2023情報I　1学期
第15回　授業の振り返りより

質問より

2進法の負の数のところで、「反転させる」というのがよくわからなかったので教えてほしいです。/負の数の２進法の話をもうすこし詳しく聞きたいです

よくわからないという質問があったので、丁寧な説明をつけて期末テストの問題にしました。

可逆圧縮よりも非可逆圧縮のほうが効率よく圧縮できるのは、完全に元に戻せるという手間がないからですか？/可逆圧縮はなぜ元に戻せるんですか？逆になぜ非可逆圧縮は戻せないんですか？

非可逆圧縮は元のデータの一部を取り除いて記録するので、「情報量」が減るため、効率よく圧縮できます。可逆圧縮は元のデータの持つ「情報量」を減らさず、繰り返す部分を省略して表現するなど、元に戻せるよう圧縮します。元のデータの一部を取り除くので効率よく圧縮できますが、元には戻らないですよね。

効率よく保存と伝送できるなら世の中のデータ全部圧縮すればいいのではないか？/ファイルなどは圧縮したほうが容量も減らせて良いと思いますが逆に圧縮しない場合はどういう時ですか？

使うときにいちいち展開しなきゃならなくて面倒ですけど、全部圧縮しますか？

テレビやYouTubeは可逆圧縮ですか、非可逆圧縮ですか？/非可逆圧縮はどのようなときに利用されますか？/多くの動画や写真は圧縮されているとのことですが、圧縮されていないものはあるのですか？

授業でも説明しましたが、音や画像、動画はほぼすべて非可逆圧縮です。画像には可逆圧縮もありますけど。

負の数や小数といったものも2進法で表せることは分かったのですが、それらはいったいどのような用途で使うのですか。そもそもコンピューターの2進法に使うことがあるの？/2進法の負の数はどんなときに使うのだろうか。

何度も言っているようなことをしますが、コンピュータの内部はすべて2進法です。負の数を扱うときはあんな仕組み、小数を使うときはあんな考え方を使うんです。

カメラで撮った写真をスマホに移すと写真がザラザラになるのも写真をスマホに移すときに非可逆圧縮されるからですか?

非可逆圧縮したからではなく、スマホにあわせてサイズやファイル容量を調整して移したからではないでしょうか。カメラにも寄りますが、カメラの記録方式ではスマホで表示できないため、スマホで表示できる圧縮形式に変換するときに劣化しているのかもしれません。

ネットから拾ってきた画像を使うとき、保存して貼り付ける前より画質が悪くなることがあるのは、圧縮が関係しているんですか？

ネットの画像は画面に合わせた解像度なので、印刷すると残念な感じになります。印刷のほうが高い解像度が必要なんです。

ランレングス圧縮の際、記号の順番のルールを決めるとあるが、これはコンピュータが自分で判断して決めているのか（人間の手は加わっていないのか）

ランレングス圧縮の場合、記号の順番を決めるようなことはありません。単純に、連続した同じ文字やパターンを繰り返しの表現に置き換えてデータを圧縮します。

可逆圧縮の中でも「ABBBCAAADDDBC」と「AAAABBBBCCDDD」とでは圧縮した時のサイズは異なってくるのか

実際にやってみればわかります。1は省略するルールにしておきます。「ABBBCAAADDDBC」は「AB3CA3D3BC」となり、10文字になります。「AAAABBBBCCDDD」は「A4B4C2D3」で8文字になりますね。サイズ、違いますよね。

今現在の技術ではうまくできなかったスティックバルーンや銀テの動画もいつかはきれいに圧縮できるようになりますか。

生放送などリアルタイム圧縮の場合は不可能です。後から手間をかけて圧縮すればできなくはないようです。

可逆圧縮と非可逆圧縮はどのような場面で使い分けられているのですか。

授業で説明しましたが、元に戻らなきゃならないデータを圧縮するときは可逆圧縮を使います。

写真や動画は全て圧縮されていると聞いたが、私たちが圧縮前の画像を目にする機会はあるのか

GoogleのAIチャットBardは「はい、私たちが圧縮前の画像を目にする機会はあります。例えば、カメラや画像編集ソフトで撮影した画像は、圧縮されていません。」って間違ったことをいってますが、ChatGPTは「一般的に、私たちがインターネット上やデジタルメディアで目にする写真や動画は、一定の程度で圧縮されています。」と正しい回答をくれました。圧縮されていない画像は、あなたが直接目で見ているリアルな画像です。

