C# Bitmapの使い方完全ガイド｜画像の読み込み・保存・描画・リサイズまで解説

はじめに

C#で画像を扱うときによく使われるのが、System.Drawing.Bitmapクラスです。C# Bitmapを使うと、画像ファイルの読み込み、保存、描画、リサイズ、トリミング、ピクセル単位の加工などを比較的シンプルなコードで実装できます。

たとえば、次のような処理に向いています。

• 画像ファイルを読み込んで別形式で保存する

• 画像に文字や図形を描画する

• サムネイル画像を作成する

• 複数の画像を1枚に合成する

• ピクセルの色を取得・変更する

• Windowsフォームで画像を表示する

一方で、C# Bitmapは便利な反面、Dispose忘れによるファイルロック、A generic error occurred in GDI+、.NET 6以降の非Windows環境での制限など、つまずきやすいポイントもあります。

この記事では、C# Bitmapの基本から実用的な画像処理サンプル、よくあるエラーの原因と対策までをまとめて解説します。

1. C# Bitmapとは？できることと利用シーン

1-1. Bitmapクラスの役割とSystem.Drawingとの関係

C#のBitmapクラスは、System.Drawing名前空間に含まれる画像処理用のクラスです。Microsoftのドキュメントでは、Bitmapは「グラフィックスイメージとその属性のピクセルデータで構成されるGDI+ビットマップをカプセル化するクラス」と説明されています。つまり、画像をピクセルの集合として扱い、読み込み・保存・描画・加工を行うためのオブジェクトです。

基本的な使い方は次のとおりです。

C#
using System.Drawing;

using Bitmap bitmap = new Bitmap("sample.jpg");

Console.WriteLine(bitmap.Width);
Console.WriteLine(bitmap.Height);

BitmapはImageクラスを継承しているため、画像として共通する機能を持ちながら、ピクセル操作や画像生成などに使いやすいクラスになっています。

1-2. Bitmapで扱える画像形式と主な用途

C# Bitmapでは、BMP、GIF、EXIF、JPG、PNG、TIFFなどの画像形式を扱えます。Microsoftのドキュメントでも、GDI+がこれらの形式をサポートしていることが示されています。

主な用途は次のとおりです。

PNGは透過を扱いやすく、JPEGは写真の圧縮保存に向いています。BMPは非圧縮に近い形式として扱いやすい一方、ファイルサイズが大きくなりやすいため、Web配信にはあまり向きません。JPEGは写真向きですが、透過やアニメーションには対応していません。PNGはアルファ値を保持できるため、透明背景の画像に向いています。

1-3. Image・Graphics・PictureBoxとの違い

C# Bitmapを理解するには、Image、Graphics、PictureBoxとの違いを押さえておくと便利です。

Imageは画像全般を表す基底クラスです。BitmapはImageを継承した具体的な画像クラスで、ピクセル単位の処理や画像生成に使われます。

Graphicsは、画像や画面に描画するためのクラスです。線、四角形、円、文字、別画像などを描くときに使います。Bitmapそのものは画像データを表し、Graphicsはその画像に描くためのペンのような役割です。

PictureBoxはWindowsフォームのUIコントロールです。画像処理をするクラスではなく、画像を画面に表示するために使います。

C#
using System.Drawing;
using System.Windows.Forms;

Bitmap bitmap = new Bitmap("sample.png");

PictureBox pictureBox = new PictureBox();
pictureBox.Image = bitmap;

整理すると、次のようになります。

1-4. .NET Framework／.NET 6以降での注意点

.NET FrameworkのWindowsアプリでは、System.Drawingは長く使われてきた画像処理APIです。一方、.NET 6以降ではSystem.Drawing.CommonがWindows専用ライブラリとして扱われるようになりました。非Windows OS向けにコンパイルすると警告が出たり、実行時にPlatformNotSupportedExceptionが発生したりする場合があります。

そのため、.NET 6以降でC# Bitmapを使う場合は、基本的にWindows向けアプリで使うものと考えるのが安全です。

XML
<PropertyGroup>
  <TargetFramework>net8.0-windows</TargetFramework>
</PropertyGroup>

WindowsフォームやWPFなど、Windowsデスクトップアプリで使う場合は問題になりにくいですが、LinuxサーバーやDockerコンテナ上で画像処理を行うWebアプリでは注意が必要です。

1-5. Windows以外の環境で使う場合の制限と代替ライブラリ

Mac、Linux、LinuxベースのDockerコンテナなどで画像処理を行う場合、System.Drawing.Commonに依存したC# Bitmap処理は避けたほうが安全です。Microsoftは、クロスプラットフォームアプリでこれらのAPIを使う場合の移行先として、SkiaSharp、ImageSharp、Aspose.Drawing、Microsoft.Maui.Graphicsなどを挙げています。

代表的な代替ライブラリは次のとおりです。

WindowsデスクトップアプリならC# Bitmap、クロスプラットフォームやサーバーサイド画像処理ならImageSharpやSkiaSharpを検討するとよいでしょう。

2. C#でBitmapを使うための準備

2-1. 必要な名前空間と参照設定

C# Bitmapを使うには、基本的に次の名前空間を使用します。

C#
using System.Drawing;
using System.Drawing.Imaging;
using System.Drawing.Drawing2D;

それぞれの用途は次のとおりです。

画像を読み込むだけならSystem.Drawingで十分ですが、JPEG画質指定、PixelFormat、LockBits、高画質リサイズなどを使う場合はSystem.Drawing.ImagingやSystem.Drawing.Drawing2Dも必要になります。

