グラフィックス処理
コンピュータにおける色の表現
Section titled “コンピュータにおける色の表現”私たちが普段目にしている色は、コンピュータ上ではどのように表現されているのでしょうか。色の表現方法を理解することは、グラフィックス処理の基本です。ここでは「光で色を作る方法」と「インクで色を作る方法」の2つを学びます。
光の3原色と加法混色（RGB）
Section titled “光の3原色と加法混色（RGB）”テレビやパソコンのディスプレイは、光を使って色を表現しています。光の世界では、Red（赤）・Green（緑）・Blue（青） の3色を光の3原色と呼びます。この3色の頭文字をとって RGB と表記します。
光の3原色を混ぜ合わせて色を作る方法を加法混色といいます。「加法」という名前のとおり、色を混ぜれば混ぜるほど光が加わって明るくなり、3色すべてを最大の強さで混ぜると白になります。
身近な例として、テレビやスマートフォンの画面があります。画面を虫眼鏡で拡大すると、赤・緑・青の小さな光の点が並んでいることがわかります。この3色の光の強弱を組み合わせることで、あらゆる色を表示しているのです。
色の3原色と減法混色（CMY・CMYK）
Section titled “色の3原色と減法混色（CMY・CMYK）”一方、印刷物や絵の具ではインク（色材） を使って色を表現します。色材の世界では、Cyan（シアン：水色）・Magenta（マゼンタ：赤紫）・Yellow（イエロー：黄） の3色を色の3原色と呼び、頭文字をとって CMY と表記します。
色材を混ぜ合わせて色を作る方法を減法混色といいます。インクを混ぜるほど光が吸収されて暗くなり、3色すべてを混ぜると理論上は黒になります。「光を減らす」ので減法混色と呼ぶわけです。
ただし、実際の印刷では CMY の3色だけを混ぜても純粋な黒にはなりません。そこで、印刷業界では Key plate（黒） を加えた CMYK という4色を使います。黒インクを別に用意することで、文字やラインをくっきり表現でき、インクの使用量も節約できます。
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色相・明度・彩度
Section titled “色相・明度・彩度”色にはさまざまな性質がありますが、色を体系的に整理するために、次の3つの要素が使われます。
| 要素 | 意味 | 具体例 |
|---|---|---|
| 色相 | 色の種類・色合い | 赤、青、黄、緑など「何色か」を表す |
| 明度 | 色の明るさ | 明度が高い → 明るい（白に近い）、低い → 暗い（黒に近い） |
| 彩度 | 色の鮮やかさ | 彩度が高い → 鮮やか、低い → くすんだ色（灰色に近い） |
たとえば「明るく鮮やかな赤」は、色相が赤、明度が高く、彩度も高い色です。同じ赤でも明度を下げれば暗い赤（えんじ色）になり、彩度を下げればくすんだ赤（レンガ色）になります。この3つの要素を組み合わせることで、あらゆる色を正確に指定できます。
画像の品質を決める要素
Section titled “画像の品質を決める要素”デジタル画像の品質は、いくつかの要素によって決まります。写真やイラストを扱う際に欠かせない基本概念を見ていきましょう。
画素（ピクセル）
Section titled “画素（ピクセル）”デジタル画像は、非常に小さな点の集まりで構成されています。この1つ1つの点を画素（ピクセル）と呼びます。画素はデジタル画像を構成する最小単位です。
スマートフォンで撮った写真を大きく拡大すると、小さな四角い点が並んでいることに気づきます。この四角い点の一つ一つが画素です。
解像度とは、画像のきめ細かさを表す指標です。一定の範囲にどれだけ多くの画素が含まれているかを示します。解像度が高いほど画素の数が多く、画像はより細かくなめらかに表現されます。逆に解像度が低いと、画像が粗く見えます。
解像度を表す単位としては、dpi と ppi の2つがあります。
| 単位 | 正式名称 | 意味 | 主な使用場面 |
|---|---|---|---|
| dpi | dots per inch | 1インチあたりのドット数 | プリンターなどの印刷装置 |