昔のゲームと今のゲームのデータ量の差はどのくらいあるのだろうか。

ファミコンのカセットの容量は最大1MBだそうです。最近のPS5のゲームだと、ゲーム本体で80GBぐらいあるみたいです。

動画の圧縮の際、画像の圧縮を併用し、各フレームの画像を粗くする事で、さらにファイルサイズを小さくすることができると思うのですが、このような手法は、既にあったりするのでしょうか。

すでにそうなっています。動画はそもそものコマの画像自体を圧縮してから、動くところを記録する方式なんです。

二進法と小数のところで制限すると誤差が出るってどういうことですか？

コンピュータって無限に記録できるわけではないので、ある有限の桁数で数を記録します。十進法の0.1を二進法で表すと循環小数になるため、正確に記録できないことになります。

二進法でマイナスを表すときにここからここまでが正の数を表してここからここが負の数を表すよ！みたいなのって書かないと15か-1がわかんなくないですか？

授業でも説明したとおり、〇ビットで正負の数を表すって宣言したうえで、。一番左のビットが1ならば負の数なんです。

二進法の4桁の足し算の仕組みが分からない

仕組みなんて大したことないじゃないですか。0+0=0、0+1=1、1+1=10しかないんですよ。0～9の9種類の数を使って繰上りがある計算ができるあなたには、0と1だけで繰上りのある計算なんて簡単にできるはずです。紙に書いてちょっと考えてやってみると、すぐわかると思いますよ。

標本化と量子化は何が異なりますか。

音のデジタル化、画像のデジタル化の時に説明しましたが、標本化はサンプルを取ること、量子化はサンプルに近い段階を判定することです。ドット絵の実習でいうと、マス目として読み取るのが標本化、色を判定するのが標本化です。

負の数の乗算や減算、除算はどう計算しますか。

負の数に限らず、すべて加算で処理できます。乗算は繰り返し加算すればできます。減算は負の数を使って加算します。除算は負の数を使って繰り返し減算するのです。

感想より

圧縮というものがあるのは知っていたけれど、それがデータ量を減らすためのものだとは知らなかったので衝撃的でした。また、圧縮に2つ種類があり、それぞれの違いを知ることができましたが、どういう時に可逆圧縮を使い、どういう時に非可逆圧縮を使うのかのラインが少し難しいなと感じました。ダンスの音源を、MP3にしてくださいと言われてなぜだろうと思っていましたが、MP3だと小さいデータ量で大丈夫だからだと気づけて嬉しかったです。

まったく難しくないです。元に戻らなきゃ困るデータは可逆圧縮で、音や画像、動画のデータはそもそものファイル形式が非可逆圧縮になっています。一般的に、自分で意図的に圧縮するとしたら、ファイルサイズが大きくて送れないデータを可逆圧縮にすることです。

ジュースやフリーズドライの例えがとても分かりやすかった。意味もなく高画質にしたいと思うけどただ容量が圧迫されるだけだし、普通の写真なら圧縮されてもあんまわからないから写真を整理しようと思った。テレビに近づいて直線を見てみたら線がぼやけていた。

濃縮還元のジュースやフリーズドライの食品など、完璧に元に戻るわけじゃなくても、十分おいしくいただけるもの、たくさんありますよね。音や画像、動画も人が十分に納得できる品質であれば、完璧に元に戻らなくてもいいわけです。

実際に可逆圧縮をやってみて、同じ文字が多いとかなり小さい容量まで圧縮できるのを実感できて面白かった。可逆圧縮は掛け算のイメージ？非可逆圧縮は人の性質を利用していて面白いなと思った。自分の撮った写真もJPEG画像にしてみたら、拡大しなければそこまで違和感がなかった。天体写真を撮るときには不向きそう。

なるほど。天体写真は圧縮を強くしたらダメですね。点が大切なのに、点がぼけちゃいますからね。

前からケータイやiPadの容量の大部分を写真が占めていて、何とか断捨離をしていらない写真を消していたけれど、今日の授業を聞いて大事な写真を取っておける方法を知れてよかった。また、今後誰かにファイルを送る時に、圧縮をかけるようにしたいと思った。

