| 教科「情報」の内容の解説 |
画像のデータはどの様に保存されているの？＜ディジタル化の仕組み＞
画像のデータもコンピュータ上では数値に変換されて、保存されています。右側の図は、ビットマップ形式で保存された画像ファイルを１６進数で表示させたものです。88 08 88 06 86・・・というように、数字が並んでいます。この数値が、画像を表しているのです。それでは、この数値が何を意味するのでしょうか。コンピュータで、画像を表現する（ディジタル化）には、画像を細かい点に分割します。そのひとつひとつの点をピクセルとよんでいます。そのピクセルごとの色を数値に直して、画像データとし、ファイルに保存されています。つまり、この数値は、画像の色を表していたのです。 さらに、画像ファイルには、各種の保存形式、ファイルのサイズ、画像データの開始アドレス、縦横のサイズ、色数があります。それを表すために、ヘッダとよばれる部分が画像データの前に付加されて、画像ファイルは保存されています。（ビットマップ形式（１６色）の詳しいファイル形式） ＜ビットマップ形式の白黒画像＞
白黒の画像は、白か黒の２色しかありませんから、白が１、黒が０というように、１ビットで色が表現できます。つまり、１ビットの情報量で１ピクセル、１バイトで８ピクセルのデータを表現できます。右の画像は、ビットマップ形式で白黒の画像です。横×縦が320×240で、76,800ピクセルの画像です。 このファイルのサイズは、 9,662 バイト です。 右の画像を保存して、確認してください。 この内訳は、 画像データのサイズが、 １バイト ： ８ピクセル ＝ X バイト ： 76,800ピクセル X＝76,800／8＝9,600バイト ヘッダ等のサイズが、 62バイト です。 ＜ビットマップ形式のフルカラー画像＞
フルカラーの画像とは、約１６７７万色（16,777,216色）の色が使用可能な形式のことです。色を表現するのに、光の三原色を組み合わせ、000000〜FFFFFF（１６進数）の数値で色を表現しています（詳しくは、なぜ、フルカラーで表示できる色は、1677万色なの？を参照）。１色を表現するのに、３バイトの情報量が必要になります。右の画像は、ビットマップ形式でフルカラーの画像です。横×縦が320×240で、76,800ピクセルの画像です。 このファイルのサイズは、 230,454 バイト です。 右の画像を保存して、確認してください。 かなり、大きなファイルサイズですので表示されるのに随分と時間がかかったのではないのでしょうか。 この内訳は、 画像データのサイズが 76,800×３ バイト＝230,400 バイト ヘッダ等のサイズが 54バイト です。 ＜カラーパレット＞上記のフルカラーの画像は、各ピクセルの色を指定するのに３バイト必要となり、ファイルサイズが大きくなる。それを解消するために、カラーパレットを用いる方法が考案されています。フルカラーの１６７７万色から使用可能な何色かを選んだパレットとよばれるものを用意します。そのパレットにパレット番号とよばれる番号をつけて、その番号で色を指定する方法です。 １６色のパレットを使用する場合、１６６７万色から１６色を選び、0〜15までのパレット番号にその数値を割り当てます。例えば、パレット番号の0を赤（FF0000）、・・・、パレット番号の15を白（FFFFFF)というように割り振りをします。各ピクセルの色をこのパレット番号で表現するのです。そうすると１６色のパレットの場合、番号0〜15（１６進数で0〜F）なので、１色を表現するのに、１／２バイトの情報量になります。フルカラーの場合と比較して１／６の情報量にすることができます。 では、次の項目で確認してみましょう。 ＜ビットマップ形式の１６色画像＞
右の画像は、ビットマップ形式で１６色の画像です。横×縦が320×240で、76,800ピクセルの画像です。このファイルのサイズは、 38,518 バイト です。 右の画像を保存して、確認してください。 この内訳は、 画像データのサイズが 76,800×（１／２）バイト＝38,400 バイト ヘッダ等のサイズが 118バイト です。 ここでフルカラーの場合と比べると、画像データのサイズが１／６になっていることを確かめてください。しかし、ヘッダ等のサイズが54バイト（フルカラー）から118バイトに増加しています。この増加分の64バイト（＝118−54）が、パレットのデータになります。各パレット番号に対応する色の数値を４バイトに直して（例えば、FFFFFFが00FFFFFFというように）、保存されています。したがって、64バイト（＝１６色×４バイト）だけ、ヘッダが大きくなります。 ＜ビットマップ形式の２５６色画像＞
右の画像は、ビットマップ形式で２５６色の画像です。横×縦が320×240で、76,800ピクセルの画像です。ここまでの知識があれば、この場合のファイルサイズを計算することができます。求めてください。以下は、その計算例です。このファイルのサイズは、 77,878 バイト です。 右の画像を保存して、確認してください。 この内訳を考えてみましょう。 256色ということは、パレット番号が0〜255です。１６進数にすると00〜FFです。つまり、各ピクセルの色を表すのに１バイトの情報量が必要なわけです。 では、この場合の画像データのサイズは、 画像データのサイズが 76,800×１バイト＝76,800 バイト となります。 次に、パレットのサイズは、 256色×４バイト＝1024バイト となります。 よって、ヘッダ等のサイズが 54＋1024＝1,078バイト です。 以上より、ファイルサイズは、 76,800＋1,078＝77,878バイト となります。 |