色深度

色深度：コンピュータグラフィックスにおける色の表現

コンピュータグラフィックスにおいて、色深度（いろしんど）とは、画像の各ピクセルを表現するのに用いるビット数を指します。単位はbits per pixel（bpp）で表され、グラフィック機器の性能を示す重要な指標です。色深度が大きいほど、多くの色を表現できますが、それは色の表現力の側面の一つに過ぎません。色の表現力は、色深度に加え、色域（表現可能な色の範囲）によっても決まります。色深度と色域によって色の符号化仕様が定義され、色符号の値と色空間における位置が対応付けられます。

インデックスカラー

色深度が小さい場合、各ピクセルは、パレットまたはカラーマップと呼ばれるテーブルのインデックスで表されます。パレットの色は、ハードウェアによって固定されている場合と、変更可能な場合があり、変更可能なパレットは擬似カラーパレットと呼ばれます。初期のパーソナルコンピュータでは、VRAM容量の制限から色深度が小さく、限られた色数のパレットを使用していました。

例えば、

1ビットカラー (2色): モノクローム。白と黒。初代Macintosh、Atari STなど
2ビットカラー (4色): CGA、初期のNeXTstation（グレイスケール）、初期のMacintosh、Atari STなど
3ビットカラー (8色): ZX Spectrum、BBC Microなど
4ビットカラー (16色): EGA、VGA、Macintosh、Atari ST、コモドール64、Amstrad CPCなど
5ビットカラー (32色): 初期のAmiga
6ビットカラー (64色): Amigaの独自チップセットなど
8ビットカラー (256色): 初期のUNIXワークステーション、VGAの低解像度モード、SVGA、Macintoshなど
12ビットカラー (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モード
16ビットカラー (65536色):
24ビットカラー (1677万色): 多くの製品で使われる
30ビットカラー (10億7300万色): 30ビットカラー以上をディープカラーと呼ぶことがある。
32ビットカラー (約43億色): RGBAカラー
* 48ビットカラー (約281兆色): 内部データや中間データによく使われる

初期のシステムでは、パレットとピクセルの対応を工夫することで、ビット深度以上の色数を表示する技術も用いられていました。例えば、ZX Spectrumは1ビットカラーでしたが、パレットを8×8ピクセル単位で設定可能とすることで、2色以上の表示を実現していました。

ダイレクトカラー

色深度が大きくなると、カラーマップを使用するよりも、ピクセルデータに直接RGB（赤、緑、青）の輝度値を格納するダイレクトカラー方式が効率的になります。

典型的なコンピュータディスプレイは、R/G/Bの各チャンネルに8ビット（256階調）を割り当て、24ビットの色空間を表します。アルファチャンネルを加えて32ビットとする場合もあります。

また、人間の目の特性を利用した方式もあります。例えば、MSX2のV9938は、RとGにそれぞれ3ビット、Bに2ビットを割り当てることで、256色を表現していました。これは、人間の目が青の成分に鈍感であることを利用したものです。

ハイカラー（15/16ビット）

ハイカラーは、15ビットまたは16ビットの色深度を持ち、一般的な用途には十分な色彩を提供します。15ビットでは、R/G/Bそれぞれ5ビット（32階調）、16ビットでは緑を6ビット（64階調）で表現することが一般的です。携帯電話などの小型機器でよく使用されます。

18ビットカラー

安価な液晶ディスプレイでは、動画の滑らかな表示のために、24ビットのトゥルーカラーを18ビットに縮小し、ディザリングなどの手法を用いることがあります。高価なディスプレイは、24ビット以上の色深度をそのまま表示できます。

トゥルーカラー（24/32ビット）

トゥルーカラーは、約1677万色（24ビット）または約43億色（32ビット）を表現できます。人間の目が識別できる色数の限界に近いとされていますが、グレイスケール画像への変換や計算による画像生成では、アナログ画像に比べて限界が明確になります。24ビットトゥルーカラーは、R/G/Bそれぞれ8ビットで表されます。32ビットトゥルーカラーでは、残りの8ビットはアルファチャンネルなどに使用されます。

ディープカラー（30/36/48/64ビット）

ディープカラーは、10億色以上の色域を表現可能です。xvYCC、sRGB、YCbCrなどの色空間を使用できます。1990年代後半には、R/G/Bそれぞれ10ビット（30ビットカラー）のビデオカードが登場しました。ハイエンドのワークステーションでは、チャンネルごとに12ビットや16ビットを割り当てるものもありました。画像のダイナミックレンジを拡張するHDRI（ハイダイナミックレンジ合成）では、浮動小数点数で輝度を表すことで、輝度の変化が激しい画像も表現できます。

業界サポート

HDMI 1.3、DisplayPort、Windows 7などは、30ビット以上の色深度をサポートしています。

テレビ受像機

テレビは、RGB三原色の輝度の混合で色を表現しますが、これは近似です。より広い色域を実現するため、「ブリリアントカラー」のようにRGBに加え、シアン、マゼンタ、黄色の輝度情報も持つ方式が提案されています。シャープのアクオスは、RGBに加え黄色を加える「クアトロン」技術を採用しています。

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