| ppi | pixels per inch | 1インチあたりのピクセル数 | ディスプレイや画像データ |
dpi は印刷時の精細さを示し、ppi は画面表示や画像データの精細さを示します。たとえば「300dpi のプリンター」は、1インチ（約2.54cm）の中に300個の点を打てるということです。数値が大きいほど高精細に表現できます。
階調とは、色の濃淡をどれだけ細かく段階的に表現できるかを示す指標です。
たとえば、白と黒の2段階しかなければ、モノクロの2値画像になります。256段階（8ビット）の階調があれば、白から黒までの間にさまざまなグレーを表現でき、なめらかなグラデーションを作ることができます。カラー画像では、RGBそれぞれに256段階の階調を持たせることで、約1,677万色（256 × 256 × 256）を表現するのが一般的です。
ペイント系ソフトウェアとドロー系ソフトウェア
Section titled “ペイント系ソフトウェアとドロー系ソフトウェア”コンピュータでイラストや図を描くためのソフトウェアには、大きく分けてペイント系とドロー系の2種類があります。この2つは画像データの扱い方が根本的に異なります。
ペイント系ソフトウェア（ラスター形式）
Section titled “ペイント系ソフトウェア（ラスター形式）”ペイント系ソフトウェアは、画像をラスターデータ（ビットマップデータ）として扱います。ラスターデータとは、画素（ピクセル）の集まりとして画像を記録する方式です（詳しくは「静止画処理」を参照）。
写真の加工や、筆で描いたような繊細な表現が得意です。ただし、画像を拡大すると画素が目立ち、いわゆる「ギザギザ」（ジャギー）が発生するという弱点があります。
ドロー系ソフトウェア（ベクター形式）
Section titled “ドロー系ソフトウェア（ベクター形式）”ドロー系ソフトウェアは、画像をベクターデータとして扱います。ベクターデータとは、線や図形を数式（座標・角度・長さなど）で記録する方式です（詳しくは「静止画処理」を参照）。
ロゴマークや設計図のように、くっきりした線で構成される図形の描画に向いています。数式で形を表しているため、拡大・縮小しても画質が劣化しないという大きな利点があります。
| 比較項目 | ペイント系（ラスター） | ドロー系（ベクター） |
|---|---|---|
| データの記録方法 | 画素の集まり | 数式（座標・線・色の情報） |
| 拡大時の画質 | 劣化する（ギザギザになる） | 劣化しない |
| 得意な表現 | 写真加工、繊細な色彩表現 | ロゴ、図形、設計図 |
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コンピュータグラフィックス（CG）
Section titled “コンピュータグラフィックス（CG）”コンピュータグラフィックス（CG）とは、コンピュータを使って画像や映像を生成する技術の総称です。映画の特殊効果、ゲームの3D映像、建築のシミュレーションなど、幅広い分野で活用されています。CGの具体的な応用分野は「マルチメディア技術の応用」で詳しく解説します。
3DCGでは、立体的な物体を表現するためにポリゴンという技術が使われます。ポリゴンとは、三角形や四角形などの小さな多角形の面のことです。
3DCGのキャラクターや建物は、このポリゴンを大量に組み合わせることで立体的な形を作り出しています。ポリゴンの数が多いほど表面がなめらかになり、よりリアルな表現が可能になります。ゲームの画面で「ポリゴン数が多い」というのは、それだけ精細な3D映像を描画しているという意味です。
プロジェクションマッピング
Section titled “プロジェクションマッピング”プロジェクションマッピングとは、建物や物体などの立体物の表面に映像を投影し、特殊な視覚効果を生み出す技術です。対象物の形状に合わせて映像を変形・調整して投影するため、建物が動いたり崩れたりするような迫力のある演出が可能です。
たとえば、城やビルの壁面に映像を投影して、建物自体が変形しているかのような錯覚を生み出すイベントが各地で行われています。
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