2-2. System.Drawing.Commonのインストール方法

.NET 6以降のコンソールアプリやクラスライブラリでC# Bitmapを使う場合は、NuGetからSystem.Drawing.Commonを追加します。

Bash
dotnet add package System.Drawing.Common

Visual Studioの場合は、次の手順で追加できます。

1. プロジェクトを右クリック

2. 「NuGet パッケージの管理」を選択

3. System.Drawing.Commonを検索

4. インストール

.csprojに直接書く場合は、次のようになります。

XML
<ItemGroup>
  <PackageReference Include="System.Drawing.Common" Version="8.0.0" />
</ItemGroup>

バージョンはプロジェクトの.NETバージョンに合わせて選びます。Windows専用として使う場合は、ターゲットフレームワークに-windowsを付けておくと意図が明確になります。

XML
<PropertyGroup>
  <TargetFramework>net8.0-windows</TargetFramework>
</PropertyGroup>

2-3. Visual Studioでのプロジェクト設定

WindowsフォームアプリでC# Bitmapを使う場合は、通常、テンプレート作成時点で必要な設定が含まれています。

Windowsフォームの場合の.csproj例です。

XML
<Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk">

  <PropertyGroup>
    <OutputType>WinExe</OutputType>
    <TargetFramework>net8.0-windows</TargetFramework>
    <UseWindowsForms>true</UseWindowsForms>
  </PropertyGroup>

</Project>

WPFの場合は次のようになります。

XML
<Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk">

  <PropertyGroup>
    <OutputType>WinExe</OutputType>
    <TargetFramework>net8.0-windows</TargetFramework>
    <UseWPF>true</UseWPF>
  </PropertyGroup>

</Project>

コンソールアプリで画像処理だけを行う場合も、Windows専用であれば次のように設定できます。

XML
<Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk">

  <PropertyGroup>
    <OutputType>Exe</OutputType>
    <TargetFramework>net8.0-windows</TargetFramework>
  </PropertyGroup>

  <ItemGroup>
    <PackageReference Include="System.Drawing.Common" Version="8.0.0" />
  </ItemGroup>

</Project>

2-4. コンソールアプリ・Windowsフォーム・WPFでの使い分け

C# Bitmapは、プロジェクトの種類によって使い方が少し変わります。

コンソールアプリでは、画像を読み込んで保存するようなバッチ処理に向いています。

C#
using System.Drawing;
using System.Drawing.Imaging;

using Bitmap bitmap = new Bitmap("input.jpg");
bitmap.Save("output.png", ImageFormat.Png);

Windowsフォームでは、PictureBoxと組み合わせて画像を表示・編集する用途に向いています。

C#
pictureBox1.Image = new Bitmap("sample.jpg");

WPFでは、UI側の標準画像型がBitmapSourceやBitmapImageなので、System.Drawing.Bitmapをそのまま表示するより、WPFの画像型に変換する設計が必要です。

C# Bitmapを選ぶ基準は次のとおりです。

2-5. Bitmapを使う前に知っておきたいDisposeの重要性

C# Bitmapで最も重要なポイントのひとつがDisposeです。Bitmap、Graphics、Pen、Brush、Fontなどはアンマネージリソースを内部で使用するため、使い終わったら確実に破棄する必要があります。

基本はusing文を使います。

C#
using Bitmap bitmap = new Bitmap("sample.jpg");

// bitmapを使った処理
Console.WriteLine(bitmap.Width);

古い書き方では次のようになります。

C#
using (Bitmap bitmap = new Bitmap("sample.jpg"))
{
    Console.WriteLine(bitmap.Width);
}

Disposeを忘れると、次のような問題が起こります。

• 画像ファイルがロックされて削除できない

• 同じファイルに上書き保存できない

• メモリ使用量が増え続ける

• GDI+関連のエラーが発生する

• 大量画像処理でアプリが不安定になる

C# Bitmapを安全に使うには、「作ったら破棄する」を徹底しましょう。

3. Bitmapで画像を読み込む方法

3-1. ファイルパスから画像を読み込む基本コード

最も基本的な読み込み方法は、ファイルパスを指定してBitmapを生成する方法です。

C#
using System.Drawing;

using Bitmap bitmap = new Bitmap("sample.jpg");

Console.WriteLine($"幅: {bitmap.Width}");
Console.WriteLine($"高さ: {bitmap.Height}");

絶対パスを指定する場合は、エスケープを避けるために逐語的文字列リテラルを使うと便利です。

C#
using Bitmap bitmap = new Bitmap(@"C:\Images\sample.jpg");

相対パスを使う場合は、実行ファイルのカレントディレクトリを基準に解決されます。

C#
using Bitmap bitmap = new Bitmap("images/sample.jpg");

ファイルが存在しない場合や、画像として読み込めない場合は例外が発生するため、実用コードでは例外処理を入れます。

3-2. StreamからBitmapを作成する方法

ファイルだけでなく、StreamからBitmapを作成することもできます。

C#
using System.Drawing;

using FileStream stream = new FileStream("sample.png", FileMode.Open, FileAccess.Read);
using Bitmap bitmap = new Bitmap(stream);

Console.WriteLine(bitmap.Width);
Console.WriteLine(bitmap.Height);

Webから受け取った画像、データベースに保存された画像、メモリ上のバイト配列などを扱う場合に便利です。

バイト配列から作成する場合は、MemoryStreamを使います。

C#
byte[] imageBytes = File.ReadAllBytes("sample.png");

using MemoryStream ms = new MemoryStream(imageBytes);
using Bitmap bitmap = new Bitmap(ms);

