写真を保存するとき「JPEG」と「PNG」が選べるんですけど、どっちでもいいんですか？
実は得意分野が違うんだ。ファイル形式は「何を・どのくらいの品質で・どのくらい小さく」保存するかの約束ごと。用途に合わせて選ぶのが試験のポイントだよ。
画像の2つの表し方：ラスタとベクタ
画像の表し方には、大きく2つの方式があります。
- ラスタ形式（ビットマップ形式）：画像を細かい点（画素、ピクセル）の集まりで表す。モザイク画 のイメージ。写真のような複雑な色合いが得意だが、拡大すると点が目立ってギザギザになる
- ベクタ形式：「点の座標」「線の太さ」「塗りの色」など 図形を描く手順 で表す。設計図 のイメージ。拡大しても滑らかなので、ロゴや図面に向く
画像の形式
| 形式 | 色数 | 圧縮 | 得意な用途 |
|---|---|---|---|
| JPEG | フルカラー（約1,677万色） | 非可逆（圧縮率を選べる） | 写真 |
| PNG | フルカラーに対応 | 可逆 | 透過のある画像、図・スクリーンショット |
| GIF | 256色まで | 可逆 | 簡単なイラスト、アニメーション |
| BMP | フルカラーに対応 | 通常は圧縮しない | Windowsの標準的な画像 |
| SVG | — | — | ベクタ形式。ロゴ・アイコン |
「JPEG ＝ 写真（Photo） 向け、GIF ＝ G（ぐるぐる）動くアニメ」と覚えると、四択で迷いにくくなります。圧縮の「可逆・非可逆」の意味は、単元「圧縮（可逆・非可逆）と色の表現」で詳しく扱います。
音をデジタルにする：標本化・量子化・符号化
マイクが拾う音は、なめらかに変化する アナログ の波です。これをコンピュータで扱える デジタル（数値）に変えるには、3つの段階を踏みます。この方式を PCM（パルス符号変調）といいます。
- 標本化（サンプリング）：一定の時間間隔で波の高さを拾う。1秒あたりの回数を サンプリング周波数 という
- 量子化：拾った高さを、決められた段階の数値に丸める。段階を何ビットで表すかを 量子化ビット数 という
- 符号化：数値を0と1の並び（2進数）にする
標本化の回数が多いほど、量子化のビット数が大きいほど元の音に近くなりますが、データ量も増えます。
データ量の計算（1秒に 8,000回 標本化、8ビットで量子化、30秒）
- 1秒あたり：8,000回 × 8ビット ＝ 64,000ビット
- バイトに直す：64,000 ÷ 8 ＝ 8,000バイト
- 30秒分：8,000 × 30 ＝ 240,000バイト（240kバイト）
音声・動画・文書の形式
| 種類 | 形式 | 特徴 |
|---|---|---|
| 音声 | WAV | Windows標準。通常は 圧縮しない PCMのデータ |
| 音声 | MP3 | 聞こえにくい音を削る 非可逆圧縮。音楽配信で普及 |
| 音声 | MIDI | 演奏情報（音の高さ・長さ・強さ・楽器）を記録。波形を持たないので非常に小さい |
| 動画 | MPEG-1 | ビデオCD向け。比較的低画質 |
| 動画 | MPEG-2 | DVDやデジタル放送で使われる |
| 動画 | MPEG-4（MP4） | 圧縮率が高く、ネット配信・スマホで広く使われる |
| 文書 | 機種やOSが違っても 同じレイアウト で表示・印刷できる |
MIDIだけ、なんだか仲間はずれな感じがします。
そうなんだ。MP3やWAVは「録音したCD」、MIDIは「楽譜」。楽譜は演奏する機械（音源）しだいで鳴る音が変わるし、人の声は記録できない。でもデータはとても軽いんだ。
MPEG は動画（と音声）の圧縮規格のグループの名前、MP4 はMPEG-4の規格をもとにしたファイル形式です。「MPEG＝静止画」「JPEG＝動画」のように入れ替えたひっかけ選択肢に注意しましょう。
試験に出るポイント
- ラスタ形式 は画素の集まり（拡大で粗くなる）、ベクタ形式 は図形の描き方（拡大しても滑らか）
- JPEG：写真・フルカラー・非可逆 ／ GIF：256色・アニメ ／ PNG：フルカラー・可逆・透過
- MP3：非可逆圧縮の音声 ／ MIDI：演奏情報 ／ WAV：非圧縮の音声
- MPEG-2：DVD・放送、MPEG-4（MP4）：ネット配信・スマホ
- PDF：環境が違っても同じレイアウトで表示
- 音のデータ量 ＝ サンプリング周波数 × 量子化ビット数 × 秒数（÷ 8 でバイト）