ディ ジ タ ル A V ・ コ ン ピ ュ ー タ ネ ッ ト ワ ー ク を 用 い た
視 聴 覚 コ ン テ ン ツ の マ ル チ メ デ ィ ア シ ス テ ム 構 築
M u ltim e dia S y stem C o n stru ction of A u dio−
V isu al C o n ten ts
using D igital A V and C om p uter N etw ork
宮崎保光
Y asu m itsu M iy az ak i
あら ま し
デ ィ ジ タ ル A V 機 器 の 発 達 は 、 ネ ッ ト ワ ー ク 家 電 、 デ ィジ タル 家 電 分 野 を 中 心 に、 近 年 急 速 に進 歩 して きて い る。 しか しな が ら、 これ ま で 、 視 聴 覚 教 育 の教 育 現 場 の 多く は 、 ア ナ ロ グ A V 機 器 が 主 流 と な っ て き て い た 。 イ ン タ ー ネ ッ ト を は じ め と す る デ ィ ジ タ ル ネ ッ ト ワ ー ク で ある コ ン ピ ュ ー タ ネ ッ ト ワ ー ク は 、 家 庭 端 末 と し て の P C ク ラ イ ア ン トの 増 加 と と も に 、 画 像 コ ン テ ン ツ 利 用 のブ ロ ー ド バ ン ド ネ ッ ト ワ ー ク と し て 著 し く 発 展 し て き てい る 。 こ う し た ク ラ イ ア ン ト ・ サ ー バ ネ ッ ト ワ ー ク シ ステ ム の 端 末 と し て 、 デ ィ ジ タ ル A V 家 電 の 多 く は 、 画 像処 理 ・ メ モ リ・ 伝 送 機 器 と して 十 分 な 画 質 レベ ル に達 し つ つ あ る 。 視 聴 覚 教 育 に お い て も 、 一 般 的 コ ン テ ン ツ 利用 で あ る 範 囲 で は 、 デ ィ ジ タ ル A V 機 器 の 多 く は 、 デ ィ ジ タ ル A V −L A N の 利 用 と し て 、 効 率 的 シ ス テ ム の 構 築 が可 能 で あ る 。 こ こ で は 、そ う し た 設 計 ビ ジ ョ ン を 示 す 。A b stract
R e c e n tly ，V e ry r a p i d l y ， d i g i t a l A V e q u l p m e n t S ， p a rticu la rly ，n etW O rk c on su m e r e le ctron ic s an d d ig ita lc o n s u m e r e l e c t r o n i c s h a v e b e e n d e v e l o p e d ． H o w e v e r ， a u d io −V is u a l e d u c a tio n s y s t e m s i n c o l l e g e s a n d
u n iv e r sitie s m o s t l y c o n s i s t o f a n a l o g A V s y s t e m s ． C om p u te r d ig ital n e tw o rk in clu d in g in tern ets are n o w
i n p r o g r e s s w i t h P C c l i e n t s o f h o m e t e r m i n a l s ， a S b ro ad b a n d n e tw or k for v isu a l im ag e co n te n ts． D ig ita l
A V c o n s u m e r e l e c t r o n i c s h a v e r e a c h e d t o h i g h l e v e l t e c h n o lo g le S O f i m a g e p r o c e s s i n g ， m e m O r i e s a n d
t r a n sm is sio n s，a S t e r m i n a l s o f c l i e n t − S e r V e r n e t W O r k
s y ste m s． T h e se d i g i t a l A V i n f o r m a t i o n t e c h n o l o g i e s
c an b e app lied to e鮎ctiv e edu cation system s，aS digital
A V −L A N s y s t e m s i n c o l l e g e s a n d u n i v e r s i t i e s f o r n o rm al in fo rm atio n c o n t e n t s ． I n t h i s p a p e r ， S u i t a b l e a n d e f f e c t i v e d e s i g n s o f d i g i t a l A V a n d c o m p u t e r n e tw o r k s f o r a u d i o 一 V i s u a l e d u c a t i o n m u l t i m e d i a
