BMPファイルを書き込む際にデータが欠損してしまう

Question

c言語でBMP画像の入出力を実装したいのですがうまくいきません。

具体的には、読み込んだBMPファイルをそのまま出力しようとしたところ、出力したファイルを開くと
「このファイルはサポートしていない形式のようです」
となり、画像が表示されません。

また、入力ファイルのサイズにくらべて出力ファイルのサイズが小さくなってしまっています。
（入力ファイル4144kBに対して、出力ファイル4142KB)

以下にプログラムを示します。
どなたか教えてください！

追記
visual studio2019で動かしています。
また、画像は以下のリンクのものをしようしています｡
https://www.google.com/url?sa=i&source=images&cd=&ved=2ahUKEwjG5LHctfLkAhXC62EKHWyLBJ0QjRx6BAgBEAQ&url=http%3A%2F%2Fimagingsolution.blog.fc2.com%2Fblog-entry-180.html&psig=AOvVaw0T4Qw7OXJeYByGbmMmddTJ&ust=1569722386315809

/*
BMPファイルに対して, 以下の処理を行う
・グレースケール変換
・エッジ検出(Prewittオペレータ, Sobelオペレータ)
・拡大，縮小，回転, 移動(線形補間法)
*/


#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

#define IMG_MAX_SIZE 512

typedef struct {
	unsigned char *red;
	unsigned char *blue;
	unsigned char *green;
}ImageData;

typedef struct {
	unsigned char	FileHeader[14];
	unsigned int	Size;
	int				Width, Height;
	unsigned char	InfoHeader[28];
	ImageData img;
}BMP;

//BMPファイル読み込み
void ReadBmp(char FileName[], BMP* bmp);
//画像を書き込む
void WriteBmp(char FileName[], BMP* bmp);

int main() {
	BMP bmp;

	char input_file[] = "lena.bmp";
	char output_file[] = "lenaout.bmp";
	ReadBmp(input_file, &bmp);
	WriteBmp(output_file, &bmp);

	return 0;

	free(bmp.img.red);
	free(bmp.img.green);
	free(bmp.img.blue);
}


//BMPファイル読み込み
void ReadBmp(char FileName[], BMP* bmp)
{
	FILE* fp;

	fopen_s(&fp, FileName, "rb");
	if (fp == NULL) {
		printf("Not Found : %s", FileName);
		exit(1);
	}

	//ヘッダー情報を読み込み
	fread(bmp->FileHeader, sizeof(unsigned char), 14, fp);
	fread(&bmp->Size,	   sizeof(int),   1, fp);
	fread(&bmp->Width,     sizeof(int),   1, fp);
	fread(&bmp->Height,    sizeof(int),   1, fp);
	fread(bmp->InfoHeader, sizeof(unsigned char), 28, fp);

	//画像本体の読み込み
	bmp->img.red   = (unsigned char*)malloc( (bmp->Width) * (bmp->Height) * sizeof(unsigned char));
	bmp->img.blue  = (unsigned char*)malloc( (bmp->Width) * (bmp->Height) * sizeof(unsigned char));
	bmp->img.green = (unsigned char*)malloc( (bmp->Width) * (bmp->Height) * sizeof(unsigned char));
	if (bmp->img.red == NULL) {
		printf("ﾒﾓﾘ確保に失敗\n");
		exit(1);
	}
	if (bmp->img.green == NULL) {
		printf("ﾒﾓﾘ確保に失敗\n");
		exit(1);
	}
	if (bmp->img.blue == NULL) {
		printf("ﾒﾓﾘ確保に失敗\n");
		exit(1);
	}

	for (int h = 0; h < bmp->Height; h++) {
		for (int w = 0; w < bmp->Width; w++) {
			fread(&bmp->img.red   [w + h * bmp->Width], sizeof(unsigned char), 1, fp);
			fread(&bmp->img.green [w + h * bmp->Width], sizeof(unsigned char), 1, fp);
			fread(&bmp->img.blue  [w + h * bmp->Width], sizeof(unsigned char), 1, fp);
		}
	}

	//読みこんだファイルを閉じる
	fclose(fp);
}

//画像を書き込む
void WriteBmp(char FileName[], BMP* bmp)
{
	FILE* fp;
	fopen_s(&fp, FileName, "wb");
	if (fp == NULL) {
		printf("Not Found : %s\n", FileName);
		exit(1);
	}
	
	fwrite(bmp->FileHeader,  sizeof(unsigned char), 14, fp);
	fwrite(&bmp->Size,       sizeof(int),   1, fp);
	fwrite(&bmp->Width,		 sizeof(int),   1, fp);
	fwrite(&bmp->Height,	 sizeof(int),   1, fp);
	fwrite(bmp->InfoHeader,  sizeof(unsigned char), 28, fp);
	
	
	printf("%s\n", bmp->FileHeader);
	printf("%d %d %d\n", bmp->Size, bmp->Width, bmp->Height);
	printf("%s\n", bmp->InfoHeader);


