４．コンピュータ・グラフィックス

4.1 平面(２次元)画像の表し方

平面画像は，点（ピクセル）の集合として表される。

白黒画像の場合，１ピクセルの濃淡は256段階で表すことが多い。必要な情報量（あるいは，メモリの量）は， 1バイト/1ピクセル

色は光の３原色である，赤(R)，緑(G)，青(B)の組み合わせで表す。

カラー画像の場合も，各色１ピクセルの濃淡は256段階で表すことが多い。

この場合，表現できる色数は256×256×256=1670万色（フルカラー）

必要な情報量（あるいは，メモリの量）は， 3バイト/1ピクセル

4.2　画像の解像度と情報量

最近のパソコンの画像の解像度は，VGA(640x480), SVGA(800x600, 1024x768, 1280x960), XGA(1024x768), SXGA(1280x960), UXGA(1600x1200)などがある。(　)内は横ピクセル数ｘ縦ピクセル数。

画像の情報量 解像度640×480(VGA)の場合

白黒256段階　640×480=307,200≒300KB

フルカラー　640×480×3=921,600≒920KB

解像度1024×768(XGA) の場合　フルカラー 1024×768×3=2,359,296≒2.4MB

解像度1280×960(SXGA) の場合　フルカラー　1280×960×3=3,686400≒3,7MB

4.3　画像のフォーマット（形式）

表すものは平面画像で同じであるが，画像のフォーマットには，さまざまな種類がある。ソフトウェア，画像データの圧縮法などによって，使用されるフォーマット方法が異なる。

(1)画像データの圧縮と解凍（伸張）

画像データの圧縮とは，データの持つ冗長性(redundancy)を減らし，画像のデータ量を減らす処理法。

減色も圧縮手法の1つ。

冗長性が大きいデータほど，圧縮の効果が大きい。

圧縮の大小　JPEG>GIF>BMP

画像データの解凍

画像データの解凍とは，圧縮した画像データを元と同じものに復元する作業を言う。

圧縮法により，完全に元と同じものに復元できるフォーマット（可逆圧縮）と完全には復元できないフォーマット（非可逆圧縮）に分かれる。前者はBMP, PICT, TIFF，後者はGIF, JPEGが代表的。

(2)画像データのフォーマット

JPEG（非可逆圧縮）：Joint Photographic Experts Group　カラー画像を圧縮し保存するフォーマット，圧縮率が非常に高いので，デジカメなどではよく用いられる。1/10~数分の1（高圧縮率＝圧縮後の画像は低品質，低圧縮率＝画像は高品質）に，圧縮される。圧縮率は，必要な画像の品質に応じて，変えることが可能。インターネットブラウザで標準的に使われる画像形式の一つである。

Progressive JPEG（徐徐に，低解像度から高解像度に変化する形式）がある。

拡張子：　.JPG

TIFF（可逆圧縮）：Tagged Image File Format 異なる機種間で画像ファイルを復元するためのファーマット

拡張子：　.TIF

BMP（可逆圧縮）：Windowsで標準的に使用される画像フォーマット。ほとんどの場合，圧縮しないので，データ量が大きくなる。

拡張子：　.BMP

PICT（可逆圧縮，JPEGモードでないとき）：Macintoshで使用される画像フォーマット

拡張子：　.PCT

GIF（非可逆圧縮）：CompuServe Graphic Interface Format 256色に色の数を減らし，256色データのみ扱う。　Unisys社に著作権があるため，GIFを使用するソフト開発には，特許料の支払いが必要。

インターネットブラウザで標準的に使われる画像形式の一つである。透過GIF（ある色を透過色したGIF），Animated　GIF（パラパラ万語のように，画像が動く）など，特殊な形式がある。

拡張子：　.GIF

PNG（可逆圧縮）：Portable Network Graphics 　GIFに似たフォーマットであるが，フルカラー画像（RGB各色16ビット）も扱える。今後GIFに変わって使われるであろうフォーマット。可逆圧縮だが，圧縮率も高い。

拡張子：　.PNG

以下に画像例を示す。

BMP(161KB）

GIF(27KB）

JPEG低圧縮(44.5KB）

JPEG高圧縮(6.12KB)

4.4　動画のフォーマット

AVI：Audio Visual Interleaved　Microsoft社のWindowsで動画のフォーマット。

拡張子：.AVI

QuickTime：Apple社が1990年に発表したMacintosh用の動画のフォーマット。

拡張子：.MOV

MPEG ：Moving Picture Experts Group 　映像データの圧縮方式の一つ。画像の中の動く部分だけを検出しデータを圧縮している。MPEG-1からMPEG-4までの各規格が定められており、MPEG-1がVTR並み、MPEG-2がS-VHS並みである。

拡張子：. MPG

4.5 音のフォーマット（おまけ）

WAV:Windowsで標準的な音声ファイルのフォーマット。

拡張子：.WAV

MP3：MPEG-1 Audio Layer3　音声圧縮の規格のひとつ。一般的な用途ではほとんど問題ないレベルの音質劣化のみで、ファイル容量をWAVファイルの10分の1近くまで圧縮できる。音楽CDのコピー・配付は，著作権上問題となっている。

拡張子：. MP3

WMA:Windows Media Audio 　Microsoft社の音声圧縮フォーマット。

拡張子：. WMA