Transcript 授業展開:3
授業展開#3
アナログとデジタル
アナログとデジタル
アナログの例
レコード、オーディオカセットテープ、レーザー
ディスク、VHS、BSアナログ、アナログ携帯
電話
デジタルの例
CD、DVD、コンピュータ、D-VHS、BSデジタ
ル、CSデジタル、地上波デジタル、デジタル
携帯電話
アナログ情報、デジタル情報とは
デジタル(離散量)
リンゴの数のように、1個、2個と数えることが
できる量
アナログ(連続量)
重さや長さのように、厳密に量ればいくらでも
細かく測れる量
デジタル量はコンピュータで処理が可能
アナログ情報の伝送と記録
伝送
減衰やノイズ
記録 劣化
アナログ情報をデジタル化することで問題点を
改善可能
アナログ情報をデジタル化すること A/D変換
デジタル化された情報をアナログ情報に戻すこ
と D/A変換
A/D変換 標本化と量子化
11
標本化
アナログ情報を読み取る
10
9
8
7
6
5
4
量子化
読み取った情報を、一番近い
整数値で近似する。
3
2
1
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
0
1
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10
11
12
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11
10
9
8
7
整数値をビット列に変換して、
A/D変換が終了
6
5
4
3
2
1
0
デジタルの利点
通信、記録などに対して情報の劣化がない
時間の経過や使用による情報の劣化がない
高密度記録
高速通信
暗号化可能
圧縮可能
編集が容易
画像、音声、動画を同じCD-ROMに保存可
能
デジタルの欠点
A/D変換時に劣化あり。標本化、量子化の段階で誤差が入
る。 完全に元の波形を再現できない。
離散
値の離散:連続的な入力に対して、変換値がとびとびになる。
時間の離散:取り込みや処理に時間がかかるため、時間が
とびとびになる。
(ダ
取イ
込ナ
精ミ
度ッ
)ク
レ
ン
ジ
サンプリング(時間)
CDの例
直径:12cm、厚さ:1.2mm
トラックピッチ:1.6μm
サンプリング周波数:44.1kHz
ダイナミックレンジ:16ビット(216=65,536)
2ch、74分(74分)、(容量:780/640MB)
転送速度:150kB/s
CDの容量:44,100×16×2×74×60÷8=
783,216,000byte=747MB
1秒間に44,100回のサンプリング
65,536段階に量子化
画像の量子化
色のデジタル化
R、G、B
各8ビットとする( 28=256階調)
28×28×28=224=16,777,216色
加法混色
R
G
B
赤
255
0
0
緑
0
0
255
青
0
255
0
黒
0
0
0
白
255
255
255
画像表示
アナログ画像を小さなマス目に分けて、
それぞれを量子化する
2画素
1画素
1画素目データ
R1 G1 B1
2画素目データ
R2 G2 B2
・・・・・・・
画素数
VGA(Video Graphics Array):
横 640×縦 480ドット
SVGA(Super Video Graphics Array) :
横 800×縦 600ドット
XGA(eXtended Graphics Array) :
横1024×縦 768ドット
SXGA(Super eXtended Graphics Array) :
横1280×縦1024ドット
VGA規格RGB各8ビットの1画面の情報量
8×3×640×480=7,372,800ビット
=921,600バイト
=900kバイト
動画(ビデオ画像)の場合
1秒間に30コマの場合
1秒間の画像データを蓄えておく場合には30
倍の容量が必要である。
情報通信
1秒間に送信できる情報量bps(bits per
second)
アナログ電話回線:28.8kbps~
ISDN:64kbps
ADSL:8~40Mbps
CD:1.4Mbps
デジタル衛星:1.5~30Mbps
光ファイバー:100Mbps
情報の圧縮
音声圧縮(MP3)
静止画像圧縮(JPEG)
動画圧縮(MPEG)
音声圧縮
音は空気の振動であり、これは三角関数(コサイン
など)の和で表すことができる。(離散コサイン変換)
F1=a1cosb1x
F2=a2cosb2x
F3=a3cosb3x
F4=a4cosb4x
・・・・・・・・・・・
Fn=ancosbnx
また、三角関数の和により、元の音に戻すことができ
る。この際、影響度の小さい関数を省略することによ
り、情報を圧縮する。(MP3)
画像圧縮1
2画素
1画素
1画素目
255
0
0
2画素目
255
0
0
3画素目
0
0
255
4画素目
0
0
255
5画素目
0
0
255
6画素目
0
255
0
7画素目
0
255
0
8画素目
0
255
0
データ1
255
0
0
2
データ2
0
0
255
3
データ3
0
255
0
3
画像圧縮2
6ドット
6ドット
36ドット分のデータ
連続関数へ変換
三角関数の和に変換
Fn=ancosbnx
コーディック(Codec)
無圧縮の動画データは非常に大きいので、
特定の形式で符号化圧縮(エンコード)させ、
再生時に展開(デコード)する。この時に利用
する装置やソフトウェアをコーディックという。
音声用コーディック:LAME, Ogg Vorbis,
AC3Filter
動画用コーディック:DivX5, WMV, WMA,
XviD, Huffyuv, x264
コーディックの比較
条件:500kbps
WME9
XviD
http://head.egoism.jp/
演習
①
②
加法混色においてR、G、B 各3ビットとす
ると表現できる色の数はいくつか?
SXGA、RGB各8ビットの場合の情報量は
何ビットか。
③
SXGA、RGB各8ビット、毎秒30コマとする。10
分間の情報量は何ビットか
④
10進数の1~10までを2進数で表現せよ。
加法混色においてR、G、B 各3ビットとす
ると表現できる色の数はいくつか?
R:23
赤において表現出来る色の種類
G:23 緑において表現出来る色の種類
B:23 青において表現出来る色の種類
すなわち
23 × 23 × 23 =8×8×8=512色
SXGA、RGB各8ビットの場合の情報
量は何ビットか
SXGA:横1280×縦1024ドット
8×3×1280×1024=31,457,280ビット
=3,932,160バイト
=3,840kバイト
=3.75Mバイト
SXGA、RGB各8ビット、毎秒30コマとす
る。10分間の情報量は何ビットか
1コマの情報量
8×3×1280×1024=31,457,280ビット
10分間=10×60×30=18,000コマ
総情報量
31,457,280×18,000=5.6623104×1011ビット
~66GB
10進数の1~10までを2進数で表現
せよ
0,
0,
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
1, 10, 11, 100, 101, 110, 111,
1000, 1001, 1010
PC演習
日本語入力
ワード基礎(文章の成形、文字飾り)
タブ、段落、センタリングなど
フォント、サイズ、文字飾り
ヘッダー、フッター
ワード基礎(表の作成、図の作成)
表の作成と書式設定(幅など)
図の作成