現在の表示機材では解像度の表記がありますが、デジタルで表示をする現在では、画素の集合体で画像や動画が生成されています。その為、正方形の画素が縦横に並んだ状態で画像が生成されていますが、ドット絵と同じ手法を用いているので、ドット特有の問題も存在します。こうした内容はマイクラでブロックを並べてみるとその特性が解り易いのですが、マイクラはドットではなくそれに高さの加わったブロックで世界が生成されていますから、
のように軸方向に真っすぐな物だと問題がないのですが、曲線や直線となると座標を整数制御した状態で配置するので、
のようにエッジが荒くなる傾向があります。これが単色でラスターグラフィックを使った場合の影響になります。このギザギザした状態をジャギーと言います。
ラ スターグラフィックと色
ラスターグラフィックは、二値の場合だと、このドットの情報を白か黒で決めるのですが、カラーの場合だと、この画素に対して色のデータを追加します。
のように色を並べる事ができますが、この状態でも
のようにどの色を使っても斜線や曲線についてはジャギーが出ます。
色を使う場合だと、デジタルもアナログも同じで、系統職と補色があります。
のように暖色と寒色が存在しますが、上側は中間色から明るい色に向かっている組み合わせですが、オレンジの横に赤や黄色があるとそれ程強調されませんが、青色は系統が違うので色が際立ちます。色には真逆の色になる物が存在しているのですが、これを補色と呼びます。その為反対色を使うとエッジが出ます。この特性を使って輪郭を抽出して画像を抽出するのがクロマキーなどの色を使った動的なマスク処理になります。
色の場合、二色を混ぜ合わせた時に生成される色がありますが、
のように色を混ぜると違う色が出来上がります。画像は絵の具を使った場合の調合で出来る組み合わせですが、RGBの組み合わせで基本となる色を作って、黒と白で明度をコントロールしてその調合した色のグラデーションを作る事ができます。その為、色をちゃんと英介すると、三原色と明度を調整する白と黒の5色だけで全ての色を作る事が出来ます。絵具の場合、流石に白色を作る事はできませんが、黒色は三原色を同一の比率で混ぜると出来るので4色だけでも作れます。ただし、グレーを特定の色の方向に偏らせたくない場合だと、5色が最小構成になります。これをパレットに多めに用意しておいて、それを混ぜて使用するからパレットを用意してそこで絵の具を使って色を作って塗っていくと色の数は最小単位で足ります。ただし、色数が多いと調合の手間を省けるので、絵の具が12色やそれ以上ある場合、この三原色の特性 （絵の具の場合、RGBの二色＋明度調整で色を作ります。その為、紫、橙色、緑色のように既に色が混ざった物については、前述の2色が混ざっているので、混ぜた合わさった二色のいずれかに偏らせるような色の混ぜ方になります。紫だと赤か青で、橙色だと赤か黄色になり、緑色だと、黄色か青色になります。その為色の名前を見ると、この色についてはその方向に偏らせた作りになっています。） を理解して使うことになります。色の組み合わせだと、
のような感じになっていて、赤や青だと、完全に系統と葉はズレている物がありますが、外側に配置している色は成分が存在していないので色が際立っていますが、内側はその色の成分が含まれているので、外側の色よりも目立ちにくくなります。色の場合、補色や反対色を使うと色が際立つのですが、動画のテキストなどを補色で作るとキツいので、この場合、補色を使うという考え方ではなく色の選択としてベースの色を決めて、底に単色を意図し混むような使い方になりますが、色の組み合わせとしては、補色や反対色のように輪郭事際立って見える物と、その色の成分を持ち合わせているので馴染む色が存在します。また、明度だけが変わった物などもあるので、
■ RGBのうちの二色を選択して比率を決めて混ぜたもの
■ 前述の物かＲＧＢの単色に明度の変化を入れたモノ
（白や黒を調合した物）
が存在しています。その時に作成した色が補色の関係性を持っている場合、各色が際立ち、系統色の場合には馴染むので、色の組み合わせを知る場合、色見本と言う物が存在するので、それを参照すると色の特性を理解できます。
