色深度

色深度 （いろしんど）は、コンピュ?タグラフィックスにおける?念で、カラ? やグレイスケ?ルのビットマップ?像でのピクセル ?のビット ?を意味する。 bits per pixel （bpp）という ?位で、グラフィックス機器のスペック表記などで使われる。色深度は色表現の1つの側面のみを表しており、表現可能な色の多さを表している。もう1つの側面として色域をどれだけ?範?に表現できるかという?点もある。色深度と色域によって色の符?化仕?が定義され、色符?の値と色空間における位置が??付けられる。

以下深さごとのカラ?方式などを紹介する。

インデックスカラ? [ 編集 ]

詳細は「インデックスカラ? 」を?照

色深度が比較的小さい場合、各ピクセルに??して格納される値はパレットまたはカラ?マップと呼ばれる表のインデックスであることが多い。パレット上の色はハ?ドウェアの制限によって固定されていることもあるし、?更可能な場合もある。初期の Macintosh のカラ?版や IBM-PC の VGA は VRAM 容量の制限から8ビットの色深度だったが、Macintoshは最大24ビット（1677万色）、VGAは最大18ビット（262,144色）から色を選?可能なパレットになっていた。?更可能なパレットは 擬似カラ? パレット（pseudocolor palette）と呼ばれることもある。?際に使われたインデックスカラ?での色深度は以下の通りである。

1ビットカラ?（2 ¹=2色） - モノクロ?ム。通常、白と?。初代 Macintosh 、 Atari ST など
2ビットカラ?（2 ²=4色） - CGA （320×200ピクセル）。グレイスケ?ルでは初期の NeXTstation 、カラ?では初期のMacintosh、Atari STなど

3ビットカラ?（2 ³=8色） - ZX Spectrum 、 BBC Micro など、テレビ受像機を表示に使用する初期のホビ?パソコン

4ビットカラ?（2 ⁴=16色） - EGA （640×350ピクセル）および VGA （640×480ピクセルモ?ド）、Macintosh、Atari ST、コモド?ル64 、 Amstrad CPC
5ビットカラ?（2 ⁵=32色） - 初期の Amiga
6ビットカラ?（2 ⁶=64色）- Amiga の?自チップセットなど

8ビットカラ?（2 ⁸=256色）- 初期の UNIX ワ?クステ?ション、VGAの低解像度モ?ド、 SVGA 、Macintoshなど
12ビットカラ?（2 ¹²=4096色）- シリコングラフィックス社の一部システム、ネオジオ、NeXTstation、AmigaのHAMモ?ド
16ビットカラ? (2 ¹⁶=65536色)
24ビットカラ? (2 ²⁴=16777216色)多く製品で使われる
30ビットカラ? (2 ³⁰=1073741824色)30ビットカラ?以上（32ビットカラ?は除く）を ディ?プカラ? （deepcolor, deep colors）と言うことがある。
32ビットカラ? (2 ³²=4294967296色)RGBAカラ?である。
48ビットカラ?（2 ⁴⁸=281,474,976,710,656色）?部デ?タや中間デ?タによく使われる。

初期のパ?ソナルコンピュ?タやゲ?ム機で使われた古いグラフィックスチップでは、パレットとピクセルの??を工夫することで一度に表示できる色?を?やす努力をしていたものがある。例えば、 ZX Spectrum はビットマップ?像自?は1ビットカラ?（2色）の形式だったが、パレットは8×8ピクセル?位に設定可能となっており、全?として2色以上が表示できるようになっていた。

ダイレクトカラ? [ 編集 ]

ビット?が?えるに?って、表現できる色?が?え、同時にカラ?マップも非現?的なサイズとなってくる（20ビット深度では、ピクセルが直接色を表すよりもカラ?マップを使用した方がメモリ使用量が大きい）。?って色深度が大きくなると、ピクセル?のデ?タをそのまま RGB （赤、?、?）の輝度を表すのに使うようになった。これをダイレクトカラ?と?する。