S yStem S are Sh ow n．
1 ． ま え が き
学 校 に お け る 視 聴 覚 教 育 は 、 1 95 0 年 代 に、 レ コ ー ド、 カセ ッ トテ ー プ の 聴 覚 メ デ ィ ア に よ る 音 楽 教 育 、 お よ び 映画 、 ビ デ オ テ ー プ の 視 覚 メ デ ィア に よ る 美 術 教 育 の情 操教 育 を 中 心 と して 、 各 種 の 記 録 メ デ ィ ア を用 い て 、 人 文社 会 、 自然 科 学 に つ い て の 教 育 の 分 野 に お い て 、 始 め られ て い る と￣7）1 96 0 年 代 に は 語 学 教 育 の L ．L （L a。g 。a g 。 L a b o ra to ry ）、 T e ac h in g M a c h in e 、 C ．A ．Ⅰ（C o m p u te rA ssis te d In stru ctio n ） な ど の 教 育 シ ス テ ム が C o m p u te r の発 達 と と も に 進 展 し て き た 。 19 70 年 に は 教 育 工 学 と し て教 育 手 法 が 検 討 さ れ て き た 。●19 80 年 代 の ニ ュ ー メ デ ィ ア時 代 に は 、 視 聴 覚 コ ミ ュ ニ ケ ー シ ョ ン と し て 統 合 デ ィ ジ タ ル 通 信 に よ る 教 育 シ ス テ ム が 進 め ら れ 、 19 90 年 代 に は 、 P C の 発 達 と と も に 、 マ ル チ メ デ ィ ア と し て の 教 育 シ ス テ ム が 検 討 さ れ 、 e −L e a r n in g 、 イ ン タ ー ネ ッ ト に よ る 遠 隔 授 業 、 衛 星 通 信 を 用 い た S C S （S p ac e c 。11ab 。r ati。。 S y st。m ） が 開 発 さ れ て き た ミ￣11）し か し な がら、 こ れ ら の 教 育 シ ス テ ム で は 、 イ ン タ ー ネ ッ ト、 L A N を 用 い た 、 P C を 端 末 と し 、 デ ー タ ベ ー ス 用 サ ー バに よ る コ ン ピ ュ ー タ ネ ッ ト ワ ー ク に よ る デ ィ ジ タ ル 型 教育 シ ス テ ム と、 映 像 、 音 の ア ナ ロ グ型 視 聴 覚 教 育 シ ス 12，13）映 像 系 と音 系 で あ る テ ム と は 一 体 化 さ れ て い な い 。 A u d io−V is u al教 育 シ ス テ ム は、 放 送 、 C A T V 分 野 に お け る ア ナ ロ グ 型 と 同 種 の シ ス テ ム で あ り 、 有 線 の 場 合 、 キ ャ ン パ ス に お い て は 、 C A T V と 同 様 、 同 軸 線 に よ る 伝 送 14 −1 7 ） シ ス テ ム で あ る 。 近 年 、 ブ ロ ー ドバ ン ド ネ ッ ト ワ ー ク で あ る イ ン タ ー ネ ッ トお よ び L A N 用 A D S L 、 F T T H 、 C A T V N et の 発 達 に ょ り 、 画 像 コ ン テ ン ツ の 伝 送 が 容 易 に な る に 従 い 、 視 聴 覚 メ デ ィ ア の 端 末 系 で あ る デ ィ ジ タ ル 家 電 、 ネ ッ ト ワ ー ク 家 電 の 関 連 機 器 が 著 し く 進 歩 し て き て い る 。 こ れ ら は お も に 、 イ ン タ ー ネ ッ ト、 L A N の デ ィ ジ タ ル A V 端 末 系 機 器 で あ り、 い ま で は 広 く開 発 し 始 め ら れ て い る 。 一 方 、 視 聴 覚 教 育 シ ス テ ム 、 放 送 用 C A T V の A V 系 シ
高性 能 タ イ プ が 急 速 に 進 展 し て い く も の と 思 わ れ る 。 こ れ ま で 、 イ ン タ ー ネ ッ ト、 L A N 系 の ブ ロ ー ドバ ン ド化 と 画 像 コ ン テ ン ツ 伝 送 、 処 理 、 記 録 の デ ィ ジ タ ル 技 術分 野 と、 放 送 を含 む A V 伝 送 系 の ア ナ ロ グ技 術 分 野 が 分離 した 形 式 で 進 ん で き て い る が 、 A V 伝 送 系 の A V 端 末機 器 は ブ ロ ー ドバ ン ド コ ン ピ ュ ー タ ネ ッ ト ワ ー ク 用 に 開発 さ れ た デ ィ ジ タ ル A V 機 器 に よ り 置 換 さ れ 、 し か も A V 伝 送 系 自体 も ア ナ ロ グ 型 か ら デ ィ ジ タ ル 型 に 進 展 し てい く も の と思 わ れ る 。 こ こ で は 、 視 聴 覚 教 育 ア ナ ロ グ シ ス テ ム が 、 デ ィ ジ タ ル 型 と し て 効 率 的 で あ り 経 済 的 な ディ ジ タ ル シ ス テ ム と し て 改 革 さ れ た 実 施 設 計 を 示 す 。
2 ． 視 聴 覚 シ ス テ ム に よ る 教 育
