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２０１６年度春学期・（月Ｖ / 火II ）
情報
第５回目「マルチメディアデータ」
「マルチメディアデータ」（続き）
10. デジタル画像（続き）
11. デジタル音声
12. デジタル動画
「ＩＣＴを活用した問題解決」
13. ICTを活用した問題解決
東京学芸大学自然科学系
宇宙地球科学分野講師
講義資料は、http://astro.u-gakugei.ac.jp/~nishiura
西浦慎悟
 「西浦クンの講義室」に縮小版（PDFファイル）を置く予定
● 最初に
● 様々なデータ圧縮方法
・連長（ランレングス）圧縮
（Run Length Encoding）
１０. デジタル画像
圧縮
第５回目
Ｃ５Ｂ２Ａ７Ｂ４Ｃ２Ｂ６Ａ４
ＣＣＣＣＣＢＢＡＡＡＡＡＡＡＢＢＢＢＣＣＢＢＢＢＢＢＡＡＡＡ
データの読み取り
・ＬＺ７７： 1977年にジェイコブ・ジブとエイブラハム・レンペルが開発した。以前に
同じデータ列が現れていたら、その場所と長さに置き換える。1978年に、文字
列を動的に符号化しながら辞書化するLZ78に改良された。
ＣＣＤＣＣＢＢＡＡＡＤＡＡＢＢＣＣＢＢＢＢＢＢＡＡＡＤＢＣＣ
データの読み取り
１６個前から６個分
・ＬＺＳＳ：１９８２年にジェイムズ・ストレーとトーマス・スツィマンスキルによって
ＬＺ７７から改良・考案された。データ列が一致するか否かを符号化することで
圧縮率を向上している。
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１０. デジタル画像
第５回目
・ハフマン符号（Huffman coding）： 1952年にデビット・ハフマンが開発した符号化
方式。データ圧縮に使用される。文字列を符号化する際に、出現回数が多い
文字に短いビット列、出現回数が少ない文字に長いビット列を与えることで、
データ量を削減する。
ＤＡＥＢＣＢＡＣＢＢＢＣ  文字５種類  １文字３ビット
 ３ビット×１２文字列＝３６ビットが必要
文字
個数
符号
Ａ
２
１１０
Ｂ
５
０
Ｃ
３
１０
Ｄ
１
１１１０
Ｅ
１
１１１１
合計２５ビットが必要
約７０％の圧縮
・ＬＺＷ：テリー・ウェルチがLempel-Ziv法（ＬＺ７８）を改良したもの。名称は開発者の
Lempel、Ziv、Welchの頭文字に由来する。GIFやTIFFで使用されている。
第５回目
１１. デジタル音声
● 音声のデジタル化
アナログ音声
音量
音量
サンプリング
時間
音量
時間
化
量子
時間
サンプリング周波数：単位時間あたりの
サンプリングの頻度。大きいほどアナ
ログ音声に近いものになるが、データ
量も多くなる。サンプリング・レートや
サンプル・レートともいう。
量子化ビット数：
通常の音楽ＣＤでは４４．１kHz。人
音を離散化する際間の可聴域の問題で、50∼60kHz
のビット数。音楽Ｃ以上のサンプリング周波数は、事実
Ｄでは１６ビット
上意味を持たない。
（65535段階）。
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１１. デジタル音声
第５回目
● 標本化定理（sampling theorem）
1928年にハリー・ナイキストによって予想され、1949年にクロード・E・シャノンと
染谷勲によって独立に証明された。サンプリング定理、ナイキストの定理、ナイ
キスト・シャノンの定理、シャノン・染谷の定理、などとも呼ばれる。
アナログ・データをデジタル化する際には、波形の最大周波数の２倍以上の
周波数でサンプリングしなければ、元の波形の再構成ができない、というもの。
元のデータ
音量
時間
サンプリングデータから再現したデータ
元のデータが再現できない！
ナイキスト周波数（Nyquist frequency）：サンプリング周波数の1/2の周波数の
ことをいう。これをこえる周波数成分は、ただしく再現できず、ノイズを生じる
原因となり得る。
１１. デジタル音声
