符号化方式

符号化方式

符号化方式とは、デジタル情報を処理、伝送、記録するために、情報をデジタルデータに変換する方式のことです。変換されたデータは「符号」と呼ばれ、符号から元の情報に戻すことを「復号」と呼びます。

デジタルデータ化により、コンピュータでの処理、光ケーブルでの伝送、メモリやディスクなどの記録媒体への蓄積が容易になります。

情報源符号化

情報源符号化（source coding）は、文字、画像、音声などの元情報を符号化する技術です。符号化の対象となる情報の性質に応じて、最適な符号化方式が選択されます。

例えば、音響情報では人間の聴覚特性に基づいたサンプリング周波数の選択や、心理聴覚理論に基づいた高効率符号化（圧縮）が行われます。コンピュータはバイト単位でデータにアクセスするため、多くの符号化方式では文字や画像などを最終的にバイト列として表現します。

映像情報の符号化

映像には次のような特性があります。

高い自己相関性: 自然画像では、ある1点の状態（明るさや色）は周囲の状態と類似性が高いです。動画像の場合、あるフレームの画像は前後のフレームの画像とよく似ています。この性質を利用して予測符号化を行います。
人間の視覚特性の利用: 人間の視覚は、明るさの変化よりも色彩の変化を感知しにくい性質があります。また、ゆるやかな変化の中に不連続的な変化があると知覚しやすいです。この視覚特性を考慮して、感知できない範囲で情報を簡略化し、効率的な符号化を行います。

音響信号の符号化

人間の聴覚特性には周波数特性（フレッチャーマンソン曲線など）のほか、心理音響モデルに基づき、ある周波数の音が響いている時には近い周波数の音が聞こえにくくなるマスキング効果があります。この性質を利用して効率的な符号化を行うのがMPEGオーディオ規格(MP3等)です。

文字コードの符号化

日本語の文字コードを符号化する際には、文字の種類の多さが問題となります。1文字に対して1バイトを使うと256種類の文字までしか表現できません。英語は文字の種類が少ないため1文字1バイトで済みましたが、漢字はそうはいきません。そのため、ISO-2022-JPやShift_JIS、EUC-JPなど様々な符号化方式が提案され、現在も複数の方式が混在しています。最近ではUTF-8などの符号化方式も利用されるようになってきています。

通信路符号化

通信路符号化（Channel Coding）とは、情報を送る通信路の帯域、雑音や妨害などの性質に応じて、情報源符号化された情報を再度符号化するものです。データの信頼性を高めるための誤り検出、誤り訂正符号の付加や、畳み込み符号化などがあります。

暗号符号化

（詳細な説明は省略）

その他

符号理論
誤り検出・誤り訂正
データ圧縮
ベースバンド伝送
デジタル変調（搬送帯域伝送）
伝送工学

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