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2001.01.05. 掲載
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目次
デジタル画像データの種類
解像度の基礎
絶対解像度と相対解像度
画像ファイルと解像度
モニタと解像度
プリンタと解像度
スキャナと解像度
デジカメと解像度
「実用」と私
パソコンで扱うデジタル画像の基礎として「解像度 resolution」という概念を、実用の面から理解しようとするとなかなか難しい。この概念を詳しく説明した書物は見当たらず、この言葉の書かれた書物を見つけても、内容が部分的であったり、理解が浅かったり、系統立っていなかったりで、頭が混乱してしまう。それではということで、自分でまとめ直して、ここに掲載することにした。もちろん、間違って理解しているところもあるかもしれないが、「解像度」に関心をお持ちの方にはお役に立つところがあるのではないかと思っている。
デジタル画像はラスタ画像とベクタ画像に大別されるが、「解像度」というのはラスタ画像（ビットマップ画像）で使われる概念である。
１．ラスターデータ raster data（ビットマップデータ bitmap data）
ビット（点）のマップ（地図）という名の通り、画像を点の集合（画素）として保持したデータで、画像は格子状に並んだ点の集まりで表現される。
デジタルカメラで撮影した画像や、GIF形式やJPEG形式といったWebページで使う画像などの画像データはほとんどラスターデータである。（写真やイラスト、ビットマップフォントなど）
ラスターデータを扱うソフトには、画像データを処理加工するフォトレタッチ・ソフトと図を描画するペイント・ソフトがある。
２．ベクターデータ vector data
グラフィックスを図形の集まりで表現するデータ。個々の図形は、データを計算式として持ち、基本的には線で描画するので拡大・縮小や変形が簡単にできる。ＣＡＤ、２次元、３次元ＣＧ、アウトラインフォント（トゥルーフォント）などがこれに属し、ベクターデータを扱うソフトにはドローソフトやＣＡＤソフトがある。
画像の基礎になる概念として、「画素」と「ビットマップ」ということばを知っておく必要がある。
１．画素 ピクセル pixel
画像を構成する最小単位。色と位置を決めるデータなので、物理的な大きさとは関係ない。pix（pic＝写真の意の複数形）＋elementの造語。一般には、ピクセルとドットが同義に使われているが、本来は、R、G、Bのそれぞれ1ドットが3つ一組で1ピクセルを構成しており、カラー画像の最小単位はドットではなくピクセルと呼ぶ方が正しい。
２．ビットマップ bitmap
ピクセルにアドレスを付けてデータ管理をし、点の集まりとして表現したイメージメモリのこと。モノクロイメージでは、データの１bitがイメージの１ピクセルに対応する。カラーイメージでは、イメージの１ピクセルに複数のbitが対応する（16色なら4bit、256色なら8bit、フルカラーなら24bit）
解像度を理解し難くしている理由の一つが、絶対解像度と相対解像度の区別が明確になされていないことにあると思う。
１．絶対解像度
ビットマップデータを構成する画素の総数を絶対解像度（＝総画素数）と言う。画素数（ピクセル数）が
多いほど高解像度データである。画像ファイルは６４０×４８０のように絶対解像度で表現し、これは横６４０ピクセル、縦４８０ピクセルで構成されていることを表す。デジタルカメラの性能も総画素数もしくは有効画素数いくらと画素数で表す。例えば、横１２８０ピクセル×縦１０００ピクセルのデジカメの性能を１２８万画素と表す。
画像ファイルとデジタルカメラには相対解像度はない。モニタは１０２４×７６８のように表示画面の横の画素数と縦のライン数で絶対解像度を表し、「表示解像度」とも呼ばれるが、相対解像度も持っていて、７２dpi、96dpiなどと算出できる。しかし、通常は相対解像度では表さない。
２．相対解像度
通常、解像度と言う場合はこの相対解像度を指し、 dpi（ディーピーアイ）という１インチの長さ中にいくつのドットが存在するかという単位で表す。これは横方向Ｗ（幅）に対するドット数である。私はこれまで、１インチの正方形の面積中のドット数と誤って理解していたため、話が分からなくなることがあった。面ではなくて横方向、縦方向の線に対するドット数だったのである。