ア メ リ カ の J oh n D e w e y の 経 験 主 義 に よ る 教 育 手 法 で あ る 目、 耳 、 手 に よ る 学 習 と経 験 、 体 験 重 視 の 教 育 が 、基礎 と な り 、 E d g ar D ale の 「A u d io−V isu a l M eth o d s in
T e ac h in g 」 に 示 さ れ た よ う に、 194 6 年 以 降 、 視 聴 覚 教 育シ ス テ ム が 発 展 し て き て い る 。 日 本 に お い て も 、 D ale の教 育 手 法 が 西 本 三 十 二 等 に よ っ て 、 19 5 0 年 前 後 に 紹 介 さ れ 、視 覚 教 育 が 波 多 野 完 治 の グ ル ー プ よ り展 開 され た 。 1 9 6 0 年 以 降 、 通 信 機 器 の 利 用 に よ り、 広 く教 育 分 野 に 学 習機 器 の 活 用 が 進 め ら れ た。 B ．F ．S k in n e r の T e ach in g M ac h in e が 代 表 的 な も の で あ る 。 プ ロ グ ラ ム 教 材 と と も に 、 フ イ ル ム や ス ラ イ ド、 V T R の ア ナ ロ グ 情 報 利 用 が 行な わ れ た 。 さ ら に、 語 学 教 育 の L ．L （L an g u a g e L a b o ra to ry ） な ど 多 様 な メ デ ィ ア 手 法 が 用 い ら れ た 。 1 9 60 年 代 後 半 、 19 7 0年 代 に は 、 コ ン ピ ュ ー タ を 組 み 入 れ た学 習 過 程 と し て の C ．A ．Ⅰ（C o m p u te r A s siste d I n stru c tion ） シ ス テ ム が 試 み ら れ 、 シ ス テ ム 工 学 を 教 育 分野 に 適 応 した 教 育 工 学 が 展 開 され た 。 ま た、 19 50 年 以 降、 放 送 メ デ ィ ア を 用 い た ラ ジ オ 、 テ レ ビ 放 送 に よ る 教 育手 段 も提 供 さ れ て き て い る 。 19 80 年 代 の 統 合 的 デ ィ ジ タ ル通 信 の 利 用 と して の ニ ュ 型の メ デ ィ ア に よ る 進 歩 に よ っ て 発 展 し て き て い る 。 図 1 は 、 こ れ ら の T V 、 V T R 、 パ ソ コ ン の A V 機 器 の 時 代進 展 を示 し て い る 。ラ ジ オ放 送 を用 い た 視 聴 覚 教 育 は、 も っ と も初 段 階 の シ ス テ ム で あ り 、 パ ッ ケ ー ジ 媒 体 、 放 送、通 信 は 伝 送 型 の 教 育 手 段 の重 要 手 法 で あ る 。 図 2 は 、 教育 に も 関 連 す る 各 種 の メ デ ィ ア を 示 し て い る 。 伝 送 シ ス テ ム は 図 3 に 示 さ れ る よ う に 通 信 系 と 放 送 系 の分 野 が あ り 、有 線 系 通 信 の ブ ロ ー ドバ ン ドシ ス テ ム は 、 A D S L 、 F T T H 、 C A T V お よ び G ig a E th er n et が あ る 。 現在 、 放 送 に つ い て は 、 C A T V で は 通 信 系 と併 用 され て いる 。 ま た 、 マ ル チ キ ャ ス ト方 式 に よ り 通 信 系 の IP T V が検 討 され て い る。 放 送 メ デ ィ ア は 、 図 4 の よ う に 現 在 ア ナ ロ グ 型 と デ ィ ジ タ ル型 が 平 行 し て放 送 さ れ て い るが 、 ア ナ ロ グ型 T V 地上 波 放 送 は2 0 1 1年 ま で で あ る 。 情 報 処 理 機 能 の デ ィ ジ タ ル コ ン ピ ュ ー タ は 、 大 型 コ ン ピ ュ ー タ 、 ワ ー ク ス テ ー シ ョ ン 、 パ ソ コ ン に つ い て 、 図 5 に 示 さ れ る よ う に 、進 展 し て き て お り、 メ モ リ 機 能 は 、 図6 に示 され る進 歩 で あ る 。 情 報 コ ン テ ン ツ に 関 す る 各 種 メ デ ィ ア の 伝 送 速 度 、 コ ンテ ン ツ の 情 報 精 度 、 解 像 度 お よび 情 報 圧 縮 効 率 を 図 7 に示 す 。 図 7 、 図 8 は情 報 圧 縮 技 術 に よ る 画 質 と符 号 化 を示 して い る 。 M P E G −4 の 特 性 範 囲 は 画 質 の 高 質 化 に 開 発さ れ て い る 。 A V コ ン テ ン ツ を 教 育 に 用 い る 場 合 に は ディ ジ タ ル情 報 圧 縮 技 術 が 有 効 で あ る。 教 育 にお け る情 報 化 は、 図 9 に示 す 情 報 ネ ッ トワー ク と情 報 利 用 サ ー ビ ス の 分 野 に 関 して 、 20 00 年 以 降検 討 が 進め られ て い る 。 教 育 の 情 報 化 の 内容 項 目に つ い て 図 10 に示 す 。 P C 、 ネ ッ ト ワ ー ク の ハ ー ド面 の 推 進 と コ ン テ ンツ 制 作 、 ラ イ ブ ラ リ ー 、 セ ン タ ー サ イ ト の ソ フ ト 面 の 実施 が 進 め られ て い る 。 こ れ ま で の 教 育 の 情 報 シ ス テ ム は 、 コ ン ピ ュ ー タ ネ ッ ト ワ ー ク と P C 、 サ ー バ を 中 核 と し た デ ィ ジ タ ル シ ス テ ムで あ り、 視 聴 覚 教 育 に 閲 した 映 像 と音 につ い て の ア ナ
