コンピュータシステム(6)
マルチメディア
マルチメディア技術
静止画像
静止画像のファイル形式
| ファイル形式 | 拡張子 | 特 徴 |
|---|---|---|
| JPEG形式 | .jpg .jpeg | ・1677万色の24ビットフルカラー静止画像の圧縮形式 ・非可逆圧縮方式(元のデータを復元できない、画質が落ちる) ・色調や階調表現の多いカラー写真画像などの圧縮に適している |
| GIF形式 | .gif | ・256色までの8ビットカラー静止画像の圧縮形式 ・可逆圧縮方式(元のデータを復元できる) ・圧縮方式はランレングス圧縮 ・イラストやアイコンの保存に適している |
| BMP形式 | .bmp | ・画像をドットの集まりで表す ・基本的には圧縮されていない(非圧縮方式) |
| TIFF形式 | .tif .tiff | ・異なる形式の画像データを保存可能 ・圧縮を行うかどうかの指定も可能 ・可逆圧縮方式(元のデータを復元できる) |
| PNG形式 | .png | ・静止画像を圧縮して保存するファイル形式 ・48ビットカラーを扱うことが可能 ・可逆圧縮方式(元のデータを復元できる) |
圧縮率
データ圧縮の比率のこと。圧縮率が高いほどファイルサイズを小さくできる
可逆圧縮方式
データの欠落がまったく起こらない圧縮方式のこと。圧縮された符号を復号すると、圧縮前のデータを完全に復元できる
非可逆圧縮方式
多少のデータの欠落を許容する代わりに、劇的に圧縮効率を高めた圧縮方式。圧縮されたデータを復号しても、圧
Exif
デジカメで撮影した画像ファイルの規格。撮影日時・解像度などの画像情報を追加でき、編集、印刷に活用できる
動画像
動画像のファイル形式
| ファイル形式 | 拡張子 | 特 徴 | |
|---|---|---|---|
| MPEG形式 | .mpg | 動画像を圧縮して保存するファイル形式。カラー動画像、音声の国際基準のデータ形式。MPEGには以下の3つの形式がある | |
| MPEG-1 | ・データ転送速度が1.5Mbps程度 ・画質はVHSのビデオ並み ・Video CDなどで利用されている | ||
| MPEG-2 | データ転送速度が4〜15Mbps程度 ・画質はS-VHSのビデオ並み ・DVD-VideoやATSCなどの次世代デジタルテレビなどで利用され ている | ||
| MPEG-4 | ・データ転送速度が64kbps程度 ・携帯電話や電話回線などの通信速度の低い回線を通じた、低画 質、高圧縮率の映像の配信を目的とした規格 | ||
| SWF形式 | .swf | ・Adobe Flashで作成されたファイル形式 ・Webブラウザなどに組み込まれたFlash Playerで再生する ・テキストや画像、音声、動画、アニメーション、それらを制御するプログラ ムなどを格納することができる | |
| AVI形式 | .avi | ・Windowsで音声付きの動画を扱うための形式 ・再生には適切なコーデックを用意する必要がある | |
| Quick Time形式 | .mov | ・Apple社の開発した、パソコンで動画や音声を扱うための形式 ・現在ではWindows環境でも広く使用されている | |
音声
| ファイル形式 | 拡張子 | 特 徴 |
|---|---|---|
| MP3形式 | .mp3 | ・映像データ圧縮方式のMPEG-1で利用される音声圧縮方式 ・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 可能 ・携帯音楽プレーやインターネットでの音楽配信に利用されている |
| WAV形式 | .wav | ・Windows標準の音声ファイルの形式 ・圧縮されないのでデータ容量が大きい |
| MIDI形式 | .midi | ・音色、音程などの楽譜データを保存、送受信する ・シンセサイザや音源とパソコンを接続して楽曲データをやりとりする ・通信カラオケ等で利用 |
情報の圧縮・伸張
JPEG、MPEGなどのファイル形式は、元のデータを圧縮して取り扱う。圧縮されたデータは、元のデータに戻す(伸張・解凍)操作を経て、コウンピュータ上で再現する。データの圧縮・伸張は、通常はソフトウェアによって行われるが、MPEG-2などのように、ハードウェア的に伸張を行う場合もある。
データを圧縮することで、そのファイルを保存するために必要となる記憶容量を小さくすることが可能。元のデータをどれだけ圧縮するかは「圧縮率」という指標ではかられる。ファイル圧縮方式の規格や、設定などによって、圧縮率は異なる。圧縮率が高ければ高いほど、小サイズ化が可能
| ファイル形式 | 拡張子 | 特 徴 |
|---|---|---|
| LZH形式 | .lzh | ・「LHA」などの圧縮ソフトウェアで圧縮したファイル形式 ・可逆圧縮方式 |
| ZIP形式 | .zip | ・「WinZip」などの圧縮ソフトウェ
アで圧縮したファイル形式 ・可逆圧縮方式 |
アーカイブ
複数のファイルを一つにまとめる処理のこと。ようりょうの大きいファイルを圧縮して空き容量を増やしたり、複数のファイルをまとめて配布したりするときに使用
JPEGやMPEGの圧縮
JPEGやMPEGなどは、ファイル形式自体が圧縮する仕組みを持っているため、自動的にデータが圧縮される
MR符号
FAXの画像を圧縮する方式。G3規格のファクシミリで使用
MMR符号
MR符号を拡張したもの。業務用製品などのファクシミリであるスーパーG3規格で使用
応用技術
| 名称 | 説明 |
|---|---|
