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気まぐれお勉強日記
気まぐれお勉強日記
▼ 音声処理技術
アナログ信号である音声を A/D変換(※) によって、ディジタル信号の符号化に変換し、このデータに対して PCM(Pulse Code Modulation:パルス符号変調方式) を用いることで送受信可能な状態にする。
※ A/D変換 の概要は、下記に記載。
[応用情報技術] [基礎] [4] 覚書き : 通信/計測/制御技術に関する理論 :「7. A/D、D/A変換」
なお、PCM では、データが大容量となるため、音響データを圧縮する MP3(MPEG Audio Layer-3) 等の技術が使われることが多い。
※ PCM は、大容量のデータを効率よく伝送でき、雑音も少ないため、CDやDVDなどの記録メディアの音声、画像記録やインターネットなど通信分野で広く利用されている。
その他、上記とは別に電子音器の演奏データをディジタル転送するための共通規格として、MIDI(Musical Instrument Digital Interface) がある。
▼ 静止画処理技術
静止画の色は、光の3原色(Red、Green、Blue) または、色の3原色(Cyan、Magenda、Yellow)で表現され、画素数(ピクセル)や階調、解像度により、画像のきめ細かさに大きな差が出てくる。
その静止画処理形式として、次の種類がある。
GIF(Graphics Interchange Format)
可逆圧縮でアニメーションも可能な画像形式。
※ 背景透過が可能でサイズを小さくするため、256色で構成されている。
JPEG(Joint Photographic Experts Group)
フルカラー1670万色を表現でき、非可逆圧縮の画像形式。
※ サイズは、圧縮率によって変化し背景透過はできない。
PNG(Portable Network Graphics)
フルカラー1670万色を表現でき、可逆圧縮の画像形式。
※ 背景透過が可能でサイズも比較的小さい。
GIFの機能を拡張したもので、GIFの配色数の少なさやライセンス制約系の問題が解消されている。
WebP
Google社が画像サイズを小さくし、Webへの表示速度を速くするために開発した可逆圧縮で256色のアニメーションも可能な画像形式。
※ 背景透過が可能で透過に関しては、可逆圧縮と非可逆圧縮が選択でき、PNGやJPEGより優れた圧縮が可能。
TIFF(Tagged Image File Format)
無圧縮で画像にタグを付け複数の画像形式を扱える画像形式。
※ サイズは、元画像データのまま小さくできないが、画質劣化させることなく編集、印刷ができ、高い解像度に対応できる。(Webでは、使用不可)
BMP(Microsoft Windows Bitmap Image)
Microsoft Windowsのために作られた、単純にX/Y軸の座標と色を設定する画像形式。
※ 解像度は高いが、圧縮処理されていないため、サイズが大きい。(Webでは、使用不可)
▼ 動画処理技術
動画は、画像と音声の集合データでデータサイズが大きいため、圧縮した形式で取扱われる。
その形式は、多様にあるが代表的な保存形式に MPEG(Moving Pricture Experts Group) があり、動画処理には、以下の代表的な規格がある。
MPEG-1
画像と音声を合わせて、毎秒 1.5Mビット程度の圧縮方式で、CD-ROM などのパッケージメディア向けである。
MPEG-2(H.262)
画像と音声を合わせて、毎秒 4M ～ 15Mビット程度の圧縮方法で、DVD や Blu-ray などの高画質向けである。
MPEG-4
上記 MPEG-2 に次いで標準化した規格となり、画像と音声を合わせて、毎秒 数十K ～ 数百Kビット程度の低ビットレート圧縮方法で、主にモバイル機器を対象としいる。
H.264
上記 MPEG-4 のパート10(MPEG-4 Part 10 Advanced Video Coding) として基準化された圧縮方法で、Blu-ray などの高画質向けで。
別名 MPEG-4 AVC または、AVC(Advanced Video Coding) とも呼ばれ、一般的には、H.264/MPEG-4 AVC、H.264/AVC のように併記する場合が多い。
H.265
上記 H.264 の後継規格として標準化された動画圧縮方式で、高画質な映像を少ないデータ容量で録画することが可能。
4K/8K 放送などで用いられており、圧縮性能は、H.264 の約2倍あり、別名 HEVC(High Efficency Video Coding) とも呼ばれる。
※ 一つのファイルに複数の画像やアニメーションなど様々な情報を内包できる画像フォーマットである HEIF(High Effciency Image File Format) は、H.265技術を利用している。
▼ MPEG-7
MPEG では、マルチメディア用のメタデータ表記方法として、MPEG-7 が国際聞規格となり、XML で記述される。
▼ SVG(Scalable Vector Graphics)
W3Cで仕様定義された画像をベクターイメージで表現するマークアップ言語で XML で記述される。