あと、補色の関係性ですが、緑と赤は補色ですが、この組み合わせと言うのは花の組み合わせで見かけます。自然界と言うのは凄い色彩感覚をしていて、マジックアワーのように物凄くきれいな赤から青にシフトするグラデーションが毎日夜明けの後と日没前に存在していますし、花は補色の組み合わせでも綺麗に見える配色になっています。色彩が豊かな動物もいますが、鳥にも補色が使われている物も居ます。自然では補色の関係の色が共存する事がありますが、紅葉と秋の青い空とか、夏の海と青い空とハイビスカスの花などもそうですし、この時期でよく見かける物だと、スイカなども補色の組み合わせになります。
ただし、色の関係性が補色ですが、違和感を感じず写真で撮っても悪くない状態になるという事は、その配色が絶妙なバランスで行われており、デザインとして成立しているので違和感を感じないわけです。
その為、自然と言うのは色彩の手本のような物が多いのですが、色にはそう言った特性があります。
義務教育で登場する図画工作や美術の時間では水彩絵の具を使うことがあると思いますが、この色の調合はRGBで行いますが、印刷物だとCMYKなので、シアン、マゼンタ、イエローを混ぜます。これも三原色と同様に二色を混ぜると中間色ができますが、この時にできる色がRGBになります。色を見ると系統としては赤、青、黄色と言う感じに見えますが、光のRGBを合成した場合の二色の合わさった色がこのCMYになります。
RGBの場合、8bitの階調の場合だと256階調（2の8乗数なので256）になりますが、コンピューターでは、階調を十六進数で表記するので、8bitカラーの場合、RGBにそれぞれの色を配置するので00-ffまでの情報を配置します。その為、000000～ffffffまでの情報の組み合わせで色が構成されています。この6桁の数値は3つのデータの組み合わせなので、階調が一つ上がると、000000から010101のようにシフトします。この時に、1階調上がるのが単一のカラー情報だと色がその方向に蚊偏る事になります。グレースケールというのは、この数値の推移が三つの色術で1づつ増加する状態になります。という事は、カラーをグレースケールにする場合だと、三つの色成分の数値の平均値を出すとそれに近似した色になるという事になります。
グラフィックの場合、 【 透過 】 が可能なので、RGBAの素材を使うことになりますが、この場合、アルファチャンネルの部分も増えますから、6桁ではなく8桁になり00000000～ffffffffの表記になります。RGBの場合、8bitの色深度の場合、それが3色なので、3倍するので24bitになりますが、RGBAの場合、4つなので、32bitになります。その為、
■ 24bitのRGB ： 色深度が256階調（8bit）のRGB
■ 32bitのRGB ： 前述の物にアルファチャンネルが
加わった物
になります。ビット数が増えると表記も変わるので、使用する色深度によって階調が変わるので、カラーデータの取り扱いも変わってきます。
色についてですが、明度と色彩が存在します。明度というのは色の明るさの変化ですが、これがグレースケールで表現されています。マイクラでもそれを疑似的に作れるような色のブロックがあるので、
のような階調表現ができるようになっていますが、これがデジタルのデータの場合、色深度になります。画像では7つの色で白から黒までの変化が疑似的に表現できていますが、この階調が多いほどグラデ―ｓｙんは綺麗に出ます。そのグラデーションの変化はRGBの三色に適応できるので、その階調が多いほど色数も増えます。その為、RGBAを基準として考えた場合、色の変化は
のような三原色と明度の変化で調整する事ができます。これは、絵の具で絵を描く場合の最小単位が5色になるのと同じ状態と言えますが、光の三原色も色の組み合わせですが、それぞれの色に対して階調で指定できる数値が存在します。
それが、8bitだと256階調になりますが、UHDやSHVでは10bitなので、1024階調まで使用できます。ネイティブSHVでは12bit/4:4:4を想定しているので、4096階調のクロマサンプリングの圧縮なし（なので、この品質で作るとなると、ACESのワークフローで、使用するカメラのソースも16bitの圧縮なしのものになりそうですが...。）なので、使用する色深度で使用できるカラーパレットの広さも変わってきますが、色自体が三原色の調合で生成されているので、色数の基準は色深度の深さで変わります。
ラ スターグラフィックと拡大
ラスターグラフィックはドット絵なので拡大するとそのままサイズが大きくなります。
のような直線だと何の問題もないのですが、
のような消え場だと、
