標本化とか画像とか

アナログ画像
- フィルム写真や絵画、ポスターなど
- 色や座標は連続値を持っている
デジタル画像（ここでは特に注意書きがない場合、ラスタ画像のことをデジタル画像と呼ぶ）
- アナログ画像をA/D変換して得られる
- 色や座標は離散値でできている（デジタル）
  - 標本化
    - アナログ画像を格子状に区切ってサンプルを取りその点を、デジタル画像の画素の位置とする（Figure 1参照）
    - 標本化が細かいほど、詳細に元のデータを表すことができる、が、データ量は増える
    - 標本化が荒いほど、元のデータを大雑把に表す、が、データ量は減る
    - 標本化が荒すぎると元のデータを再現できない（まああたりまえだよね）
  - 量子化
    - 標本化した位置の値を、何階調で表すかを決める
  - 符号化
    - 量子化した数値を２進数の符号に割り当てる作業
    - 符号＝１０進数を２進数にしたもの＝量子化→符号化は何ビットの２進数で数値を割り当てるか？
    - 参考：エプソンのページ
  - 画素
    - ピクセル(Pixel)の事、位置と色の情報を持ったデジタル画像の最小構成要素
  - 画素値
    - 画素の持っている値＝ピクセル値
      - 画素をどんなデータで持っているかで値の型や数が変わってくる
      - 例　RGBカラーの場合（0.3, 0.5, 0.0)や、(100, 150, 255) などで値を表す。
      - チャンネル数
        
        カラー画像で色を何色の組み合わせで表現するかという、組み合わせる色の数（大体３か４が多い）
        
        例　RGBからならRチャンネル、Gチャンネル、Bチャンネルをもっている
        
        　　HSBなら　Hチャンネル、Sチャンネル、Bチャンネル
        
        　　CMYKならC,M,Y,Kの４チャンネル持っている
      - 階調数
        
        各チャンネルをどのくらいの細かさ（段階、階調）で表すかというのを示す数
        
        １bitなら２段階（0～1）
        
        ４bitなら１６段階（0000～1111)
        
        ８bitなら２５６段階(00000000～11111111)
        
        値が0か1かとか値が0~15かという意味ではないので注意
        
        0.0 ～ 1.0 の値を持つものをどのくらいの細かさで分けて表現するかという階調数を表している
        
        0.0 → 0000 1.0 → 1111 みたいに割り当てる（符号化）
      - チャンネル数が１で階調数が１ビットの画像を２値画像
      - チャンネル数が１で階調数が１ビット以外の画像をグレースケール画像
      - チャンネル数が３以上の画像をカラー画像と呼ぶ（と思っていい）

解像度

１インチ当たりにピクセルが何個詰まっているかという情報を、解像度と呼ぶ
解像度の単位はdots per inchi (dpi) または　pixels per inch (ppi) １インチ当たりの点の数を表す
dpiは印刷物などの１インチ当たりの点の数、ppiはディスプレイなどの表示装置の１インチ当たりのピクセル数を表す
本来はモニタの描画性能＝表示画素数を表す1920x1600pxなどは解像度とは言わない（誤用が広まっちゃったから、画面解像度とかわけわからん事言うけどね）

参考：

チャンネル分割

カラー画像を、チャンネルごとの１チャンネル画像に分ける処理
例）
RGBカラー画像　⇒　Rチャンネル画像、Gチャンネル画像、Bチャンネル画像
HSIカラー画像　⇒　Hチャンネル画像、Sチャンネル画像、Iチャンネル画像
などいろいろ考えられるが、だいたいRGB分割以外はかなりマニアックな用途になってくる。。。

参考：

画像のファイルサイズ

非圧縮形式の画像ファイルのデータサイズは、チャンネル数、階調数（量子化ビット数）、ピクセル数で決まってくる。
圧縮形式の場合は、画像をメモリ上に展開したときの占有メモリサイズになる。
例）以下のような画像の場合

１チャンネル
8諧調
幅300画素
高さ400画素

8階調なので（０～７の８段階）、以下の様に符号化できる
0 000
1 001
2 010
3 011
4 100
5 101
6 110
7 111

$ 画像サイズ = 1(channel) \times 3(bit) \times 300(pixel) \times 400(pixel) = 360000(bit) = 40000(byte) $

練習問題

XGA(1024×768ピクセル)で、チャンネルがR、G、Bそれぞれ256段階の画像のデータ量を求めなさい。
- RGB３チャンネルで各256段階なのでRGB各８bitで表すことができる
- $ (8+8+8)(bit) \times 1024(pixel) \times 768(pixel) = $
VGA(640×480ピクセル）で、チャンネルがグレースケール16段階の画像のデータ量をもとめなさい。
- グレースケールなので、１チャネル画像 16段階(0～15)なので各ピクセルは４bitで表される
- $ (4)(bit) \times 640(pixel) \times 480(pixel) = $
VGA(640×480ピクセル）の２値画像のデータ量を求めなさい。
- ２値画像なので１チャンネル、０と１のみの２段階なので各ピクセルは１bitで表される
- $ (1)(bit) \times 640(pixel) \times 480(pixel) = $