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第 2 章 第 2 節 情報通信の効率的な方法 1 情報の容量と伝送の特性 2 データの圧縮 3 エラー検出とエラー訂正. 情報 C プレゼン用資料(座学 23 ) 担当 早苗雅史. 1 情報の容量と伝送の特性. 1 情報の容量. 容量 情報を表すデータの単位 ビット. 1 情報の容量と伝送の特性. 2 伝送媒体と伝送速度. 信号 情報を色や形,電流や電圧の変化に変えたもの 伝送媒体 信号を伝えるもの 伝送速度 単位 bps ( bit per second ) 伝送距離. ツイストペアケーブル. 同軸ケーブル. 光ファイバ. - PowerPoint PPT Presentation
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2
1 情報の容量 容量 情報を表すデータの単位 ビット
1 情報の容量と伝送の特性
単位と表記法 定義
バイト B 1 B = 8 bit
キロバイト KB1 KB=1024B ( = 210
B )
メガバイト MB1 MB=1024KB ( = 210
KB )
ギガバイト GB1 GB=1024MB ( = 210
MB )
3
2 伝送媒体と伝送速度 信号
情報を色や形,電流や電圧の変化に変えたもの 伝送媒体
信号を伝えるもの 伝送速度 単位 bps ( bit per second ) 伝送距離
1 情報の容量と伝送の特性
ツイストペアケーブル 同軸ケーブル 光ファイバ
4
伝送速度とダウンロード時間
8 MB のデータを 64Kbps でダウンロード
8MB 8 1024 1024(B)
8 1024 1024 8(bit)
67108864(bit)
8 1024 1024 81048( ) 17.5( )
64 1024
①
② 秒 分
1 情報の容量と伝送の特性
6
1 圧縮と伸長 圧縮
情報をあらわす容量を減らすこと 伸長 (解凍,展開,復元)
圧縮したものをもとの情報に戻すこと ファイルの圧縮形式
lzh ・・・日本で開発zipexe (自己解凍形式)Sit
圧縮ソフト=アーカイバ
2 データの圧縮
7
圧縮の種類2 データの圧縮
可逆圧縮(損失のない圧縮)
静的符号化シャノン・ファノ符号化ハフマン符号化算術符号化
動的符号化
連長(ランレングス)符号化動的ハフマン符号化
ユニバーサル符号化
LZ 符号化BSTW 符号化
インターバル符号化
非可逆圧縮(損失のある圧縮)
JPEG 圧縮法
音声符号化
8
2 圧縮のしくみランレングス符号化
2 データの圧縮
白白白白黒黒黒白白白白白黒黒黒黒黒黒黒黒 1 000
2 001
3 010
4 011
5 1000
6 1010
7 110000
8 110001
00001110000011111111
0110101000110001
圧縮
20 ビット20 ビット
16 ビット16 ビット伸長
011 010 1000 110001
4358
4358
圧縮率 80%
9
その他の圧縮法ハフマンの符号化
2 データの圧縮
晴曇晴晴雨晴晴雪曇晴晴 0
曇 10
雨 110
雪 111
00010000100000110100
0 10 0 0 110 0 0 111 10 0
圧縮 20 ビット20 ビット
16 ビット16 ビット伸長
晴 00,曇 01,雨 10,雪 11 で符号化
圧縮率 80%
晴曇晴晴雨晴晴雪曇晴
10
3 圧縮と損失 損失のない圧縮,損失のある圧縮 画像の圧縮形式
2 データの圧縮
形式 圧縮による損失
表現できる色数
圧縮に適する
素材
GIF なし 256色 イラストロゴマーク
JPEG あり フルカラー 写真風景画
PNG なし フルカラー 汎用
11
色数の少ない画像の場合 2 データの圧縮
265 色 (1735 バイト )
16 色 (933 バイト ) 3 色 (613 バイト )
圧縮レベル 10(3432 バイト )
PNG24(3135 バイト )
圧縮レベル 50(1820 バイト )
圧縮レベル 80(978 バイト )
PNG8 16 色 (919 バイト )
PNG8 2 色 (578 バイト )
GIF
JPG
PNG
12
色数の多い画像の場合 2 データの圧縮
265 色 (16833 バイト ) 16 色 (949 バイト ) 3 色 (3358 バイト )
GIF
JPG
PNG
圧縮レベル 10(7896 バイト )
PNG24(34215 バイト )
圧縮レベル 50(3901 バイト )
圧縮レベル 80(2520 バイト )
PNG8 16 色 (13450 バイト ) PNG8 2 色 (2884 バイト )
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GIFフォーマット, JPGフォーマット
2 データの圧縮
GIF フォーマットインターレースGIF(画像の段階表示)透過GIF アニメーションGIF
JPG フォーマットプログレッシブJPG(画像の段階表示)
圧縮レベルの設定圧縮タイプの設定
14
音声の圧縮 2 データの圧縮
MP3 (MPEG - 1 Audio Layer3)12 分の 1 程度まで圧縮動画圧縮企画 MPEG-1 の音声部分
MIDI ( Musical Instrument Digital Interface )音声自体を記録しているのではない学期の音を数値化
WMA ( Windows Media Audio )マイクロソフト社が開発MP3 の半分まで圧縮「 Windows Media Technologies 」の音声部分
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2 エラー検出の原理 エラー検出のための冗長性
データを表現するために必要な最小の量を超えた情報を付加すること
エラー検出用のビット=付加ビット(パリティビット)
3 エラー検出とエラー訂正
0 1 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 =6
0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 =7
エラー検出用のビットを加えて,1の個数が偶数になるようにする
エラーでビットが変わってしまうと,1の個数が偶数でなくなる。
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3 エラー検出の限界 その他のエラー検出方法
訂正符号( error correcting code )2カ所(2ビット)の誤り検出
エラーの頻度が多くなると,エラー検出が困難
冗長性を増やすエラー検出しやすくなる=信頼性の増幅同じ伝送速度で送信できるデータ量が少な
くなる
3 エラー検出とエラー訂正