ラスターグラフィックス（ビットマップ画像）：構造、形式、用途

特徴

ラスター画像の主な属性には、解像度（横方向と縦方向のピクセル数）、色深度（各ピクセルが表現できる色数）、そして透明度のためのアルファチャンネルの有無があります。解像度は、与えられた表示サイズや印刷サイズでの見かけの精細さを左右します。ラスター画像は固定されたサンプル点に情報を記録するため、追加処理なしで元の解像度を超えて拡大すると、ぼけやギザギザが生じます。ラスター・データは、非圧縮のまま、あるいは可逆圧縮や非可逆圧縮で保存できます。一般的なアルゴリズムは、保存容量と忠実度、処理時間の間で折り合いをつけます。

一般的なファイル形式

• JPEG – 写真に広く使われ、非可逆圧縮でファイルサイズを小さくします。
• PNG – 可逆圧縮と完全なアルファ透明度に対応します。
• GIF – 限定されたパレットと簡単なアニメーションをサポートし、小さなグラフィックに向いています。
• BMP – 個人向けコンピュータで歴史的に使われた、非圧縮または単純な符号化のビットマップ形式です。
• TIFF – 柔軟性が高く、業務用の画像処理やスキャンでよく使われ、多層構成や高いビット深度に対応します。

歴史と発展

初期のコンピュータ表示装置やデジタル画像ハードウェアは、基盤となる仕組みが行単位で点を走査するため、自然にラスター出力を生み出しました。ラスター系のファイル形式や画面グラフィックスは、プリンターやスキャナーの発展と並行して進化しました。デジタルカメラやスキャナーのような多くの画像取得機器は、ラスター画像を直接生成します。逆に、数式で定義された曲線や図形によるベクターグラフィックスは、ピクセルベースの表示装置に表示したり、ある種のワークフローで印刷したりする前に、ラスター化と呼ばれる処理でラスター形式へ変換される必要があります。

印刷、ワークフロー、機器

文書記述言語やプリンター制御言語はしばしば図形をベクター形式で記述しますが、レーザープリンターやインクジェットプリンターの多くは、その記述をドットマトリクスに変換してページを描画します。この変換は Raster Image Processor（RIP）によって行われ、プリンター本体に内蔵されている場合もあれば、コンピュータ上のソフトウェアとして実装される場合もあります。多くのプリンターや印刷パイプラインでは、入力としてPostScriptやPCLなどの言語が使われます。これらの言語は、通常、物理的な印字の前に解釈され、ラスター化されます。RIPの段階は、ページの幾何、色管理、機器解像度を合わせるうえで不可欠です。

用途、制限、実用上の注意

ラスター画像は、写真、細かな質感、デジタルペインティング、スキャンした作品、複雑な自然風景に通常選ばれます。また、ウェブグラフィック、ユーザーインターフェース要素、アイコン、ゲームのスプライトにも使われます。実務上の重要な点には、エイリアシング（斜めの輪郭に現れる階段状の見え方）、サイズ変更時の品質低下を抑えるための再サンプリング手法、そして保存や送信のためのファイルサイズ管理があります。ロゴや書体を使った図版のように、さまざまな大きさへ拡大縮小される必要がある場合は、一般にベクター形式が適しています。一方、細かな写真表現が必要な場合は、ラスターが自然な選択です。

主な違いと推奨

要するに、ラスターとベクターは異なる用途に向いています。ラスターは固定されたサンプル点で色を記録し、細部の多い写真風の画像に適しています。一方、ベクターは形を数式で記述するため、どの大きさでも輪郭が鮮明です。印刷では、ベクターの内容は通常、出力前にRIPによってラスター化されることを覚えておくとよいでしょう。画面表示では、高DPIディスプレイに対応するために、複数のラスター解像度、またはより高密度の画像が必要になることがあります。保存用には、手元にある最も高品質な、または元のラスター・データを保ち、より小さなファイルが必要か、最大限の忠実度が必要かに応じて、適切なファイル形式と圧縮設定を選びます。ラスターの概念やワークフローに関する追加情報は、一般的な参考文献や技術ガイドの色と透明度、ラスターの概要、およびプリンター仕様やベンダーの解説、PostScriptガイドなどで確認できます。

より技術的な入門や形式の参照資料としては、外部のリソースや解説書のピクセル、画像グリッド、ベクターとラスターの比較に関するワークフローの注記が役立ちます。ラスター画像の変換、編集、最適化に使う実用的なソフトウェアツールには、簡易なエディタから専門的なスイート、コマンドラインユーティリティまであります。