このコーナーでは読者の皆さんのインターネットに関する疑問や質問にお答えします。
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光ファイバーによる通信はなぜ高速に？
今月のポイント

映像や音声情報はどれくらいに圧縮して送られているのか

光ファイバーにすると「高速になる」といわれていますが、なぜですか？

速に通信することができるのです。

（神奈川県山本さん）

雑音が多くて使用できない高い周波数帯

一方、ADSLのようなメタル線を使った電をも使う工夫を「合わせ業」
として使い、従気通信では、送信器は電気の電圧を変化来になかった高速通信を実現しています。

（オン・オフ動作）させてメタル線に送ります。

なお、現実の光ファイバー通信では、このオン・オフ動作も距離が短いとある程100Mbps程度の速度です。光の本来の能度高速に行えますが、通信距離が長い場力からすればずいぶん遅いのですが、インタあたりどれだけの情報（データ）を送り出せ合はゆっくりとしか動作できず、その速度はーネット利用にはこれで十分なのです。性能るかで決まり、光が「光速」で伝わることと光通信に比べると著しく制限されます。

を限 定したのは、FTTH（ Fiber To The

光は光速だから光通信は速いのは当然と思い勝ちですが、そうではありません。
データ通信で高速かどうかは、単位時間は直接関係はないのです。光通信は、送信

ただ、ADSLやギガビットイーサネットなど器（光源）、光ファイバー、光受信器で行わにおいても、信号のオン・オフ動作1回で送れます（図）。その送り方は、電気信号で来る情報量を増やす（多値）工夫や、通常はHome）を普及させてサービスの拡大を図るためでもあります。
（住友電気工業村瀬亨）

た情報は送信器で光の強弱信号（パルス）
光通信の仕組みに変換され、光ファイバーに送り込まれます。受信器では、光の強弱信号を再度電気信号に変換してコンピュータに流します。
光通信の特質には、

光ファイバー
送信器

受信器①送信器からの光の強弱信号送出（非常に高速な点滅動作となる）
が、メタル線を使った電気通信とは比較にならないほど高送信データ（電気信号）

パルス変換

光信号

電気信号
（受信データ）速、かつ短時間に大量の情報を送り出すことができる②光ファイバーは、高速なパルス信号を長距離でもほとんど減衰することなく送れるの2つが挙げられ、これらによって高158 +++ iNTERNET magazine 2004.04 +++高速な点滅動作が高速・短時間に情報を送る
長距離でも減衰なく高速な信号を送る
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映像や音声の情報は、どのくらいに圧縮して送られているのでしょうか?
ど、それぞれについて教えてください。
（愛媛県

放送、PC、携帯電話、テレビ電話な斉藤さん）

映像や音声情報の圧縮には非可逆圧縮方式
同じ圧縮率でも品質の再現性には違いがある
人間が知覚する映像や音声情報は、「光の明るさの強弱や周波数の変化」
あるいはとなります。これらが圧縮する前の映像と音す。一般に、圧縮された情報のサイズが小声情報の基準量です。

さくなればなるほど品質が悪くなる傾向にあ「空気の振動の強弱や周波数の変化」
とい

情報を圧縮する必要性は、限られたネッりますが、近年の圧縮技術の進歩によって、う物理的な現象です。この物理現象は基トワークの伝送帯域や限られた蓄積容量サイズが小さくても高い品質を保てる方式

本的にアナログ情報ですが、ある条件の下を経済的に効率良く使いたいということにが誕生してきています。

である変換をすることによって、このアナロよります。しかし、映像と音声の情報圧縮

表に、代表的な圧縮方式によるテレビ映グ情報をまったく等価なデジタル情報に変においては、元の情報の大きさがあまりに像とCD音声の圧縮率を、その用途や品質換することができます。その際、元のアナロも大きく、zipなどの一般的な圧縮方式を使などと併せて示しました。たとえば、音楽圧