▼ SMIL(Synchronized Multimedia Integration Language)
W3Cが XML を基に規格化した音声や動画、テキストなどの異なる形式のデータを時間や位置を指定してWebブラウザー上で同期をとり表示できるマークアップ言語。
▼ PDF(Portable Document Format)
Adobeシステムが開発したファイル形式で、元ファイルのイメージを忠実に再現して表示できる。
端末の画面サイズに合わせた表示がきないため、スマート端末等の小型端末で長文を読む用途には不向き。
▼ Mobi(Electronic PUBlication)
Mobipocket社が開発し、Amazon社が買収したファイル形式。
ほとんどが DRM(Digital Rights Management：ディジタル著作権管理) フリーでKindle以外の端末でもKindleが配布する無料アプリをインストールすれば、Mobi形式も閲覧できるようになっている。
▼ AZW
Mobi に DRM をかけたファイル形式。
Amazon社の独自規格でKindle専用の電子書籍フォーマット。
▼ Topaz
Mobi より後に採用された形式でフォントの埋込みをサポートするが、
その分 Mobi に比べファイルサイズが大きく、表示速度が劣り、表示に時間が掛かる傾向にある。
▼ XMDF
シャープ社が開発したファイル形式で、縦書きや字下げなど、日本独自の原稿再現に向いており、文字中心の電子書籍に多く採用されている。
▼ .book
ボイジャー社が開発した商業出版向けのファイル形式で日本で広く利用されている。
HTMLベースのテキストを中心にルビ、字下げ、縦書きなどを原稿イメージに近いレイアウトを再現できる。
▼ 2DCG(2dimension Computer Graphics)
2次元のCGで、以下の再現方式がある。
ベクターイメージ
点の座標とそれを結ぶ線(ベクター、ベクトル)などの数値データをもとにして演算によって画像を表現するデータ再現方式。
ラスターイメージ
画像を色付ドットの羅列・集合として表現するデータ再現方式で、アンチエイリアシング という斜線や曲線に生じるジャギーを周辺要素との平均値で目立たなくさせる技術が使われている。
また、表現できる色数が少ない環境でも、表現可能な色同士を交互に表示させ(ドットノイズを加えた点描)、見掛け上は中間色に見えるようにする ディザリング という手法も使われている。
▼ 3DCG(3dimension Computer Graphics)
3次元のCGで、以下の表現方法がある。
ワイヤーフレームモデル
物体を無数の点でとらえ、点を線で結び表現する方法。
サイズが小さく、処理も軽いが直線を組合わせて曲線を表現するため、立体感の表現が劣る。
サーフェスモデル
上記 ワイヤーフレームモデル の点と線に加え、面の表現を取入れた表現方法。
面の表現や複雑な形状のモデル作成向き。
ソリッドモデル
上記 サーフェスモデル の面に加え、中身の表現を取入れた表現方法。
体積、重心、重量等の幾何情報の計算が可能となる。
▼ テクスチャマッピング
立体を構成する多角形の表面に別途用意された画像ファイル(テクスチャ)を重ね合わせ、物体の質感を出す表現方法。
▼ メタボール
球体や楕円体など曲面を持つ複数の立体を融合して、曲面を持つ立体を表現する方法。
▼ レイトレーシング
光線経路を計算して光が届かない場所(影)を黒で表現し、物体の影や反射・屈折・透過を表現する方法。
▼ ラジオシティ
光源の光が乱反射したとき、それぞれの物体表面が受ける光エネルギーを計算して、表面の明るさを決定する表現方法。
▼ Zバッファ法
視点とすべての物体が交わる点を計算し、隠れた面を消去して交点以外を表示させない表現方法。
▼ クリッピング
画像を部分的に表示、または部分的に切り取った範囲のみ表示し、その範囲以外は表示させない表現方法。
▼ レンダリング
平面や立体データを一定の処理や演算を行って、陰影をつけて画像化すること。
▼ ボリュームレンダリング
物体の内部や空気中を通る光の屈折まで計算するレンダリング方法で、計算量は大きいが透明な液体や煙などを実写に近いイメージで表現できる。
▼ シェーディング
コントラストで陰影付け、立体感を与える表現方法。
▼ モーションキャプチャー
人や物体など実物の動きを記録・解析する技法でアニメーションやゲームキャラクターなどの表現で利用される。
▼ 拡張現実AR(Augmented Reality)
現実環境をコンピュータによって現実世界に仮想世界を重ねて拡張する技術。
例 \()\) 実際の部屋に家具を配置するシュミレーションシステムなど。
▼ 仮想現実VR(Virtual Reality)
利用者の感覚を刺激することにより、現実のように仮想世界を理工学部的に作り出す技術。
例 \()\) バーチャル空間で体験できる職業トレーニングシステムなど。
▼ 複合現実MR(Mixed Reality)
仮想世界と現実世界を AR より、密接に融合させ拡張する技術。
例 \()\) 医療現場で患者の身体データを空間に表示させるシステムなど。
▼ 代替現実SR(Substitutional Reality)
現実世界を仮想世界として事前に準備し、利用者にこれから起こる現実として認識させる技術。
※ 現時点で実験段階の技術であるため、活用事例はない。