情報システム第9回講義資料

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うきえふじがわ
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1 情報学科 CS コース情報システム (3 年後期 ) 講義ノートー第 9 回ーデジタル放送とデータ放送田中克己角谷和俊

2 動画像の情報量動画像 ( 例 ) x x 8 x 3 = 6 Mbps 縦横画素 : 画素あたりのビット数 : 8 秒当たりの表示画像枚数 : 3 カラーテレビ信号の場合は約 Mbps 画像圧縮技術差分符号化, フレーム間予測符号化動き補償予測周波数成分への変換と近似省略 2

3 3 差分符号化 (DPCM) (/2) 画像を差分で表現画像の画素値は分散差分値は出現頻度に偏りが大 ( エントロピー符号化の効果大 ) 画像左画素との差分

4 差分符号化 (DPCM) (2/2) 予測値による符号化近傍の画措置から符号化する画素 ( 注目画素 ) の画素値を予測予測値と実際の画素値との予測誤差を符号化予測誤差 E = x-(a+c-b) b a c x (c-b) は (x-a) に近い 4

5 フレーム間予測符号化連続するフレームは同じような内容静止領域が多い画像に対して効率的フレームメモリフレーム前の画像を記憶するメモリ現フレームの画像前フレームの画像予測誤差

6 6 動き補償予測 (/2) 被写体の動きが大きい場合動いた方向と距離を表す位置情報 ( 動きベクトル ) を予測値現フレームの画像前フレームの画像被写体が右に画素シフトした画像動き補償予測誤差

7 動き位置情報の検出動き補償予測 (2/2) 現フレームの画像を重なりのない6X6 画素のブロックに分割上下左右画素以内の領域を動き補償範囲とする予測誤差が最小のブロックを最適予測ブロックとして選択動きを調べる前フレーム内の範囲現ブロック現フレーム画像同一位置のブロック前フレーム画像 7

8 離散コサイン変換離散コサイン変換 (DCT: Discrete Cosine Transform) 画像データを周波数成分に変換する直交変換周波数成分の数は画素数と等しい DCT 係数値を符号化 DCT 逆 DCT 8

9 基本パターン群周波数大周波数大 DCT の基本パターン群 DCT 係数の意味周波数成分が水平と垂直の 2 方向基本パターンのを含む度合い 2 2 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 6 6 6 6 7

9 9 基本パターン群周波数大周波数大 DCT の基本パターン群 DCT 係数の意味周波数成分が水平と垂直の 2 方向基本パターンのを含む度合い DCT 逆 DCT DCT 係数値画素値直流成分

10 DCT 係数の近似省略 DCT 概略値で近似高周波成分省略直流成分のみ直流成分省略 DCT 係数原画像逆 DCT 逆 DCT 逆 DCT 逆 DCT

11 MPEG(Motion Picture Experts Group) デジタル動画と音声の圧縮伸長に関する規格 MPEG ITU-TS( 国際電気通信連合 : 旧 CCITT) と ISO( 国際標準化機構 ) で制定データ転送レート.Mbps までの動画と音響を対象 MPEG2 データ転送レート数 M~ 数十 M で放送メディアが対象 MPEG4 画像を物体毎に符号化できるオブジェクトベース符号化や誤り耐性符号化を含む MPEG7 映像コンテンツの標準記述手法

12 MPEG2(/2) 放送メディアのための符号化方式 994 年仕様確定通信, 放送, 蓄積用, 標準テレビ, および高品質テレビ用プロファイルとレベル Profile at Main Level) :CSデジタル放送 Profile at High Level) :BSデジタル放送の一部ハイブリッド DCT 動き補償 +DCT 圧縮率 /~/4 程度 ( 最大 Mbps) [MP@ML] 2

13 ピクチャタイプ MPEG2(2/2) I ピクチャ (intra-coded picture) そのピクチャ内でフレーム内符号化されたピクチャ P ピクチャ (predictive-coded picture) 前方のピクチャからフレーム間予測符合化されたピクチャ B ピクチャ (bidirectionally predictive-coded picture) 前後のピクチャから双方向予測符号化されたピクチャ I B2 B3 B B6 P4 B8 B9 P7 B B2 P B4 B I3 GOP(Group of Pictures) GOP(N=, M=3) I, P, B ピクチャが組み合わさった一組 GOP の中には必ずつの I ピクチャを含む 3

14 デジタル放送 MEPG-2 Systems: 映像音声データの同期技術 MPEG-2 TS( トランスポートストリーム ) ES(Elementary Stream) パケットエンコードされた映像, 音声, データコンテンツなど PES(Packetized Elementary Stream) パケットパケット化され分割された ES セクション番組選択, 送受信間の同期, 各種サービス PSI (Program Specific Information): 伝送制御信号 SI (Service Information): 番組配列情報 (EPG など ) DSM-CC (Digital Storage Medeia-Command and Control): データコンテンツ送信 4

15 信号多重化各種データのパケット化, 信号の多重化映像符号化パケット化 PES 音声符号化パケット化 PES TS 化 TS スクランブル伝送路符号化マルチメディアデータ符号化セクション多重 (MPEG-2 System) PES パケットヘッダ... トランスポートストリーム PID=k PID=m PID=k PID=k...

