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フォーマットについて
RLE(Run-Length Encoded)は、Utah RLEフォーマットの文脈では、1983年頃にユタ大学コンピュータサイエンス学部のSpencer W. ThomasがUtah Raster Toolkitの一部として開発したラスター画像ファイルフォーマットを指します。このフォーマットは、同一ピクセル値のシーケンスをカウント値のペアに圧縮するスキャンライン指向のランレングスエンコーディング方式を使用して画像を格納し、大きなソリッドカラー領域を持つ画像 — 当時のコンピュータサイエンス研究で一般的だったコンピュータ生成グラフィックスやレンダリングされたシーンに典型的 — に対して良好な圧縮率を実現します。Utah RLEは1〜255のカラーチャンネル/ピクセルをサポートし、各チャンネル8ビットで、画像寸法、チャンネル数、背景色、オプションのカラーマップを指定するヘッダーを含みます。フォーマットは追加チャンネルとしてアルファチャンネルデータに対応し、空のスキャンライン(背景色と一致するもの)はさらなる圧縮のために完全に省略できます。Utah Raster Toolkitは、RLE画像を操作するためのUnixコマンドラインツール群 — コンポジット、スケーリング、回転、色操作、フォーマット変換などの操作 — を提供し、後にNetpbmやImageMagickに引き継がれるソフトウェアパラダイムを確立しました。利点の一つは、コンピュータグラフィックスにおけるフォーマットの基礎的役割です。Utah Raster Toolkitとそのフォーマットは、Phongシェーディングモデル、Gouraudシェーディング、ティーポットを生み出したのと同じ研究環境から誕生し、初期のコンピュータグラフィックス研究成果の多くがこのフォーマットで保存されました。フォーマットはImageMagick、GIMP、および各種レガシーグラフィックスツールでサポートされています。
PALは、直接RGB値ではなく輝度-色度モデルを使用して色情報を格納する16ビット/ピクセルのインターリーブYUV画像フォーマットです。各ピクセルペアはUYVYバイト順序を使用して4バイトにパックされます — U(Cb)、Y0、V(Cr)、Y1 — ここで2つの隣接ピクセルが単一のクロマ(色差)サンプルセットを共有しながら、それぞれ独自の輝度(明るさ)値を保持します。この4:2:2クロマサブサンプリングは水平方向の色解像度を半分にしますが、知覚への影響はごくわずかです。人間の視覚は色の詳細よりも明るさの変化にはるかに敏感だからです。このフォーマットの概念的なルーツは1960年代から1970年代にかけて開発されたアナログ放送テレビ規格にさかのぼり、輝度と色度を分離することで既存のモノクロ信号と並行した下位互換性のあるカラー伝送が可能になりました。デジタルイメージングでは、16ビットYUVはRGBに変換して表示する前にYCbCr色空間で内部的に動作するビデオキャプチャハードウェア、フレームグラバー、画像処理パイプラインの一般的な中間表現として機能します。PALの利点の一つは帯域幅効率です。16ビット/ピクセルでは、UYVYは非圧縮24ビットRGBの約3分の2のデータで事実上同等の知覚品質を維持し、高スループットのビデオキャプチャおよびリアルタイム画像処理アプリケーションに適しています。ビデオハードウェアがデータをキャプチャおよび出力する方式との直接的な対応もまた実用的なメリットです — 多くのキャプチャカードやカメラセンサーはネイティブにUYVYデータを生成するため、PAL形式での格納は不要な色空間変換ステップを回避し、レイテンシーの追加や丸め誤差によるアーティファクトを防ぎます。