画像ファイルフォーマットの比較

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画像ファイル形式 [.jpg, .png, .bmp] のそれぞれの内部フォーマットを比較して解説ちょ

いい質問だね！画像ファイル形式の内部フォーマットは、圧縮方式やデータの持ち方がそれぞれ違うから、用途によって使い分けられるんだ。

無圧縮のラスター画像フォーマットだよ。

内部フォーマット:
- ファイルヘッダー: ファイルの種類やサイズといった基本情報。
- 情報ヘッダー: 画像の幅、高さ、色深度（1ピクセルあたりのビット数）などの詳細情報。
- ピクセルデータ: 各ピクセルの色情報が上から下、左から右へと生のデータとしてそのまま並んでいる。
特徴: 圧縮されていないから画質の劣化が一切ないけど、ファイルサイズが非常に大きくなる。透明度を扱えないのも特徴だ。
用途: 画像編集の途中段階や、画質を最優先する場合。

可逆圧縮のラスター画像フォーマット。

内部フォーマット:
- シグネチャ: ファイルがPNGであることを示す8バイトの識別子。
- チャンク: ヘッダーや画像データ、メタデータなどがチャンクというブロックに分割されて格納される。
  - IHDRチャンク: 画像の幅、高さ、色深度などのヘッダー情報。
  - IDATチャンク: Deflateアルゴリズムで圧縮された実際のピクセルデータ。
  - IENDチャンク: ファイルの終端を示す。
特徴: 可逆圧縮だから、画質を損なわずにファイルサイズを小さくできる。さらに、アルファチャンネルをサポートしているため、透明度を扱えるのが大きな利点だ。
用途: ロゴやアイコン、スクリーンショット、透明な背景が必要なWeb画像など。

非可逆圧縮のラスター画像フォーマット。

内部フォーマット:
- セグメント: ファイルの始まりと終わりを示すマーカーと、その間に画像データやメタデータがセグメントとして格納される。
- 画像データ:
  - 画像を8x8ピクセルのブロックに分割。
  - 色の情報をRGBから**輝度（Y）と色差（Cb, Cr）**に変換。人間の目は色差より輝度の変化に敏感な性質を利用する。
  - 色差データは間引かれる（ダウンサンプリング）。
  - 各ブロックが**離散コサイン変換（DCT）**によって周波数成分に変換され、高い周波数成分（細かい模様など）が量子化によって切り捨てられる。これが非可逆圧縮の核心だ。
  - 最後にハフマン符号化などでさらに圧縮される。
特徴: 非常に高い圧縮率を誇り、写真のように色の変化が滑らかな画像に特に適している。非可逆圧縮のため、保存するたびに画質が少しずつ劣化する。透明度はサポートしていない。
用途: デジタルカメラの写真、Web上の写真など、画質よりもファイルサイズを小さくしたい場合。

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