こんにちは☀️PLEN Roboticsの鈴木です！
とうとう末端が冷えてくる季節になりましたね～。暖かく過ごしてください(^^) 

突然ですが、PLEN Cubeで顔認証するためには画像データをデジタル化する必要があります。そこで今回はデジタルカメラで撮られた写真がどうやってデジタルデータになっているかのお話をします！
カメラがお好きな方はぜひ読んでいってください！

PLEN Cubeの技術についてはこちらからどうぞ。

◯画像のデータ化の３ステップ

デジタルカメラで写真を撮影するということは、アナログ画像をデジタルデータにすることを意味しています。

そして画像をデータ化するためには3つのステップを踏みます。

1.サンプリング
2.量子化
3.コード化

◯サンプリング

まず最初のステップ、サンプリングとは連続して変化するアナログ情報を一定の周期で計測することです。
簡単に言うと、元の画像を等間隔でマス目に区切ることですね。

つまりデジタルカメラで撮影した写真（デジタルデータ）は、究極的にはイメージセンサから集められた無数のマス目の集まりです。

このマス目のことは「画素」と言い、「ピクセル」とも呼ばれます。

◯量子化

画像をマス目状に切り分けたら次のステップ、量子化です。
それぞれの画素は色や明るさなどの情報を持っています。例えばそれらを「黒は０、白は１」というように、色に数値を割り当てていきます。

◯コード化

画像のデータ化の最後のステップ、コード化。
コード化とは、先程割り当てた数値を二進数の０か１で表現することです。
二進数の一桁の値を１ビットと言うことから、この結果を「ビットデータとして管理する」と表現します。

例えば数字が二桁になると、00、01、10、11と４種類の数字の組み合わせが考えられ、４色の色が表現できることになります。
そして色が増えるとビット数も増えます。

◯カラー画像の仕組み

二進数の数字で４種類の色が表現できたとは言え、写真は基本的にカラーですよね。なので次はカラー画像の仕組みを解説します！

色の三原色である赤、青、緑を混ぜれば、この世に存在する全ての色を表現できます。画像センサー内にあるカラーフィルタは、各画素が持つ三原色の明るさの情報を持っているため、３つの色を混ぜ合わせることでカラー写真が出来上がります。

また１つの画素内の三原色の明るさを順番に並べたものが、画像データとなります。
簡単に言うと、明るさや色が急に変わる場所が物の輪郭を示しますよね。

◯解像度とは

ちなみに解像度という言葉は聞いたことがありますか？

解像度とは画像の密度を表す指標のことです。
また解像度の単位は「dpi」と言い、「dot per inch=１インチあたりのドット数」を表しています。

また画面解像度という言葉もあります。
これはディスプレイに表示されるドットの数を表します。
ドット数が少ないとモザイクのような画像になり、ドット数が多いと細かな部分まで再現された滑らかな画像となります。

ここでひとつ素朴な疑問、。

解像度は高ければ高いほど良い！と思いませんか？

実はそんなことはありません。
解像度が高くなるとその分ドット数が増える、つまりデータの量が増えます。ということはストレージの容量が消費されますし、送信しようとすれば通信負荷がかかり、場合によっては出来ないなんてこともあります。

何事もバランスが大事ですね。

◯ドットとピクセルの違い

ここまで読んでいて疑問に思いましたか？(笑)
ドットとピクセルって同じようなイメージがありますよね。でも実は違うものです。

ドットとは光の強弱を読み取り表示する最小の単位のこと。
ピクセルとは色情報を表すための最小単位のこと。

あんまりピンと来ないと思いますが、ほぼ同じものと考えて問題ありません。用途的にピクセルは写真データで使われます。

例えばカメラのような画像入力装置においては、１ドット=１ピクセルとなります。

◯ビット

またややこしい単語が登場しました。
ビットとはデジタル情報の基本単位のこと。デジタルは二進数の世界なので、その一桁目が１ビットと呼ばれるものです。
そして1つの色を表現するには三原色が必要ですよね。なので３ビット=１ドット（１ピクセル）となります。

一般的なディスプレイでは、24ビットの情報が１ピクセルに入っています。
つまり赤、青、緑が８ビットずつ入っているということです。

◯データ量

データ量とは画素数に１画素あたりのデータ量（ビット数）を掛けたものです。
例えば、縦16ピクセル、横16ピクセルの画像であれば、総画素数は256ピクセルとなります。

◯おわり

これ以上勉強すると頭がパンクしそうなので今日はここまで！画像データについて詳しくなれましたか？
最後まで読んでいただきありがとうございました(^^)/この記事を気に入っていただけた方はスキとフォローをお願いします♪

音声のデジタルデータ化についても解説しています！画像のデータ化と同じようなステップを踏んでいるので合わせて読んでみてください♪