のようになります。この事例はシルエットだけの内容ですが、この状態でも、斜線になると結構深刻で、
のような状態になります。左がラインと仮定すると、右は何だろう？と言う状態になりますが、拡大をした時の変化はこんな感じになります。
左端の状態でもジャギーが出ていますが、拡大した場合にはそのジャギーの出方が酷すぎるので、これを補完する必要が出てきます。その時に使うのがアンチエイリアシング処理になります。イメージとしては、
のように系統色で保管することで間を埋めてラインのジャギーを補正する方法になります。マイクラでも二値だと似たようなことができるのですが、グレースケールのブロックを選択してみると、
のような色があるので、
のように間を埋める事ができます。この色を変えると、
のようになりますが、引きで見え見ると、
のようになります。アンチエイリアシングありとアンチエイリアシングなしでは見え方が全く違いますよね。ラスターグラフィックでは、こんな感じで、斜線及び曲線で発生するジャギーを系統職を追加することによって補間して滑らかに見せるような処理が行われています。
この処理ですが、動画制作でもジャギーがある場合には使用しますし、ゲームもラスタライズでベクターグラフィックをラスターグラフィックにした場合、ドットのエッジが立ってジャギーが出るので、その解消として3DCGを使ったゲームの場合、画像処理のオプションとしてAAと言う物が実装されています。これがアンチエイリアシング処理になります。
ただし、これはレンダリング結果に対しての処理になるので、レンダリング前にテクスチャーに問題がある場合だとこれで補正されるわけではありません。基本的に、この処理は画素補間によるスムージング処理なので、DＬＳＳのように高解像度の映像を学習モデルとしてスーパーコンピューターに学習させて、それを2160pや1440ｐのゲームのグラフィックに反映させるものとは意味合いが違います。この処理はバージョンが上がっていますが、元の映像よりもディテールアップしますから、目的と結果が違うので別の技術になります。
ラスターグラフィックの場合、そのままの物を同じ比率で拡大する訳ではなく、
のような物を、
のように縮小するので、奇数倍の拡大や縮小などになると、画素補間を入れないと微細なディテールが残らないので、この事例のように黒色（8bitの深度だと000000）の物でも中間色でラインを補完することになります。画素数が少ないとディテールの表現力が下がるのですが、アップスケーリングというのは、解像度の拡大と画素補間なので、
のようになったものを
のようにアンチエイリアシング処理を入れただけの物になります。その為、信号を入力してアップスケーリングするだけの機材というのは、信号の問題と輪郭補正程度しかできていないので、元のディテールが復元されているわけではありません。ゲームのDLSSと言うアプローチが時間の経過と共に高品質になる可能性があるのは、シーンとレンダリング結果と言う確定した物が存在し、高画質で出力するサンプルを用意できるという学習モデルの構築ができるからなんですが、それを元にデータを集めてそれ以下の解像度で反映することで高画質にする物と、拡大とNR処理とアンチエイリアシングなどしか行わないアップスケーリングでは出る結果が異なります。その為、アップスケーリングと言う技術をそのまま使っても画質が上がるわけではないので、画素復元などの特殊な技術が必要になります。
その為、サンプルが確定した物からその条件を抽出するという教師蟻学習でサンプルがしっかりとした定数化した物（ゲームのDLSSを想定するとレベルデザインの状態やレンダリング結果はプレイヤーやMOBの挙動を除去したバイアには完全な定数）だと大丈夫ですが、変数で変わるような物だと苦手としています。その為、AIに学習させて処理をするとしても近似値は出ても、定数として撮影できる結果と一致する訳ではありません。
ラ スターグラフィックと合成
ラスターグラフィックは平面の画像です。その為、
のようなドットの配列に
のように別の配列を追加することも可能です。この場合、色のある部分は不透過で色の情報が存在しているわけですが、この画像に
のようなフレームを追加する場合だと、処置が変わります。事前にグラフィックを作る場合だと、画素のデータには
■ Ｘ座標
■ Ｙ座標
■ 赤色の成分
■ 蒼色の成分
■ 緑色の成分
■ アルファチャンネル
