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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. 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 高密度記録 高速通信 暗号化可能 圧縮可能. デジタルの欠点. A/D 変換時に劣化あり 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。

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授業展開＃３

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Presentation Transcript

  1. 授業展開＃３ アナログとデジタル

  2. 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

  3. 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 • 高密度記録 • 高速通信 • 暗号化可能 • 圧縮可能

  4. デジタルの欠点 • A/D変換時に劣化あり • 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。 ダイナミックレンジ（取込精度） サンプリング（時間）

  5. 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）：量子化 • 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

  6. 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

  7. 画像表示 ２画素 １画素

  8. 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

  9. 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。

  10. 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

  11. 情報の圧縮 • 音声圧縮（MP3） • 静止画像圧縮（JPEG） • 動画圧縮（MPEG）

  12. 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）

  13. 画像圧縮１ ２画素 １画素

  14. 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 Fn=ancosbnx 三角関数の和に変換

  15. 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

  16. コーディックの比較 条件：500kbps WME9 ＸviD http://head.egoism.jp/

  17. 演習 • デジタルの利点を挙げよ。 • デジタルの欠点を挙げよ。 • 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？ • ＳＸＧＡ、ＲＧＢ各８ビットの場合の情報量は何ビットか。 • 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 • １０進数の１～１０までを２進数で表現せよ。

  18. 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？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

  19. ＳＸＧＡ、ＲＧＢ各８ビットの場合の情報量は何ビットか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

  20. 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

  21. １０進数の１～１０までを２進数で表現せよ • 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 • 0, 1, 10, 11, 100, 101, 110, 111, 1000, 1001, 1010

  22. 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

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