メディア情報処理 神戸大学国際文化学部 情報コミュニケーション論講座 森下 淳也 マルチメディアはデジタル • デジタル情報 • 画像 – 画像データとは – デジタルカメラの仕組み – 人間の目 • デジタル情報の貯蔵・運搬 – データ圧縮 – 非復元圧縮 • まとめ デジタル情報 • 0と1の有限の長さの並びで情報 を表す。状態を示すので、どの ようなもので0と1を表してよい。 その意味で無形である。 • 情報を表や目盛り付きの物差し で表し、項目に順序付けを行な う。それに番号付けを行なう事 で、0と1で表される(符号化)。 • 予め、何を表しているのかを 知っておく必要がある。 画像データ （ピクセル） 色を持つ 画像：矩形として広がる画素の集まり。 デジタルカメラの仕組み • デジタルカメラは、レンズ の後ろに画素一つひとつに ひとつの測定装置を配置し て撮影する装置である。 • 画素に対応する測定装置は、 CCD(Charge Coupled Device)や CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) というイメージセンサーが 使われている。 イメージセンサーの仕組み • イメージセンサーは画素毎に測 定装置が矩形に並んだ集合体で ある。一つひとつが光子を受け、 電流に変えて測定する。 • 光の強さ(光子の量)が流れる電 流の大きさになって測定できる。 • しかし、この装置では、何色か は分からない。明るさだけが測 れる装置である。 どうする？ 色の測定 • 測定装置の前に光の三原色 （赤、緑、青）のフィルタを 貼って、一つの画素で三原色 のうちの一つの明るさを測定 する。 • 並んだ画素の測定装置の前に 三原色のフィルタがパターン をなして並ぶ。 • 測定していない二つの原色の 明るさは周りの画素から計算 で求める。→ 偽色の発生 明るさ・色の情報 • 明るさ：256段階、0と1の並び8桁 • 色：光の三原色、赤、緑、青の明るさ 16,777,216色=(1,677万色)を表現 人間の目の仕組 • 人間の目は、レン ズである水晶体か ら入った光を網膜 で受け止める。 人間の目の仕組 • 網膜には、光を感じる視細 胞として桿体（かんたい） と錐体（すいたい）がある。 – 桿体 • 明るさのみを感知する。 感度は高いが応答は遅い。 暗い中で物が見えるのは このお陰。 – 錐体 • 光の三原色に対応した色 を感じる視細胞。網膜上 に 赤：緑：青=1:2:1 の割合で分布している。 感度は低いが応答は速い。 人間の目の仕組 • デジカメと同じ! デジタル情報の格納・運搬 • マルチメディアの情報は膨大である。 • 保存するには、その大きさを小さくする 工夫が必要。→ データ圧縮 • 実はインターネットの普及は、この工夫 が大きな原動力となっていた。 データ圧縮 • 使わない時に、小さくまとめておく。 • 衣類や布団ならビニールに入れて掃除機で空気を 抜く。空気を入れれば元に戻る筈。 • データ圧縮の原理は、0と1の並びを適当な長さの 0と1のパターンに区切って、出現頻度の高いパ ターンに小さな短い符号をつけて、全体の大きさ を小さくする。 • でも、この方法では精々、半分にしかならない。 非復元圧縮 • 言葉としては矛盾している。元に戻らな いなら変換で、圧縮ではない。 • 合い言葉は「人間に感知できない部分は ごまかしてよい」 – 音楽：mp3(MPEG-1 layer 3) – 写真：jpg(JPEG) JPEG • 激しく変化する色をごまかす。色を変化 の度合いを基準に数え直し、激しく変化 する部分を落とす。 元画像 576KB 圧縮画像 39.33KB 元画像 576KB 圧縮画像 19.07KB 元画像 576KB 圧縮画像 10.23KB 今日のまとめ（意外な所） • 色を識別できない画像の測定装置 • デジタルカメラは目と同じ仕組み • データ圧縮は、実はごまかしの連続。ご まかしていいという発想は、実は人間本 位であること。（工学という学問の文 化）
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