プリンターの場合は「印刷解像度」、スキャナは「画像解像度」と名前を付けることもあるが、相対解像度であることにかわりはない。
プリンターとかスキャナーの解像度はこの相対解像度で表わす。モニターは上に述べたように通常は絶対解像度で表わすが、相対解像度も持っていて簡単に算出することができる。プリンターやモニターは固有の相対解像度を持っているので、このハードウエアの解像度とデータの解像度をマッチングさせるときれいな出力が得られる。
出力をきめずに適当に画像を作成してしまうと、出力段階できれいに出力するためには大変苦労をすることがある。場合によってはスキャニングやデジカメ撮影をやり直さなければならない。この出力を考えて作業を開始するという方法は非常に重要だと思う。
画素自体は物理的な大きさとは関係なく、その集合である画像ファイルも物理的な大きさは関係しないので、画像ファイルには相対解像度はなく、絶対解像度のみである。しかし、その画像ファイルをモニターや印刷で出力する場合に相対解像度が出てくる。
画像ファイルをグラフィックソフトで拡大縮小した場合には、それをモニタやプリンターで出力すると表示画面の画像の鮮度（画質）はいずれも悪くなる。例えば２倍に拡大した場合、元の１個の画素を縦横２個合計４個の画素に置き換えるだけなので、画像の大きさ（解像度）は２倍になるが画質は２分の１に劣化する。２分の１に縮小した場合は縦横２個合計４個の画素を間引いて１個にするので、同様に画質は劣化するが、画像の大きさ（解像度）も同じ割合で小さくなるので、画質の劣化は目には感じ難い。
画像ファイルの絶対解像度と表示画面のサイズの関係は、出力するハードの相対解像度（dpi）によって決まる。画像の絶対解像度（画素数）と出力ハードの相対解像度（dpi）、出力表示サイズ（ｃｍ）の間には以下の数式が成立する。
出力表示サイズ（ｃｍ）＝画像解像度（画素数）÷出力ハードの解像度（dpi）×２.５４
次に、パソコンで使われるハード別に、解像度を検討していくことにする。１．モニタと解像度、２．プリンタと解像度、３．スキャナと解像度、４．デジカメと解像度の順でまとめてみた。
ディスプレイ（モニタ）の解像度はふつうは絶対解像度で表現し、表示解像度とも呼ばれる。例えば、１２８０×１０２４というのは、横方向はドット、縦方向は走査線のライン数という絶対解像度であり、相対解像度のdpiで表現することはほとんどない。
モニタの相対解像度は、Windowsマシーンでは標準は９６dpiと言われているが、モニタとビデオカードの組み合わせで様々な解像度を選択できるので、この値は一つの目安に過ぎない。これに対してMachintoshは発売当初から相対解像度を７２dpiとしてきた。しかし、Machintoshの世界にもマルチシンクモニタが広がってきて、７２dpiも今では一つの目安となっている。このように現在使用されているモニターの相対解像度はかなりのバラツキがあるが、Ｗｅｂサイトに画像を載せる場合は、Ｍａｃの標準であった７２dpiにしておくのが無難だろう。
モニタ解像度の実際を知るために、私の現在使っているモニターで調べてみた。現在使っている３種類のモニターはすべて液晶であるが、その最高の解像度を見ると、一番よく使っているのは（１）SONY CPDL181で、規格はSXGA：280ｘ1024 pic、９１ dpiである。次に良く使うのは（２）SONY CPDL200で、規格はXGA：1024ｘ 768 pic、８５ dpiである。最後は（３）SONY PCG-FX77Gというノートパソコンで、規格はSXGA+：1400ｘ1050 pic、１１７ dpiである。このように私が使っている３個のモニターの相対解像度は９１、８５、１１７dpiとまちまちである。
最初の２個のモニタはマルチスキャン（マルチシンク）のため、絶対解像度のほかに相対解像度も変えることができるが、最後のモニタはシングルシンク（固定シンク）タイプのため、絶対解像度は変えられるが相対解像度は１１７ dpiに固定されている。
私のモニターの個別データ
（１）SONY CPDL181 画面サイズ１８.１インチ（４６cm）
実寸：３５.８ｘ２８.８cm →１４.１ｘ１１.３ inch W:H＝5:4
