社会と情報

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
１情報の容量と伝送の特性
１情報の容量（問１）
 容量
情報を表すデータの単位ビット
単位と表記法
定義
バイト B
１B =８bit
キロバイト KB
１KB=1024B（=２１０B）
メガバイト MB
１MB=1024KB （=２１０KB）
ギガバイト GB
１GB=1024MB （=２１０MB）
2
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
伝送媒体の種類（問２）
3
ツイストペアケーブル
同軸ケーブル
光ファイバ
１情報の容量と伝送の特性
伝送速度とダウンロード時間
８MBのデータを64Kbpsでダウンロード
①　8MB  8  1024  1024(B)
 8  1024  1024  8(bit)
 67108864(bit)
8  1024  1024  8
②　 1048(　秒)  17.5(分)
64  1024
4
問３
128Kbpsの伝送速度で，フロッピーディスク2枚分
（2.88MB）のデータを転送する場合の転送時間を計
算せよ。
5
問４
伝送速度が28.8Kbpsの通信機器を使って，Webペー
ジに掲載された256色で100×100ドットの画像をダウ
ンロードしたい。ダウンロードにかかる時間はいくらに
なるか。
だたし，実際の通信は，回線の混雑などの原因により，
この通信機器の性能の50％の速度で行われるものと
する。
6
１情報の容量と伝送の特性
３伝送媒体の共有とスループット
 伝送媒体の共有 →設備の効率
 スループット
■ いつでも送信できるが，設備が大変
■ 待ち時間がある
受信中
お休み
お休み
送信中
7
２データの圧縮
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（問５）
 lzh
・・・日本で開発
 zip
 exe（自己解凍形式）
 Sit
 圧縮ソフト＝アーカイバ
8
２データの圧縮
圧縮の種類
シャノン・ファノ符号化
静的符号化ハフマン符号化
算術符号化
可逆圧縮
（損失のない
圧縮）
連長（ランレングス）符号化
動的ハフマン符号化
動的符号化
非可逆圧縮 JPEG圧縮法
（損失のある
音声符号化
圧縮）
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
9
２データの圧縮
２圧縮のしくみ
 ランレングス符号化
白白白白黒黒黒白白白白白黒黒黒黒黒黒黒黒
0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1
4
3
5
8
20ビット
圧縮
0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1
16ビット
伸長
圧縮率80%
0 1 1
0 1 0
1 0 0 0
1 1 0 0 0 1
1
000
2
001
3
010
4
011
5
1000
6
1010
7
110000
8
110001
10
4
3
5
8
問６
ランレングス符号化に基づいて圧縮された次のデータ
を，右の表に基づいて伸長せよ。また圧縮率を計算せ
よ。
1
000
2
3
4
001
010
011
5
6
1000
1010
7
8
110000
11000111
２データの圧縮
その他の圧縮法
 ハフマンの符号化
晴 0 0 ，曇 0 1 ，雨 1 0 ，雪 11 で符号化
晴
曇
晴
晴
雨
晴
晴
雪
曇
晴
晴
0
曇
10
20ビット
雨
110
10
雪
111
0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0
圧縮
0
10
0
0
110
0
0
111
0
16ビット
伸長
圧縮率80%
晴
曇
晴
晴
雨
晴
晴
雪
曇
晴
12
問７
次のデータを，晴00，曇01，雨10，雪11で符号化した
あと，右の表に基づいて圧縮せよ。また圧縮率を計算
せよ。
晴曇晴晴雨晴晴雪曇晴
晴
曇
雨
0
10
110
雪
111
13
２データの圧縮
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（問８）
形式
GIF
圧縮による
損失
なし
表現できる
色数
圧縮に適する
素材
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
14
２データの圧縮
色数の少ない画像の場合
GIF
265色(1735ﾊﾞｲﾄ)
16色(933ﾊﾞｲﾄ)
3色(613ﾊﾞｲﾄ)
圧縮ﾚﾍﾞﾙ50(1820ﾊﾞｲﾄ)
圧縮ﾚﾍﾞﾙ80(978ﾊﾞｲﾄ)
PNG8 16色(919ﾊﾞｲﾄ)
PNG8 2色(578ﾊﾞｲﾄ)
JPG
圧縮ﾚﾍﾞﾙ10(3432ﾊﾞｲﾄ)
PNG
15
PNG24(3135ﾊﾞｲﾄ)
２データの圧縮
色数の多い画像の場合
GIF
265色(16833ﾊﾞｲﾄ)
16色(949ﾊﾞｲﾄ)
3色(3358ﾊﾞｲﾄ)
JPG
圧縮ﾚﾍﾞﾙ10(7896ﾊﾞｲﾄ)
圧縮ﾚﾍﾞﾙ50(3901ﾊﾞｲﾄ)
圧縮ﾚﾍﾞﾙ80(2520ﾊﾞｲﾄ)
PNG24(34215ﾊﾞｲﾄ)
PNG8 16色(13450ﾊﾞｲﾄ)
PNG8 2色(2884ﾊﾞｲﾄ)
PNG
16
２データの圧縮
GIFフォーマット，JPGフォーマット
 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）
圧縮タイプの設定
圧縮レベルの設定
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２データの圧縮
音声の圧縮
 MP3 （ＭＰＥＧ-１ＡｕｄｉｏＬａｙｅｒ３）
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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３エラー検出とエラー訂正
１信頼できる通信
 エラー
送ったデータと受け取ったデータが異なる
こと
 エラー検出
エラーを見つけだすこと
 エラー訂正
エラーを訂正すること
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３エラー検出とエラー訂正
２エラー検出の原理（問９）
 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）
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
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エラー検出とエラー訂正
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
21
３エラー検出とエラー訂正
４エラー訂正の方法
 再送
同じデータを再び送ること
 TCPによるエラー訂正
パケットを送って「受け取った」という返事
がなければ，再度送ることで，情報を確実
に伝えることができる
22

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