALETTE CreatePalette(
  CONST LOGPALETTE *lplgpl // LPGPALETTE構造体へのポインタ
);

この関数でパレットハンドルを取得します。LOGPALETTE構造体は


typedef struct tagLOGPALETTE { // lgpl
    WORD         palVersion; 
    WORD         palNumEntries;
    PALETTEENTRY palPalEntry[1];
} LOGPALETTE;

のように定義されています。

palVersionはシステムのバージョン番号です。0x300を指定して下さい。

palNumEntriesはpalPalEntry配列にあるエントリ数を指定します。 palPalEntry[1]はPALETTEENTRY構造体の配列を指定します。この構造体もPALETTEENTRY構造体配列が１つしか定義されていないので扱いはBITMAPINFO構造体と同じです。

PALETTEENTRY構造体は


typedef struct tagPALETTEENTRY { // pe
    BYTE peRed;
    BYTE peGreen; 
    BYTE peBlue;
    BYTE peFlags;
} PALETTEENTRY;

のように定義されています。

peRed, peGreen, peBlueは各色の輝度をあらわします。

peFlagsはパレットエントリの使用方法を指定します。NULLまたは次の中の１つを指定します。

PC_EXPLICITは論理パレットエントリの下位ワードはハードウェアパレットインデックスを示します。ハードウェアパレットについては後述します。

PC_NOCOLLAPSEは、カラーをシステムパレットの未使用エントリに配置します。

PC_RESERVEDはパレットアニメーションのために使用します。

さて、CreatePalette関数を実行してパレットハンドルを取得しただけでは何も起こりません。論理パレットをデバイスコンテキストに選択しなくてはいけません。


HPALETTE SelectPalette(
  HDC hdc,                // デバイスコンテキストハンドル
  HPALETTE hpal,          // パレットハンドル
  BOOL bForceBackground
);

hdcにはデバイスコンテキストハンドルを指定します。

hpalにはCreatePalette関数で取得したパレットハンドルを指定します。

bForceBackgroundをFALSEにするとアプリケーションがフォアグラウンドにある時に論理パレットがデバイスパレットにコピーされます。TRUEの場合は論理パレットはすでにシステムパレットに存在する色に最善の形でマップされます。

戻り値は以前のパレットハンドルが返されます。失敗した時はNULLです。

次にRealizePalette関数を実行して選択されている論理パレットをシステムパレットにマップします。


UINT RealizePalette(
  HDC hdc   // デバイスコンテキストハンドル
);

成功した場合は、システムパレットにマップされたエントリ数、失敗した時はGDI_ERRORが返されます。

パレットハンドルは不要になったらDeleteObject関数で破棄します。

いろいろ前置きが長くなりましたが、実際のプログラムを見てみることにします。


// bmpfile03.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
    POPUP "表示(&V)"
    BEGIN
        MENUITEM "情報表示(&I)",                IDM_INFO
    END
END

普通のメニューのリソース・スクリプトですが「表示」「情報表示」が増えました。


//        bmpfile03.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);
HPALETTE SetPalette(HWND, LPBITMAPINFOHEADER);
int MakeBMPInfo(LPBITMAPINFOHEADER);

char szClassName[] = "bmpfile03";        //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
HANDLE hMem, hMemInfo;
LONG wx, wy; //ビットマップの幅、高さ
char *szBuffer;
DWORD dwFileSize, dwOffBits, dwSizeImage, /*dwResult,*/dwClrUsed;
WORD wBitCount; 
LPBITMAPINFO lpbmp_info;
BOOL bLoad = FALSE;
HPALETTE hPalette;

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;
}

WinMain関数はいつもと同じです。グローバル変数、今回新規に作った関数のプロトタイプ宣言などが増えました。


//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同じです。


//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;
    HDC hdc;
    PAINTSTRUCT ps;
    char str[256];