第５回目
● デジタル音声とデータ圧縮
ＰＣＭ（= pulse code modulation、パルス符号変調）：アナログ音声をデジタル音声
に変換する手法の一つ。音楽ＣＤなどで使用されている。サンプリング周波数
は44.1kHz、量子化16ビットによる表現がなされる。一般に、拡張子「.wav」の
WAVフォーマット・ファイルで扱われる。無圧縮のデジタル音声と捉えてよい。
ファイルサイズ大（エンコーダー）
エンコード
ファイルサイズ小
無圧縮データ
圧縮データ
デコード
（デコーダー）
ＭＰ３（= MPEG-1 Audio Layer-3）：音声データの非可逆圧縮方式。拡張子は
「.mp3」。元々はビデオ圧縮企画のMPEG-1の音声部分として開発された。
１）人間の可聴域外の周波数のデータを削減。
２）大きな音の直前・直後の近い周波数の小さい音は、聴覚心理的に
聞こえにくいため、それら音声データを削減（周波数マスキング）。
３）上記１）、２）などの後、さらに圧縮。
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１１. デジタル音声
第５回目
WMA（= Windows Media Audio）：マイクロソフト社が開発した音声コーデック。拡張
子は「.wma」。1999年4月に最初のバージョンが発表された。
RealAudio ：リアルネットワークス社が開発した音声フォーマット。ダイヤルアップ
から低速通信まで様々な音声品質で対応する。拡張子は「.ram」「.ra」「.rm」な
ど。1995年に最初のバージョンが発表された。
ＡＡＣ（= Advanced Audio Coding）：先進的音響符号化。1997年にMoving Picture
Experts Group (=MPEG)において規格化された音声圧縮方式。拡張子は「.aac」
「.avi」「.m4a」「.mov」「.wav」など。
● 「コーデック」と「コンテナ・フォーマット」
コーデック：データ圧縮の形式やそのアルゴリズム、プログラムを指す。
コンテナ：データの圧縮形式を識別しつつ、複数のデータを格納できる
ファイル形式のこと。例えば、WAVファイルは、事実上PCMデータ「も」
格納できるコンテナ・フォーマットのことである。
デコーダー
動画・
音声
の視聴
コンテナ
動画圧縮形式
音声圧縮形式
１２. デジタル動画
圧縮動画
圧縮音声
第５回目
● 動画のデジタル化
複数の静止画を連続させることで動いているように見せる。
デジタル画像のサイズを考慮すれば、デジタル動画のサイズは膨大なものになる。
フレーム・レート（frame rate）：単位時間あたりに処理するフレーム数（コマ数）の
ことで、fps (frames per second)で表現する。一般に 60 fps 以上であれば滑ら
かな動きが表現できるとされる。参考までに、テレビアニメでは一般に 24 fps
で作成される。
時間
アナログ動画をデジタル画像化する際に、「サンプリング周波数が低い」、
または、「コンピュータの処理能力が及ばない」場合に、動きがぎこちなくなり、
コマ落ちが生じる。
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１２. デジタル動画
● デジタル動画の圧縮
第５回目
・基本はまず、デジタル画像の圧縮技術を応用。
・各コマの中で、前後でほとんど変わらない部分はそのまま使い、大きく変わる
部分だけを用いる。
時間
圧縮
３コマで共通の部分
３コマで異なる部分
１２. デジタル動画
第５回目
前後の画像から、その間の画像を予測・再現することでデータ量を減らす。
時間
画像間の画像を予測
前後の画像をチェック
動画中の「キーとなる画像」と「その差分データ」を用いて、さらに各種の
圧縮を施す。
 激しく画像が変わる映像では、圧縮率や映像の再現性が低下する。
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１２. デジタル動画
第５回目
● デジタル動画の形式
