【デジタル編：05】画像の持つ情報量（bit、24bitカラー、48bitカラー）

【フォトマスター検定対策】：ジャンル／デジタル

「画像の持つ情報量」

24bitカラーや48bitカラーなど、画像の持つ情報量について解説します。

別記事：撮像素子の構造・仕組みで撮像素子（イメージセンサー）の概要を理解している方向けです

ビットって何？

8bit、16bitって？

24bitカラーって？

48bitカラーって？

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Bit（ビット）とは

今回は、画像の持つ情報量について解説します。
序盤は写真の分野というよりも、デジタル分野の話になってしまうのですが、お付き合いください。

デジタルの分野では、情報量の単位として「bit（ビット）」という単語が使われます。
1bitでは、基本的に「0か1か」の情報しか持ちません。

いきなり「0か1」といっても、あまりイメージがわかないと思いますので、まずは上の図をご覧ください。

ここに、スイッチがひとつあります。（電気のスイッチのイメージで良いです）
1はスイッチをONした状態、0はスイッチをOFFした状態だとすると…。

1bitで表せるのは「スイッチがONか、OFFか」のいずれかの状態を表すことができます。
これを明暗の階調に置き換えると、「白」か「黒」かの2パターンを表現できることになります。

続いて、2bitだとどうでしょう。
1bitの情報量を2倍したものが、2bitです。0と1の組み合わせを、2つ持つことができます。

さきほどのスイッチの例を用いますと…。
2bitではスイッチAとスイッチBの2つがあって、それぞれのON/OFF状態を表せます。
つまり、2bitでは4パターンの状態を表すことができます。

パターンとしてはこんな感じです。
これを明暗の階調に置き換えると、4パターンを表せるので…さきほどの1bitよりも細かく表せます。
1bitでは、「白か黒か」しか表現できませんでしたからね。
2bitにすることで、グレーっぽい階調部分を表現できるようになりました。

これを3bit、4bitと増やしていくと、それぞれのbit数で表すことのできる情報量は以下のようになります。

bit数が増えれば増えるほど、表現できる情報量も増えていきます。
1bitでは単純な白黒しか表現できませんでしたが、8bitであれば256階調、16bitであれば65536階調も表せます。
bit数が増えると、なだらかなモノクロのグラデーションのように階調を表現できるようになります。

24bitカラー（24bit画像）とは

随分前置きが長くなってしまいました。ようやく写真・画像と絡めて解説ができます。

写真周りのカラー画像としてよく使われるのは、「24bitカラー（24bit画像）」と「48bitカラー（48bit画像）」です。
まず。24bitカラー（24bit画像）から解説していきます。

上の画像をご覧ください。

8bitでは、情報量としては2の8乗ですから、256個の状態を表せるんでしたね。
明暗の階調にすると、256段階の白黒のグラデーションを表現することができます。

ここで、過去の学習内容を思い出してみてください。
画素にカラーフィルターを被せることで、はじめてカラーの画像が得られるんでしたね。
そこで、256階調のグレースケールに、赤・青・緑のカラーフィルターを被せます。すると…

「256階調の赤、256階調の青、256階調の緑」を表現することができます。
パターンとしては、256×256×256＝16,777,216色（1677万色以上）です。

8bitの赤＋8bitの青＋8bitの緑＝24bit ！！

であることから、24bitカラー（24bit画像）と呼ばれているんですね。

48bitカラー（48bit画像）とは

さて、ここまでくれば、48bitカラー（48bit画像）が何を意味するのか、予想が付くと思います。
そうです、16bitの赤＋16bitの青＋16bitの緑＝48bit ！！　…というわけです。

16bitが持つ情報量は2の16乗ですから、赤、青、緑それぞれ65536階調も表現できます。
つまり、48bitカラーでは65536×65535×65536＝…なんと280兆色も表現できることなります。
なんとも凄まじい数字ですが、人間の眼はここまでの色の違いは見分けられませんし、モニタの表示上の限界や制限などもあるので、見た目ではあまりわからない世界だと思います。

しかし、PCで画像をレタッチする場合などは、この差が顕著に表れてきます。
グラデーションの階調が豊富な48bit画像の方が、大幅なレタッチを行っても階調が破たんしにくいです。

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