マルチメディアの基礎まとめ【画像・音声・動画・3次元グラフィックスを解説】

　マルチメディアは，基本情報技術者試験をはじめとする情報処理技術者試験で出題される重要分野です。画像・音声・動画・3次元グラフィックスの特徴や，各種ファイル形式の違いを整理できていますか？

マルチメディアとは

　マルチメディアとは，文字・画像・音声・動画など，複数の情報をコンピュータで扱う技術のことをいいます。

※ Webサイト，動画配信，ゲーム，SNSなど，多くの場面で利用されている

文字データの表現とは

ビットマップフォント	文字を小さな点（画素）の集まりで表現するフォント。拡大すると文字の輪郭がギザギザになる
アウトラインフォント	文字の輪郭を数式で表現するフォント。拡大・縮小しても文字の形が崩れにくい

データ圧縮とは

　データ圧縮とは，データの内容を維持したり，一部の情報を削除したりすることで，データ量を小さくする技術のことをいいます。

※ マルチメディアでは大量のデータを扱うため，保存容量を多く消費したり，通信に時間がかかったり，データ処理に時間がかかったりする ⇒ データを圧縮して容量を小さくすることで，効率よく保存や送受信することができる

可逆圧縮と非可逆圧縮とは

可逆圧縮	圧縮したデータを元の状態に戻すことができる
非可逆圧縮	一部の情報を削除して圧縮するため，完全には元に戻せない

静止画とは

画像の表現形式とは

ビットマップ画像（ラスター画像）とは

　ビットマップ画像とは，画素（ピクセル）の集まりで画像を表現する方式です。

※ 写真のような細かな表現には適しているが，拡大すると画質が劣化する

ファイル形式	拡張子	圧縮方式	特徴
JPEG	.jpg .jpeg	非可逆圧縮	写真の保存に適している。圧縮すると画質が低下する
PNG	.png	可逆圧縮	イラストやWeb画像によく使われる。透過に対応
GIF	.gif	可逆圧縮	256色まで表示でき，アニメーションに対応している
BMP	.bmp	非圧縮	画質は劣化しないが，ファイルサイズが大きい

ベクタ画像とは

　ベクタ画像とは，点や線，図形などを数式で表現する方式です。

※ 拡大・縮小しても画質が劣化しないため，ロゴやイラストなどに利用される

ファイル形式	拡張子	圧縮方式	特徴
SVG	.svg	－	図形や文字を数値データで表現する。拡大しても画質が劣化しない

ペイントソフトとドローソフトとは

ペイントソフト	ビットマップ画像（ラスター画像）を作成・編集するソフトウェア
ドローソフト	ベクタ画像を作成・編集するソフトウェア

解像度とは

　解像度とは，画像のきめ細かさを表す指標のことをいいます。

※ 単位はdpiやppiを使用する

※ 詳細は，「出力装置の基礎まとめ（解像度とは）」を参照

色情報とは

　コンピュータでは，色を数値で表現します。

※ RGB：ディスプレイなどで利用，CMYK：印刷で利用

※ 詳細は，「出力装置の基礎まとめ（色情報とは）」を参照

音声とは

　音声は，アナログ信号をデジタルデータに変換（A/D変換）して扱います。

※ 音声をデジタル化するには，標本化（サンプリング），量子化，符号化の順に処理する

※ 詳細は，「通信に関する理論の基礎まとめ（符号化（エンコード）とは）」を参照

ファイル形式	拡張子	圧縮方式	特徴
WAV	.wav	非圧縮	音質が高いが，ファイルサイズが大きい
MP3	.mp3	非可逆圧縮	人間が聞き取りにくい音を削除して圧縮する。音楽配信などで広く利用されている
AAC	.aac	非可逆圧縮	MP3より効率的な圧縮が可能で，動画や音楽配信などで利用されている