ディ ジ タ ル A V ・ コ ン ピ ュ ー タ ネ ッ ト ワ ー ク を 用 い た 視 聴 覚 コ ン テ ン ツ の マ ル チ メ デ ィ ア シ ス テ ム 構 築 （ 万 台 ） 1 0 3 5 x lO （ フ ラ ッ トm ）
（ 液晶心
惣一
〟
V偏 ㌫ ）
ノー〆 ノノ …1 9 5 0 6 0 ？ 0 8 0 9 0 2 0 0 0 喜ニ ュ ー メ デ ィア 図 1 民生機 器 と情 報家 電 図2 各 種 メ デ ィ ア 無線 有線 幹線 （ マ イ ク ロ波 ） 大容 量通 信 （衛 星通 信・放送 ） （6 G ，12 G ） コ ヒー レン ト光 通 信 光波（1 0 ∼ 1 恥 m ） 光 ソ リトン （ 3 2 M ）（4 0 0 M ）（1 ．6 G ）（2 4 G ）（1 0 G ）（1 0 0 G ） 5 0 G H z … −＝一−… −−… … −−… … −一−−…・−￣−￣… ‖￣… … … ￣… ￣￣￣￣ （テ レビ 電 話 ） ミリ 波 ＿ ＿ ＿ ＿ ＿ ． l S D N B − 1 S D N 1 940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 匝車 重可 2 0 10 加入 線 （ プ ラ イベ ー ト系 ） 無線諒
（ 1 0 0 M ） F D D l ワ竺鞍 （1竺 ちン 望工法 ▼去 ットノ リン グ】 ノ■■ 同軸 線 P BX （ 1M ） F M ラジ オ 小 電 力 無 線 （7 6 M ）（4 0 0 叩）一一＿ （ 3 8 0 M ，2 5 0 M ） コー ドレス 電 話 携帯 電話 （8 0 0 M ．9 6 0 M ） 無線 ∪＼N テレビ 放 送 G lg a イー サ ネ ッ ト A DS L画像 マル チ メデ ィア 光加 入 線 F T T H 光C A T V プル ー トゥー ス ，W IM A X （1由） （2 4G） 図3（a ） 電 磁 波 と光 波 の シ ス テ ム F −400M （ 九 ＝ 1 ．3 トIm） 0 0 胱 1 。 。 1 。 伝 送 速 度 1 02M 1 0M F −100M （ 九 ＝ 0 ．8 3 トLm ） F−32M 1 9 7 0 大規 模 （ マ ル チ メ デ ィア 動 画 中 速 LA N 収 容 ） 大規 模 （ マル チ メデ ィア ホ ス ト 低 速 LA N 収 容 ） 中規 模 （ミニ コ ン ・ ワ ー ク ス テ ー シ ョン 間 ） 小 規 模 （パ ソコン間 ）S
Pb
M
伝 送 機 能 レ ベ ル を 皇 ﹂ ∃姜O
n Ul
1 0 F lOG （ 九＝ 1 ．5 5 いm ） F 2．4G F S −1 ．8 G F S 400M ．′ F l．6G ′ノ0 100M FD D I 10M E them et 1 00G 幹線 系 10G 5 G ノ′ ′ 8 ′ ノ○ ′ ′ロ ′ LA N 系 1 ．2 4 G 1 T 1 9 8 0 1 9 9 0 2 0 0 0 図3（b） 光伝 送 幹線 とLA N ′ノ 実用／
光超 高 速 LA N／
（ N E C ，F ujits u ） （C i＄C O ，No 托 e け 2 0 10 光 高 速 しへN F D Dt（ NEC，NTT，F u j it s u， T o＄ h i b a e t c ）／
イー サ ネ ット（X e ro x e tc ）／
M A P（G M ）／
トー ク ン・リン グ（ 1B M ） P C ネ ッ トワ ー ク（tB M ） S ta 卜 L A N （A T T ） 1 0G 1 M l O M l O O M I G 低速 LA N・・・・− ト 中速 一十・ト 高 速 −−＋ 一ト ー 超高 速 ∪＼N L A N L A N 図 3（C） 各種 L A N D O CS ‡S l O F TT H （b p s ） 伝送 速 度0
D O C S tS l、1 D O C SIS2O A D S L r〟 仰 山” 琳 “ Q o S 高 速 化」
＝≡ 」 C ATV 95 9 6 97 9 8 9 9 00 0 1 02 0 3 04 0 5 0 6 07 図3（d ） ブ ロ ー ドバ ン ドネ ッ トワ ー ク ケ ー ブ ル オ ー ル ドメデ ィア ニ ュー メデ ィア バッ メディ ケー ジ ア 新 聞 郵 便 テ ー プ レコー ド ファクシミリ新 聞 電 子メー ル （1 9 8 2 ∼） V T R ビデオ ディスク（光 ディスク） （1 9 8 1 ∼） C D ，D V D 放 送 無線 A M ラジオ F M ラジオ V H F テレビ U H F テ レビ A M ステレオ F M 多重 （1 9 8 3 ∼ ）多重放 送 ，音 声 多重 ，静 止 画放 送 文 字 多重ノ ＼イビジョン，衛星 放 送 （1 9 8 4 ∼） ディジタルテ レビ （2 0 0 3 ∼ ） 有 線 有 線通 信 C