典型的なコンピュ?タ用ディスプレイ?置やビデオカ?ドは、R/G/Bの3チャンネルそれぞれに8ビットの色深度（256階調）を割り?て、全?として24ビットの色空間を表せる（8ビットのアルファチャンネルを加えて32ビットとする場合もある）。かつては、チャンネルごとに6ビット（64階調）を割り?てていた。DVD規格では Y/U/V ビデオ信?チャンネルごとに10ビット（1024階調）を割り?てている（YUV信?は、輝度信?と2つの色差信?からなる）。Blu-ray規格ではチャンネルごとに8ビットしか割り?てていない。また、携?電話には、下記以外の12ビットダイレクトカラ?などの色深度を使うものもこれまでに開??出荷された。

8ビットカラ? [ 編集 ]

非常に限定的だが?のダイレクトカラ?方式として、RとGの成分にはそれぞれ3ビット（8階調）を割り?て、?る2ビット（4階調）をBに割り?てる方式がある。これにより256色を表現できる。人間の眼は赤や?に比べて?の成分に鈍感であるため、Bに?して割り?てるビット?を少なくしている。 MSX2 などで採用された V9938 がこの表示モ?ドを備えていた。

インデックスカラ?の8bppとは異なるが、インデックスカラ?8bppでこの規格の表示をシミュレ?ト可能である。

ハイカラ?（15/16ビット） [ 編集 ]

ハイカラ?は一般的な色表現には十分な色彩を提供するとみなされており、15ビットか16ビットの色深度を持つ。15ビットの場合、赤????の輝度をそれぞれ5ビットで表す。2 ⁵は32であるため、各色要素の輝度は32階調であり、全?として32,768色を表現できる（32×32×32=32,768）。16ビットの場合、人間の眼の感度が良い?を6ビット（64階調）で表現する。?って、表現色?は65,536色となる（32×64×32=65,536） ^[1]。あるいは、R/G/Bそれぞれを4ビットで表し（16階調）、?る4ビットをアルファチャンネルとする方式もある。その場合の表現色?は4,096色である。これらの色深度は携?電話などカラ?ディスプレイつきの小型機器で使われることがある。

一般に各色成分に5ビットかそれ以上を割り?てるものをハイカラ?と呼ぶ ^[2]。???像を表示するにはこれで十分といわれることもある ^[3]。

18ビットカラ? [ 編集 ]

安?な液晶ディスプレイ（ TN 方式など）では、動?の動きへの??を迅速にするため、トゥル?カラ?を18ビット深度（64×64×64=262,144色）に縮小してディザリングまたはフレ?ムレ?トコントロ?ル（英語版）を施すようになっている ^[4]。あるいは、6ビットぶんの色情報を完全に捨ててしまう場合もある。高?な液晶ディスプレイ（ IPS方式など）は24ビットかそれ以上の色深度をそのまま表示可能である。

トゥル?カラ?（24/32ビット) [ 編集 ]

トゥル?カラ?はおよそ1677万（=2 ²⁴⁾(32ビットの場合およそ43億色)もの色を表現できる。これは人間の眼で?別できる色?のほぼ限界と言われているが ^[5]、グレイスケ?ル?像への?換（トゥル?カラ?ではグレイスケ?ルは256階調）をしたり、計算によってコンピュ?タグラフィックスを生成した場合には、アナログ?像に比べて限界があることがわかる。24ビットのトゥル?カラ?はRGBそれぞれを8ビットで表す。?って各色要素は256階調の輝度で表され、全?では16,777,216色を表現できる。

3種類のグレイスケ?ル?像A, B, Cに異なる順序でR、G、Bを割り?てて合成したカラ??像群

?にパレットやカラ?マップを使わずにRGBデ?タを表示できるモ?ドをトゥル?カラ?（true color）と呼ぶこともある（つまりダイレクトカラ?と同義で、擬似カラ?（pseudo color）の?義語） ^[6]。

32ビットトゥル?カラ?と呼ばれるものは、4,294,967,296（=2 ³²）色を表現できるわけではない。?際には24ビットのトゥル?カラ?であり、?りの8ビットには何も格納されないか、アルファチャンネルに使用される。現在のコンピュ?タは一般に24ビット?位よりも32ビット?位でデ?タを扱うのが得意であるため、32ビットでピクセルデ?タを保持するようにしているのである。格納順序はRGBの場合とBGRの場合がある。

