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10. マルチメディア・データ □□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□■■□□

10-1 マルチメディア

 Webページは文字データだけでなく、画像、動画、音声などのいろいろな種類のデータを扱うことができる。コンピュータ上で、文字データも含めていろいろな種類の情報を統合して扱うことを「マルチメディア」という。

10-2 データサイズと通信

 画像や動画などのデータは、容量(サイズ)が大きい。サイズがあまりにも大きすぎると、通信回線を利用するインターネットでは多くの時間が必要となる。

縦横100ドット 8ビットカラー(256色)、縦横100ドット(ピクセル)の画像データのサイズを計算する。
全ドット数 = 縦のドット数 × 横のドット数
      = 100×100 = 10000(ドット)
データサイズ = 全ドット数×1ドット当たりのビット数
       = 10000×8 = 80000(ビット)
 80000ビットの画像データを通信速度64kbpsで送信するときに必要な時間を計算する。(ナローバンド:数10kbps程度)
通信速度の単位bpsはbit/s(ビット/秒)のことで、1秒間に送信できるビット数である。64kは64×1000 = 64000であるから、64000bpsのことである。
通信時間 = 送信データサイズ ÷ 通信速度
= 80000 ÷ 64000 = 1.25(秒)
 80000ビットの画像データを通信速度1Mbpsで送信するときに必要な時間を計算する。1Mbpsは1×106 = 1000000bps。(ブロードバンド:およそ500kbps以上)
通信時間 = 80000÷1000000 = 0.08(秒)
 縦横100ドット、10秒間の動画を送信するときに必要な時間を計算する。動画は1秒間に30枚程度の画像を書き換える(30fps:Frame Per Second)。
通信速度64kbpsの場合  通信時間 = 1.25×30 ×10 = 375(秒)
通信速度1Mbpsの場合  通信時間 = 0.08×30×10 = 24(秒)

10-3 圧縮

 データサイズが大きくなると通信時間が増えていく。そこで、少しでもデータサイズを小さくするため、圧縮(compression)という処理が考え出された。
 圧縮とは、一定の手順にしたがって、データの意味を保ったまま、容量を減らす処理のことである。例えば、「AAAAAABBBB」というデータをAが6個、Bが4個という意味で「A6B4」という符号で置き換えれば、意味を保ったまま10文字を4文字にすることができ、40%の容量に圧縮できたことになる。
 逆に、圧縮されたデータを元のデータに復元する処理は「解凍(extraction)」、「展開」、「伸張」などという。

(1) 可逆圧縮(lossless compression)
 圧縮されたデータを解凍すると、圧縮前のデータを完全に復元できる圧縮方式である。プログラムや文字データなどはデータが1ビットでも欠けるとまったく異なった結果になることから、圧縮を行う場合には必ず可逆圧縮を用いる必要がある。

(2) 非可逆圧縮(lossy compression)
 圧縮されたデータを解凍しても、圧縮前のデータを完全に復元することはできない圧縮方式である。画像や映像、音声などの圧縮に用いられる。

10-4 画像

 画像(静止画)のデータは、デジタルカメラやイメージスキャナなどの周辺装置からコンピュータに取り込む。しかし、そのまま使えることは少なく、ソフトウェアを使ってサイズや色の調整を行い、表示しても画像に影響が出ない程度にデータサイズを小さくする。
 また、画像データは画像作成ソフトなどを使って作成することができる。

ドロー系 … 線画で画像データを構成する。
ペイント系… ドット(点)の集まりで画像データを構成する。

10-5 動画

 動画は静止画を次々と表示することで動いているように見せる。テレビ(日本)で1秒間に30枚(29.97fps)、映画(フィルム)で24枚(24fps)の静止画を次々と表示している。1秒間の動画でも静止画の30倍のデータサイズになるので効率の良い圧縮方法が必要である。

形式 拡張子 解   説
MPEG .mpg
.mpeg
 ISOにより国際標準方式として策定された方式である。画像の中の動く部分だけを検出し保存するなどしてデータを圧縮している。MPEG-1からMPEG-4までの各規格が定められている。
 ・MPEG-1 VTR並み、ビデオCD
 ・MPEG-2 ハイビジョンテレビ並み、DVDビデオ
 ・MPEG-4 最大でMPEG-2同等、低速回線での配信
 ※MPEG-3はMPEG-2に吸収される。
AVI .avi  Microsoft社が開発した方式である。
 Windows Media Playerで再生できる。
WMV .wmv  MPEG-4を元にMicrosoft社が開発した方式である。
 Windows Media Playerで再生できる。
QuickTime .mov  Apple社が開発した方式である。
 QuickTime for Windowsで再生できる。
RM .rm  Real Networks社が開発した方式である。
 RealPlayerで再生できる。
DivX    Project Mayoによって開発されている、オープンソースのMPEG-4ビデオコーデック(COmpresser DECompressor:圧縮伸張ソフトウェア)である。
 通常のプレイヤーは無償で利用できる。
 ISO:国際標準化機構(International Organization for Standardization)

 これら以外にも新しい規格(方式)が誕生している。いずれもプレイヤーまたはコーデックをインストールすることで再生できる。

10-6 音声

 音楽CDは、アナログデータを1秒間に44100回デジタルデータに変換している(サンプリング周波数44.1kHz)。1曲当たりおよそ50MBの容量になる。

形式 拡張子 用   途
MIDI .mid  シンセサイザや音源とコンピュータを接続して楽曲データをやり取りするための規格である。音色、音程などのデータを送受信する手順が定められている。
WAV .wav  Windows標準の音声ファイルの形式である。WAVE形式などとも呼ばれる。音声信号をデジタルデータに変換したものを記録するための保存形式などが規定されている。
WMA .wma  Microsoft社が開発した音声圧縮方式である。人間の感じ取りにくい部分のデータを間引くことによって高い圧縮率を得る非可逆圧縮方式である。音楽CD並みの音質を保ったまま約1/22(64kbps)まで圧縮することが可能で、音質を犠牲にすればさらに高い圧縮率を得ることもできる。
MP3 .mp3  MPEG-1で利用されるLayer-3の音声圧縮方式である。人間の感じ取りにくい部分のデータを間引くことによって高い圧縮率を得る非可逆圧縮方式である。音楽CD並の音質を保ったままデータ量を約1/11(128kbps)に圧縮することができる。音質を犠牲にすればさらに高い圧縮率を得ることもできる。
 MPEG-1にはこのほかにもLayer-1、Layer-2の音声圧縮方式があり、音質をほぼ保った場合の圧縮率はそれぞれ約1/4、約1/7である。
AIFF .aif
.aiff
 Apple社が開発した音声ファイルのフォーマットである。
RealAudio .ra  Real Networks社が開発した方式である。
 RealPlayerで再生できる。
 これら以外にも新しい規格(方式)が誕生している。いずれもプレイヤーまたはコーデックをインストールすることで再生できる。


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