情報の符号化とマルチメディア表現

情報の符号化とは、文字、数値、画像などの情報をコンピュータで扱えるビット列や定まった形式に変換する方法である。マルチメディア表現では、画像を画素の集まりとして保存するか図形の記述として保存するか、文字を点の配置として持つか輪郭の情報として持つかという表現形式の違いが中心となる。加えて、可変長符号の一意性と平均符号長、進数変換による桁数の計算、Web系のXML規格の役割を区別して理解することが重要である。

画像とフォントの表現方式

画像の表現方式は、ラスタ形式とベクタ形式に大きく分けられる。ラスタ形式は画像を縦横に並んだ画素（ピクセル）の色情報として保存する方式で、PNGやTIFFがこれに当たる。ベクタ形式は矩形、円、直線、文字列などの図形を座標や属性の記述として保存する方式である。W3Cが仕様を定めたSVGは、図形をXMLで記述するベクタ画像形式であり、Webページ上での図形描画に用いることができる。

ビットマップフォントは、文字ごとに点の配置をあらかじめ持つため、特定のサイズでは見やすいが、大きく拡大すると点や線のギザギザが目立つ。これに対してアウトラインフォントは、文字の輪郭を線や曲線の情報として持ち、その輪郭から描画するため、任意の倍率に拡大しても文字の形を保つことができる。

マルチメディアの同期や再生順序を扱う規格もXMLベースで定義されている。SMILはW3C勧告の言語であり、動画や音声などの要素の再生タイミングとレイアウトを記述するために用いられる。

符号化の原理と判断の基準

可変長符号で情報を表す場合、ビット列から元の文字列を一意に復号できることが前提となる。ある符号語が別の符号語の先頭部分と一致すると、どこで区切るかが決まらず、同じビット列から複数の元の文字列が生じてしまう。そのため、どの符号語も他の符号語の先頭にならない接頭符号であることが実用上の条件として扱われる。

一意に復号できる符号の中では、平均符号長が短いものが優れている。平均符号長は、各文字の出現確率と符号長の積の和で求める。出現頻度の高い文字に短い符号を割り当てるほど平均符号長は短くなる。一方、全ての符号長を揃えた固定長符号は区切りが明確だが、出現頻度を考慮しないため平均符号長は長くなる。

文字の種類が n 個あるとき、固定長で表すには2のk乗がn以上となる最小のkビットが必要である。この計算は符号化の基本として押さえておくとよい。

進数変換と桁数の計算

10進数を基数rの表記に変換するには、rで割った余りを下位の桁から順に求める。英字を数字として用いる26進数では、Aを0、Bを1として、Zを25に対応させる。例えば10進数の100は、26で割ると商が3、余りが22となる。3はD、22はWに対応するため、DWと表される。