トゥル?カラ?に代表されるRGBカラ?モデルでは、RGB色空間の外の色域にある色を表現できない。

ディ?プカラ?（30/36/48/64ビット） [ 編集 ]

ディ?プカラ?は、10億色かそれ以上の色からなる色域を表現可能なものを指す ^[7]。ディ?プカラ?のシステムでは、 xvYCC 、 sRGB 、 YCbCr という色空間を使用できる ^[8]。

30/36/48/64ビットのものがある。R/G/Bそれぞれに10ビットを割り?てる（全?で30ビットの）ビデオカ?ドが1990年代後半市場に登場した。例えばMacintosh用の Radius ThunderPower というカ?ドがあり、30ビットカラ??像の編集をサポ?トするための QuickDraw と Adobe Photoshop のプラグインを同梱していた ^[9]。

シリコングラフィックスなどから、ハイエンドのグラフィックスワ?クステ?ション向けにチャンネルごとに12ビットや16ビットを割り?てるもの（36ビットカラ?、48ビットカラ?）が??された。48ビットカラ?の場合、ピクセルには64ビットを割り?て、16ビットをアルファチャンネルとする。

?像のダイナミックレンジを?張する方法としてハイダイナミックレンジ合成（HDRI）などは浮動小?点? で輝度を表している。これにより、輝度の?化が激しい?像も1つの色空間で表現できる。R/G/Bそれぞれに32ビットを使うことが多い。 ILM は OpenEXR という新たなオ?プン標準の?像ファイル形式を提案しており、これは 16ビットの浮動小?点? を使うものである。

業界サポ?ト [ 編集 ]

HDMI 1.3では、色深度として30ビット（10億7300万色）、36ビット（687億1000万色）、48ビット（281兆5000億色）を定義している ^[8]。これに?い、 NVIDIA では2006年以降30ビットのディ?プカラ?をサポ?トしたグラフィックスカ?ドを製造している ^[10]。AMDの RADEON でも同?である ^[11]^[12]。 ATI FireGL V7350 というビデオカ?ドは40ビットカラ?と64ビットカラ?をサポ?トしている ^[13]。

DisplayPort 規格も24bpp以上の色深度をサポ?トしている。

WinHEC （英語版） 2008にて、マイクロソフトは Windows 7 で30ビットおよび48ビットの色深度をサポ?トし、より?い色域を表現可能な scRGB （英語版）をサポ?トすると?表した ^[14]^[15]。

テレビ受像機の場合 [ 編集 ]

現在のテレビやコンピュ?タの表示は三原色（赤、?、?）の輝度の混合で色を表している。例えば、明るい?色は赤と?の成分が同じだけ含まれ、?の成分を含まない。しかし、これは?なる近似であり、?際の?色の?りほど飽和することがない。このため、テキサス?インスツルメンツなどでは「ブリリアントカラ?」と?する方式を提案している。これはRGBの他にシアン、マゼンタ、?色の輝度情報も持つ方式である ^[16]。三菱電機や三星などがこの方式を使ったテレビを開?している。各色チャンネルごとに8ビットとして、全?として48ビットの色深度となる。シャ?プはアクオスで「クアトロン」という技術を導入し、RGBに?色の成分を加えて色域を?大させている。(→ RGBY を?照)

脚注 [ 編集 ]

