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8ビットカラーグラフィックスは、画像情報をコンピュータのメモリまたは画像ファイルに保存する方法であり、各ピクセルは8ビット（1バイト）で表されます。一度に表示できる色の最大数は、ピクセルあたり256色、つまり2の8乗です。[1]
色の量子化
トゥルーカラーの24ビット画像を8ビット画像に変換するには、画像はカラー量子化と呼ばれるプロセスを経る必要があります。カラー量子化とは、より密度の高い画像からより密度の低い画像のカラーマップを作成するプロセスです。[2]
最も単純な量子化は、人間の目は青色光にあまり敏感ではないため、赤に 3 ビット、緑に 3 ビット、青に 2 ビットを割り当てることです。これにより、次の表のように配置された、いわゆる3-3-2 8 ビット カラー イメージが作成されます。
ビット 7 6 5 4 3 2 1 0 データ RRRGGGBB
このプロセスは最適ではありません。色のグループ分けが異なると、色を均等に広げるのが非効率になり、実際のイメージが誤って表現される可能性があります。別の方法としては、パレットを使用することです。パレットでは、256 個のインデックスのそれぞれが、より大きな色空間を指し示します (例: 4096 色から 256 色を選択)。カラー マップにはすべての色が含まれている必要はなく、より色の濃いイメージを正確に表現するだけでよいため、マップ上の 256 個のカラー インデックスのそれぞれに任意の色を割り当てることができます。
これらのマップ（パレットとも呼ばれる）を作成するための一般的なアプローチには、最も一般的な256色を選択してマップを作成する人気アルゴリズムがあります。より正確なメディアンカットアルゴリズムは、色を再分類して分割し、さまざまな色グループの中央値を見つけることで、より正確な最終的なカラーマップを作成します。[3]
使用法
8ビットカラー画像はメモリ容量が少なく、その結果速度が速いため、より多くのメモリとより高速なCPUが消費者に容易に利用可能になるまで、8ビットカラーはコンピュータグラフィックス開発の共通の基盤でした。8ビットカラーは、以下を含むさまざまなアプリケーションで使用されました。[4] [検証に失敗]
- MSX2シリーズのパソコン
- Uzeboxゲームコンソール
- アタリファルコン
- Atari GTIAのNTSCバージョン
- Tiki 100パーソナルコンピュータ (同時カラー表示は 16 色まで)
- 高解像度グラフィック ボードを搭載したResearch Machines 380Zコンピュータ。
- アンビエントディスプレイ搭載ウェアラブルOSスマートウォッチ
- 多くのスキャナは8ビットグレースケールを標準として使用している
グラフィカルインターフェースのVGA標準では、再定義可能な256色（8ビット）カラーパレットが使用されていましたが、これらは18ビット（ RGBチャネルあたり6ビット、262,144色）の色域から選択されていました。[5] [6] [7] [8] 1987年にIBMによって開発されたVGAインターフェースは、最大640x480ピクセルの解像度をサポートしていました。この遺産により、 GIFやTIFFなどの一部の画像タイプは、データを格納するために8ビットカラーパレットシステムを使用しています。
8ビットカラーエンコーディングは、ほとんどの消費者向けアプリケーションでは時代遅れになっていますが、データ帯域幅やメモリ容量が限られている画像システムでは依然として有用です。たとえば、火星探査ローバーは両方とも、ナビゲーション画像に8ビットグレースケール形式を使用しました。[9]
問題
8 ビット システムの性質上、ほとんどの画像には異なるカラー マップがあります。8 ビット カラー ディスプレイでは、異なるカラー マップを持つ 2 つの画像を同時に表示できないため、通常、同じディスプレイに 2 つの異なる 8 ビット画像を同時に表示することはできません。実際には、この問題を回避するために、ほとんどの画像では 256 色の全範囲は使用されません。画像処理を行うときに別の問題が発生します。異なるカラー マップを持つ 2 つの画像が互いに追加されるたびに、結果の画像に新しいカラー マップを作成する必要があります。つまり、別の量子化操作が発生するため、結果の画像は期待される結果の不完全なバージョンになります。[1]
今日の8ビットカラー
現在、ほとんどのグラフィックスハードウェアは24ビットトゥルーカラーまたは32ビットトゥルーカラー（24ビットトゥルーカラーと8ビットアルファチャネル）で動作します。ただし、一部のリモートデスクトップソフトウェア（Virtual Network Computing、Remote Desktop Protocol ）は、帯域幅を節約するために8ビットカラーに切り替えることができます。最近のコンピューターは比較的安価で高速であるため、編集中に画質が低下しないように、カメラの画像センサーピクセルから12〜14ビットのRAW形式で画像編集が行われることもあります。[10]
参照
参考文献
- ^ ab フィッシャー、ロバート; パーキンス、サイモン; アシュリー、ウォーカー; ウルフアート、エリック。「8 ビットカラー画像」。ハイパーメディア画像処理リファレンス。エディンバラ大学。2019年11 月 14 日閲覧。
- ^ フィッシャー、ロバート、パーキンス、サイモン、ウォーカー、アシュリー、ウルフアート、エリック。「色の量子化」。ハイパーメディア画像処理リファレンス。エディンバラ大学。 2019年11月14日閲覧。
- ^ Spring, Kenneth R.; Russ, John C.「Color Reduction and Image Dithering」。分子表現光学顕微鏡入門デジタル画像処理。Michael W. Davidsonとフロリダ州立大学。2020年12月2日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2019年11月14日閲覧。
- ^ 「アタリが世界を支配したとき」PCMAG . 2021年9月17日閲覧。
- ^ US5574478A、Bril、Vlad & Pett、Boyd G.、「パーソナルコンピュータ用VGAカラーシステム」、1996年11月12日発行
- ^ 「C# で 18 ビット RGB VGA パレット (pal) ファイルの読み取りと書き込み」。The Cyotek Blog。2017 年 12 月 26 日。2023年 3 月 27 日閲覧。
- ^ 「VGA/SVGA ビデオプログラミング - カラーレジスタ」www.osdever.net . 2023 年 3 月 27 日閲覧。
- ^ 「VGA パレット変換 \ VOGONS」。www.vogons.org 。 2023年3月27日閲覧。
- ^ A. Kiely; M. Klimesh. ICER プログレッシブ ウェーブレット イメージ コンプレッサー(PDF) (レポート)。
- ^ パターソン、スティーブ。「Photoshop で 16 ビット画像を使用する利点」。Photoshop Essentials。Photoshop Essentials。2019年11 月 14 日閲覧。