A T V （双方 向） （19 8 0 ∼， 2 0 0 0 ∼ ） ディジタル C A T V （2 0 0 2 ∼） 無 線 無線 通信 移 動 通信 ，P H S 衛星 通信 W iM A X 通信 有 線 電 話 データ通信 キ ャプテン （1 9 8 3 ∼ ），ビデオテックス テレビ会議 ，テ レビ電話 （2 0 0 0 ∼ ） パ ソコン通 信 （19 8 0 ∼），L A N ファクシミリ（1 9 8 1 ∼），V A N インターネット（1 9 8 5 一｝）（ 1 9 5 5 ） ア ナ ロ グ C A T V （ 2 0 0 3 ） （ 2 0 0 2 ） 6 0 7 0 8 0 9 0 2 0 0 0 2 0 10 図 4 放 送 メ デ ィア ディジタ ル C ATV （ 1） （1 0） （1 0 0 ） （ 10 0 0 ） （電 話 を 1とした 場 合 の 必 要 な通 信 の 量 ） 10K l O O K I M l O M 図7（a ） 各 種 メ デ ィア の 伝 送 速 度 速 度 （ M FLO P S） 1 0 3 大型 コ ン ピュ ー タ スー パ コン ピ ュー タ （ C R A Y −1）
ンセ G。
z，
ワー クス テ ー シ ョン／
ミニ コ ン ビ ュー タンニ
（ 700M H z） 6 4bit（200M H z） パソ コン 3 2b it（20M H z） 1 6 b it（1 2 M H z ） 8 blt（4 M Hz） R ISC（M P U ） C IS C（M P U ） 1 950 （ B yte ） 10G IG lO 2M lOM IM lO2K 旧 M （ シ ステ ム 3 6 0 3 2 K 語 lB M （ シ ス テ ム 3 7 0 ／ ／ ／ ／ ／ P C98 1 95 0 196 0 197 0 19 80 19 90 2 00 0 20 10 図 6 主 メ モ リ容 量 の 進 歩 解 像 度 ハ本 ︶ 最 高 周 波 数3 5m m
⊥
爪 V 爪 V 勺 ム ー 1 1 0 ￠0 ￠□
斑p T V I S I）Ⅳ （1 ．5 M b p 芳）篭
楓
綿
仙
伽
仙
S C S （Ⅱ ．三岳1 ） （之．3 M 二技 芸） 1 5ロ警毘
N TSC
t ヰ ．壬 M H芝） 趨 高精細 画像 コン ピ ュ ー タ ディスプ レイ ￠ 1 ￠ 2 ￠ 3 t 1 4 ￠ 5 ￠ t紺 7（ l 図7（b） 1 秒 当 た りの 画 面 数 （フ レ ー ム ／ 秒 ） くH王 ） 1 0 ￠M くスタジオ ） 放送叫 ；≡ （ 地 上 波 ） W 金敷 m 電話 3M l ．5 M O一丁 M 1 0 k l B 2 B H 8 H 1 5 M l O M l O O M （糾 k ）（12 8 k ） （3 糾 k ）（1．5 M ） （b iぴ ＄） 伝 送 ビ ットレ ー ト 図7（C ） ビ ッ トレ ー トと標 準 化 符 号 化 方 式ディ ジ タ ル A V ・ コ ン ピ ュ ー タ ネ ッ ト ワ ー ク を 用 い た 視 聴 覚 コ ン テ ン ツ の マ ル チ メ デ ィ ア シ ス テ ム 構 築 画質 高 低 H ．2 63 1 0K l O O K I M 図 8（a ） 符 号 化 レ ー トと画 質 1 0M b p s 図8（b ） 伝 送方 式 の比 較 情報 の収 集 作成 資料管 理 情報の 加工 入力 情報処 理 情報 ネ ッ トワ ー ク コン ピ ュ ー タ シス テ ム オ ペ レ ー ター ファイ ル 編 集 ．ファイ ル サ ー バ 文献 速報 磁気 デ ィス ク ，C D −R O M ．V O D サ ー バ S D l オンラ イ ン検 索
」→
コンピ ュ ー タ 情 報 の 伝 達 受託 サ ー ビ ス（コ ピー ，調 査 ） 機械 検 索 サ ー ビ ス（オ ンラ イ ン・S D l） 情報提 供サ ービス 図9 情 報 ネ ッ トワ ー ク と情 報 サ ー ビ ス 利 用 者 校内 L A N ハー ド 整備 ソフ ト 整備P C
イン ター ネ ット → ￣￣… ￣￣￣￣… ‥￣￣… −￣￣￣￣…… ￣一 コン テ ン ツ 開 発・ 制 作 ディジ タル ネ ットワ ー ク化 事 業 ディジ タル ライブ ラ リ構 築 情報 セ ン ター ・サ イ ト 2 0 00 2002 2 004 20 06 20 08 図 1 0 教 育 の 情 幸馴 ヒ ログ 型 A V 機 器 と は統 一 的 に 一 体 化 さ れ た も の で は な く 、 イ ン タ ー ネ ッ ト、 L A N の ネ ッ ト ワ ー ク に お け る 音 ・ 画像 伝 送 につ い て 、 接 続 が ア ナ ロ グ型 A V 系 と十 分 され てい な い 。4 ． キ ャ ン パ ス L A N