解像度：このディスプレイはマルチシンクモニタで、ビデオカードとの組合わせにより、
解像度は以下のように４段階を選択できる。
| 絶対解像度 | 相対解像度 | 横縦比 | 表示規格 |
|---|---|---|---|
| 1280ｘ1024 pic | ９１ dpi | W:H＝5:4 | SXGA |
| 1024ｘ 768 pic | ７３ dpi | W:H＝4:3 | XGA（この規格で使用） |
| 800ｘ 600 pic | ５７ dpi | W:H＝4:3 | SVGA |
| 640ｘ 480 pic | ４５ dpi | W:H＝4:3 | VGA |
これは診察机の前に置き、最も長時間使っている。ＸＧＡのサイズで使っているのは、この７３dpiの解像度であれば、９０ｃｍ離れた位置のモニターを見るのが苦痛でないためで、１ランク上のＳＸＧでは文字が小さく目が疲れる。
（２）SONY CPDL200 画面サイズ１５インチ（３８cm）
実寸：３０.４ｘ２２.８cm →１２.０ｘ８.９８ inch W:H＝4:3
解像度：このディスプレイはマルチシンクモニタで、ビデオカードとの組合わせにより、
解像度は以下のように３段階を選択できる。
絶対解像度 相対解像度 横縦比 表示規格
| 絶対解像度 | 相対解像度 | 横縦比 | 表示規格 |
|---|---|---|---|
| 1024ｘ 768 pic | ８５ dpi | W:H＝4:3 | XGA（この規格で使用） |
| 800ｘ 600 pic | ６７ dpi | W:H＝4:3 | SVGA |
| 640ｘ 480 pic | ５３ dpi | W:H＝4:3 | VGA |
これは尿検査コーナー横の机に置き、主として画像処理と大量印刷用に使っている。（１）のＰＣとはＬＡＮで接続している。
（３）SONY PCG-FX77G 画面サイズ１５インチ（３８cm）
実寸：３０.４ｘ２２.８cm →１２.０ｘ８.９８ W:H＝4:3
解像度：このディスプレイはシングルシンク・モニタのため相対解像度は固定されている。
だから VGAを選ぶと全画面の半分以下のサイズで表示されるが文字の大きさは変わらない。
| 絶対解像度 | 相対解像度 | 横縦比 | 表示規格 |
|---|---|---|---|
| 1400ｘ1050 pic | １１７ dpi | W:H＝4:3 | SXGA+ |
| 1280ｘ1024 pic | １１７ dpi | W:H＝5:4 | SXGA（この規格で使用） |
| 1024ｘ 768 pic | １１７ dpi | W:H＝4:3 | XGA |
| 800ｘ 600 pic | １１７ dpi | W:H＝4:3 | SVGA |
| 640ｘ 480 pic | １１７ dpi | W:H＝4:3 | VGA |
これは、（１）と同じく診察机の上に置き（１）のサブ的に使っている。これも（１）とＬＡＮで結んでいる。シングルシンクモニタのため絶対解像度を下げても文字のフォントは大きくならず、使えるサイズが少なくなるだけである。ＳＸＧＡで使っているのは、ＳＸＧＡ＋にするとフルカラーが使えず、ハイカラーになるためである。もちろん、ハイカラーにしても画質にそれほど変わりはないだろうとは思う。
○参考１．ＩＢＭ−ＰＣ／ＡＴ互換機モニタ表示の規格
| 規格 | 画面解像度 | 横：縦（対角腺） |
|---|---|---|
| VGA(Video Graphics Array) | 640x480 | 4：3(5) |
| SVGA(Super-VGA) | 800x600 | 4：3(5) |
| XGA(Extended Graphics Array) | 1024x768 | 4：3(5) |
| SXGA(Super-XGA) | 1280x1024 | 5：4(6.4) |
| SXGA+ | 1400x1050 | 4：3(5) |
| UXGA(Ultra-XGA) | 1600x1200 | 4：3(5) |
| UXGA(Ultra-XGA) | 1600x1200 | 4：3(5) |
○参考２．マルチシンクモニタ multisync monitor
１９８６年NEC Home Electronics が発売した世界初のマルチスキャンディスプレイの製品名。マルチスキャンディスプレイの代名詞としても利用される。ビデオカードとの組合わせにより、解像度を幾種類か変更できる。反対語は固定シンクモニタ（シングルシンクモニタ）