Console.WriteLine(bitmap.Size);

注意点として、Bitmapは内部的に元のストリームに依存する場合があります。ストリームをすぐ閉じたい場合は、いったん別のBitmapにコピーして使うと安全です。

C#
Bitmap LoadBitmapFromBytes(byte[] bytes)
{
    using MemoryStream ms = new MemoryStream(bytes);
    using Bitmap temp = new Bitmap(ms);
    return new Bitmap(temp);
}

呼び出し側では、返されたBitmapを必ず破棄します。

C#
using Bitmap bitmap = LoadBitmapFromBytes(File.ReadAllBytes("sample.jpg"));

3-3. ファイルロックを避けて画像を読み込む方法

new Bitmap("sample.jpg")で画像を読み込むと、Bitmapを破棄するまで元ファイルがロックされることがあります。そのため、読み込み後に元ファイルを削除・上書きしたい場合は、ファイルロックを避ける読み込み方を使います。

C#
using System.Drawing;

Bitmap LoadBitmapWithoutLock(string path)
{
    using FileStream fs = new FileStream(path, FileMode.Open, FileAccess.Read, FileShare.ReadWrite);
    using Bitmap temp = new Bitmap(fs);
    return new Bitmap(temp);
}

使い方は次のとおりです。

C#
using Bitmap bitmap = LoadBitmapWithoutLock("sample.jpg");

// この時点で元ファイルを削除・移動しやすい
File.Delete("sample.jpg");

ポイントは、ストリームから読み込んだBitmapをそのまま返すのではなく、new Bitmap(temp)でコピーを作って返すことです。これにより、元ファイルや元ストリームへの依存を切り離しやすくなります。

3-4. 存在しないファイルや非対応形式の例外処理

実用的なコードでは、ファイルの存在確認と例外処理を入れます。

C#
using System.Drawing;

string path = "sample.jpg";

if (!File.Exists(path))
{
    Console.WriteLine("ファイルが存在しません。");
    return;
}

try
{
    using Bitmap bitmap = new Bitmap(path);
    Console.WriteLine($"読み込み成功: {bitmap.Width} x {bitmap.Height}");
}
catch (ArgumentException)
{
    Console.WriteLine("画像形式が非対応、または画像ファイルが破損している可能性があります。");
}
catch (OutOfMemoryException)
{
    Console.WriteLine("画像が大きすぎる、または画像として読み込めない可能性があります。");
}
catch (Exception ex)
{
    Console.WriteLine($"予期しないエラー: {ex.Message}");
}

OutOfMemoryExceptionは本当にメモリが足りない場合だけでなく、画像として解釈できないファイルを読み込んだ場合にも発生することがあります。ユーザーがアップロードしたファイルを処理する場合は、拡張子だけで判断せず、実際に読み込めるかどうかを確認しましょう。

3-5. 画像サイズ・幅・高さを取得する方法

画像のサイズは、Width、Height、Sizeプロパティで取得できます。

C#
using Bitmap bitmap = new Bitmap("sample.jpg");

int width = bitmap.Width;
int height = bitmap.Height;
Size size = bitmap.Size;

Console.WriteLine($"幅: {width}");
Console.WriteLine($"高さ: {height}");
Console.WriteLine($"サイズ: {size}");

画像の縦横比を求める場合は、次のように計算します。

C#
double aspectRatio = (double)bitmap.Width / bitmap.Height;

Console.WriteLine($"アスペクト比: {aspectRatio}");

リサイズやトリミングを行う前には、必ず元画像の幅と高さを確認しておくと、範囲外エラーを防ぎやすくなります。

4. Bitmapで画像を保存する方法

4-1. Saveメソッドの基本的な使い方

Bitmap画像を保存するには、Saveメソッドを使います。Bitmapはファイル、ストリームなどから画像を作成でき、Saveメソッドでファイルシステムやストリームに保存できます。

C#
using System.Drawing;
using System.Drawing.Imaging;

using Bitmap bitmap = new Bitmap("input.jpg");

bitmap.Save("output.png", ImageFormat.Png);

保存形式はImageFormatで指定します。

C#
bitmap.Save("output.jpg", ImageFormat.Jpeg);
bitmap.Save("output.png", ImageFormat.Png);
bitmap.Save("output.bmp", ImageFormat.Bmp);
bitmap.Save("output.gif", ImageFormat.Gif);

拡張子とImageFormatは必ず一致させましょう。たとえば、ファイル名が.jpgなのにImageFormat.Pngで保存すると、拡張子と実際の画像形式が一致しないファイルになります。

4-2. PNG・JPEG・BMP・GIF形式で保存する方法

形式ごとの保存例です。

C#
using System.Drawing;
using System.Drawing.Imaging;

using Bitmap bitmap = new Bitmap("input.jpg");

bitmap.Save("output.png", ImageFormat.Png);
bitmap.Save("output.jpg", ImageFormat.Jpeg);
bitmap.Save("output.bmp", ImageFormat.Bmp);
bitmap.Save("output.gif", ImageFormat.Gif);