大 学 な ど の キ ャ ン パ ス に お け る コ ン ピ ュ ー タ ネ ッ ト ワ ーク は 、 初 期 （ 198 5 年 ） の 10M b p s E th e rn e tか ら 、 10 0M F D D I（19 90 年 ）、A T M −L A N （19 95 年 ）、1 ∼ 10G ig a E th ern et （2 0 0 0 年 ） と発 展 し て き て い る 。 S IN E T と と も に 、 1 9 9 0 年以 降 は 外 部 ネ ッ トワ ー ク で In te rn e tの 端 末 系 で の 10 M ∼100 M b p s高 速 化 対 応 が さ れ て き て い る 。 ま た S C S に よ る デ ィ ジ タ ル 衛 星 通 信 に よ る T V 会 議 も 進 展 し て き て い る 。 図 1 1 は 、 L a y e r 3 S w it c h （R o u t e r ） を コ ア と し た 10 G b p s の バ ッ ク ボ ー ン と し 、 各 棟 、 フ ロ ア （ 階 ） に L a y e r 2 S w itc h （R o u te r ） を 中 継 器 と し た ネ ッ ト ワ ー ク を 示 し て い る 。 10 G b p s、 1 G b p sの 伝 送 路 は 光 フ ァ イ バ 線 路 で あ り、 L 3 S w itc h のP o rt両 端 、 L 2 S w itch の 片 端 は o E 、 E O 変 換 の メ デ ィ ア コ ン バ ー タ を 用 い て い る 。 ま た、 L 2 S w itch の 出 力 端 P o rtのU T P 端 子 は 12 、 24 、 4 8 型 の も の を 用 い て い る 。5 ． ア ナ ロ グ 型 A V 装 置 系
A u d i。＿V isu a lの 有 線 伝 送 路 はC A T V ケ ー ブ ル で あ る 。 とく に 、 ア ナ ロ グ T V の 共 同 視 聴 シ ス テ ム は T V ア ン テ ナ、 チ ュ ー ナ 、 ブ ー ス ター （増 幅 器 ）、 分 岐 器 を 同 軸 線 によ っ て 構 成 す る シ ス テ ム で あ る ○ ま た 、 ホ ー ル 、 講 義 室、 研 究 室 に お け る ア ナ ロ グ A V 端 末 系 は 、 コ ン ビ ュ ー 解 像 度 フレー ム ／ 秒 伝 送 速 度 H ．2 6 1 3 5 2 × 2 8 8 （1 0 1 ，3 7 6 ） 1 5 64 K ∼ 2 M b p s （P X 64 K ）（T V 会 議 ） M P E G −1 3 5 2 × 2 4 0 （8 4 ，4 80 ） 3 0 1 ∼ 1 ．5 M b p s （C D 用 ） M P E G 12 7 0 4 × 4 8 0 （3 3 7 ，9 2 0 ） 3 0 4 ∼ 1 0 M b p s H i一V is io n 1 9 2 0 × 10 3 5 （1 ，9 8 7 ，2 0 0 ） 3 0 3 0 ∼ 6 0 M b p s 情報 の保 管書
腎
T V チ ュー ナ 叩■ ブースタ モ 図12（a） ア ナ ロ グT V 共 視 聴 シ ス テ ム 図1 2（b ） ア ナ ロ グA V 装 置 シ ス テ ム 御卓 が 大 規 模 で あ り、 P C ネ ッ ト ワ ー ク と A V 系 が 統 一 さ れ て い な く 、 経 済 的 と は い え な い 。6 ． デ ィ ジ タ ル A
V ネ ッ ト ワ ー ク
A V 系 を デ ィ ジ タ ル L A N と し て 構 成 す る に は T V 地 上波 、 衛 星 放 送 波 を チ ュ ー ナ に よ っ て ベ ー ス バ ン ドに変 換し 、 エ ン コ ー ダ 、 M P E G 2 、 M P E G 4 方 式 に よ っ て 効 率 的デ ィ ジ タ ル 符 号 信 号 と し 、 L A N の ス イ ッ チ L 2 の ポ ー ト に 入 力 し 、 L 2 S W よ り L 3 S W を 通 じ て 各 端 末 A V L A N 系 に 伝 送 す る 。 こ の 伝 送 は チ ュ ー ナ ・ エ ン コ ー ダ 部を ヘ ッ ドエ ン ド と す れ ば 、 下 り 波 と考 え る こ と が で き る。 L A N 光 フ ァ イ バ ケ ー ブ ル 幹 線 と デ ィ ジ タ ル A V L A N 幹 線 と は ケ ー ブ ル 束 内 の 光 フ ァ イ バ ケ ー ブ ル 芯 線 を分 割 し て ケ ー ブ ル を 併 用 使 用 す る こ と に よ り 経 済 的 な 共用 使 用 と す る こ と が で き る 。 光 フ ァ イ バ 端 部 は L 2 S W 、L 3 S W の P o rt入 出 力 部 に メ デ ィ ア コ ン バ ー タ（ O E 、 E O 変 換 器 ） を用 い て い る。 デ ィ ジ タ ル A V L A N の 端 部 で あ る L 2 S W か ら ホ ー ル 、 講義 室 、 研 究 室 へ は 、 部 屋 内 の H u b に接 続 し、 部 屋 内 の 加入 線 部 か ら は 、 A V コ ン テ ン ツ 信 号 は 、 H u b 、 L 2 S W を 通 じ 、 双 方 向 と し て 、 キ ャ ン パ ス 全 体 に 配 信 す る こ と がで き る 。 こ れ ら の シ ス テ ム を 図 15 に 示 す 。 出 力 系 は 、 教室 内 で は 、 ス ピ ー カ と プ ロ ジ ュ ク タ で あ り、 外 部 へ は A V ＿L A N と し て 出 力 さ れ る 。 入 力 系 は カ メ ラ 、 O H C 、 山 ■ 壬：： i＝ l ■ ：■：■ノー：責：くニミ：；： TV共 聴 線 サ ト 宍 一 ：：：：こ ‡志‡＝‡≡；i 三て；婁㌻≡ l lディ ジ タ ル A V ・ コ ン ピ ュ ー タ ネ ッ ト ワ ー ク を 用 い た 視 聴 覚 コ ン テ ン ツ の マ ル チ メ デ ィ ア シ ス テ ム 構 築 アナ ロ グ T V ディジタ ル T V チュー ナ（C h 〉 ディジ タル A V L A N L 2＄ W L 2 コン ピ ュー タネ ッ トワ ー ク L A N 系 P C
