第5回（6/18）

画像ファイルを理解する

点描画と線画

• 画像は大きく二種類に分けられる

– 点描画：点の集まりで構成された画像（ビットマップ）

– 線画：線の集まりで構成された画像（ベクトルデータ）

• 点描画のほうがよく使われる

– デジカメ写真などは点描画

– Windowsペイントは点描画しか作成できない

• 線画は変形に強い

– 画像の変形をしても形が崩れない（汚くならない）

– Word（ワープロ）の「挿入-図形」は線画

– 「メタファイル」というファイル形式は線画

点描画を変形すると

• ペイントで描いた斜め45度の直線

– 変形を繰り返すとガタガタになってしまう

– 「縦横比」を保っていると劣化度合いが小さい

点描画（点で構成される画像）

• ピクセル・ドット・画素

– どれもひとつの点を意味する

– 「ビット」も点を意味する（正確には別物だが…）

• 解像度

– 点が多ければ画像はきれい（解像度が高い）

– dpi（dot per inch）は1インチあたりの点の数

• 解像度と情報量

– 基本的には画像の情報量は画素数に比例

– 圧縮された画像はその限りではない

点描画の主なファイル形式

• Windows10のペイントで扱える形式

– ビットマップ（bmp）、JPEG、GIF、TIFF、PNG

– JPEG以下は画像のいろんな圧縮形式

• 使用頻度が高いのはJPEGとGIF

– JPEG：デジカメやカメラ付き携帯で使われる形式

– GIF：Webページのイラストで使われる形式

• JPEG（ジェイペグ）とGIF（ジフ）は使い分ける

– GIFは256色限定なのでイラスト向き

– JPEGは写真向け（1677万色）

– JPEGの拡張子はJPGまたはJPEG

JPEGとGIFの特徴

• JPEGもGIFも画像圧縮技術

– 圧縮方法が根本的に違う

– GIFは可逆圧縮だがJPEGは非可逆圧縮

– 可逆＝元に戻せる 非可逆＝元に戻せない

• JPEGは写真向き、GIFはイラスト向き

– JPEGは色の微妙な変化に強い

– GIFは同じ色のベタ塗りに強い

• JPEGは圧縮率を変えることが可能

– 高圧縮率・低画質⇔高画質・低圧縮率

PNGという画像形式

• PNG（Portable Network Graphics）の経緯

– GIFに代わる画像形式として1996年に発表された

– Unisysという会社がGIFの特許料を徴収し始めたため

– 2004年で特許の有効期限が切れた

– PNGの優位性がなくなったので普及が進まなかった

• PNGの特徴

– フルカラーでも256色でも使える

– 可逆圧縮なので画質劣化がない

• PNGの弱点

– フィーチャーフォン（ガラケー）では表示できない

ペイントでの保存形式

• とりあえず、以下の形式だけ覚えればよい

– JPEG：写真向け（1677万色）

– GIF：イラスト向け（256色）

– PNG：標準

– BMP：無圧縮

– JPEGを選ぶと拡張子は「JPG」という3文字となる

無圧縮画像のいろいろ

• ペイントでの無圧縮画像はBMP形式

– ペイントでは「ビットマップ」と表現されている

– 色数が4種類ある（2色、16色、256色、1677万色）

• 色数を落とすと警告が出る

– 画質の低下は当然

– 状況によって適切な判断をしよう

GIF保存時にも警告が出る

• GIF形式で保存しようとすると警告が出る

• その理由

– GIFで保存すると自動的に256色になるため

• 自分で描いたイラストでは問題はない

– そんなに色数は使っていないから

– 写真の場合は画質が低下する

– 写真ならJPEGかPNGで保存しよう

点描画の解像度と大きさ

• 点の集まりの画像は点の数で大きさが決まる

– 正確に言えば正方形の集まり

– 点の数のことを解像度（画素数）と呼ぶ

• 解像度は画像のサイズを示すが

– 点の大きさはディスプレイによって異なる

– 解像度と見た目の大きさは同じではない

– 解像度は正確には「鮮明さ」を表わす

– 液晶テレビの26インチも40インチも解像度は同じ

• 参考（一般的な液晶テレビの解像度）