形式ごとの特徴は次のとおりです。

写真を保存するならJPEG、透過が必要ならPNG、加工途中の一時保存ならPNGやBMPを選ぶとよいでしょう。

4-3. JPEGの画質を指定して保存する方法

JPEGの画質を指定して保存するには、ImageCodecInfoとEncoderParametersを使います。

C#
using System.Drawing;
using System.Drawing.Imaging;

static ImageCodecInfo GetEncoder(ImageFormat format)
{
    return ImageCodecInfo.GetImageEncoders()
        .First(codec => codec.FormatID == format.Guid);
}

using Bitmap bitmap = new Bitmap("input.jpg");

ImageCodecInfo jpegCodec = GetEncoder(ImageFormat.Jpeg);

using EncoderParameters encoderParams = new EncoderParameters(1);
encoderParams.Param[0] = new EncoderParameter(Encoder.Quality, 85L);

bitmap.Save("output-quality85.jpg", jpegCodec, encoderParams);

Encoder.Qualityは一般的に0〜100の範囲で指定します。数値が大きいほど高画質ですが、ファイルサイズも大きくなります。

目安は次のとおりです。

Webサイト用の画像では、画質80〜85程度から試すと、見た目と容量のバランスを取りやすいです。

4-4. 上書き保存でエラーになる原因と対処法

C# Bitmapでよくある失敗が、読み込んだ元画像と同じパスに上書き保存することです。

C#
using Bitmap bitmap = new Bitmap("sample.jpg");

// これはエラーになることがある
bitmap.Save("sample.jpg", ImageFormat.Jpeg);

元ファイルをBitmapが保持している状態で同じファイルに保存しようとすると、ファイルロックやGDI+エラーの原因になります。

安全な方法は、別名で保存してから置き換えることです。

C#
string inputPath = "sample.jpg";
string tempPath = "sample_temp.jpg";

using (Bitmap bitmap = new Bitmap(inputPath))
{
    bitmap.Save(tempPath, ImageFormat.Jpeg);
}

// 必要なら元ファイルを置き換える
File.Delete(inputPath);
File.Move(tempPath, inputPath);

さらに安全にするなら、ファイルロックを避けて読み込んでから保存します。

C#
Bitmap LoadBitmapWithoutLock(string path)
{
    using FileStream fs = new FileStream(path, FileMode.Open, FileAccess.Read, FileShare.ReadWrite);
    using Bitmap temp = new Bitmap(fs);
    return new Bitmap(temp);
}

using Bitmap bitmap = LoadBitmapWithoutLock("sample.jpg");
bitmap.Save("sample_temp.jpg", ImageFormat.Jpeg);

4-5. 保存時によくあるGDI+エラーの解決方法

保存時に次のようなエラーが出ることがあります。

A generic error occurred in GDI+.

原因はさまざまですが、代表的には次のようなケースです。

保存先フォルダを作る例です。

C#
string outputDir = @"C:\Output";
Directory.CreateDirectory(outputDir);

using Bitmap bitmap = new Bitmap("input.png");
bitmap.Save(Path.Combine(outputDir, "output.png"), ImageFormat.Png);

画像形式を変換してから保存する例です。

C#
using Bitmap source = new Bitmap("input.gif");
using Bitmap converted = new Bitmap(source.Width, source.Height, PixelFormat.Format24bppRgb);

using (Graphics g = Graphics.FromImage(converted))
{
    g.DrawImage(source, 0, 0, source.Width, source.Height);
}

converted.Save("output.jpg", ImageFormat.Jpeg);

5. Bitmapに画像や図形を描画する方法

5-1. Graphics.FromImageで描画する基本手順

Bitmapに線や文字、別画像を描くには、Graphics.FromImageを使ってGraphicsオブジェクトを作成します。

C#
using System.Drawing;
using System.Drawing.Imaging;

using Bitmap bitmap = new Bitmap(400, 300);

using (Graphics g = Graphics.FromImage(bitmap))
{
    g.Clear(Color.White);
    g.DrawLine(Pens.Red, 10, 10, 390, 290);
}

bitmap.Save("draw-line.png", ImageFormat.Png);

基本手順は次のとおりです。

1. 描画先のBitmapを作成する

2. Graphics.FromImage(bitmap)でGraphicsを取得する

3. DrawLine、DrawRectangle、DrawStringなどで描画する

4. Bitmapを保存する

5. BitmapとGraphicsを破棄する

Graphicsもリソースを持つため、必ずusingで破棄しましょう。

5-2. 線・四角形・円を描画する方法

線、四角形、円を描画するサンプルです。

C#
using System.Drawing;
using System.Drawing.Imaging;

using Bitmap bitmap = new Bitmap(500, 400);

using (Graphics g = Graphics.FromImage(bitmap))
{
    g.Clear(Color.White);

    using Pen redPen = new Pen(Color.Red, 3);
    using Pen bluePen = new Pen(Color.Blue, 3);
    using Pen greenPen = new Pen(Color.Green, 3);

    g.DrawLine(redPen, 20, 20, 480, 20);
    g.DrawRectangle(bluePen, 50, 80, 200, 120);
    g.DrawEllipse(greenPen, 280, 80, 150, 150);
}

bitmap.Save("shapes.png", ImageFormat.Png);

塗りつぶし図形を描く場合は、FillRectangleやFillEllipseを使います。

C#
using Bitmap bitmap = new Bitmap(500, 400);

using (Graphics g = Graphics.FromImage(bitmap))
{
    g.Clear(Color.White);

    using Brush orangeBrush = new SolidBrush(Color.Orange);
    using Brush skyBrush = new SolidBrush(Color.SkyBlue);

    g.FillRectangle(orangeBrush, 50, 50, 200, 100);
    g.FillEllipse(skyBrush, 280, 50, 150, 150);
}

bitmap.Save("filled-shapes.png", ImageFormat.Png);