何
L A N 系 図14 デ ィ ジ タ ル A V L A N 系 （ マ ル チ メ デ ィ ア ネ ッ ト ワ ー ク ） 卓 切 無 線 マ イク りP ） 図15 デ ィ ジ タ ル A V L A N 教 室 ワー ク メモ リ （D V D ）、 P C で あ り、 無 線 L A N に よ る 無 線 マ イ クで あ る 。 入 出 力 指 定 は 、 IP A d d r e s s 指 定 に よ り 、 プ ライ ベ ー トA d d re ss を 用 い る こ と が で き る 。 各 入 力 、 各 出力 の 切 替 は、 伝 送 回 路 の 入 出 力 U T P 、 L A N ケ ー ブ ル 、 U S B ケ ー ブ ル の 回 線 切 替 と し て、 機 械 式 切 替 ボ タ ンで 十 分で あ り、 操 作 性 が よ い。 また 、 音 量 は、 卓 上 の ア ン プ の増 幅 度 変 換 回転 式 つ ま み で 十 分 で あ り、操 作 性 が 高 い 。 機器 の イ ン フ ラ と して の 全 体 調 整 は 専 門担 当 者 が 事 前 に 行い 、 使 用 者 は最 低 限 必 要 な 操 作 の み で 実 行 可 能 とす る 方式 が 望 ま しい 。 機 器 選 択 は 、機 械 式 切 替 ボ タ ンで 行 い 、 カメ ラ 、 ス ピ ー カ の 方 向 は 、 独 立 の リ モ ー ト制 御 が 望 ま しい 。 機 器 操 作 が 簡 単 で あ る こ とは 、 安 定 性 を高 め る こ と が で き る 。7 ． 画 像 コ ン テ ン ツ と情 報 圧 縮
音 と画 像 コ ン テ ン ツの 違 い は 、 1 次 元 の 時 間 変 数 の 情 報、2 次 元 空 間変 数 の 情 報 と して の 次 元 数 の 違 い で あ る 。 情報 の 変 数 に 対 す る値 は、 標 本 化 定 理 に よ り、 N y q u ist 周波 数 に 対 応 す る標 本 備 に よっ て 与 え ら れ、 離 散 値 で あ るデ ィ ジ タ ル 値 に よ っ て 、 連 続 値 で あ る ア ナ ロ グ 値 が 完 全に 示 され る 。 1 次 元 の 場 合 、 帯 域 巾W （N y q u is t周 波 数′＝W ／2 方、 周 期 T ＝ 2花 ／W ） で あ る 有 限 帯 域 情 事駈（わ は、 ∞∬
（わ＝〝
む
（〝r ）
s i n W （ 才 一 〝 r ） W（ 才一 〝 r ） （ 1 ） 人 間 の 知 覚 特 性 は、 細 か な変 化 につ い て は 認 知 に 限 界 があ る こ と、 標 本 備 に つ い て は 、 大 きな 備 に つ い て の 変 化につ い て は、 小 さ な備 に比 べ て 、 絶 対 値 よ り も相 対 変 化が 重 要 で あ る こ とが 知 ら れ て い る。 ∬（〝r ） の 標 本 値 を 0 、 1 の デ ィ ジ タ ル 符 号 に す る に は 、 ア ナ ロ グ 値 を 離 散値 に変 換 す る量 子 化 演 算 が 必 要 で あ る 。．時 間 変 化 、 空 間変 化 の 大 きさ は 、 時 間 につ い て の 周 波 数 、 位 置 座 標 に つい て の 空 間周 波 数 の表 現 が 重 要 で あ り、 こ れ ら は、 2 次元 画 像 ′（ノ，丘） の 場 合 、 2 次 元 周 波 数 特 性 ダ（ 〟，γ） は 、 離散 コ サ イ ン 変 換 に よ っ て 示 さ れ る 。 2 M −1 N −1 ダ（ 〟 ，〃 ） ＝ ′（ノ，々 ） ＝ ここ に 、√防√貯
C（〝）C（γ）∑ ∑ ′ 比 丘）（2 ） c o s （ ノ ，〟 ，M ）c o s （ 々 ，γ ，N ） 2 M −1 N −1√防√貯
∑∑ c（〝）
C（抑 （〟，
γ
）
（3）
c o s （ ノ ，〟 ，M ）c o s （ 々 ，〃 ，N ） c o s （ノ，〝 ，M ） ＝ C O S i C（〟 ） ＝ （ 2 ノ ＋ 1 ）〝 花2 M
1 ／√ す 〟 ＝ 0 1 〟 ≒ 0 情 報 は 、 隣 り近 くの 変 数 に対 す る 標 本 値 は、 相 関 特 性 によ っ て 、 変 化 を 評 価 す る こ と が で き 、 こ れ ら の 特 性 を 用い る こ と に よ り、 12 0M b p sの ア ナ ロ グ T V 画 像 情 報は、 M P E G 2 方 式 の 場 合 、 4 ∼ 6 M b p s に情 報 圧 縮 が 可 能
