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あきひさつちかね
5 years ago
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1 1. 情報とその記録伝達など情報 (information) データ(data) とは人( や企業 ) が触れるモノなどの性質現象出来事など情報が何もないところでは( 安全効率的効果的な ) 身動きがとれない最初は五感を通して自然の情報を得ていた耳 ==> 自然の音 ( 火山の噴火など ) や声 ( 動物など ) 目 ==> 自然の風景やものの動き ( 人や動物風に揺れる木など ) 皮膚 ==> 温度 ( 暑い寒い ) 湿度圧力( 重力 ) など鼻 ==> 香りにおい舌 ==> 味繰り返し触れたい他人と共有したい紙などに残す手段 ( 文字記号図形絵 ) 声として発する手段 ( 言葉発音 ) 音を残したり発する手段 ( 楽譜楽器 ) を発明 1

2 補足情報とは五感を通して自然のものから直接吸収するもの自然以外のもの( 人間が発明した文字音声記号楽譜楽器など ) から吸収するもの情報を吸収 (input) できないと人間を含めて生物は身動きをとりにくい逆に言うと身動きをとるために必要なものが情報ということになる情報とそれを吸収し処理する能力があれば生き物でなくとも身動きを取れる勿論身動きを取る能力が備わっているとして <Wikipedia> では 1. あるものごとの内容や事情についての知らせのこと 2. 文字数字などの記号やシンボルの媒体によって伝達され受け手において状況に対する知識をもたらしたり適切な判断を助けたりするもののこと 3. 生体が働くために用いられている指令や信号のこと 4.( 情報理論 ( 通信理論 ) での用法 ) 価値判断を除いて量的な存在としてとらえたそれ 2

3 2. そして今日では得た情報を効率よくどこかに残したい誰かに伝えたい繰り返し触れたい ( 対応する装置上で ) 電気 ( 電子 ) や光を利用 3

4 3. アナログまたはディジタルで表現電気や光を利用する場合情報は自然そのままアナログ : 連続量 ( あるいは実数値 ) かディジタル : 離散値 ( あるいは整数値 ) 数字に加工のいずれかで表現される 4

5 4. ディジタル表現にすると誤差が生じるアナログなら連続値 (α) ディジタルはそれに近い整数値 (A) 誤差 (A-α) が生じる目盛を細かくすれば誤差はどんどん小さくできる値値アナログディジタル α A 誤差時刻 t 時刻 t 5

6 5. 目盛を細かくしていくとアナログ表現 ( 自然天然の状態 ) に限りなく近くなるしかし数字の桁数が増えるよって計算や処理に時間がかかる高性能な機器が必要となる逆に高性能になればなるほどディジタル表現でもアナログ表現 ( 自然や天然の状態 ) に近づけることができる 6

7 6. 最近は殆どがディジタル表現ディジタル化されたコンテンツの記録再生 - 音や声ディジタルオーディオプレーヤ / レコーダ (MP3 WAV) - 景色 ( 静止画 ) やモノの動き ( 動画 ) ディジタルカメラディジタルビデオ (GIF JPEG BMP MPEGなど ) - 体重や温湿度時などディジタル体温計温湿度計ディジタル時計 - 地球上の位置境界線など電子 ( ディジタル ) 地図 GIS ディジタル化された音声の送受信 - 音声端末固定電話携帯電話ディジタル化されたデータの通信 - 固定電話網携帯電話網 ISDN( サービス総合ディジタル網 ) ディジタル式携帯アクセス網 - 放送地上波ディジタル放送 7

8 参考利用されている多様な機器類ゲーム機 (DS PSP) ノート PC( 高速プロセッサメモリ ) 携帯電話スマートフォン電子辞書 USB メモリ SD メモリ音楽プレーヤ殆どの機器がディジタル ( 正体は 1 と 0) タブレットPC 電子書籍カメラビデオカメラ DVD( ワンセグ ) プレーヤカーナビ 3D( 次元 )TV 内部にアナログディジタル間変換機器が入っているものオールディジタルのものなど 8

9 7. なぜディジタルなのか? それは原理が簡単 (Simple is best): すべては1と0(2 状態 ) の組み合わせこんなメリットが 1 回路が組みやすい試験調整が簡単開発期間短い 2 回路構成技術が進歩しやすい進歩とともに小型化低消費電力化高性能化が図れる 3 雑音の影響を受けにくい信頼性が高い 9

10 8. こんな効果が期待できる経済的 ( 低電力 ) 高性能トランジスタ半導体集積回路(LSI) 小型化高速化ネットワークでの伝送も高品質に再生中継により劣化のない長距離伝送が可能マルチ ( 複数 ) メディアの連携や総合化が容易同じパソコンやネットワークで音声画像映像テキスト等複数メディアを総合的に扱えるアナログ信号の伝送中継器で雑音も増幅されるディジタル信号の伝送雑音を消した元の波形を復元できる 10