のデータがあるので、座標の数値よRGBAのデータをその色になるように数値を指定すればそれになります。では、これを 【 合成 】 と考えた場合だとどうでしょう。この場合、
のような二種類の素材が存在し、
のような階層があります。前述の
の状態だと枠に該当する画像が前面にあるので、この二つの画像に対して、インデックスを入れて、前後関係をつければ、処理が行いやすくなります。この場合、最初に階層の低い配列を読み込んで画像を確定させます。そして、その後に、上位の階層の画像のRGBAのデータを読み込み、RGBAの色彩データが存在する場合に上位の階層の物を優先して表示するとRGBのデータは合成できます。アルファチャンネルの場合、合成時に成分の概念が発生するので、透過の合成については、
【 合成色＝前景×不透明度＋背景×(100－不透明度) 】
で色の算出できるので、プログラミング言語でがその色の情報しかない場合に透過レイヤーの概念を入れる場合だと、こうした数式を実装して計算する方法もあります。
透過をしたものの場合、それを計算した場合には平面の画素に色の情報が追加されるので、
のように一体化した状態になります。これが
のように多層になっても、アルファチャンネルがない場合だと、階層用のインデックス参照とカラーデータの適応で対応できますし、透過を考える場合だと、下層に存在する二層を計算してその計算結果に対して上層の単一のレイヤと合成後の結果を合成するという流れになります。
この事例では画素の色彩データの入れ替えですから、
のような画僧になります。キャンバスにラインを引くというのも色の情報の変化をリアルタイムで更新している状態になりますが、白のキャンバスで不透過な物に対して消しゴムの機能を追加する場合、線画を消去するのではなく、ブラシの範囲に接触している画素の色を白色に変えるだけで作れるので、描画色と背景色を用意して背景色を白にしておけば、黒い実線の描画を行い、背景色の選択でそのラインを消す事ができます。そうすると簡素な作りの手書きのメモ帳のような物が作れます。この場合、座標取得とピクセルの情報の変更を行う事になりますが、現在のプログラミング言語だとこうしたポインティングデバイスを想定した作りになっているので、そう言った物も、それすらない時代と比較すると作りやすくなっています。
グ ラフィックと座標
座標と言うと、数値の推移なので、数列になります。数列と言うのは名称自体はが登場しませんが、小学校の算数を学ぶ際に数値の増減は理解することになりますが、この整数の増減が存在する状態は数列で示す事ができます。この構造物は物差しや巻き尺などで採用されていますが、
のように一方向に向かって数値の増加が存在しているはずです。小学校だと正の数のみなので、同じ構造物は三角定規や物差しの目盛りと数列が同じものになりますが、これは一次元の配列なので、この空間軸では、 【 定数 】 と言う数値のみが存在します。
小学校でもグラフは出てきますが、この状態になると数列は二列になります。そして、その二つの数列で示された場所が登場します。この二次元配列になった段階で 【 座標 】 が登場します。
のような構図になりますが、平面の画像もこの構造物ですが、それぞれに数列で示した値が存在し、その組み合わさった場所が座標になります。
現在は、3DCGがそれほど珍しい物でもなくなっていますが、この三次元空間を構成する三次元配列やタプルで座標を指定できる構造物ですが、高校の数学で出てきます。
のように高さの軸も増えるのですが、基礎部分の二次元のグラフを理解した上でないと理解が困難なので、簡素な物を小学校で学び、少し高度な物を中学校で学習します。
その上で、軸が一つ増えたモノを学ぶわけですが、グラフを学ぶ前に小学校では、数列を使った数値の推移について学習しますが、これはグラフにおける数値の推移の理解のための準備になります。それを理解してグラフに入ると解り易いのですが、このグラフの学習が数式とグラフの相関関係の理解の入り繰りになります。
三次元のグラフでは、三軸に数値を入れるので、定数の数値と数式を入れることで面白い変化をします。その為、3DCGの基礎部分というのは、座標の取り扱いなども含めて高校の数学で学ぶことになりますから、高校3年生で数学がまともに理解できている場合、ゲームグラフィックの座標系の内容を見た場合、数学のおさらいの部分が多く存在する事に気づくはずです。ただ、行列は学んでるかどうかわからないのですが、座標の概念を理解するうえで行列（これはAIを使う場合でも使用しますし、グラフィックツールでフィルターを作る場合にも使用します。）なども使用しますが、基本となる部分は数学になります。
