静止画像の量子化

• 量子化の方法
  1. 画像を細かい格子（画素、ピクセル）に区切る。
  2. 各ピクセルの色を、三原色の赤（R）・緑（G）・青（B）に分解し、 その明るさを２進数で表す。

• パソコン画面（フルカラー 16,777,216色）の例：
  • 解像度 1920×1080 = 2,073,600 ピクセルの場合、
  • 赤（R）・緑（G）・青（B）の明るさはそれぞれ 256 = 2⁸ 段階
  • 合計約6MB

• このままではデータ量が膨大なので、保存するときには gif, jpg, png などの規格に従ってデータ圧縮するのが普通。

• サンプル画像：
  • ビットマップ画像 1160KB
  • jpg 画像（低画質） 31KB
  • jpg 画像（中画質） 47KB
  • jpg 画像（高画質） 139KB
  • gif 画像 111KB
  • png 画像 252KB

  • jpg は離散コサイン変換を用いる。
    • 色情報を三角関数で級数展開（理論的には無限和）し、 そのうち画質設定に応じた項数だけを記録。
    • 元のビットマップには完全には戻らない（非可逆圧縮）。
    • 画像の加工が終わるまでは jpg での保存は繰り返さないほうが良い。

  • gif は使う色を 256 色に限定する。
    • 可逆圧縮とは言え、256 色の状態までしか戻らない。

動画の圧縮方法

• 映画の DVD は ...
  • １秒24フレーム
  • 解像度 = 720×480 ピクセル
  • jpeg 画像で全てのフレームを記録するには、120分で
         約 200KB×24×60×120 = 約35GB
    が必要。このままでは 4.7GB の DVD に入らない。

• 圧縮のアイデア
  • ほとんどのフレームは直前のフレームと似ている
  • 場面転換（や、早い動き）のときだけ直前のフレームと大きく異なる
  そこで場面転換以外では「直前のフレームとの差分」を記録すると良い。