AVI（= Audio Video Interleave）：動画のコンテナ形式の一つで、AVIファイルなどと呼ばれ、拡
張子は「.avi」。無圧縮動画のコンテナとして使用されることも多いが、様々なコーデックで
圧縮された動画にも対応している。AVI 2.0以前のバージョンでは、2GBを超えるデータは
扱えない。
MPEG-1 ： Moving Picture Experts Group (= MPEG) が作成した動画の標準規格。CD１枚
（700MB）に１時間程度の動画を記録することを目標とした。ビデオCDで利用されている。
拡張子は「.mpg」など。
MPEG-2 ： MPEGが作成した動画の標準規格。画質はS-VHSビデオ程度とされ、DVDビデオ、
デジタル放送などで利用されている。拡張子は「.mpg」など。アメリカのMPEG LA社が特許
を管理している。
MPEG-4 ： MPEGが作成した動画の標準規格。
WMV（= Windows Media Video）：マイクロソフトが開発したビデオ・コーデック。1998年の最初
の発表時にはMPEG4コーデックを搭載していたが、後に独自コーデックを搭載するように
なった。これによる動画ファイルの拡張子は「.wmv」や「.avi」。
QuickTime ：アップルが開発するマルチメディア技術、コンテナ形式の総称。拡張子は「.mov」
や「.qt」。MacOS Xに搭載されている Quick Time X は、従来のQuickTimeとは別システム
となっている。
Flash Video ：インターネットでの動画配信を目的に開発されたコンテナ形式。マクロメディア
社が開発したものを、アドビシステムズ社が買収した。拡張子は「.flv」や「.f4v」など。
１３. ＩＣＴを活用した問題解決
第５回目
ＩＣＴ＝ Information and Communication Technology
・何を知っているか？
・何ができるか？
「知っていること」「できること」を組み
合わせて、問題を解決し、意思決定の
材料にする
ＩＣＴをいかに活用するか？
解決
問題
① 問題の明確化
② 情報の収集・分析
③ 解決策の創出・評価・選択
④ 解決策の実施と結果の評価
⑤ 問題解決の再計画
注）「結局、考えるのは人間である」ことを忘れないこと
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１３. ＩＣＴを活用した問題解決
第５回目
● 問題解決を目標とした協調作業
ブレインストーミング（Brainestorming）
BS法、集団思考、集団発想法、課題抽出などともいう。1953年、アレックス・Ｆ・
オズボーンが著書の中で、会議方式の名称として使用した。
（１）「他者を批判しない」  自由な意見を妨げない。
（２）「自由奔放」  思いついた意見を躊躇せず出す。
（３）「質より量」  様々な観点から、少しでも多くの意見を出す。
（４）「連想と結合」  他の意見を改変・結合することで新しい意見を
作り出す。
・順番を決めて意見を出す。
「パス」や「ｘｘと同じ」、「意見はない」はタブー
当初の意見はシンプルな形で出す
・質疑応答によって、出た意見を具体的なものにする。
 次の段階：出た意見の整理
１３. ＩＣＴを活用した問題解決
第５回目
● 意見・アイディアの整理
ＫＪ法文化人類学者の川喜田二郎が考案した、データをまとめるための手法。
名称は、考案者のイニシャルに由来する。
（１）意見・アイディア・データを一つのカードにつき１件のみ記す。
（２）関連性のあるカードをまとめて小グループ化し、簡単な見出しをつける。
（３）互いに近い小グループどうしを、中グループ・大グループにまとめる。
（４）大グループを論理的な関連性によって結び付ける。
（５）各大グループ内の中・小グループ間の関係を明らかにする。「原因と結果」
「反対・対立」「関係あり」など。
（６）大グループに対して、各自で１∼５の点数を付け、総得点が高いものに注目し、
テーマとする。
マインド・マップテーマの中心となるキーワードやイメージを中央に配置し、そ