– 1366×768（105万画素）または1920×1080（207万）

解像度を考える

• デジカメやスマホは1000万画素以上があたり前

– 現在のスマホカメラ主流は1200万画素ぐらい

– 解像度の一例：4032×3024（1219万2768画素）

• パソコンやテレビのほうが小さい

– 縮小しなければ全体が表示できない

– 縦横比も違うので、余白が生じたりする

• そこで

– トリミング（周囲削除）やリサイズ（縮小）が必要

• 4:3から16:9へ

– ワイド画面が普及して縦横比の主流は16:9へ

解像度の特別な呼び方

• VGA（640×480という解像度）

– パソコンが普及し始めた1980年代の標準解像度

– VGA（Video Graphics Array）と呼ばれる

– 正確には解像度を意味する用語ではない

• VGAから派生する解像度

– QVGA（Quarter VGA）：320×240：画素数VGAの1/4

（10年前のガラケーはこの程度）

– SVGA（Super VGA）：800×600：VGAより大きい

– WVGA（Wide VGA）：800×480：VGAの幅を広げた

（初期のスマートフォンはこの程度）

VGAだけは数字を覚えておこう

縦横比（アスペクト比）

• 縦横比にはいろいろある

横 縦 比率 主な用途

4 3 1.333 アナログテレビ、デジタル写真

1.414 1 1.414 印刷用紙

3 2 1.5 アナログ写真、日の丸（国旗の半数）

1.618 1 1.618 黄金比（美しいとされる縦横比）

5 3 1.667 映画（フランス）

16 9 1.778 デジタルテレビ

1.85 1 1.85 映画（アメリカ）

2 1 2 英国国旗（国旗の25％は2:1の縦横比）

解像度を知っておこう

• 自分の使っている情報機器の解像度を知ろう

– パソコン、スマホ、テレビなどいろいろあるはず

• パソコンの解像度を知る簡単な方法

– デスクトップのスクリーンショットを取得

– その画像の解像度（キャンバスサイズ）を調べる

• 縦横比は記憶しておこう

– 4:3なのか、16:9なのか、16:10なのか、3:2なのか

• カタログスペックの解像度は「最大解像度」

– 解像度は設定によって変えることが可能

点描画の情報量

• 基本的な考え方（圧縮しない場合）

– 情報量＝点の数（画素数）×点ひとつの情報量

– 点ひとつの情報量は色数によって異なる

• 白黒画像（2色）

– 白か黒かの2種類しかない→1ビット（2進数1桁）

• 256色（8ビットカラー）

– 2進数8桁で表現できる（2x2x2x2x2x2x2x2=256）

• フルカラー（24ビットカラー）約1677万色

– 2進数24桁で表現できるのは16,777,216色

– 人間が識別できる色数を超えているとされる

点描画情報量の計算

• 無圧縮点描画の情報量を計算する

– キャンバスサイズ400×300のフルカラーだと

– 単位がビットならば24x400x300=2880000

• ビットとバイト（bitとbyte） 1byte = 8bit

– どちらも情報量を表わす単位

– 速度はbit、量はbyteで表わすことが多い

– 「1byte=8bit」と考えておけばよい（以前は違った）

• フルカラー400×300の計算

– 24×400×300÷8＝360000バイト

– 現実には若干これより増える

ファイルの情報量を確認する

• 保存したファイルの情報量を見るには

– ファイルを右クリック → プロパティ

• プロパティ（property）

– 「特性」という意味だがIT用語では「属性」

情報量はここ

課題4413（画像の情報量）

• レベル1 作成：4413.png

– フルカラーBMPファイルのプロパティ画面を画像化

– BMPファイルのキャンバスサイズは400×300ピクセル

• 手順

– ペイントで400x300の画像を作成（白紙でかまわない）

– ファイルの種類を「24ビットビットマップ」にする

– そのファイルのプロパティを表示する

– プロパティ画面のスクリーンショットを撮る(Alt+PrtSc)