グラフィックの語源がグラフですから、数学その物なんですが、義務教育までの概念だと平面座標の理解はできますが、線分や座標の移動などは学びませんから、平面のスプライト処理を行う時の考え方なども高校の数学の中に登場する座標や線分の取り扱いの中で登場します。
平面の画像や動画の場合、画素の集合体なので、テキストエディタのように左端に原点があり、そこから右下に向かって数値が増加します。これはプログラミング言語では、シェイプを指定する場合に座標の選択で原点と終点の対角で指定しますが、最小値と最大値の位置関係はこれと同じです。その為、ベクターグラフィックのような微分や積分の概念のある多次元の数列が存在する構造物とは異なる構造になっています。その為、画素の座標は整数で、スクリーン上の座標になりますから、この整数の座標の色の情報がどうなっているのかを指定するのがラスターグラフィックになります。
表 表示と解像度
ラスターグラフィックは画素で構成されているので、表示機材の解像度で見え方が違います。例えば、
のようにモニターがあっても解像度が違う場合、
のような違いが出ます。と言っても、同じ解像度でインチ数が違う場合、画像の相対比は変わらないので、
のような感じになりますが、ラスターグラフィックの表示については、画像自体を表現する 【 解像度 】 と、表示する機材の見え方の指標の 【 画素密度 】 が存在します。
まず、
の事例ですが、解像度が同じものをインチ数だけ変えた状態になります。当然解像度が同じなので、インチ数が大きくなれば、画面内の色彩情報の配列が同じなので、同じサイズで表示されます。この場合、元の解像度が高くないと高画質には見えません。では、
の事例ですが、同じインチ数でも解像度が違って見れる事例になりますが、これは、インチ数が同じで解像度が違うので見え方が異なります。この見え方の指標として、 【 画素密度 】 が存在します。この単位は、 【 PPI 】 で表記されていますが、
■ 画素密度
1インチの中にいくつの画素が存在するのか？と言う
密度の指標。PPI（Picel/inch）と言う単位を用いる。
となっています。この表記は印刷のDPIと考え方は全く一緒で、画素と呼んでいるのか、ドットと呼んでいるのかの違いになります。印刷物を出力する時に、画像の解像度が決まっている場合、A6とA1ノビだと用紙サイズが違うので、用紙が大きくなると画像が荒れてしまいますが、これは印刷時のDPI数ではなく、画像の解像度を基準に用紙だけ大きくした場合の画像の見え方になります。
MACの場合、RETINAと言う基準値を設けているので、300PPI以上の画素密度にしてあるので、インチ数に関係なく同様の密度で見えるようになっています。
つまり、ディスプレイの判断基準は印刷物のDPIと同じで、PPIを基準に考えないと画質が荒く感じるわけです。ちなみに同じインチ数の場合、フルHDだと、
のようなディテール表現しかできない物も、4Kになると、この範囲で、
のようなディテール表現が可能になり、8Kに達すると、同じ範囲で、
位まで情報を追加できます。その為、同じインチ数でも
のような画素のサイズの違いが出ます。印刷物の場合、インクのドットを単位としていますが、
のようなドットが1インチ中にいくつあるのか？を基準にします。ちなみに、カラーだと400dpi以上、二値だと1200dpi以上を使います。二値で密度を上げる理由は冒頭に書いたように
のようなジャギーが出る事と、二値の場合、
のようなアンチエイリアシングが行えないためです。
解 像度の上限
表示機材には解像度が指定されていますが、ゲームや映像を作る場合にもプロジェクトの解像度を指定します。当然それ以上の物は表示できませんから、その範囲が画面に表示できる範囲になります。
その為、指定した解像度で画素数が決まるので、色彩のデータと画素のサイズで表現できるディテールが違ってきますが、こうした解像度というのは、マイクラでも存在します。
マイクラはブロックでドット絵を立体的に作るようにしてオブジェクトを作れるのですが、高さ制限が設けられています。
のように255以上の場所にはブロックを置けないので、移動は可能ですが、建築の高さの上限が存在します。
のような感じになりますが、面積については例外で、地図を使うと広範囲でドットを取得することが可能です。
