マルチメディア技術

ねらい

画像・音声・動画をコンピュータで扱う技術を学びます。このレッスンを終えると、ファイル形式を圧縮の性質で見分けられるようになり、用途に合う形式を選べるようになります。

圧縮には、戻せるものと戻せないものがあります

データを小さくすることを圧縮といいます。ここに大きな分かれ目があります。

• 可逆圧縮… 元のデータへ完全に戻せます。文書や表計算、プログラムなど、1文字でも変わっては困るものに使います。小さくなる程度は限られます。
• 非可逆圧縮… 元へは戻せません。人が気づきにくい情報を捨てることで、大きく小さくできます。写真・音楽・動画に使います。

画像の形式

画面の図やスクリーンショットにJPEGを使うと、文字の輪郭がにじみます。細かい階調を捨てる仕組みが、くっきりした境界と相性が悪いためです。図や文字にはPNGが向きます。

ベクタ形式という考え方もあります。点の集まりではなく、線や図形を数式で表すため、拡大しても輪郭が荒れません。ロゴや図に向きます。これに対し、点の集まりで表すものをラスタ形式といいます。

音声と動画

• 音声… 標本化・量子化・符号化でディジタルにします（基礎理論のレッスンで扱いました）。MP3は非可逆で音楽に広く使われます。
• 動画… 画像を連続して見せます。1秒あたりの枚数をフレームレートといい、多いほど滑らかになりデータ量も増えます。MP4などの形式があります。
• コーデック… 動画や音声を圧縮・復元する仕組みのことです。

動画のデータ量は、解像度・フレームレート・時間の掛け算で決まります。どれかを下げれば小さくなりますが、下げたところの品質が落ちます。

応用される場面

• CG… コンピュータで画像を作り出す技術です。
• VR（仮想現実）… 作られた世界の中にいるように感じさせます。
• AR（拡張現実）… 現実の風景に情報を重ねます。カメラ越しの景色に案内を表示する、といった形です。
• メタバース… インターネット上に作られた、多人数が参加できる仮想の空間です。

VRは現実の代わりに別の世界を見せ、ARは現実に情報を足します。この違いが2つを分けます。

まとめ

圧縮には、元へ戻せる可逆圧縮と、戻せない非可逆圧縮があります。文書やプログラムは可逆、写真や音楽は非可逆です。画像の形式は写真ならJPEG、図や文字ならPNGが目安で、ベクタ形式は拡大しても荒れません。VRは別の世界を見せ、ARは現実に情報を重ねます。

理解の確認

業務システムの操作手順書に載せるため、画面のスクリーンショットを保存します。JPEGとPNGのどちらが適しているでしょうか。理由も述べてください。

答え: PNGが適しています。JPEGは非可逆圧縮で、人が気づきにくい細かい情報を捨てることでファイルを小さくします。この仕組みは色の階調がなめらかに変化する写真には向きますが、文字やボタンの輪郭のように、くっきりした境界を持つ画像とは相性が悪く、輪郭がにじみます。手順書では文字が読めることが重要なので、この劣化は問題になります。PNGは可逆圧縮なので元の画像がそのまま保たれ、文字の輪郭もくっきり残ります。背景を透明にできる点も、図として使うときに扱いやすくなります。