○参考３．水平解像度（テレビ本）
テレビやビデオの性能を示す数値のひとつで、モニタ上で垂直方向に何本の線が引けるかということ。水平解像度400本は400本の線を認識できるということで、パソコンのモニターの６４０ｘ４８０の４８０に対応する。
プリンタの解像度は相対解像度dpiで表し、印刷解像度と呼ぶこともある。横方向の幅（Ｗ）の解像度が本来の解像度で、縦方向の解像度もカタログには書かれているが、こちらは通常使われない。プリンタも固有の解像度を持ち、２〜３段階に切り替えることができる。しかし、スキャナのように無段階に変えることはできない。
私の現在使用中のプリンターについて調べてみると、３００、６００、１２００dpiの系列と３６０、７２０、１４４０dpiの系列に大別される。
（１）LBP-320Pro CANON）
６００ dpi：ファインイメージモード
３００ dpi：標準イメージモード
これはレーザープリンタで、診察机の前の棚に置き、日常の通常の印刷に使っている。
（２）LBP-1810（CANON）
１２００ dpi：スーパーファインモード
６００ dpi：ファインモード
３００ dpi：クイックモード
これは、尿検査コーナー横の机に置き、大量の重要な印刷（例えば版下作り）などに使う。
（３）PM-920C（EPSON）
１４４０ dpi：フォト印刷
７２０ dpi：スーパーファイン
３６０ dpi：ファイン （デフォルト）
これは、尿検査コーナー横の机の前の棚に置き、カラー印刷（ＣＤラベル印刷）などに使う。
○実用的なプリンター解像度
３００dpiの系列のプリンタでは３００dpiが、３６０dpiの系列のプリンタでは３６０dpiが、画質と印刷時間を考慮した場合の実用的解像度である。そのわけは、人間の目の点を識別できる限界がほぼそれぐらいとされていることと、階調や色をドットの集合で表現していることによる。それ以上の解像度にしても、ほとんどのプリンタは処理に時間がかかるが、視覚的にはあまり変わらない。
○印刷の種類と最適な印刷結果が得られるプリンター解像度
フォト印刷（美術印刷） ６００ or １２００dpi ７２０ or １４４０dpi
スーパーファイン印刷 （雑誌印刷） ３００ or ６００dpi ３６０ or ７２０dpi
ファイン印刷（新聞印刷） １５０ or ３００dpi １８０ or ３６０dpi
○印刷出力サイズから画像データ解像度の算出（表示サイズ→ピクセル数）
上記のプリンタの最適相対解像度と出力サイズから、データの絶対解像度は決まってくる
出力サイズ（cm）、プリンタ最適解像度（dpi）、データ絶対解像度（画素数）の関係は
データ絶対解像度（pic）＝出力サイズ（cm）÷２.５４×プリンタ最適解像度（dpi）
例えば３６０dpi系のプリンターでファイン印刷を行う場合３６０dpiを選ぶとして
出力サイズがＡ５版の大きさの場合
Ａ５判のサイズは１４.８×２１.０cmだから
１４.８÷２.５４×３６０≒２０９７
２１.０÷２.５４×３６０≒２９７６
画像ファイルの絶対解像度は２０９７×２９７６ pic となる。
○データ解像度から印刷出力サイズの算出（ピクセル数→表示サイズ）
上記のプリンタの最適相対解像度とデータの絶対解像度から印刷出力サイズは決まる
出力サイズ（cm）＝データ絶対解像度（pic）÷プリンタ最適解像度（dpi）×２.５４
例えば３６０dpi系のプリンターでファイン印刷を行う場合３６０dpiを選ぶとして
画像ファイルが３６００×５４００（pic）の場合
３６００÷３６０×２.５４＝２５.４
５４００÷３６０×２.５４＝３８.１
印刷出力サイズは、２５.４×３８.１cmとなる
○出力サイズに合わせるためのデータの解像度変換（拡大／縮小）
スキャナ取り込みの場合は、スキャナの出力解像度を上記のプリンタの最適相対解像度にして、出力サイズを入力して取り込めば、出力サイズに最適の画像データは得られる。
例えばプリンターで３６０ dpi の解像度で印刷する場合、
印刷物の幅（cm）、原稿の幅（cn）、スキャナの解像度（dpi）とすると
スキャナの解像度（dpi）＝印刷物の幅（cm）÷原稿の幅（cm）×３６０
