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ビット深度の変更が画像に与える影響について

WRAYMERの顕微鏡用ソフトウェア（Microstudio・Spectman）のカメラサイドバーには、画像のビット深度を変更できる機能があります。

図１ Microstudioの「ビット深度」パネル
図2 Spectmanの「ビット深度」パネル

上記のビット深度パネルにより、リアルタイムプレビューのビット深度が変更できますが、この「ビット深度」を変更した場合、映像・画像にどのような影響が出るのでしょうか。

本記事では、ビット深度についての概要と注意点について解説していきます。

ビット深度とは

ビット深度は「1ピクセルあたりに割り当てるデータ量」のことを指し、その値が大きいほど色の階調（色表現）が豊かになります。つまり、ビット深度の値が大きいほど、表現できる色が増え、画像の詳細や色のグラデーションが滑らかになります。

ただし、情報量が増加するため、ビット深度の値が大きいほど画像のデータ容量も大きくなります。

ビット深度の違いを分かりやすく確認するため、以下の8ビット・1ビットの画像をそれぞれご覧ください。

グレースケール画像の場合、8ビットでは256色の階調を表現できますが、1ビット画像では白or黒の2色でしか表現されず、グラデーションは確認できません。

カラー画像は光の三原色にそれぞれ色の階調が存在するため、8ビットでは256階調の3乗である16777216色（約1677万色）で表現されますが、1ビット画像では各色に2階調しか存在しないため、2階調の3乗（8色）での表現となります。グレースケールの1ビット画像に比べると情報量は多少多くなりますが、やはりグラデーションはかなり粗く、細かな情報は表現されていません。

MIcroStudio・Spectmanで設定できるビット深度

WRAYMER顕微鏡用カメラ制御ソフトウェアMIcroStudio・Spectmanの「ビット深度」機能では、初期設定の8ビットのほか、機種により10ビットもしくは12ビットの設定が可能です。

これらのビット深度は、リアルタイムに表示されているプレビュー像のビット深度ですが、設定しているビット深度により、静止画・動画として保存した画像の色調にも影響します。

8ビット・10ビット・12ビットの色情報の違い

WRAYMER顕微鏡用カメラ制御ソフトウェアMIcroStudio・Spectmanで設定できるビット深度の色情報は、以下のような違い・差分があります。

  • 8ビット：各色チャンネル（RGB）に対し、256（8ビット｜2^8 = 256）の異なる輝度レベルが表現できます。カラー画像の場合、RGBで表現できる色の上限は合計で約1677万色（256 × 256 × 256）です。
  • 10ビット：各色チャンネル（RGB）に対し、1024（10ビット｜2^10 = 1024）の異なる輝度レベルが表現できます。カラー画像の場合、RGBで表現できる色の上限は合計で約10.7億色（1024 × 1024 × 1024）です。。
  • 12ビット：各色チャンネル（RGB）に対し、4096（12ビット｜2^12 = 4096）の異なる輝度レベルが表現できます。カラー画像の場合、RGBで表現できる色の上限は合計で約687億色（4096 × 4096 × 4096）です。

WRAYMER顕微鏡用カメラ 各機種のビット深度

WRAYMERでは、同じソフトウェア（MIcroStudio・Spectman）を使用する顕微鏡用カメラを複数取り扱っておりますが、選択・設定可能なビット深度の種類はカメラ機種により異なります。

  • USBカメラWRAYCAM-NOA630B：8ビット、10ビット
  • USBカメラWRAYCAM-NOA2000：8ビット、12ビット
  • USBカメラWRAYCAM-VEX230M：8ビット、12ビット
  • USBカメラWRAYCAM-VEX830：8ビット、12ビット
  • USBカメラWRAYCAM-VEX120：8ビット、12ビット
  • USBカメラWRAYCAM-EL310：8ビット ※
  • USBカメラWRAYCAM-EL510：8ビット ※
  • USBカメラWRAYCAM-CIX832：8ビット、12ビット
  • USBカメラWRAYCAM-CIX2000：8ビット、12ビット
  • USBカメラWRAYCAM-LEO310：8ビット、12ビット
  • マルチインターフェース4KカメラFLOYD-4K：8ビット ※
  • HDMI・EthernetデジタルカメラFLOYD-2A：8ビット ※

※USBデジタルカメラWRAYCAM-ELシリーズ、HDMI・EthernetデジタルカメラFLOYD-2A、マルチインターフェース4KカメラFLOYD-4Kについては、初期設定の8ビットのみでご利用いただけます（ビット深度パネルが表示されません）。

ビット深度設定についての注意点と利点がある用途

前述したとおり、ビット深度が深い（値が大きい）映像は豊富な色表現が可能ですが、パソコン等のディスプレイ上で映像・画像を確認する場合、ディスプレイ側の対応可能なビット深度にも注意が必要です。

一般的なディスプレイは8ビットのものが多く、仮にソフトウェアの設定を10ビット・12ビットで撮影を行った場合でも、ディスプレイ側が表現しきれないといったことがあります。

高いビット深度を撮影できるカメラと10ビット・12ビットをサポートするディスプレイと組み合わせることで、より高い色再現性の画像を撮影することができますが、このような環境を構築することが難しい場合でも、以下のようなケースで利点があります。

  • 写真印刷：家庭用プリンタを使用する場合、ディスプレイと同じく対応するビット深度に依存いたしますが、印刷業者等で写真印刷を行うような場合、ビット深度が深いほどより豊かな色表現の写真印刷が望めます。
  • データ抽出：画像をただ画像として目視するだけでなく、各ピクセルの色情報や輝度レベルをデータとして抽出されたいような場合、ビット深度が深いほどより多くの情報が得られます。