    switch (msg) {
        case WM_PAINT:
            if (bLoad) {
                hdc = BeginPaint(hWnd, &ps);
                if (dwClrUsed) {
                    SelectPalette(hdc, hPalette, FALSE);
                    RealizePalette(hdc);
                }
                SetDIBitsToDevice(hdc,
                    0, 0, //転送先座標
                    wx, wy, //幅、高さ
                    0, 0, //転送元座標
                    0, wy, //走査開始番号、走査線の本数
                    //ビットマップデータ開始のアドレス
                    (char *)szBuffer + dwOffBits - sizeof(BITMAPFILEHEADER),
                    lpbmp_info, //BITMAPINFO構造体へのポインタ
                    DIB_RGB_COLORS);
                EndPaint(hWnd, &ps);
            } else {
                return (DefWindowProc(hWnd, msg, wp, lp));
            }
            break;
        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;
                case IDM_INFO:
                    wsprintf(str,
                        "ファイル名 = %s\n"
                        "BMP幅 = %d, BMP高さ = %d\n"
                        "biBitCount = %d, biClrUsed = %d\n"
                        "biSizeImage = %d, bOffBits = %d",
                        szFileName,
                        wx, wy,
                        wBitCount, dwClrUsed,
                        dwSizeImage, dwOffBits);
                    MessageBox(hWnd, str, "BITMAP情報", MB_OK);
                    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) {
                if (hMem)
                    GlobalFree(hMem);
                if (hMemInfo)
                    GlobalFree(hMemInfo);
                if (hPalette)
                    DeleteObject(hPalette);
                DestroyWindow(hWnd);
            }
            break;
        case WM_DESTROY:
            PostQuitMessage(0);
            break;
        default:
            return (DefWindowProc(hWnd, msg, wp, lp));
    }
    return 0;
}

WM_PAINTメッセージの処理でカラーテーブルを使う時は
SelectPalette(hdc, hPalette, FALSE);
RealizePalette(hdc);
を実行しておきます。

メニューでIDM_INFO（「情報表示」）が選択された時は、 wsprintf関数でstrにそれぞれの情報をセットして MessageBox関数で表示します。

プログラム終了時にはメモリの後始末と、パレットハンドルの破棄をしておきます。


int ReadDIB(HWND hWnd)
{
    DWORD dwResult;
    HANDLE hF, hMem1, hMem2;
    LPBITMAPFILEHEADER lpBf;
    LPBITMAPINFOHEADER lpBi;
    char szFType[3];
    RECT rc;
    int x, y;

    bLoad = TRUE;
    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;

    GlobalUnlock(hMem1);

    if (strcmp(szFType, "BM") != 0) {
        MessageBox(hWnd, "ビットマップではありません", "Error", MB_OK);
        GlobalFree(hMem1);
        CloseHandle(hF);
        return -1;
    }

    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;
    dwSizeImage = lpBf->bfSize - lpBf->bfOffBits;

    hMemInfo = GlobalAlloc(GHND, sizeof(BITMAPINFO) + dwClrUsed * sizeof(RGBQUAD));
    lpbmp_info = (LPBITMAPINFO)GlobalLock(hMemInfo);

    if (hMem) {
        if(GlobalFree(hMem))
            MessageBox(hWnd, "GlobalFree失敗", "Error", MB_OK);
    }

    
    hMem = GlobalAlloc(GHND, dwFileSize - sizeof(BITMAPFILEHEADER));
    szBuffer = (char *)GlobalLock(hMem);

    //読みこむのはBITMAPINFOHEADER, RGBQUAD, ビットデータ
    SetFilePointer(hF, sizeof(BITMAPFILEHEADER), 0, FILE_BEGIN);
    ReadFile(hF, szBuffer,
        dwSizeImage + dwClrUsed * sizeof(RGBQUAD) + sizeof(BITMAPINFOHEADER),
        &dwResult, NULL);
    
    if (dwClrUsed != 0 || wBitCount != 24) {
        hPalette = SetPalette(hWnd, lpBi);
    }

    //BITMAPINFO構造体をセットする
    lpbmp_info->bmiHeader = *lpBi;
    MakeBMPInfo(lpBi);

    GetWindowRect(hWnd, &rc);
    x = rc.left;
    y = rc.top;
    rc.right = x + wx;
    rc.bottom = y + wy;
    AdjustWindowRect(&rc, WS_OVERLAPPEDWINDOW, TRUE);
    MoveWindow(hWnd, x, y, rc.right - rc.left, rc.bottom - rc.top, TRUE);
    InvalidateRect(hWnd, NULL, TRUE);