でも画像や動画のデータはすでに圧縮されているので、圧縮をさらにしようとするとかえってサイズが大きくなることが多いですよ。

自分の写真の容量を確認してみたが、もっと軽くすることができたのでやってみた。そしたら、写真がもっと入るようになったのでよかった。今まで知らなかったので他の資料とかでも活用していきたい。だけど、戻せなくなることもあるので圧縮する前に気をつけたい。

写真の圧縮は余りやらない方がいいかもしれません。細かいところを見ようとして、拡大したときに前面モザイクなんてことになりかねません。いらない写真を捨てること、これから始めた方が良さそうです。

画質が良いとされるiphone（新型）で撮った画像と、アンドロイドで撮った画像を保存するときに、使う容量と保存にかかる時間を、LINEで家族に写真を送ってもらうなりして、確かめてみたいくなりました。

LINEで送ったら、おそらく同じLINE画質になりますよ。

可逆圧縮と非可逆圧縮というものがあるのを初めて知った。圧縮というのは全て同じで種類なんてないと思っていた。もし非可逆圧縮をした後に元の状態に戻したくなったらどうすればいいんだろうと思った。圧縮する前の画像とした後の画像はよく見て比べないとわからなかったので、私たちの目は騙されているんだなと思った。動画の圧縮はいいと思った。確かに動いてないところはわざわざ何回も動かさなくていいので圧縮すべきだなと思った。

2元に戻したくなるようなデータは、非可逆圧縮してはいけません。

二進法の小数、負の数の表し方が分からなかった。画像、動画の圧縮方法だけでなく音とかでも圧縮できるのだろうか？実際にデータ量の小さい画像を見たが拡大しないと違いがわからないほどだった。自分のスマホもなるべくデータ量を抑える使い方をしたい。

2授業でも説明したとおり、音も圧縮してます。CDの音源は1分約10MBでしたね。5分の曲なら50MB程度のはずです。皆さんが聴いている音楽のファイルは、1曲5MB程度だと思います。10分の1ぐらいに圧縮されているんです。

可逆圧縮、非可逆圧縮の違いはよく理解できたのですが、可逆圧縮はなぜ元に戻せて非可逆圧縮にはできないのか、その原理の違いがよくわかりませんでした。また、映画を買ったりしたときに画質の良いBlu-rayではなくDVDで見るのはデータ量が違うからだと分かりました。

2可逆圧縮は元のデータが持つ情報をすべて保持しながらサイズを小さくするのに対し、非可逆圧縮は元のデータが持つ情報の一部を取り除いて圧縮するからです。取り除いてしまったら、元に戻しようがないですよね。

ファイルを圧縮するときに、右クリックの場所が違うという話があったりして、私たちはパソコンの基本的な使い方を理解できていないということがわかりました。次回以降に向けて、キーボードなどもっと練習しておきたいです。

マウスはスマホのタッチパネルと比べると、正確な位置を指定できます。そのため、クリックする位置によって利用できる機能が違うようにできています。基本を正しく理解しておくと、効率よく活用できます。せっかく自分のパソコンがあるのですから、いろいろ試して学んでみてください。

私は今まで、圧縮はデータを送信するときだけに使うものだと勘違いしていたので、スマホに保存されている写真や動画なども圧縮されているものだと知って、圧縮の重要性がわかった。画像などは拡大しなければ 圧縮しても大きな違いはほとんど感じられなかったので、目に見えて大きな劣化はないままデータ量を減らせる、というのはとても良いなと思った。

二進法の負の数の表し方は分かりやすく、計算をするのにも便利だと思った。

人間の目を騙しながらバレないようにデータを圧縮し、画質を低くしているというところがとても面白く感じた。実際ちょっとくらい画質が悪くなっても自分は気付かなかったし、それでデータ量が減ってくれるのでとてもいい機能だと思う。

今まで画質が悪いと思っていたものは、実は不可逆圧縮によりなるべくしてなったものだったと理解した。

予習で教科書を読んだときは「可逆圧縮」と「非可逆圧縮」が理解できていなかった。授業での「可逆圧縮≒布団圧縮」、「非可逆圧縮≒オレンジジュース(濃縮の時にビタミンが失われる)」という説明により、イメージし理解できた。非可逆圧縮は完全に元の状態に戻すことはできないが、遠目からみるとそこまで画質が悪いと感じるわけでもない(人間の目が騙されている)ので、画質を重視しない場合には非可逆圧縮が効率的だと思った。

テレビのなぞのモザイクが圧縮のせいだとわかった。

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