これに対して、デジカメ撮影では画像データは数段階に固定されている。また、既に画像ファイルとして存在する場合も解像度は固定されている。このような場合は、グラフィックソフトで修正する。拡大縮小により画質が劣化する可能性があるが、元のサイズの２の倍数で拡大または縮小すると、ジャギー（ギザギザ）が出難い。
○参考サイズ
| フィルム３５mm | ３.６×２.４cm | １.４２x０.９５inch |
| ＡＰＳ | ３.０２×１.６７cm | １.１９x０.６６inch |
| プリントＬ判 | １２.７×８.９cm | ５.００x３.５０inch |
| ２Ｌ判 | １７.８×１２.７cm | ７.００x５.００inch |
| ポストカード | １４.５×９.５cm | ５.７０x３.７４inch |
| Ａ４判 | ２１.０×２９.７cm | ８.２７x１１.７inch |
| Ａ５判 | １４.８×２１.０cm | ５.８３x８.２７inch |
| Ａ６判 | １０.５×１４.８cm | ４.１３x５.８３inch |
| Ｂ５判 | １８.２×２５.７cm | ７.１７x１０.１inch |
スキャナの解像度は相対解像度dpiで表す。CCDセンサーの受光素子数（画素数）は横方向の解像度であり、機械的に送るステップ数が縦方向の解像度になる。CCDの素子数は簡単に変えることは出来ないが、機械送りのステップ数は自由になるので、横方向の２倍の解像度を縦方向（送り方向）に持たせているスキャナが多い。この縦方向の解像度は、文字や線画の取り込みには有効だが、画像の取り込みにはほとんど意味が無いので、縦方向（送り方向）の解像度は通常無視される。
最大入力解像度が1200dpiのスキャナでは、１ピクセル＝１ドットとして最大1200ppiの画像が作成できる。350ppiの画像を作成するとき、何倍まで拡大できるかというと「1200÷350≒3.4」で約3.4倍までの拡大ができる。
デジタルカメラはその性能を絶対解像度で表す。２００万画素クラスとか６００万画素クラスと表し、相対解像のdpiは使わない。これはメモリーに画像ファイルを記録しているのであり、画像ファイルと同じことで相対解像度とは無関係である。
○デジタルカメラで作成される最大の画像ファイルの解像度
| ３５０，０００画素 | ６４０ｘ ４８０ | ＶＧＡ（４：３） |
| ８７０，０００画素 | １０２４ｘ ７６８ | ＸＧＡ（４：３） |
| １，３００，０００画素 | １２８０ｘ ９６０ | （４：３） |
| ２，１４０，０００画素 | １６００ｘ１２００ | ＵＸＧＡ（４：３） |
| ２，４００，０００画素 | ２４００ｘ１８００ | （４：３） |
○デジタルカメラ「FinePix4500」解像度と作成可能画像の解像度
現在使用中のデジタルカメラ「FinePix4500」の解像度は２４０万画素で、これで作成可能な画像ファイルの解像度は、２４００ｘ１８００、１２８０ｘ９６０、６４０ｘ４８０の３種類である。
解像度について私なりにまとめたものに「実用解像度」というタイトルを付け、Ｗｅｂサイトに掲載することにした。この「実用」という言葉は、１５年ばかり前から私がしばしば使ってきた修飾語で、府医のマイコンクラブ時代には「実用バッチファイル」、「実用コンピュータグラフィックス」という講義原稿を印刷して会員に配った。またＮｉｆｔｙのパソコン通信時代には「実用画像通信」という題名の講演の他に、Ｎｉｆｔｙのデータ・ライブラリにＵＰもしたことを思い出す。
私は教養のためだけの知識を好まず、また、未整理の雑然とした沢山の知識は、整理された少しの知識に実戦上劣るとこれまで思ってきた。パソコンのような道具の場合は特に実際に役に立つ知識が大切なので、ことさら「実用」を掲げてきたような気がする。
久しぶりに、この「実用」を冠したのは「解像度」という概念が、分かり難く、いろいろな書物で調べても、理解が浅かったり、間違っていたり、系統立てて書かれていなかったりで、頭が混乱させられたので、私なりにまとめ直したことによる。
結果として、私なりに「解像度」について実用上有用なまとめができた。老年痴呆気味の頭にはこれを長く記憶しておくことが不可能なので、これも備忘録のつもりでＷｅｂサイトに掲載しておく。数日これにかかりきりだったが、まとめ終えた今はホットした気持だ。
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