    GlobalUnlock(hMemInfo);
    GlobalUnlock(hMem);
    if (GlobalFree(hMem1))
        MessageBox(hWnd, "GlobalFree(hMem1)失敗", "Error", MB_OK);
    GlobalUnlock(hMem2);
    if (GlobalFree(hMem2))
        MessageBox(hWnd, "GlobalFree(hMem2)失敗", "Error", MB_OK);
    CloseHandle(hF);
    return 0;
}

dwClrUseが０でないか、wBitCountが０でない時は自作のSetPalette関数を呼んでいます。

BITMAPINFO構造体のセットでbmiColorsメンバはMakeBMPInfo関数（自作）に任せることにしました。あとは、ゆっくりソースを読めばわかると思います。


HPALETTE SetPalette(HWND hWnd, LPBITMAPINFOHEADER lpBi)
{
    LPLOGPALETTE lpPal;
    LPRGBQUAD lpRGB;
    HANDLE hPal;
    WORD i;
    DWORD dwClrUsed;

    dwClrUsed = lpBi->biClrUsed;

    hPal = GlobalAlloc(GHND, sizeof(LOGPALETTE) + dwClrUsed * sizeof(PALETTEENTRY));
    lpPal = (LPLOGPALETTE)GlobalLock(hPal);

    lpPal->palVersion = 0x300;
    lpPal->palNumEntries = (WORD)dwClrUsed;

    lpRGB = (LPRGBQUAD)((LPSTR)lpBi + lpBi->biSize);

    for (i = 0; i < dwClrUsed; i++, lpRGB++) {
        lpPal->palPalEntry[i].peRed = lpRGB->rgbRed;
        lpPal->palPalEntry[i].peGreen = lpRGB->rgbGreen;
        lpPal->palPalEntry[i].peBlue = lpRGB->rgbBlue;
        lpPal->palPalEntry[i].peFlags = 0;
    }
    GlobalUnlock(hPal);
    hPalette = CreatePalette(lpPal);
    if (hPalette == NULL) {
        MessageBox(hWnd, "パレット作成失敗", "Error", MB_OK);
    }
    GlobalFree(hPal);
    return hPalette;
}

論理パレットをセットします。LOGPALETTE構造体のpalPalEntry[1]メンバの配列は１つしかないのでGlobalAlloc関数で必要なメモリを確保しています。 RGBQUAD構造体へのポインタはBITMAPINFOHEADER構造体のアドレスより BITMAPINFOHEADER構造体の大きさ分後ろに位置します。 RGBQUAD構造体のアドレスがわかったら順番にpalPalEntryメンバにコピーしていきます。

LOGPALETTE構造体のセットが終わったらCreatePalette関数で論理パレットを作成します。


int MakeBMPInfo(LPBITMAPINFOHEADER lpBi)
{
    LPRGBQUAD lpRGB;
    int i;
    
    lpRGB = (LPRGBQUAD)(szBuffer + sizeof(BITMAPINFOHEADER));
    
    for (i = 0; i < (int)lpBi->biClrUsed; i++) {
        lpbmp_info->bmiColors[i].rgbBlue = lpRGB->rgbBlue;
        lpbmp_info->bmiColors[i].rgbGreen = lpRGB->rgbGreen;
        lpbmp_info->bmiColors[i].rgbRed = lpRGB->rgbRed;
        lpbmp_info->bmiColors[i].rgbReserved = 0;
        lpRGB++;
    }
    return 0;
}

カラーテーブルを順番にBITMAPINFO構造体のbmiColorsメンバにコピーしています。

さて、今回は結構めんどうなプログラムでした。プログラムを少し簡単にするために GlobalAllocの第１引数をGMEM_FIXEDにしてみてください。１６ビット時代ではメモリのごみが出るのでGMEM_FIXEDはなるべく使わない、というのが原則でしたが３２ビットでは大丈夫です。

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Update 24/Jan/1999 By Y.Kumei
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第１７２章 カラーテーブルを使う

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

HPALETTE CreatePalette( CONST LOGPALETTE *lplgpl // LPGPALETTE構造体へのポインタ );

typedef struct tagLOGPALETTE { // lgpl WORD palVersion; WORD palNumEntries; PALETTEENTRY palPalEntry[1]; } LOGPALETTE;

typedef struct tagPALETTEENTRY { // pe BYTE peRed; BYTE peGreen; BYTE peBlue; BYTE peFlags; } PALETTEENTRY;

HPALETTE SelectPalette( HDC hdc, // デバイスコンテキストハンドル HPALETTE hpal, // パレットハンドル BOOL bForceBackground );

UINT RealizePalette( HDC hdc // デバイスコンテキストハンドル );

第１７２章カラーテーブルを使う