^ Edward M. Schwalb (2003). iTV handbook: technologies and standards . Prentice Hall PTR. p. 138. ISBN 978-0-13-100312-5
^ Ben Waggoner (2002). Compression for great digital video: power tips, techniques, and common sense . Focal Press. p. 34. ISBN 978-1-57820-111-2
^ David A. Karp (1998). Windows 98 annoyances . O'Reilly Media. p. 156. ISBN 978-1-56592-417-8
^ “ TR's Summer 2012 system guide ”. The Tech Report. p. 14 (2012年7月2日). 2013年1月19日 ??。
^ 人間の眼が識別できる色?は約1000万色とされている。
D. B. Judd and G. Wyszecki (1975). Color in Business, Science and Industry . Wiley Series in Pure and Applied Optics (third ed.). New York: Wiley-Interscience. pp. 388. ISBN 0-471-45212-2
^ Charles A. Poynton (2003). Digital Video and HDTV . Morgan Kaufmann. p. 36. ISBN 1-55860-792-7
^ Keith Jack (2007). Video demystified: a handbook for the digital engineer (5th ed.). Newnes. p. 168. ISBN 978-0-7506-8395-1
^ ^a ^b “HDMI Specification 1.3a Section 6.7.2” . HDMI Licensing, LLC.. (2006年11月10日) 2009年4月9日 ??。
^ “Radius Ships ThunderPower 30/1920 Graphics Card Capable of Super Resolution 1920 × 1080 and Billions of Colors” . Business Wire . (1996年8月5日)
^ “ Chapter 32. Configuring Depth 30 Displays（driver release notes） ”. NVIDIA. 2013年4月13日 ??。
^ “ ATI Radeon HD 5970 Graphics Feature Summary ”. AMD. 2010年3月31日 ??。
^ “ AMD's 10-bit Video Output Technology ”. AMD. 2010年3月31日 ??。
^ Smith, Tony (2006年3月20日). “ ATI unwraps first 1GB graphics card ”. 2006年10月3日 ??。
^ “ WinHEC 2008 GRA-583: Display Technologies ”. Microsoft (2008年11月6日). 2008年12月4日 ??。
^ “ Windows 7 High Color Support ”. Softpedia (2008年11月26日). 2008年12月5日 ??。
^ Hutchison, David C. (5 April 2006). “Wider color gamuts on DLP display systems through BrilliantColor technology”. Digital TV DesignLine .

?連項目 [ 編集 ]

外部リンク [ 編集 ]

Understanding Bit Depth - 初?と比較
Display the color bit depth and screen resolution of your current monitor

[1] Edward M. Schwalb (2003). iTV handbook: technologies and standards . Prentice Hall PTR. p. 138. ISBN 978-0-13-100312-5

[2] Ben Waggoner (2002). Compression for great digital video: power tips, techniques, and common sense . Focal Press. p. 34. ISBN 978-1-57820-111-2

[3] David A. Karp (1998). Windows 98 annoyances . O'Reilly Media. p. 156. ISBN 978-1-56592-417-8

[4] “ TR's Summer 2012 system guide ”. The Tech Report. p. 14 (2012年7月2日). 2013年1月19日 ??。

[5] 人間の眼が識別できる色?は約1000万色とされている。
D. B. Judd and G. Wyszecki (1975). Color in Business, Science and Industry . Wiley Series in Pure and Applied Optics (third ed.). New York: Wiley-Interscience. pp. 388. ISBN 0-471-45212-2

[6] Charles A. Poynton (2003). Digital Video and HDTV . Morgan Kaufmann. p. 36. ISBN 1-55860-792-7

[7] Keith Jack (2007). Video demystified: a handbook for the digital engineer (5th ed.). Newnes. p. 168. ISBN 978-0-7506-8395-1

[HDMI2006Specs6.7.2-8] “HDMI Specification 1.3a Section 6.7.2” . HDMI Licensing, LLC.. (2006年11月10日) 2009年4月9日 ??。

[9] “Radius Ships ThunderPower 30/1920 Graphics Card Capable of Super Resolution 1920 × 1080 and Billions of Colors” . Business Wire . (1996年8月5日)

[10] “ Chapter 32. Configuring Depth 30 Displays（driver release notes） ”. NVIDIA. 2013年4月13日 ??。

[11] “ ATI Radeon HD 5970 Graphics Feature Summary ”. AMD. 2010年3月31日 ??。

[12] “ AMD's 10-bit Video Output Technology ”. AMD. 2010年3月31日 ??。

[13] Smith, Tony (2006年3月20日). “ ATI unwraps first 1GB graphics card ”. 2006年10月3日 ??。

[winhec-14] “ WinHEC 2008 GRA-583: Display Technologies ”. Microsoft (2008年11月6日). 2008年12月4日 ??。

[15] “ Windows 7 High Color Support ”. Softpedia (2008年11月26日). 2008年12月5日 ??。

[16] Hutchison, David C. (5 April 2006). “Wider color gamuts on DLP display systems through BrilliantColor technology”. Digital TV DesignLine .

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