映像がゲームや画像の場合、解像度が決まっているので、高解像度なほど、ディテール表現が豊かになりますから、色深度が深い場合だと、画素数も高くしたほうがディテールの表現力は高くなります。
その為、低解像度だと色数を増やしても、
のような1ドットのサイズの違いが発生するので、
のようにアンチエイリアシング処理を入れて
のようにスムーズに見えるようにした場合、ドットの消費が激しくなります。この解像度の違いが、そのまま
の状態と同じになるので、高解像度のほうがより高精細に見えるわけです。
当然、4Kのモニターだと映像ソースを4Kにする必要があるので、フルHDの映像を流しても品質が高く感じませんし、HDR対応で10bitの色深度が使えるとしても、RAWで撮影した写真のように色深度が深い物を16bit TIFFとかで書き出していたり映像ソースが10bitでないとその機材の本当の性能はわかりません。ただし、4Kパネルで4K以上の物を表示してドットバイドットで見たら、フルHDとは似ても似つかないような状態になります。
グ リーンバック撮影
現在ではゲーム機でもグリーンバックを入れて配信ができる時代になっていますが、クロマキーの処理については現在はリアルタイム処理が可能になっています。
この処理は、ビデオの信号の信号なしの青の信号の色を背景にしてそれを抜くことで実写素材を透過するような手法になりますが、ブルーのコンタクトの人だとブルースクリーンで撮影すると、光彩が抜けてしまって恐ろしい映像が出来上がる（爆発のシーンで主人公がこちらの向かって飛び込んで来るようなシーンだと、光彩が抜けて炎になっているので、巨人の星みたいな状態でこっちに飛び込むシーンが出来上がります。その為、ブルーマンをブルーバックで撮影するとか、ガチャピンやピッコロ大魔王をグリーンバックで撮影するという選択肢は存在しません。）ので、グリーンバックを使用します。
衣装や装飾品などに緑の系統色を避けると多くの場合で背景だけ透過できるようになりますが、マイクラでもそう言ったセットを作る事ができます。
まず、平原に行って
のような地図を作ります。その後、
のようにセットを組んで、
のように額縁で埋めます。そこに
の地図を張っていきます。すると、
のように隙間がなくなるので、
のようなグリーンバックが作れます。ブルーバックの場合だと、これを草原ではなく海で地図を作って持ち帰って使うことになります。更に、地面からの光を入れるので、
のように光源の上に額縁を置いて、
のようにします。すると、
のようなセットが出来上がります。この場所でスクショを撮影して、
のように持ち帰り、
のようにトリミングをします。すると、
のような画像が出来上がるので、色を選択して透過します。すると、
のような透過素材が出来上がります。この状態で、
のような背景を用意して、
のように先ほどの素材を追加して、
のように縮小をかけて、レベル補正で暗くすると、
のような画像になります。更に素材を重ねて
のような感じにすることもできます。マイクラの場合パスで切り取っても直線が多いのでそれほど大変ではないのですが、サムネを作る場合だとこう言ったセットを作って撮影する方法があります。カメラとの距離感はキャラとカメラの間のブロックを置くとワーキングディスタンスがブロックとキャラの間の距離で指定されるので、カメラの焦点距離を固定してカメラの位置だけ変更して撮影する事ができます。
こうしたセットを撮影用の物としてクリエイティブで作った場合、マイクラでは、VoFにも対応しているので、画角を変更することで構図を決めることもできます。その為、ゲームで見ている物とは異なるパースのサムネイルを作る事もできます。この場合、サバイバルの場合だと、サムネ用にワールドをコピーして、キャラの位置を決めて構図をして、VoFで画角を変えて撮るとか、ファーストパーソンの視点でF1を押してキャラや情報を隠して、風景や被写体だけ撮影して、キャラはサムネ用のグリーンバックの場所で撮るという方法もあります。そして、その二つの素材をGIMPなどで合成すると背景とは別の場所で撮影したキャラの画像を合成できます。動画のクロマ合成も撮影方法はこんな感じになりますが、シーン内の状態で整合性が撮れるようにカメラの位置を決めて撮影して素材を配置することになります。
実写の映像もラスターグラフィックですが、映像の合成をする場合にはこうした状態を動画で撮影して、ノンリニア編集ソフトやコンポジットツールで合成します。