	//画像本体の読み込み
	for (int h = 0; h < bmp->Height; h++) {
		for (int w = 0; w < bmp->Width; w++) {
			fwrite(&bmp->img.red  [w + h * bmp->Width], sizeof(unsigned char), 1, fp);
			fwrite(&bmp->img.green[w + h * bmp->Width], sizeof(unsigned char), 1, fp);
			fwrite(&bmp->img.blue [w + h * bmp->Width], sizeof(unsigned char), 1, fp);
		}
	}

	fclose(fp);
}

Comments

[dodox86]

回答未満なのでこちらにコメントさせてもらいますが、何か色々と問題がありそうな気がします。Windowsのビットマップファイルって、単純なフォーマットではないです。また、構造体メンバーのパディングの問題で、正しくメンバーが読めていない気もします。ファイルのヘッダーは確かに14バイト(sizeof(BITMAPFILEHEADER))ですが、32ビット境界ではないのでコンパイル結果によっては以降にズレが生じます。そんなこんなで、ファイルの読み取り時点でおかしくなっているのでは。有名なレナさん画像"lena.bmp"をお使いでしょうから、ファイルの在処（ダウンロード元？）やコンパイルオプションを示せば、有効な回答を得られるかもしれません。

[Takayou]

ありがとうございます、修正させていただきます。

[Zuishin]

BMP ではないようですが。

[dodox86]

＞Zuishinさん
本当だ、PNGファイルですね。

＞Takayouさん
画像の見た目のお話ではありません。もし本当にここからレナさん画像PNGファイルをダウンロードしたのであれば、ファイルのフォーマットが違うので、絶対に扱えません。それとも、これからBMPファイルに手動で変換したのでしょうか。

[Takayou]

ここから手動でBMPファイルに変換してしまいました。

Answer 1

入力ファイルのサイズにくらべて出力ファイルのサイズが小さくなってしまっています。

1ラインごとに4の倍数バイトになるよう、末尾に0パディングする必要があります。

Comments

[Takayou]

回答ありがとうございます。

書き出すときに０を追加すればよいのでしょうか？
BMPを書き込む関数の一部を以下のように書き換えたら、画像は表示されたのですが、ゆがんだ形になってしまいました。

```C
//一列4byte単位でなければならないので、padding処理を行う
int stride = (bmp->Width + 3) / 4 * 4;
unsigned char padding = '00';

//画像本体の書き込み
for (int h = 0; h < bmp->Height; h++) {
for (int w = 0; w < bmp->Width; w++) {
fwrite(&bmp->img.red [w + h * bmp->Width], sizeof(unsigned char), 1, fp);
fwrite(&bmp->img.green[w + h * bmp->Width], sizeof(unsigned char), 1, fp);
fwrite(&bmp->img.blue [w + h * bmp->Width], sizeof(unsigned char), 1, fp);
}
for (int i = 0; i < stride - bmp->Width; i++) {
fwrite(&padding, sizeof(unsigned char), 1, fp);
fwrite(&padding, sizeof(unsigned char), 1, fp);
fwrite(&padding, sizeof(unsigned char), 1, fp);
}

}
```

[SHOMI]

0埋めを3バイトごとと決め打ちではずれます。
例：幅2ドットの場合、0埋めは2バイト。

int stride = (bmp->Width*3 + 3) / 4 * 4;
unsigned char padding = 0;
for (int i = 0; i < stride - bmp->Width*3; i++) {
fwrite(&padding, sizeof(unsigned char), 1, fp);
}

読み出し側も0埋めを考慮して読んでいませんね。

[Takayou]

上手くいきました！ありがとうございます！

読み出し側でも０埋めをして読むとのはなぜなのでしょうか？

[SHOMI]

画像幅が4の倍数ドットでない場合、1ラインごとに4の倍数バイトになるよう0パディングされているので、
1ライン読むごとにその末尾の０を読み飛ばしてやらないと、次のラインの先頭画素として0が読まれてしまいます。

[Takayou]

なるほど、わかりました。
丁寧に教えてくださりありがとうございます。

Answer 2

とりあえず、バイナリエディタなどを使って、書き出したファイルのヘッダ情報だけでも同一になっているかを確認してみたらどうでしょうか。

「BMP ファイルフォーマット」でぐぐればBMPの詳細が出てきますが、これは読んでますか？