ピクセルとは｜画像の最小単位（画素）の定義・仕組みと色表現（RGB・CMYK）

ピクセルの定義と仕組みを図解でわかりやすく解説。RGB・CMYKによる色表現や表示・印刷時の違い、実務で使えるポイントも紹介。

ピクセル（ピクチャーエレメントの略）とは、画像中の1つの点のことです。コンピュータのモニター上では、画素は通常正方形です。画素はそれぞれ色を持っており、すべての画素を合わせると画像となります。画素の色は、赤、緑、青（RGB）の組み合わせで保存できますが、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック（CMYK）のような他の組み合わせも可能です。

ピクセルの基本：解像度とピクセル数

解像度は画像の横×縦のピクセル数で表されます（例：1920×1080）。これらを掛け合わせた総ピクセル数が画像の総画素数です。一般にピクセル数が多いほど細かい描写が可能で、同じ表示サイズならシャープに見えます。

• PPI（ピクセル密度）／DPI（印刷時のドット密度）：表示装置や印刷物におけるピクセルやドットの密度。PPIが高いほど同じサイズでより詳細に表示されます（例：スマートフォンの「Retina」ディスプレイ）。
• ピクセルと物理サイズ：ピクセル自体は論理的な単位で、モニターや用紙の物理的な大きさはPPI／DPIで決まります。

色表現とビット深度

各ピクセルは色を数値で表現します。一般的な方式としてはチャンネルごとのビット数（ビット深度）があります。

• 8ビット×3（24ビットカラー）：赤・緑・青それぞれに8ビット（0〜255）を使う方式で、約1,677万色を表現できます。一般的なWeb画像で多く使われます。
• 10/12ビット以上：HDRや専門的な映像・印刷用途で使われ、より滑らかな階調を表現できます。
• アルファチャンネル（透明度）：PNGなどではさらに8ビットの透明度情報を追加し、合成時に部分的な透明を実現します。
• インデックスカラー・グレースケール：色数を制限してデータ量を減らす方式。アイコンや単色イラストで使われます。

RGB、サブピクセル、ガンマ補正

ディスプレイ上の各ピクセルは多くの場合さらに小さなサブピクセル（赤・緑・青の細い帯）で構成されています。サブピクセル構成を利用したレンダリング（例：ClearType）は文字を鮮明に見せる工夫です。

ガンマ補正は人間の目の感度に合わせて明るさを調整する処理で、ガンマが違うと同じ数値でも見た目の明るさが変わります。また、sRGBやAdobe RGBなどの色空間（カラープロファイル）によって表現できる色域が異なるため、用途に応じた色空間の選択とモニターのキャリブレーションが重要です。

CMYKと印刷での表現

印刷は光の加法混色であるRGBとは異なる、インクの減法混色（CMYK）を使います。RGBからCMYKへ変換すると表現できる色域が狭くなり、特に鮮やかな青や緑は再現が難しくなることがあります。

• ハーフトーン（網点）：印刷では連続階調を小さな点の密度で表現する方式が用いられます。近づくと点が見えますが、離れると連続した色に見えます。
• カラーマネジメント：印刷物で想定通りの色を出すためにはプロファイルを使い、モニターと印刷機の色を合わせる必要があります。

ピクセル操作と画像処理の基本

画像を拡大・縮小・回転・補正する際には、ピクセル単位での再計算（リサンプリング）が行われます。代表的な補間方法には次のようなものがあります。

• ニアレストネイバー（最近傍）：最も簡単で高速。拡大時にブロック状になるがエッジは保持される。
• バイリニア：近傍4ピクセルを使って補間し、滑らかにする。
• バイキュービック（bicubic）：より多くの周囲ピクセルを参照して滑らかな結果を出すため、写真のリサイズに適している。

アンチエイリアシング（ジャギー抑制）やディザリング（色数を減らす際の疑似階調）もピクセル単位での見た目を改善するために使われます。さらに、画像フォーマットにより圧縮の仕方が異なり、JPEGは不可逆圧縮でアーティファクトが生じることがありますが、PNGは可逆圧縮で透明情報も保持します。

ピクセルの物理的・論理的な違い：アスペクト比とCSSピクセル

ピクセルは必ずしも物理的に正方形とは限りません。動画フォーマットや一部機器ではピクセルの縦横比（ピクセルアスペクト比）が異なる場合があります。また、Webでは「CSSピクセル」とディスプレイの「デバイスピクセル」が異なる概念です。高DPIディスプレイではCSSピクセル1に対して複数の物理ピクセルが割り当てられ、見た目のサイズを保ちながら解像度を高めます。

用途別の注意点

• Web・画面表示：軽量化のために適切な解像度と圧縮を選ぶ。高解像度ディスプレイ向けに@2xなどの画像を用意することが推奨されます。
• 印刷：印刷では一般的に300 DPI程度の解像度が推奨されます（写真や細かな印刷物の場合）。RGBからCMYK変換時の色味変化に注意。
• 映像（動画）：フレームレートやピクセルアスペクト比、色空間（Rec.709、Rec.2020など）に従った処理が必要です。

まとめ

ピクセルはデジタル画像の最小単位であり、その色はチャンネルとビット深度によって表現されます。表示（RGB）と印刷（CMYK）での色表現や、解像度・ピクセル密度・補間・圧縮などの要素を理解することで、目的に合った画像作成・編集が可能になります。用途（Web、印刷、映像）に応じた色空間や解像度設定、正しいリサンプリング・カラーマネジメントが、望ましい結果を得るために重要です。

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