– 新規ペイントに貼り付ける

– ファイル名を「4413」、形式を「PNG」で保存→提出

課題4413のポイント

• 課題4413の注意

– 最初に保存するBMPファイルの名前は適当でよい

– 見本では「400x300bmpフルカラー」としているが

• ペイントへの貼り付け時

– キャンバスサイズを小さくしておくこと

– そうすれば、キャンバスが自動的に広がってくれる

課題作成見本

課題4414（3種類の色数）

• レベル2 作成：4414.png

– 3種類のBMPファイルのプロパティ画面を画像にする

– BMPファイルのキャンバスサイズは400×300ピクセル

• 3種類のBMPファイル

– 色数とファイル名を変えて保存する

– 「24ビットビットマップ」：前課題で作ったものを使う

– 「256色ビットマップ」：新たに作成

– 「モノクロビットマップ」：新たに作成

• 手順

– 前課題の手順を繰り返せばよい

課題4414の見本

• キャンバスサイズは適当でよいが

– 余白はできるだけ少なくしてください

– 見本のキャンバスサイズは1500x800（あくまで参考）

課題4415（8色の情報量）

• レベル4（できる人だけ） 作成：4415.png

– 400x300の8色bmpならどの程度の情報量になるか

– 計算で求めて、それに近いサイズの画像を作る

– プロパティ画面（全般と詳細）を画像化

• 8色ビットマップはペイントでは作れない

– 作ったとしたらどの程度の大きさになるかを計算

– それにできるだけ近い画像を作って保存

– プロパティのスクリーンショットを撮って画像化

– プロパティ画面は「全般」と「詳細」の2画面を合成

課題4415の見本

• こんな風になるはず

– 肝心の箇所は隠している

– プロパティの「詳細」にはキャンバスサイズや色数が表示される

• 詳細画面の例

↓

現実にはありえない

• 「8色ビットマップ」は現実にはありえない

– BMP形式として8色は定義されていない

• 実際に定義されている色数

– 2色・16色・256色・65536色(非公式)・1677万色

• 課題4405は『もしあったら』が前提

– もし8色があれば、情報量は2色の何倍になるか？

– これさえわかれば、同じようなサイズの画像は作れる

– だから、2色で作るのが簡単

課題4415は理解できる人だけ

• 課題4415は文系学生には難しい

– 情報科学の基礎概念が必要

– ただし高校情報科の指導要領範囲内ではある

• 本当は文系でも必須の知識

– 知らないと社会に出てから困るかもしれない

• 知らなくてもパソコン操作はできる

– 『頭がパニック』の人は飛ばしておこう

画像のトリミング

• トリミングとは

– 画像の周囲の不要部分を削除すること

• ペイントでのトリミング

– 必要な部分を範囲選択

– イメージグループにある「トリミング」をクリック

ペイントでのトリミング

• 範囲選択をして「トリミング」をクリックする

– キャンバスサイズが小さくなることに注目

トリミングの実際

• 左がトリミング前、右がトリミング後

– キャンバスサイズは当然小さくなる

課題4416（トリミングの練習）

• レベル2（必須） 作成：4416.png

– 適当な画像のトリミング前とトリミング後を並べる

• 条件

– 元画像の横幅は600ピクセル以下とする

– 見本画像の周囲にある枠線は不要

課題4416の注意

• ペイントひとつだけでは作成不可能

– ペイントを2つ以上起動すること

– ひとつはトリミングを実行する

– もうひとつはトリミング前と後の画像を貼り付け

• 素材はどんなものでもよい

– 自分で描いてもよいしネットで入手してもよい

– 自分で描く場合は余白を作らないこと

– トリミング状況がわかるような画像にすること

ネットの画像を使うには