5-3. 文字を画像に書き込む方法

画像に文字を入れるには、DrawStringを使います。

C#
using System.Drawing;
using System.Drawing.Imaging;

using Bitmap bitmap = new Bitmap(800, 450);

using (Graphics g = Graphics.FromImage(bitmap))
{
    g.Clear(Color.White);

    using Font font = new Font("Meiryo", 36, FontStyle.Bold);
    using Brush brush = new SolidBrush(Color.Black);

    g.DrawString("C# Bitmap Sample", font, brush, new PointF(50, 180));
}

bitmap.Save("text.png", ImageFormat.Png);

既存画像に文字を重ねる場合は、次のようにします。

C#
using Bitmap bitmap = new Bitmap("input.jpg");

using (Graphics g = Graphics.FromImage(bitmap))
{
    using Font font = new Font("Meiryo", 32, FontStyle.Bold);
    using Brush brush = new SolidBrush(Color.FromArgb(200, Color.White));

    g.DrawString("Sample Text", font, brush, new PointF(30, 30));
}

bitmap.Save("text-on-image.jpg", ImageFormat.Jpeg);

半透明の文字を描きたい場合は、Color.FromArgbでアルファ値を指定します。

C#
using Brush brush = new SolidBrush(Color.FromArgb(180, 255, 255, 255));

アルファ値は0が完全透明、255が不透明です。

5-4. 背景色を塗りつぶす方法

背景色を塗りつぶすには、Graphics.Clearを使うのが簡単です。

C#
using Bitmap bitmap = new Bitmap(600, 400);

using (Graphics g = Graphics.FromImage(bitmap))
{
    g.Clear(Color.LightGray);
}

bitmap.Save("background.png", ImageFormat.Png);

一部の範囲だけ塗りつぶす場合は、FillRectangleを使います。

C#
using Bitmap bitmap = new Bitmap(600, 400);

using (Graphics g = Graphics.FromImage(bitmap))
{
    g.Clear(Color.White);

    using Brush brush = new SolidBrush(Color.LightBlue);
    g.FillRectangle(brush, 100, 100, 300, 150);
}

bitmap.Save("fill-area.png", ImageFormat.Png);

透過背景のPNGを作る場合は、32bit ARGBのBitmapを作成します。

C#
using Bitmap bitmap = new Bitmap(600, 400, PixelFormat.Format32bppArgb);

using (Graphics g = Graphics.FromImage(bitmap))
{
    g.Clear(Color.Transparent);

    using Brush brush = new SolidBrush(Color.FromArgb(180, Color.Red));
    g.FillEllipse(brush, 100, 80, 300, 200);
}

bitmap.Save("transparent.png", ImageFormat.Png);

5-5. 別の画像をBitmap上に合成する方法

別画像を合成するには、DrawImageを使います。

C#
using System.Drawing;
using System.Drawing.Imaging;

using Bitmap background = new Bitmap("background.jpg");
using Bitmap logo = new Bitmap("logo.png");

using (Graphics g = Graphics.FromImage(background))
{
    int x = background.Width - logo.Width - 20;
    int y = background.Height - logo.Height - 20;

    g.DrawImage(logo, x, y, logo.Width, logo.Height);
}

background.Save("merged.jpg", ImageFormat.Jpeg);

ロゴを右下に配置する処理などでよく使います。

半透明で合成したい場合は、ImageAttributesとカラーマトリックスを使います。

C#
using System.Drawing;
using System.Drawing.Imaging;

using Bitmap background = new Bitmap("background.jpg");
using Bitmap overlay = new Bitmap("overlay.png");

using ImageAttributes attributes = new ImageAttributes();

ColorMatrix matrix = new ColorMatrix
{
    Matrix33 = 0.5f
};

attributes.SetColorMatrix(matrix, ColorMatrixFlag.Default, ColorAdjustType.Bitmap);

using (Graphics g = Graphics.FromImage(background))
{
    Rectangle dest = new Rectangle(50, 50, overlay.Width, overlay.Height);

    g.DrawImage(
        overlay,
        dest,
        0,
        0,
        overlay.Width,
        overlay.Height,
        GraphicsUnit.Pixel,
        attributes);
}

background.Save("overlay-result.jpg", ImageFormat.Jpeg);

5-6. Pen・Brush・Fontを安全に破棄する書き方

Pen、Brush、Fontも破棄が必要です。特に大量画像処理や繰り返し描画では、破棄を忘れるとリソース不足の原因になります。

安全な書き方です。

C#
using Bitmap bitmap = new Bitmap(500, 300);

using (Graphics g = Graphics.FromImage(bitmap))
using (Pen pen = new Pen(Color.Red, 3))
using (Brush brush = new SolidBrush(Color.Blue))
using (Font font = new Font("Meiryo", 24))
{
    g.Clear(Color.White);
    g.DrawRectangle(pen, 20, 20, 200, 100);
    g.DrawString("Hello", font, brush, 30, 150);
}

bitmap.Save("safe-draw.png", ImageFormat.Png);

C# 8以降なら、using宣言で簡潔に書くこともできます。

C#
using Bitmap bitmap = new Bitmap(500, 300);
using Graphics g = Graphics.FromImage(bitmap);
using Pen pen = new Pen(Color.Red, 3);
using Brush brush = new SolidBrush(Color.Blue);
using Font font = new Font("Meiryo", 24);

g.Clear(Color.White);
g.DrawRectangle(pen, 20, 20, 200, 100);
g.DrawString("Hello", font, brush, 30, 150);

bitmap.Save("safe-draw.png", ImageFormat.Png);

