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授業展開＃３ アナログとデジタル
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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
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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）
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
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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
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
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A/D変換 標本化と量子化 標本化 アナログ情報を読み取る 量子化 読み取った情報を、一番近い整数値で近似する。
アナログ情報を読み取る 量子化 読み取った情報を、一番近い整数値で近似する。 整数値をビット列に変換して、A/D変換が終了
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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
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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。 ダイナミックレンジ（取込精度） サンプリング（時間）
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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
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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
赤 255 緑 青 黒 白
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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 ・・・・・・・
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画素数 ＶＧＡ（Video Graphics Array）： 横 ６４０×縦 ４８０ドット
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
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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。
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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
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情報の圧縮 音声圧縮（MP3） 静止画像圧縮（JPEG） 動画圧縮（MPEG）
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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）
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画像圧縮１ １画素目 255 ２画素目 ３画素目 ４画素目 ５画素目 ６画素目 ７画素目 ８画素目 データ１ 255 ２ データ２ ３
２画素目 ３画素目 ４画素目 ５画素目 ６画素目 ７画素目 ８画素目 １画素 データ１ 255 ２ データ２ ３ データ３
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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
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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
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コーディックの比較 条件：500kbps WME9 ＸviD
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演習 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。
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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
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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
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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＝ ×1011ビット ～66ＧＢ
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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
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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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