• 課題4416に使う素材は

– インターネットから入手してもよいが

– 普通の写真は解像度が大きすぎる

– 小さな写真を選んでダウンロードする必要がある

• Google画像検索では

– 「大」「中」「アイコン」の3サイズの指定ができる

– 課題4416には「中」では大きすぎる

– 「アイコン」では小さすぎる

– Yahooを使うか裏技検索を使うとよい

– 次のスライド参照

指定サイズ画像の検索（1）

• Yahoo画像検索でのサイズ指定

– 検索ボタン横の「+条件指定」をクリック

– 「画像サイズ」の「サイズ指定」に数字を入力

指定サイズ画像の検索（2）

• Googleの“裏技”を使う

– どうしてもGoogleで検索したい場合

– 「imagesize」というオプションを使用する

• 640×480の画像を検索したい場合

– 検索キーワードに続けて「imagesize:640x480」と入力

– すべて半角で記述（コロン、横、小文字x、縦）

ファイル形式を指定した検索

• Google画像検索の場合

– 「ツール→種類」だとGIF形式を選べる

– 他の種類を選ぶには「設定」メニューから

– 「設定→検索オプション→ファイル形式」→8種類

• Yahoo画像検索の場合

– 条件指定の「ファイル形式」で選ぶ

– JPEG、GIF、PNGの3種類が選べる

Google検索での画像を使う

• 一覧画像を右クリックしただけではダメ

– 一覧画像をクリックすると少し大きく表示される

– それを右クリック

– 「名前を付けて画像を保存」などを選択

Yahoo検索での画像を使う

• 一覧画像を右クリックしただけではダメ

– 一覧画像をクリックすると大きく表示される

– それを右クリック

– 「名前を付けて画像を保存」などを選択

画像のリサイズ

• 画像は点の集まりでできている

– 640×480ならば約30万個の点（画素・ピクセル）

– これを少ない点の集まりにするのがリサイズ

• たとえば640×480を320×240にする（縦横半分）

– 2×2の点をひとつの点に間引く

– 4個の点の色の平均→1個の点

• Wordでのサイズ変更とは違う

– Wordは見かけ上の縮小表示

– リサイズして拡大すれば違いがわかる

1 1 2 21 1 2 23 3 4 43 3 4 4

1 23 4

リサイズ概念の理解

• 「320×240」を「80×60」にリサイズすると

– 画像を構成する点の数は16分の1になる

– 点の大きさが同じだと画像の面積は16分の1になる

– 画像の面積が同じだと画像は不鮮明になる

320×240

80×60

80×60

ペイントでのリサイズ

• サイズ変更をクリック

– 水平方向と垂直方向の数字を入力

• 縦横比は必ず維持する

– 縦横比を維持しなければ、縦や横に引き伸ばされた画像になってしまう

こうなってはダメ

課題4417（画像のリサイズ）

• レベル2（必須） 作成：4417.png

– 写真をリサイズして横640ピクセルにする（縦は不問）

– 元画像のプロパティ画面（詳細）と横に並べる

– 元画像の解像度が分かる箇所を撮ること

上が見本（左がプロパティ、右がリサイズ後の画像）

課題の提出

• 本日作成した課題はまとめてメール提出する

– 宛先：a89079@mail.ryukoku.ac.jp（これまで同様）

– 件名：木4課題0618

– 添付ファイル：完成したすべての課題

• 提出すべき課題

– 4413,4414,4416,4417

• できる人だけでよい課題

– 4415

課題一覧（第5回）

• 必ず提出する課題

– 課題4413（画像の情報量）

– 課題4414（3種類の色数）

– 課題4416（トリミングの練習）

– 課題4417（画像のリサイズ）

• できる人だけ提出する課題

– 課題4415（8色画像の情報量推定）