6. Bitmap画像をリサイズする方法

6-1. 指定した幅・高さに画像を拡大縮小する方法

Bitmap画像を指定サイズにリサイズする基本コードです。

C#
using System.Drawing;
using System.Drawing.Imaging;

using Bitmap source = new Bitmap("input.jpg");
using Bitmap resized = new Bitmap(300, 200);

using (Graphics g = Graphics.FromImage(resized))
{
    g.DrawImage(source, 0, 0, 300, 200);
}

resized.Save("resized.jpg", ImageFormat.Jpeg);

この方法では、元画像の縦横比に関係なく300×200に変形されます。人物や商品画像では、縦横比が崩れると不自然に見えるため、必要に応じてアスペクト比を維持しましょう。

6-2. アスペクト比を維持してリサイズする方法

アスペクト比を維持して、指定した最大幅・最大高さに収めるサンプルです。

C#
using System.Drawing;
using System.Drawing.Imaging;

static Size CalculateResizeSize(int originalWidth, int originalHeight, int maxWidth, int maxHeight)
{
    double ratioX = (double)maxWidth / originalWidth;
    double ratioY = (double)maxHeight / originalHeight;
    double ratio = Math.Min(ratioX, ratioY);

    int newWidth = (int)(originalWidth * ratio);
    int newHeight = (int)(originalHeight * ratio);

    return new Size(newWidth, newHeight);
}

using Bitmap source = new Bitmap("input.jpg");

Size newSize = CalculateResizeSize(source.Width, source.Height, 800, 600);

using Bitmap resized = new Bitmap(newSize.Width, newSize.Height);

using (Graphics g = Graphics.FromImage(resized))
{
    g.DrawImage(source, 0, 0, newSize.Width, newSize.Height);
}

resized.Save("resized-keep-aspect.jpg", ImageFormat.Jpeg);

このコードでは、元画像を800×600以内に収めつつ、縦横比を維持します。

たとえば、元画像が1600×900なら、800×450になります。元画像が900×1600なら、337×600になります。

6-3. 高画質にリサイズするためのInterpolationMode設定

リサイズ時の画質を上げるには、Graphicsの描画品質設定を行います。

C#
using System.Drawing;
using System.Drawing.Drawing2D;
using System.Drawing.Imaging;

using Bitmap source = new Bitmap("input.jpg");
using Bitmap resized = new Bitmap(800, 600);

using (Graphics g = Graphics.FromImage(resized))
{
    g.InterpolationMode = InterpolationMode.HighQualityBicubic;
    g.SmoothingMode = SmoothingMode.HighQuality;
    g.PixelOffsetMode = PixelOffsetMode.HighQuality;
    g.CompositingQuality = CompositingQuality.HighQuality;

    g.DrawImage(source, 0, 0, 800, 600);
}

resized.Save("resized-high-quality.jpg", ImageFormat.Jpeg);

特に重要なのはInterpolationMode.HighQualityBicubicです。単純な拡大縮小よりも、なめらかな結果になりやすくなります。

ただし、高画質設定にすると処理時間は増えるため、大量画像の一括処理では速度とのバランスを見て調整します。

6-4. サムネイル画像を作成する方法

サムネイル画像を作成する場合は、アスペクト比を維持して小さくするのが一般的です。

C#
using System.Drawing;
using System.Drawing.Drawing2D;
using System.Drawing.Imaging;

static Bitmap CreateThumbnail(Bitmap source, int maxWidth, int maxHeight)
{
    double ratioX = (double)maxWidth / source.Width;
    double ratioY = (double)maxHeight / source.Height;
    double ratio = Math.Min(ratioX, ratioY);

    int width = (int)(source.Width * ratio);
    int height = (int)(source.Height * ratio);

    Bitmap thumbnail = new Bitmap(width, height);

    using Graphics g = Graphics.FromImage(thumbnail);
    g.InterpolationMode = InterpolationMode.HighQualityBicubic;
    g.SmoothingMode = SmoothingMode.HighQuality;
    g.PixelOffsetMode = PixelOffsetMode.HighQuality;
    g.CompositingQuality = CompositingQuality.HighQuality;

    g.DrawImage(source, 0, 0, width, height);

    return thumbnail;
}

using Bitmap source = new Bitmap("input.jpg");
using Bitmap thumbnail = CreateThumbnail(source, 300, 300);

thumbnail.Save("thumbnail.jpg", ImageFormat.Jpeg);

正方形のサムネイルを作りたい場合は、リサイズだけでなくトリミングも組み合わせる必要があります。

6-5. リサイズ時に画像が荒くなる原因と対策

リサイズ後の画像が荒くなる主な原因は次のとおりです。

特に、画像を「縮小して保存したものをさらに縮小する」と、劣化が重なります。できるだけ元画像から目的サイズを直接生成しましょう。

7. Bitmapで画像をトリミング・切り抜きする方法

7-1. Cloneメソッドで指定範囲を切り抜く方法

Bitmapの指定範囲を切り抜くには、Cloneメソッドを使えます。

C#
using System.Drawing;
using System.Drawing.Imaging;

using Bitmap source = new Bitmap("input.jpg");

Rectangle cropArea = new Rectangle(100, 50, 300, 200);

using Bitmap cropped = source.Clone(cropArea, source.PixelFormat);

cropped.Save("cropped.png", ImageFormat.Png);