16 放送サービスと伝送プロトコルマルチメディアサービス EPG テレビ字幕文字スーパーデータ放送 PSI/SI 映像音声マルチメディア符号化データストリームデータカルーセルセクション PES パケット PES パケットセクショントランスポートストリーム 6

17 データコンテンツデータ放送方式の種類時間依存コンテンツ時間非依存コンテンツダウンロード型コンテンツデータ放送方式独立 PES (MPEG2 private PES) 時刻情報を合わせて伝送 ( 字幕, 文字スーパー ) データカルーセル (MPEG2 DSM-CC) DSM-CC セクション形式. ある周期で同じデータを繰り返し送信. イベントメッセージ伝送方式 ( セクションフォーマット ) 受信機上のアプリケーションに対する同期非同期メッセージ ( 画面切り替えなど ) 7

18 ディジタル放送コンテンツ記述言語 BML: Broadcast Markup Language 映像, 静止画, 音声, 文字の配置, 表示, サイズを制御基本記述 : XHTML. 動作記述 : ECMAScript (Java スクリプトベース ) DOM ( 文書へのアクセス API) 表示制御 : CSS(Cascading Style Sheets), CSS2 放送用拡張機能 : ARIB で規定 <script> function changepic(){ document.getelemtnyld( pic ).data = picture2.jpg }.. <object onclick = changepic() id = pic script タグ : 呼び出す関数を定義 onclick 属性 : 選択されたときに呼び出す関数 data = picture.jpg type = image/jpeg style = > </object> 8

19 番組インデックス放送とメタデータ放送番組の選択や検索を補助するメタデータ MEPG-2 Systems セクション形式マルチシナリオ, 階層化番組, ダイジェスト視聴, 検索 2 種類のセクション形式 ERT(Event Relation Table) ツリー構造により番組構造を定義 LIT (Local-event Information Table) 番組中のシーン ( 時間的断片 ) を指定 2 シーン

20 2 データ放送方式の例放送センター受信端末多重装置衛星放送受信機受信機受信機受信機映像 & 音声選手選手再生再生再生再生ソフトウエアソフトウエアソフトウエア再生ソフトウエア再生再生再生ソフトウエアソフトウエアソフトウエアソフトウエアインタラクティブデータリモコンリモコンリモコンリモコン送出送出送出送出送出送出送出送出システムシステムシステムシステムシステムシステムシステムシステム選手情報試合状況選手情報映像映像映像映像 & 音声音声音声音声番組番組番組番組オーサオーサオーサ番組オーサ番組番組番組オーサオーサオーサオーサリングシスリングシスリングシスリングシスリングシスリングシスリングシスリングシステムテムテムテムテムテムテムテムデータカルーセルデータカルーセルデータカルーセルデータカルーセルカルーセル型送出方式

21 動画, 音声データ放送方式の例 - コンテンツの制御 - ナビゲーション情報 VideoとAudioを制御 ( 時間経過, ボタン押下など ) if (buttonpress) GotoPage #Page 2 else GotoPage endif... YES NO if (buttonpress) GotoPage #Page 2... Video Video Video Video Audio Audio Audio ({V, V2, V3, V4,}, {A, A2, A3}) V V2 V3 V4 A 報複数コンテンツと制御情報 A2 A3 (V, A) ナビゲーション情(V3, A) V (V2, A) A V3 (V2, A2) V2 A2 2

22 データ放送方式の例 - 送出フォーマット - MPEG 準拠の付加データ表現フォーマット MPEG ストリームナビゲーション情報購入次へ YES NO if (buttonpress) GotoPage #Page 2... t 画面上表示データ 2 スクリプト 3 同期情報 MPEG 静止画 MPEG 動画音声 22

23 データ放送方式の例 - コンテンツの再生 - 番組を場面単位場面単位に分割分割してして構成受信機のメモリ一場面分格納分格納へ一場面ボタンが押されたら次の画面画面へ GO if (buttonpress) YES NO GotoPage #Page 2... if (buttonpress) if (buttonpress) GotoPage #Page 2 次へ... GotoPage #Page 2... if (buttonpress) GotoPage #Page if (buttonpress) 2 GotoPage #Page 2 else... GotoPage endif... 4 MPEG 静止画の活用 2 画面は組み立て次へ次へ if (buttonpress) GotoPage #Page 2... 次へ画面上データとスクリプト if (buttonpress) GotoPage #Page 2... 次へ画面組立て手順に従いリモコン処理 3 カルーセルで送出 23

24 動画ナビゲーション情報 (NI) データ放送方式の例 - 動画コンテンツとデータ - 画面上の静止画静止画ボタンボタンの動作動作を記述記述したしたスクリプトスコア G -2 T 選手情報選択してして受信受信機リモコン論理的表現 (Authoring View) 物理的表現 (Transport Format) Video Audio V A Video Elementary Stream Audio Elementary Stream V A NI N N2 N3 NI N N N N N2 N2 N2 N2 N3 N3 t t2 t3 t t2 t3 24

No43 テレビ放送電波はどんな形？（その1・概説）

No43 テレビ放送電波はどんな形？（その1・概説） Shu-chan の放送ネットワーク道しるべ東海道 ( 沼津宿 ) テレビ放送 No43 < テレビ放送電波はどんな形?( その 1 概説 )> 今回から 13 回に亘りテレビ放送電波の形や各種サービスに関して解説しますまず概説からはじめましょう早速地上デジタル放送の電波と従来のアナログ放送の電波を比較しながらみてみましょうアナログ放送電波と地上デジタル放送電波の比較いずれの放送も 1

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