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デジタル家電の技術 Vol.006

発行日： 2007/3/17

デジタル家電の技術 Vol.006
【色をデジタルで表すと・・・RGBの謎】
発行：2007.03.17　07:00
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【目次】
１．前回のおさらいなど
２．デジタルの超基本
３．色をどうやって表しているの？
４．まとめ
５．次回予告
６．編集後記
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【１．前回のおさらいなど】
前回は、撮像素子（CCDやCMOS）でどうやって色を表すか？
ということを説明しました。

「カラーフィルタ」というものを使って、色を分けているのでしたね。

その方式は、RGBやCMYKがあります。

SO*Yというメーカでは、RGBに、エメラルド（E）を
加えたフィルタを使っている機種もあるようです。
（4 Color HAD CCD）

さてRGBというのは「色の三原色」などと呼ばれ、赤、緑、青の三つです。
（R=RED,G=GREEN,B=BLUE）

CMYKは、シアン、マゼンダ、黄色、黒です。
（C=CYAN,M=MAGENTA,Y=YELLOW,K=BLACK）

今、皆さんが、この文章を読んでいるこの画面。
最近は液晶の場合が多いと思いますが、
これも実はRGBで表されています。

文字は通常、黒ですね。

黒をRGBで表すと、（黒：R=0,G=0,B=0）になります。
液晶の場合は、「光が通っていない」状態です。
（詳しくは液晶のところで説明します）

ついでに言うと、白は（白：R=255,G=255,B=255）です。

赤：R=255,G=0,B=0
黄：R=255,G=255,B=0

さて問題です、「青」はどうやって表すことができるでしょう。

簡単ですね。
答えは、ずっと下の方に書いておきます。
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【２．デジタルの超基本】
「デジタル」は"0"と"1"をつかって、データを表すことです。
これぐらいはX君も知っていますね。たぶん。

X君
「それぐらいは知っていますよ。
でも、0はゼロボルト、1って1ボルト？なのでしょうか？」

1は1ボルトでもいいし、そうで無くてもいいのです。
（設計者の立場では1Vだと小さすぎて問題もあるので、
5Vぐらいは欲しいところ）

が、デジカメの場合は3V程度じゃないでしょうか。

これは、バッテリーの電圧をみれば大体わかります。
バッテリーの電圧が、3.7Vだったら、3V前後でしょうね。

何故なら、電気製品には「必ず」（超伝導でない限り）
「電圧ドロップ」というものがあるからです。
電気が電線などを流れると、
電線の抵抗によって電圧が下がります。
（その他に「接触抵抗」などもあります）

また、バッテリーは使用していくと電圧が降下していくので、
少しぐらい電圧が低下しても問題なく動作するように設計しています。

つまり、バッテリー電圧3.7Vだったら、
3.2Vぐらいのパルスが"1"になっている場合が多いようです。

＊「電気製品の基本」＊
必ず、電圧ドロップは存在する。

例えば、最近のパソコンについている「USB」

このUSBの規格も電圧は5Vのはずですが、
マルチメータ（測定器の一種）
で測定してみると、大抵は5V以下になっています。

さて、デジタルというのは、"0"と"1"が「パルス」になって
信号ラインを伝わって行き、
この"0"と"1"の処理によっていろいろなことを実施しているわけです。
（このパルスの周波数などで処理速度が変わってくる訳ですね）

X君
「また、ちょっと難しくなってきましたね・・・」

まあ、難しければ、「そういうもんか」と思っていてください。
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【３．色をどうやって表しているの？】
HTMLについて詳しい人は、以下のことを知っているかもしれません。
（HTMLはWebサイトを作るときに使う言語のようなもの）

#RRGGBB

X君
「何じゃこりゃー！」
という人は、Rは赤、Gは緑、Bは青というのを思い出してください。

さっき、黒は（黒：R=0,G=0,B=0）で表すことができると書きました。

#RRGGBBの方式で黒を表すと。

黒#000000

というように表すことができます。簡単ですね。

では白はどうなるでしょうか？（白：R=255,G=255,B=255）
ヒントは16進数を使っているということです。

X君
「255だから・・・#255255255・・・の訳ないですよね」

惜しい。255は"FF"で表すことができます。
ということは、

白#FFFFFF

つまり、（2桁の）16進数で表しているのです。
2桁の16進数があれば、16×16＝256個のデータを表すことができます。
（0～255まで、256個のデータがある）

ということは、2桁の16進数（00～FF）で色を表すと。

黒#000000
赤#FF0000
黄#FFFF00
白#FFFFFF

さて問題です、この方式だと「青」はどうやって表すことができるでしょう。
（答えは下の方にあります）

2桁の16進数というのは、「8ビット」ということです。
（256通りの情報を現すことができる）

8ビットというのは、2を"8"回かけたものですね。

2×2×2×2×2×2×2×2=256

では問題です。
RGBの3色を、それぞれ8ビットで表すと、（合計24ビット）
全部で何通りの色を表すことができるでしょうか？？
（つまり、R=8ビット、G=8ビット、B=8ビット）

答え：
RGBは、それぞれの色を8ビット組み合わせていますから、
256×256×256=1677万7216色（24ビット）

ですね。
1677万7216色という種類の色を表すことができる訳です！
すごいですね。すごいと思いませんか？
（この辺り、難しければ飛ばしても構いません）

余談ですが、8ビットを「1バイト」と言います。
つまり、1バイトでは、256通りの情報を表すことができるということです。

（理由は、コンピュータで計算する場合、
8ビットを「1まとめ」で計算することが多いからのようです）

そして1677万7216色を表すことができる方法を「フルカラー」といいます。

「フルカラー」というのはこういうことだったんですね！

X君
「今回もヘビーな内容でした。
やっぱ16進数とか出てくると、訳が分からなくなります」

私
「そうだね。難しいかもしれないけれど、まあ、世の中そういうもんだ。
と割り切ってもらえればいいのです。これを暗記する必要はありません。

もちろん、理解した方がおもしろい！

けれど、軽く流してもらえればいいのです。

それから、デジタル家電の中に、
このような色の情報が流れているんだ！
と考えると、とても楽しいですね」
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【答え】
青をRGBで表すと。青：R=0,G=0,B=255です。
2桁の16進数を使って青を表すと。青#0000FFです。
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【４．まとめ】
RGB方式の色の表し方。

黒：R=0,G=0,B=0
赤：R=255,G=0,B=0
黄：R=255,G=255,B=0
白：R=255,G=255,B=255

というように表現することができる。
これをRGBをそれぞれ8ビットずつ（24ビット）で表すと、

黒#000000
赤#FF0000
黄#FFFF00
白#FFFFFF

（16進数で表現した場合）

このように24ビットで表すと、

1677万7216色の色を表現することができる。
これを、「フルカラー」と呼ぶ。

デジタル家電の内部では、
こういう「色情報」が送られている。
デジカメも、携帯も、パソコンも、DVDも。

そう考えると、とてもおもしろいと思いませんか？
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【５．次回予告】
とりあえず、液晶の説明をする予定です。（未定）
次回は、さらに分りやすくしますのでよろしくお願い致します。
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【６．編集後記】
16進数などと書くと、難しく思われる人も多いかもしれません。
難しい場合は【まとめ】のところだけで読んでいただいても構いません。

次回以降は、もっと面白くなる予定ですので、
引き続き、ご購読をお願い致します。
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