Rectangleには、切り抜き開始位置のX座標、Y座標、幅、高さを指定します。

C#
new Rectangle(x, y, width, height)

ただし、指定範囲が元画像の外にはみ出すとエラーになります。実用コードでは、事前に範囲チェックを行いましょう。

7-2. Graphics.DrawImageでトリミングする方法

Graphics.DrawImageを使って、指定範囲を新しいBitmapに描画する方法もあります。

C#
using System.Drawing;
using System.Drawing.Imaging;

using Bitmap source = new Bitmap("input.jpg");

Rectangle sourceRect = new Rectangle(100, 50, 300, 200);
Rectangle destRect = new Rectangle(0, 0, 300, 200);

using Bitmap cropped = new Bitmap(300, 200);

using (Graphics g = Graphics.FromImage(cropped))
{
    g.DrawImage(source, destRect, sourceRect, GraphicsUnit.Pixel);
}

cropped.Save("cropped-drawimage.png", ImageFormat.Png);

この方法は、切り抜きと同時にリサイズしたい場合にも使いやすいです。

7-3. 中央基準で正方形に切り抜く方法

SNSアイコンや商品サムネイルでは、画像の中央を基準に正方形へ切り抜くことがよくあります。

C#
using System.Drawing;
using System.Drawing.Imaging;

static Bitmap CropCenterSquare(Bitmap source)
{
    int side = Math.Min(source.Width, source.Height);

    int x = (source.Width - side) / 2;
    int y = (source.Height - side) / 2;

    Rectangle cropArea = new Rectangle(x, y, side, side);

    return source.Clone(cropArea, source.PixelFormat);
}

using Bitmap source = new Bitmap("input.jpg");
using Bitmap square = CropCenterSquare(source);

square.Save("square.png", ImageFormat.Png);

横長画像なら左右をカットし、縦長画像なら上下をカットして、中央の正方形部分を取り出します。

7-4. リサイズとトリミングを同時に行う方法

中央正方形に切り抜き、指定サイズにリサイズするサンプルです。

C#
using System.Drawing;
using System.Drawing.Drawing2D;
using System.Drawing.Imaging;

static Bitmap CreateSquareThumbnail(Bitmap source, int size)
{
    int side = Math.Min(source.Width, source.Height);

    int x = (source.Width - side) / 2;
    int y = (source.Height - side) / 2;

    Rectangle sourceRect = new Rectangle(x, y, side, side);
    Rectangle destRect = new Rectangle(0, 0, size, size);

    Bitmap thumbnail = new Bitmap(size, size, PixelFormat.Format24bppRgb);

    using Graphics g = Graphics.FromImage(thumbnail);
    g.InterpolationMode = InterpolationMode.HighQualityBicubic;
    g.SmoothingMode = SmoothingMode.HighQuality;
    g.PixelOffsetMode = PixelOffsetMode.HighQuality;
    g.CompositingQuality = CompositingQuality.HighQuality;

    g.DrawImage(source, destRect, sourceRect, GraphicsUnit.Pixel);

    return thumbnail;
}

using Bitmap source = new Bitmap("input.jpg");
using Bitmap thumbnail = CreateSquareThumbnail(source, 300);

thumbnail.Save("square-thumbnail.jpg", ImageFormat.Jpeg);

この方法なら、正方形トリミングとリサイズを1回の描画で行えます。

7-5. 範囲外指定で発生するエラーの防ぎ方

トリミング範囲が画像の外側にはみ出すと、例外が発生します。安全に切り抜くには、範囲が画像内に収まっているか確認します。

C#
static Rectangle ClampRectangle(Rectangle rect, int maxWidth, int maxHeight)
{
    int x = Math.Max(0, rect.X);
    int y = Math.Max(0, rect.Y);

    int width = Math.Min(rect.Width, maxWidth - x);
    int height = Math.Min(rect.Height, maxHeight - y);

    return new Rectangle(x, y, width, height);
}

使い方です。

C#
using Bitmap source = new Bitmap("input.jpg");

Rectangle requested = new Rectangle(100, 100, 1000, 1000);
Rectangle safeRect = ClampRectangle(requested, source.Width, source.Height);

using Bitmap cropped = source.Clone(safeRect, source.PixelFormat);
cropped.Save("safe-cropped.png", ImageFormat.Png);

ユーザー入力でトリミング範囲を指定する場合は、必ず範囲チェックを入れましょう。

8. Bitmapのピクセル操作

8-1. GetPixel・SetPixelで色を取得・変更する方法

C# Bitmapでは、GetPixelで指定座標の色を取得し、SetPixelで色を変更できます。

C#
using System.Drawing;
using System.Drawing.Imaging;

using Bitmap bitmap = new Bitmap("input.png");

Color color = bitmap.GetPixel(10, 20);
Console.WriteLine($"R={color.R}, G={color.G}, B={color.B}, A={color.A}");

bitmap.SetPixel(10, 20, Color.Red);

bitmap.Save("setpixel.png", ImageFormat.Png);

小さな画像や、数ピクセルだけ変更する処理なら簡単で便利です。

指定範囲を赤く塗る例です。

C#
using Bitmap bitmap = new Bitmap("input.png");

for (int y = 50; y < 100; y++)
{
    for (int x = 50; x < 100; x++)
    {
        bitmap.SetPixel(x, y, Color.Red);
    }
}

bitmap.Save("red-area.png", ImageFormat.Png);