グ情報の強弱と周波数を、どれくらいの精っても数分の1程度にしか圧縮できず、この縮方式として有名なMP3は、CD音声を約度と範囲で表現するかによってデジタル情要求を満たしません。そこで、非可逆圧縮1/12のデジタル情報量に圧縮することがで報の品質が決まるので、なにか基準を決め方式と呼ばれる圧縮方式を適用します。こきます。一方、日本のデジタル放送で使用ないと圧縮率（圧縮された情報のサイズ÷の方式はzipなどとは異なり、圧縮された情されている MPEG-2 AACという方 式で元の情報のサイズ）を議論することができま

報を元に戻すと、完全に元の情報に戻るこは、ほぼ同じビットレートが使われるため圧せん。そこで、ここでは圧縮されていないデとはありません。

ジタルの元情報として、通常のテレビ映像縮率は同じ約1/12ですが、MP3よりも高品

しかし、人間の知覚上、元の情報とほと質の音声や音楽を再現することができます。

んど区別がつかないように情報を削減する

また、MPEG-2 AACでは、CD以上の音映像や音声情報は時間的な連続情報でことができるため、実用上は問題ありませ

質を提供する高品質ステレオモードや、映すので、単位時間として1秒を取り、1秒当ん。ただし、元の情報をどれだけ忠実に再画館で使われる5.1チャンネルサラウンド音とCD音声を基準にすることにします。

たり何ビットになるかを比較の対象とすると現できるかという品質の面や、圧縮や解凍声の圧縮機能もあります。このように、圧縮便利です。これをビットレートと呼びます。にかかる処理の繁雑さの面など、圧縮方式

方式の性能や性質は、圧縮率だけで論じによってさまざまな異なった特徴があるため、ることはできませんので注意が必要です。

テレビ映像の1秒当たりのビットレートは、（早稲田大学

用途に応じた圧縮方式が採用されていま
16（1画素当たりのビット数)×720（横の画素数）×480（縦のライン数）
×29.97（1秒当たりの画像枚数）＝165,722,112
ビット/秒＝約166Mビット/秒
で、CD音声の1秒当たりのビットレートは、
16（音 1 サンプル当たりのビット数）×44100（1秒当たりのサンプル数）
×2（左右2チャンネルのステレオ）＝1,411,200
ビット/秒＝約1.4Mビット/秒亀山渉）

代表的な圧縮方式によるテレビ映像とCD音声の圧縮率

圧縮方式

主な用途

圧縮率

典型的な使用ビットレート 品質（ビット/秒）（左の使用ビットレートの場合）
MPEG-1
ビデオCD、インターネット配信
1/140
1.2M
VHS程度
映 MPEG-2
DVD、デジタル放送
1/25
6M
高画質
RealVideo WMV等 インターネット映像配信
1/550
300k前後
VHSよりやや難MPEG-4
インターネット映像配信、携帯電話用テレビ電話 1/2,50064k（携帯テレビ電話の場合） H.261より良い
インターネット映像配信、携帯電話用テレビ電話 1/2,50064k（携帯テレビ電話の場合）* MPEG-4 より良い像 H.264H.261
テレビ電話
1/2,50064k
顔の細かな表情を認識するのはやや難しい
音 MP3
インターネット音楽配信、MP3プレーヤー
1/12128k
CD並み
MPEG-2 AAC デジタル放送
1/12128k程度（標準ステレオ） MP3より高品質
声 CELP
携帯電話
1/45〜1/180 32k〜8k
アナログ電話程度＊：H.264については実用例がないため、携帯電話用テレビ電話として使用された場合を想定している
MPEG：Moving Picture Experts Group、動画像圧縮の国際標準のグループ名と同時に規格名
H.xxx：ITU-Tの技術分野ごとに付けられる標準のシリーズ名。Hシリーズはオーディオビジュアルとマルチメディアシステムに関する標準
WMV：Windows Media Video
AAC：Advance Audio Coding、高圧縮率のオーディオ圧縮符号化方式
CELP：Code Excited Linear Prediction、符号励振型線形予測

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