こから放射状にキーワードやイメージをつなぎ広げることで思考を展開す
る。なお、この呼称はイギリスのThinkBuzan社が商標登録している。
概念地図（Concept Map）概念間の関係を矢印でつなぎ、上方から下方に分岐・
展開することで概念間の関係を視覚化・明確化する。
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１３. ＩＣＴを活用した問題解決
第５回目
● 結果発表および結果報告
文章
「わかりやすく伝える」ためのプレゼンとレポート
例）観測による天文学研究の場合
そして、また、さらに、
加えて、しかし、であ
るにもかかわらず、し
かしながら、だから、
それ故に、というのも
・タイトル、著者、共著者
・（概要 / アブストラクト）
・イントロダクション（先行研究 / 問題提起 / 目的）
・サンプルと観測機器
・観測
・画像解析とデータ分析
・結果
・考察
・参考文献
細かく正確な文章よりも、
一枚の「図」や「表」の方が
伝わりやすい。
プレゼンテーションでは「分量」を
重視する。場合によっては「過度な
正確さ」よりも「簡潔さ」「分りやす
さ」を優先するべき時がある。
次の文章
段落
そして、また、さらに、
加えて、しかし、であ
るにもかかわらず、し
かしながら、だから、
それ故に、というのも
次の段落
 「デザイン」「レイアウト」にも留意する。
１３. ＩＣＴを活用した問題解決
第５回目
● 本授業における「ＩＣＴを活用した問題解決」の演習
［位置付け］学士（大卒）レベルの情報活用能力育成の
総括として、問題解決という枠組みの中で、個々の情報
通信技術（アプリケーション）の効果的な活用を演習を
通して学ぶ。
（本学「情報ガイドライン」より引用）
「情報」では、履修者をチームに分け、それぞれにテーマを与え、
グループ活動としてそのテーマに取り組み、１３週目、１４週目に
チームごとにその報告を行う。
週
内容
月Ⅴ
火Ⅱ
５週目
チーム分け・テーマ決定
５ / １６
５ / １７
１３週目
発表１
７ / １１
７ / １２
１４週目
発表２
７ / １８
７ / １９
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１３. ＩＣＴを活用した問題解決
第５回目
● ５週目（本授業）
・チーム分け：１チーム５∼６名、計８チーム  くじ引きで決定する
・テーマ分け：１チーム１テーマ  くじ引きで決定する
・チームメンバー間で、連絡・情報交換を密にして課題を遂行し、
最終的なプレゼンテーションを完成させる。
・必要に応じて、担当者（西浦）に疑問点や質問などを相談
● １３および１４週目
・最終報告：１チームあたり発表時間１２分＋質疑応答３分
 発表順番は、１３週目の最初にくじ引きで決定する。
① プレゼン・ツールにはMicrosoft PowerPoint もしくは、その互換ソフトを用い、
発表後、ファイルを担当者に提出すること。
② 発表報告は、必ずチームの全員が行う。代表者のみの発表は認めない。
③ 評価は発表内容にもよるが、基本的には「結果」ではなく「ＩＣＴの適切な利用が
出来たか否か」を最重要視する。
ＩＣＴを活用した問題解決（テーマ）
第５回目
与えられた「１枚の天体画像」に関して、
１）それが、どのような天体なのか？
２）その天体画像が、どのようにして得られたものなのか？
３）その「天体画像の色」は何を意味しているのか？
４）その天体画像から、その天体のどのような特徴・性質が分るのか？
を紹介・説明するＷＥＢページを作成せよ。
 最終報告では、「天体について調べた内容」だけではなく、
それを「どのようにして調査し、WEBページを作成、紹介・
説明したか」について報告すること。
（事前学習/調査として）「天体」や「天体画像」と「色」「擬似カラー」などの
キーワードを組み合わせて下調べするとよいかもしれない。
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