ビット、ピクセル、光の三原則 カラーの前提知識

ビット(bit)とは？

簡単に言うと、「0」もしくは「1」が入るboxのことです。ご存知の方が多いかと思いますが、コンピュータは「0」か「1」の数字の羅列しか理解できません。

テキストや画像やら動画やら、皆さんが普段パソコンやスマホで目にしているものは、コンピュータの世界では「0」か「1」の組み合わせでできており、ビットは「0」か「1」を入れるboxの最小単位です。

よく聞く単語でバイトがあるかと思いますが、1バイトは8ビットでできています。理解の仕方としては、「0」か「1」が入るboxが8個あると1バイトになるということですね。

ピクセル(pixel)とは？

ピクセルは、画面や画像を構成する点、です。

500px × 500px というような表記を見たことがある方は多いかと思いますが、縦500個 × 横500個で合計250,000のピクセルで出来た画像、という意味になります。

光の三原則

光の三原則とは、R(Red)、G(Green)、B(Blue)の3つの色のことです。それぞれの頭文字を取って、RGB(アールジービー)と呼ばれます。

RGBは、ディスプレイカラーの全ての基本となる色です。

最初の状態は黒です。それに「R」「G」「B」の光を強さを変えて当てることで様々な色に変わります。

当てる光をどんどん強くすると、最終的には白になります。ディスプレイ上では、「R」「G」「B」の光の三原則さえあれば、ほぼ全ての色が作れます。

24ビットとは？

すでにご存知の通り、パソコンやスマホのディスプレイは点(ピクセル)の集まりで表現されます。

一つ一つの点に、「ここは赤にしよう」「ここは青にしよう」「ここは緑にしよう」というように様々な色が表示され、集合体となることで、絵や文字や写真が表現されます。

この集合体は、最大16,777,216色で構成されますが、それが24ビットカラーです。どういうことか、キャンプでよく使う「ランタン」に例えて説明していきます。

コンピュータは3つのランタンを持っています。

1. 赤色のランタン
2. 青色のランタン
3. 緑色のランタン

このランタンは光の強さを256段階に調整できます。

そのためランタンには、「0」~「255」と表示された目盛りが付いています。

目盛りを0にすると光は消えます。

150くらいにするとまぁまぁ強くなります。

255にすると、MAXの強い光がでます。

では、3つのランタンを組み合わせることで、合計何種類の色が調整できるでしょうか？

お察しの通り、256 × 256 × 256 = 16,777,216 種類です。

全部の光を消すと、

1. 赤 = 0
2. 青 = 0
3. 緑 = 0

となりますが、

1. 赤 = 123
2. 青 = 61
3. 緑 = 203

みたいな途中の色を経て最終的に、

1. 赤 = 255
2. 青 = 255
3. 緑 = 255

この数値になるまで調整でき、結果的に16,777,216通りの色が表現できます。

ちなみに、全てのランタンをMAX値(255)にすると、光は黒になります。

これが24ビットカラーの仕組みです。コンピュータが1つのマス目に、

1. 256段階の赤色の光が出るランタン
2. 256段階の青色の光が出るランタン
3. 256段階の緑色の光が出るランタン

の光を当てて、色を表現する方法です。

ここでビットの話を思い出して欲しいのです。先述した通り、コンピュータは「0」か「1」の数字しか理解できません。この「0」か「1」を入れるboxをビット(bit)と呼びました。

1ビットがあれば、「0」か「1」の2通りの情報を扱えます。

2ビットがあれば、「0」「1」「0」「1」の数字が扱えるので、4通りの情報が扱えます。

8ビットがあれば、「0」「1」「0」「1」「0」「1」「0」「1」「0」「1」「0」「1」「0」「1」「0」「1」の数字が扱えるので、256通りの情報が扱えます。

この256通りの数字は、RGBが調整できる色数、256色と同じですね。

ということは、8ビットあればRの256色を扱うことができます。

GとBの256色を扱うには8ビットがあと2つあれば良いですね。

8ビット × 3色 = 24ビット

つまり、1つのマス目に表示する色を24ビットの情報で表現できるのです。

詳細は省きますが、Photoshopを使うと、レベル補正にて0~255の目盛りを調整することができます。

これが24ビットの解説となります。

フルカラーの定義

パソコンやタブレット、スマホのディスプレイではこの24ビットのカラーをフルカラーと呼んでいます。トゥルーカラーと呼ばれることもあります。

JPEGファイルに使われるカラーモードがフルカラーです。

PNGファイルのように、24ビットに8ビットの透過機能を追加したものは32ビットが必要です。しかし、色表現自体には差がほとんどありません。

そもそも人の目では、700~1000万通りの色表現しか認識できないため、約1677万通りの色表現をフルカラーと定義されることが多いです。