であ る。圧 縮 率 は20 ∼ 30 倍 で あ る。JP E G 方 式 の 静 止 画 は 、 1 0 ∼2 0 倍 で あ る。 全 体 の周 波 数 特 性 利 用 よ り、 局 所 的 変 数に 対 す る 周 波 数 特 性 を用 い る場 合 、 品 質 の よ い 高 効 率 の情 報 圧 縮 と な る 。 つ ぎ の ウ ェ ー ブ レ ッ ト変 換 は そ の 手 法で あ る。 1 次 元 の ケ ー ス で は、動 画 画 像 は、 1 秒 間 に 約 30 フ レー ム の 静 止 画 を 送 信 す る。 72 0 × 48 0 ド ッ ト の 解 像 度 で は 、 デ ー タ 量 は 1 00 G B ／6 0 分 を 超 え る。 動 画 圧 縮 処 理 の M P E G 2 で は S D T V と 同 等 品 質 の 画 像 を約 3 0 分 の 1 の 容 量 以 下 に は圧 縮で きず 、 大 容 量 で あ り I P 配 信 時 に は 問 題 が 生 ず る。 こ れ は 、 M P E G の D C T （デ ィ ス ク リ ー ト コ サ イ ン 変 換 ） によ る 圧 縮 で は 、 低 ビ ッ ト レ ー トで は 破 綻 し や す く映 像 圧縮 に 時 間 が か か る た め 、 リ ア ル タ イ ム で の 伝 送 が で き ない た め で あ る 。 M P E G 動 画 形 式 で は ナ ロ ー バ ン ド環 境 で は ブ ロ ッ ク ノ イズ や モ ス キ ー ト ノ イ ズ の た め 映 像 の 画 質 が 不 十 分 で あ る 。 伝 送 遅 延 につ い て は 、 従 来 の I P 配 信 で は、 分 単 位 で の遅 延 が 生 じ る ラ イ ブ ス ト リ ー ミ ン グ で あ る が 、 ウ ェ ー ブレ ッ ト変 換 を用 い た ⅩV D 型 の 動 画 圧 縮 方 式 で は、 1．5 ∼2 秒 前 後 の 遅 延 に ま で 短 縮 す る こ と が で き、 低 ビ ッ ト レ ー トで も 高 画 質 で あ り、 通 信 速 度 の 遅 い ユ ー ザ に も伸 張ソ フ ト ウ ェ ア を パ ソ コ ン に イ ン ス ト ー ル す れ ば 、 W in d ow s M e d ia p lay e r な ど に よ り容 易 に 視 聴 が 可 能 で ある 。 ネ ッ トワ ー ク を伝 送 され た被 測 定 映 像 （評 価 映 像 ） に つい て は 、 評 価 用 基 準 映 像 と比 べ 、 ネ ッ トワ ー ク を経 由 した パ ケ ッ トは 数 秒 の 遅 延 が 発 生 し、 映像 再 生 の タ イ ミ ン グ も基 準 映 像 に 比 べ 、 若 干 遅 く な る が 、 A V と も に 遅 延す る た め 画 質 の 劣 化 な く、 高 品 質 の視 聴 が で き る。 デ ィ ジ タ ル 方 式 で は 、 ほ とん どの 画 像 で 劣 化 が 認 め ら れな い が 、特 定 の絵 柄 の 画 像 で の み 劣 化 す る こ とが 多 い 。 平均 評 点 だ け で シ ス テ ム 性 能 を示 す の は不 十 分 で あ り、 劣化 の 生 じる 頻 度 や 最 悪 画 像 の 評 点 を 考 慮 し、 シス テ ム 性能 を 正 し く表 す こ とが 重 要 で あ る。 ま た 。 IP v 4 ネ ッ ト ワ ー ク 環 境 に お い て 、 ⅩV D フ ォ ー マッ トを 用 い た 動 画 配 信 が 有 効 で あ る 。 IP v 4 に お け る 動画 配信 は 同 時 二 重 刺 激 法 で比 較 した場 合 、 他 の コ ー デ ッ ク と比 べ 画 質 は 、 D V D 画 質 を保 持 し て お り、 音 声 に 発達 して きて い る 。 一 方 、 視 聴 覚 教 育 と し て の A V 機 器 の多 く は 、 同 軸 線 を 用 い た ア ナ ロ グ 系 と し て 用 い ら れ て おり 、 L A N 、 イ ン タ ー ネ ッ ト の ブ ロ ー ド バ ン ド 化 に よ り画 像 処 理 、伝 送 が 急 速 に発 展 して きて い る に も拘 らず 、 ディ ジ タ ル A V −L A N 系 と し て の 検 討 は 不 十 分 で あ り 、 効 率も 悪 く、 経 済 的 で な い 。 こ こ で は 、 L A N の ブ ロ ー ド バン ド化 、 デ ィ ジ タ ル 家 電 、 ネ ッ ト ワ ー ク 家 電 の 発 展 を 利用 し た デ ィ ジ タ ル A V −L A N の キ ャ ン パ ス で の 利 用 を コ ン ピ ュ ー タ ネ ッ トワ ー ク と一 体 化 、 光 フ ァ イ バ な ど伝 送線 路 の 有 効 利 用 す る 手 法 を示 した 。 プ ラ イ ベ ー ト I P アド レ ス 、 U S B ケ ー ブ ル 等 、 イ ン タ ー フ ェ イ ス ケ ー ブ ル の統 一 化 に よ り今 後 さ ら に効 率 化 が 期 待 さ れ る 。
文献
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