ただし、大量のピクセルを処理する場合、GetPixelとSetPixelは非常に遅くなりやすいです。高速化したい場合はLockBitsを使います。

8-2. 画像をグレースケール化する方法

GetPixelとSetPixelでグレースケール化する基本例です。

C#
using System.Drawing;
using System.Drawing.Imaging;

using Bitmap bitmap = new Bitmap("input.jpg");

for (int y = 0; y < bitmap.Height; y++)
{
    for (int x = 0; x < bitmap.Width; x++)
    {
        Color original = bitmap.GetPixel(x, y);

        int gray = (int)(original.R * 0.299 + original.G * 0.587 + original.B * 0.114);

        Color grayColor = Color.FromArgb(original.A, gray, gray, gray);
        bitmap.SetPixel(x, y, grayColor);
    }
}

bitmap.Save("grayscale.jpg", ImageFormat.Jpeg);

RGBの単純平均でもグレースケール化できます。

C#
int gray = (original.R + original.G + original.B) / 3;

ただし、人間の目は緑に敏感で青に鈍いため、一般的には0.299R + 0.587G + 0.114Bのような重み付き計算のほうが自然に見えます。

8-3. 透過色・アルファ値を扱う方法

透過を扱うには、アルファ値を持つPixelFormatを使います。

C#
using System.Drawing;
using System.Drawing.Imaging;

using Bitmap bitmap = new Bitmap(400, 300, PixelFormat.Format32bppArgb);

using (Graphics g = Graphics.FromImage(bitmap))
{
    g.Clear(Color.Transparent);

    using Brush brush = new SolidBrush(Color.FromArgb(128, Color.Red));
    g.FillEllipse(brush, 50, 50, 300, 200);
}

bitmap.Save("alpha.png", ImageFormat.Png);

Color.FromArgbでは、最初の引数にアルファ値を指定できます。

C#
Color semiTransparentRed = Color.FromArgb(128, 255, 0, 0);

アルファ値の意味は次のとおりです。

透過を保持したい場合は、JPEGではなくPNGで保存しましょう。JPEGは透過に対応していません。

8-4. 大量ピクセル処理が遅い理由

GetPixelとSetPixelは便利ですが、1ピクセルごとにメソッド呼び出しが発生します。画像が大きくなると、呼び出し回数が膨大になります。

たとえば、4000×3000ピクセルの画像では、1200万ピクセルあります。

4000 × 3000 = 12,000,000

全ピクセルに対してGetPixelとSetPixelを行うと、合計で数千万回のメソッド呼び出しになるため、処理が非常に遅くなります。

小さな画像や試作コードならGetPixelとSetPixelで問題ありませんが、本格的な画像処理ではLockBitsを使いましょう。

8-5. LockBitsを使って高速に画像処理する方法

LockBitsを使うと、Bitmapのピクセルデータにまとめてアクセスできます。次は、24bit RGB画像を高速にグレースケール化する例です。

C#
using System.Drawing;
using System.Drawing.Imaging;
using System.Runtime.InteropServices;

static void GrayscaleWithLockBits(Bitmap bitmap)
{
    Rectangle rect = new Rectangle(0, 0, bitmap.Width, bitmap.Height);

    BitmapData data = bitmap.LockBits(
        rect,
        ImageLockMode.ReadWrite,
        PixelFormat.Format24bppRgb);

    try
    {
        int stride = data.Stride;
        int bytes = Math.Abs(stride) * bitmap.Height;
        byte[] buffer = new byte[bytes];

        Marshal.Copy(data.Scan0, buffer, 0, bytes);

        for (int y = 0; y < bitmap.Height; y++)
        {
            int row = y * stride;

            for (int x = 0; x < bitmap.Width; x++)
            {
                int index = row + x * 3;

                byte b = buffer[index];
                byte g = buffer[index + 1];
                byte r = buffer[index + 2];

                byte gray = (byte)(r * 0.299 + g * 0.587 + b * 0.114);

                buffer[index] = gray;
                buffer[index + 1] = gray;
                buffer[index + 2] = gray;
            }
        }

        Marshal.Copy(buffer, 0, data.Scan0, bytes);
    }
    finally
    {
        bitmap.UnlockBits(data);
    }
}

using Bitmap source = new Bitmap("input.jpg");
using Bitmap bitmap = new Bitmap(source.Width, source.Height, PixelFormat.Format24bppRgb);

using (Graphics g = Graphics.FromImage(bitmap))
{
    g.DrawImage(source, 0, 0, source.Width, source.Height);
}

GrayscaleWithLockBits(bitmap);

bitmap.Save("grayscale-lockbits.jpg", ImageFormat.Jpeg);

LockBitsでは、PixelFormatによって1ピクセルあたりのバイト数や色の並びが変わります。24bit RGBでは、一般的にB、G、Rの順で3バイトずつ扱います。

高速ですが、インデックス計算を間違えると画像が壊れるため、まずは小さな画像でテストしましょう。

9. Bitmapを画面に表示する方法

9-1. WindowsフォームのPictureBoxに表示する方法

WindowsフォームでBitmapを表示するには、PictureBox.ImageにBitmapを設定します。

C#
using System.Drawing;
using System.Windows.Forms;

public partial class MainForm : Form
{
    public MainForm()
    {
        InitializeComponent();

        pictureBox1.SizeMode = PictureBoxSizeMode.Zoom;
        pictureBox1.Image = new Bitmap("sample.jpg");
    }
}