9. 装置の小型高速化 1949 年トランジスタの発明 ( ショックレーら ) 1958 年集積回路 (IC:Integrated

チップに1000 万個のTrを集積 10 年後 1チップに10 億個のTrを集積 ( 予測 ) 集積レベルの呼称と集積規模 (Tr 数

以上 LSI(Large Scale Integration):1,000Tr 以上 VLSI(Very LSI):50,000Tr 以上

11 9. 装置の小型高速化 1949 年トランジスタの発明 ( ショックレーら ) 1958 年集積回路 (IC:Integrated Circuit) の発明 ( キルビー ) 1971 年世界初のマイクロプロセッサ発表 ( 米インテル社 ) 現在 10mm チップに1000 万個のTrを集積 10 年後 1チップに10 億個のTrを集積 ( 予測 ) 集積レベルの呼称と集積規模 (Tr 数 ) SSI(Small Scale Integration): MSI(Middle Scale Integration):100Tr 以上 LSI(Large Scale Integration):1,000Tr 以上 VLSI(Very LSI):50,000Tr 以上 ULSI(Ultra LSI):1,000,000Tr 以上出展筑添明 : 未来を切り拓く半導体技術電子情報通信学会講演会 2002 年 5 月 11

12 10. マルチメディア情報に好適な転送方式テキスト画像等種別を問わずパケットという単位で転送ルータは各パケットに付与された宛先 IP アドレスを基にルーティング => 多数が各種データを自由にやり取りするのに向いたネットワーク送パ出ケットに分割して A9 A10 A11 A12 A13 A14 A15 A16 A17 A8 A A6 B6 B7 B8 B5 B ルータ 1 多数のユーザのデータパケットで回線を共用 A5 B4 A4 A3 : クライアントまたはサーハルータ 2 B3 C B2 B1 D A2 A1 組立て直す元のデータに 12

13 11. 文字記号のディジタル表現文字の符号化 : 文字を2 進数 ( 文字コード ) に対応づける ASCII シフトJIS( 下図 ) EBCDIC EUC Unicodeなど愛 88a a2 88a1 88a0 889f 889e 13

14 参考文字コードの例 14

15 12. 静止画のディジタル表現 (1/2) 静止画のディスプレイ画面を拡大していくと多くのマス目 1 つのマス目は同じ色 15

JPEG(24b カラー ) PNG(24b カラー ) BMP (4b 8b 24b カラー ) などビットマップでは絵をマス目 (

16 13. 静止画のディジタル表現 (2/2) スキャナーやディジタルカメラなどによって取り込まれるビットマップ方式 ( 絵や写真向き下図 ) とベクトル方式 ( イメージを線や図形で記述文字図形向き ) の 2 つの表現方式データ形式 :GIF(8b カラー ) JPEG(24b カラー ) PNG(24b カラー ) BMP (4b 8b 24b カラー ) などビットマップでは絵をマス目 ( グリッドあるいはピクセル ) に分割各マス目に光の値 ( 明暗や色 ) をディジタル値 (2 進数 ) で表現 R G B =8b+8b+8b =24b 16

17 . この色は (R=22) (G=255) (B=12) 17

18 14. 動画のディジタル表現ディジタルビデオカメラなどにより取り込まれる動画は時間とともに変化する複数の静止画として扱われる動くもの ( 被写体 ) が短い間隔で ( 例えば1 秒間に30 回 ) スナップショットされ電気信号に変換されてディジタル化される被写体光電気ディジタル符号化で 1 コマ分これを 30 コマ / 秒 30 コマ / 秒 18

19 15. 電話音声のディジタル表現 PCM(Pulse Code Modulation) と呼ばれる方法による電話音声は時間とともに連続的に変化するアナログ情報これを 3 ステップでディジタル情報に変換縦軸の各サンフル値は実数値 ( 整数値 ) 1 標本化 : 入力信号の最高周波数の 2 倍以上の周期で電圧値を読む ( シャノンの標本化定理次のスライド ) 2 量子化 : 標本化した電圧値 ( アナロク値 ) を適切なビット数で表現される離散値で近似 ( 品質と経済性を考慮 ) 入力信号時間時間 3 符号化 : 量子化した電圧値を 2 進符号で表す

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<4D F736F F F696E74202D2091E FCD91BD8F6489BB82C691BD8F E835A83582E > 多重伝送と多重アクセスコミュニケーション工学 A 第 4 章多重伝送と多重アクセス多重伝送周波数分割多重 (FDM) 時分割多重 (DM) 符号分割多重 (CDM) 多重アクセス多重伝送地点から他の地点へ複数チャネルの信号を伝送するときに, チャネル毎に異なる通信路を用いることは不経済である. そこでつの通信路を用いて複数チャネルの信号を伝送するのが多重伝送である. 多重伝送の概念図チャネル