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画像など、マルチメディアデータの表現方法

Last updated at Posted at 2022-07-18

画像や音声はディジタルデータへ変換することで、数値で表せるようにして扱う。

コンピュータが画像、音声、動画、自然界にあるいろいろな情報(アナログ情報)を扱うためにはディジタルデータへの変換が必要となる。

アナログ情報とは

境目なく連続して変化する情報のこと。

ディジタル情報とは

ある範囲を規定の桁数で区切って数値化したもの
仮に1分を60秒と決め60で区切って数値表現をする。

画像データは点の情報を集めたもの

コンピュータの扱う画像データの表し方はビットマップ方式だ。
細かいドットの集まり。
色は1ビットの場合2色白黒。
16色で4ビット
フルカラーで24ビットの情報量が必要。

画像のデータサイズ
ドットが縦横307200個、色数は24ビット
両者をかけると921,600ビットになる。

気づき

ドット数と色数をかけると画像のデータサイズがもとまるのか。

音声データは単位時間ごとに区切りを作る

音声データはアナログの波形データを、ディジタル化して数値表現する代表格PCM(Pulse Code Modulation)方式です。
標本化して量子化して符号化する。

標本化(サンプリング)

アナログデータを一定の時間操作で区切り、その時間ごとの信号レベルを標本として抽出する処理
波形データに縦の線で区切りをつける。
この区切りの間隔をサンプリング周期という。
CDのサンプリング周期は1/44100秒になる。

アナログ信号から、一定の時間間隔で区切ってデータを採取することです。この時間間隔を「標本化周波数(サンプリング周波数)」と呼び、 Hz(ヘルツ)という単位で示します。 1 秒間に 1 回が 1 Hz です。
CD のサンプリング周波数は、44.1 kHz(キロ・ヘルツ)であり、1 秒間に 44.1 × 1000 = 44100 回のデータの採取を行います。
出典 https://www.seplus.jp/dokushuzemi/fe/fenavi/easy_calc/sampling_voices/#:~:text=%E3%81%93%E3%81%AE%E6%99%82%E9%96%93%E9%96%93%E9%9A%94%E3%82%92%E3%80%8C%E6%A8%99%E6%9C%AC,%E3%81%AE%E6%8E%A1%E5%8F%96%E3%82%92%E8%A1%8C%E3%81%84%E3%81%BE%E3%81%99%E3%80%82

気づき 

サンプリング周期は1/44100秒
周波数が多ければ周期も1秒よりも小さくなるのか。

量子化

信号レベルを何段階で表現するか定め、サンプリングしたデータをその段階数に当てはめて整数化に置き換える処理
データを横に区切りをつける。
これはビット数によって区切りの多さが違う。つまりビット数でどれだけの範囲の数字を表現できるかで決まる。8ビットよりも16ビットの方が多く区切ることができる。

符号化

量子化で得た数値を2進数になおす。

気づき

標本化(サンプリング)、量子化はビット数が多いと細かくディジタルデータに置き換えることができる。
つまり原音に近いディジタルデータを作ることができる。

出典 キタミ式イラストIT塾 基本情報技術者 令和03年

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