| コンピュータグラフィックス(CG) | コンピュータを用いて静止画像や動画像を処理・作成する技術、または作成された画像や動画のこと。2次元と3次元の表現があり、2次元はタブレットを使ったペインティングや写真を取り込んだイメージ処理などに利用されている。3次元は映画や仮想世界の表現、シミュレーション、CADを利用した工業デザインなどに応用されている。数値データの演算により、画像を生成し表示させることを「レンダリング」という |
| バーチャルリアリティ(VR) | 現実にはその場に存在していない世界を、あたかもその場に存在するかのように知覚させる要因を生み出す技術の総称。具体的な例としては、本物さながらの操作環境と、操作に連動した高度な3DCGを駆使したフライトシミュレータなどがある |
| 拡張現実(AR) | 現実の世界に、CGで作成した情報を追加する技術。現実の風景にコンピュータ処理した地図を重ね合わせて表示するなど |
| コンピュータシミュレーション | コンピュータを使って何らかの現象をシミュレート(疑似実験)すること。さまざまな疑似的状況を作り出すことで、実際の理論や実験では得られない成果を生み出すことができる。ビル火災の被害状況や温暖化の影響による気候予測などに応用されている。コンピュータシミュレーションを行うハードウェアやソフトウェアを「シミュレータ」という |
| インターネット放送 | インタネットを通じて放送される動画像。ビデオオンデマンドとは。インターネットなどを通じて、動画像を提供鵜sるサービス |
CG
クリッピング
画像表示領域を特定の範囲だけに限定し、見える部分だけを取り出す手法
デスクチャマッピング
モデリングされた物体の表面に柄や模様などの画像(テクスチャ)を貼り付ける手 法
アンチエイリアシング
画像の斜め線や曲線部分のギザギザした感じを滑らかにする手法
ブレンディング
透明、半透明の物体の画像に、透明感を表現する手法
レイトレーシング
物体に対して号減の位置を定め、光のあたり具合を画像に表現する手法
シェーディング
立体感を持たせるために、物体の表面に影付けを行う手法
モーフィング
ある物体から別の物体へ変化する動画像を表示するために、その中間画像を作成する手法
コラージュ
別々に撮影した風景と人物の映像をコンピュータを利用して合成し、実際とは異なる映像を作ること
3DCG(3次元コンピュータグラフィックス)
仮想的な3次元空間内の立体物のデータに基づいて画像を生成する技術。物体の形状を数値化する必要がある
モデリング
仮想3次元空間内に物体の形状を作ること
レンダリング
3次元モデルのデータから画像を生成すること
| ワイヤフレームモデル | 物体を稜線で表現するモデリング手法 |
|---|---|
| サーフェスモデル | 物体をポリゴンや曲線を用いて表現するモデリング手法 |
| ソリッドモデル | 物体を中身の詰まった物として表現するモデリング手法 |
| メタボール | 物体を球や楕円体の集まりで表現するモデリング手法 |
| ラジオシティ | 物体間の光の互換反射を考慮して物体表面の光エネルギーを算出し、柔らかで微妙な陰影をつけるモデリング手法 |
ハードウェア
ハードウェア
制御
産業機器・機械制御装置
PLC(Programmable Logic Controller)
ラダー論理を利用してリレー回路を記号化したラダー図で表し、ラダー図を基に作成したシーケンススプログラムによって機器を制御する
PID
温度制御など各種制御に用いられる一般的な自動制御方式
P(偏差の比例)、I(積分)、D(微分)の3要素で制御する
シーケンス制御回路
あらかじめ定められた順序または手続きに従って制御の各段階を遂次進めていく制御
リレーシーケンス回路のハードウェアによって制御する
アクチュエータ
入力されたエネルギーを物理的な運動へと変換する機構
DSP(Digital Signal Proceesor)
デジタル信号処理に特化したマイクロプロセッサ
一般的にリアルタイムコンピューティングで使用される。特定の演算処理(積和演算)を高速に実行できる高速乗算器を持ち、音声処理・画像処理などに使われることが多い
積和演算
乗算結果を順次換算する(積の和を求める)演算。デジタル信号処理において多用される
ウォッチドッグタイマ
「番犬」でコンピュータが正常かどうかを常に監視するための大麻。設定された時間内にタイマがクリアされなかった場合、システム異常とみなしてシステムに通知し、システムをリセットする
LSIの故障メカニズム
ESD(Electrostatic Discharge)
静電気放電のこと。電子機器の誤作動や損傷などを引き起こす
ストレスマイグレーション
機械的な力によって、配線が切断されてしまう現象
EOS(Electrical Over Strees)
電気負担荷重。静電気以外の過電圧、過電流により半導体素子が破壊する故障モードのこと
エレクトロマイグレーション
電流が過度に流れることによって、配線が切断されてしまう現象
マイクロプロセッサ
CMOS
チャンネルの異なるMOSトランジスタを組み合わせて論理回路を構成する方式。
消費電力が少ないので、電子腕時計・携帯用コンピュータなどには、この方式の半導体が用いられる
バイポーラ素子
トランジスタの一種。電流の効率的な増幅が可能で、生産コストも安価に抑えることができる。そのため多様な用途において電子素子として利用される
| 素子名 | 消費電力 | 集積度 | 動作電圧 | 動作速度 |
|---|---|---|---|---|
| CMOS | 少ない | 高い | 低い | 遅い |
| バイポーラ素子 | 多い | 低い | 高い | 速い |