動画とは

　動画は，多数の静止画を連続して表示することで映像を表現します。

ファイル形式	拡張子	圧縮方式	特徴
MPEG	.mpg .mpeg	非可逆圧縮	動画や音声を圧縮する規格。デジタル放送やDVDなどで利用されている
MP4	.mp4	非可逆圧縮	動画・音声・字幕などをまとめて保存できる形式。Web動画配信などで広く利用されている

MPEGの種類

MPEG-1	CD-ROMや約1.5Mビット/秒程度の動画向けの規格
MPEG-2	DVDやデジタル放送で利用される規格。MPEG-1より高画質・高解像度に対応
MPEG-4	高い圧縮率を実現した規格。インターネット配信やスマートフォンの動画などで広く利用される。64kビット/秒程度の低速回線にも対応

※ H.264/MPEG-4 AVC … 高い圧縮率と画質を両立した動画圧縮方式（コーデック）

3次元グラフィックスとは

　3次元グラフィックスとは，縦・横・奥行きの3方向の情報を用いて，立体的な画像をコンピューター上で表現する技術のことをいいます。

※ コンピューター上で作成した3次元データ（3Dモデル）を，画面に表示できる2次元画像へ変換する

ポリゴンとは

　ポリゴンとは，頂点と辺で構成された多角形のことをいい，3次元グラフィックスでは物体の表面を表現するために利用されます。

モーションキャプチャーとは

　モーションキャプチャーとは，人や物体の動きをセンサーやカメラで計測し，その動きを3次元モデルに反映させる技術のことをいいます。映画やゲームのキャラクターの動作作成などに利用されています。

※ モーフィング … 画像や図形を別の画像や図形へ滑らかに変形させる技術。映像の特殊効果やアニメーションなどで利用される

3次元グラフィックスの処理の流れ

モデリング	ポリゴンを構成する頂点や辺，面などの情報を用いて，物体の形状を3次元データとして作成する処理
テクスチャマッピング	物体の表面に画像や模様を貼り付け，質感を表現する処理
クリッピング	画面に表示する範囲外の部分を取り除き，必要な部分だけを描画対象にする処理
隠線消去，隠面消去	物体の裏側や手前の物体に隠れて見えない線や面を描画しないようにする処理
レンダリング	3次元モデルの情報を基に，2次元の画像を生成する処理

レンダリングで用いられる主な技術

シェーディング	光の当たり方や影を計算し，物体に立体感や質感を与える処理
レイトレーシング	光線（レイ）の反射や屈折，半透明表示などを計算し，現実に近い画像を生成する処理
アンチエイリアシング	図形の輪郭に発生するギザギザ（ジャギー）を滑らかにする処理

マルチメディア技術とは

ストリーミングとは

　ストリーミングとは，データをすべてダウンロードしてから再生するのではなく，受信しながら再生する技術のことをいいます。

例）動画配信サービス，音楽配信サービスなど

VR（Virtual Reality；仮想現実）とは

　VRとは，コンピューターによって作られた仮想空間を体験する技術のことをいいます。

例）VRゲーム，仮想訓練システムなど

AR（Augmented Reality；拡張現実）とは

　ARとは，現実の映像にコンピューターで作成した情報を重ね合わせる技術のことをいいます。

例）スマートフォンのARアプリ，道案内アプリ

まとめ

　今回は，マルチメディアに関する基本的な知識をシンプルにまとめてみました。マルチメディアでは，文字・画像・音声・動画などの情報をどのように表現・処理するのかを理解することが重要です。特に，データ圧縮，画像・音声・動画のファイル形式，3次元グラフィックス，ストリーミング，VR・ARなどの基本的なしくみを押さえておきましょう。

　理解が進んだら，基本情報技術者試験の過去問題にもチャレンジしてみてください。

• マルチメディアの過去問・解説

※ このページでは読みやすさを考慮し「コンピューター」，「サーバー」など長音付きで表記していますが，試験では「コンピュータ」，「サーバ」と表記されます

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