可逆・非可逆圧縮を目的と失われる情報から選ぶ
可逆圧縮、非可逆圧縮、復元できる値と失われる違い、保存用と配布用を考える14問と六つの記述課題です。
学年・内容の目安 高校「情報Ⅰ」。授業の復習や教材の準備に使えます。公開教材の利用条件を確認し、年少の生徒には講師が紙の教材を用意します。
学習内容や既習事項に合わせて使う独自の練習です。文部科学省の認定教材や、教科書・入試の全範囲を網羅する教材ではありません。
高等学校「情報Ⅰ」(2)に関連する、メディアの特性と圧縮の方法を考える学習です。
解説を読む
データを小さくする方法には、元の値をそのまま取り出せるものと、一部の違いを残さないものがあります。簡単な規則と架空の画像を使い、使う目的に合う方法を選びます。
必要な予備知識
並びの中で同じ記号が続くことと、ファイルの大きさを比べられること。
- 可逆圧縮は、展開すると圧縮前のデータを同じ値に戻せます。
- 非可逆圧縮では、一部の違いをまとめるなどして、展開後の値が圧縮前と同じにならないことがあります。
- 圧縮方式と、圧縮する前に画像を小さくするなどの加工は区別します。
解き方の例
同じ記号が連続する長さを「3A」のように記録し、決めた読み方でAAAに戻せるなら、この操作は可逆です。
よくある間違い
- 可逆なら、どんなデータでも必ず短い記録になると考える。
- 見た目が似ていれば、圧縮前のすべての画素の値が同じだと考える。
- すでに失われた情報も、後から可逆圧縮すれば戻ると考える。
資料と考え方を講師と確かめる
使う目的、元に戻せる値、失われる違い、確かめる方法を分けて説明します。
資料A〜Gの規則や画像、容量は教材用の例です。実際の圧縮後のサイズや画質を保証するものではありません。
文部科学省：高等学校学習指導要領解説 情報編 · W3C：PNGの可逆圧縮と画像の保存（英語）
読む文章・資料
繰り返しを短く記録する
資料Aの規則では、同じ文字が続くところを「回数と文字」の組にして記録します。1文字だけのときも、「1A」のように回数の1を付けます。例えば二つのBの後に三つのCが続くとき、2B3Cと書きます。展開するときは、回数だけその文字を並べます。
元の値を取り出す必要がある
資料Bで生徒は、色で別の避難場所を示す案内図を保存します。後から色や線を編集するため、画素の値が圧縮前と同じに戻ることを重視します。小ささだけでなく、復元した値が同じかを確かめます。
異なる値が同じ値にまとまる
資料Cの練習用の規則では、元の値13と14を、どちらも14として記録します。展開して14が出ても、元が13と14のどちらだったかを示す情報は、この記録にはありません。
保存用と配布用を分ける
資料Dでは、後から編集できるように元の画像を残し、配布には小さくした写しを使います。配布する写しでは、細い線が変わることがあるため、目的に必要な文字や線が読めるかを確かめます。
容量だけで判断しない
資料Eでは、ある画像の一つ目の写しが100キロバイト、二つ目が60キロバイトでした。二つ目は容量が小さくなりましたが、圧縮前の画素の値に戻せるかどうかや、線が読めるかどうかは、この二つの容量だけでは分かりません。
必要な情報が残るか試す
資料Fの配布の条件は、小さな文字と細い線が読めることです。担当者は、元の画像と配布する写しを実際に使う画面の大きさで見比べます。見た目を確認することと、各画素の値が同じか確かめることは別の検査です。
圧縮の前に失われた情報を分ける
資料Gでは、細い線が見えなくなるように画像を縮小し、その結果を可逆圧縮で保存しました。圧縮を展開すれば、圧縮する直前の縮小した画像に戻ります。縮小前に見えていた線が自動で戻るわけではありません。
練習する
選択問題では答えを一つ選び、入力問題では指定された形式で答えます。判断の根拠や途中の手順は、記述課題で講師と確認します。
入力した答えは、ページを再読み込みするか離れるまで、このページのメモリ上に保持されます。保存済みの下書き、アカウントの成績、自動の宿題提出は作成されません。
自分の答えと記述
確認問題・資料・講師と使う課題
資料：繰り返しを短く記録する
資料Aで、3A2Bを展開するとどうなりますか。
- AAABBになる。
- AABBBになる。
- ABABAになる。
答えと解説
AAABBになる。
Aを三つ、次にBを二つ並べるのでAAABBです。
資料：繰り返しを短く記録する
資料Aの規則で、BBBBの記録はどれですか。
- 1B4と書く。
- 4Bと書く。
- B4Bと書く。
答えと解説
4Bと書く。
Bが四つ連続するので「回数と文字」で4Bです。
資料：元の値を取り出す必要がある
資料Bで生徒が保存用の方法に求めているのはどれですか。
- 開くたびに色の種類が自動的に変わること。
- 容量が最も小さくなるように線の色を変えること。
- 展開した画素の値が圧縮前と同じになること。
答えと解説
展開した画素の値が圧縮前と同じになること。
保存後も元の色や線を編集するため、画素の値を同じに戻せることが必要です。
資料：元の値を取り出す必要がある
資料Bで画素の値が戻ることを確かめるのはどの検査ですか。
- 圧縮前と展開後の画素の値を比べる。
- 圧縮前と後のファイル名の文字数を比べる。
- 開いた画面と、保存した機器の名前を比べる。
答えと解説
圧縮前と展開後の画素の値を比べる。
各画素の値を比べると、元の値を取り出せるか確かめられます。
資料：異なる値が同じ値にまとまる
資料Cで展開後に14が出たとき、元の値について分かるのはどれですか。
- 元の値は必ず13だと分かる。
- 元の値が13か14かは、この記録から区別できない。
- 元の値は必ず14だと分かる。
答えと解説
元の値が13か14かは、この記録から区別できない。
二つの値を同じ記録にしたので、記録だけでは元を区別できません。
資料：異なる値が同じ値にまとまる
資料Cで13と14を同じ記録にすることは、どの性質に当たりますか。
- 回数を示すだけで元の値に戻る性質。
- 展開後に元の値を一つに決められる性質。
- 元にあった値の違いを保存しない性質。
答えと解説
元にあった値の違いを保存しない性質。
この規則では、元の二つの値の違いが記録から失われます。
資料：保存用と配布用を分ける
資料Dで、後から細かく編集するために残すのはどれですか。
- 配布用に小さくする前の元の画像。
- 線の読めることをまだ確認していない配布用の写し。
- 画像の代わりに、配布したファイルの名前だけ。
答えと解説
配布用に小さくする前の元の画像。
元の画像を残せば、後で同じ元の情報から編集できます。
資料：保存用と配布用を分ける
資料Dで配布する写しについて、配る前に何を調べますか。
- 編集用の元の画像を消せるかどうか。
- 目的に必要な文字や線が読めるかどうか。
- 配布先の名前がファイルの中に入っているか。
答えと解説
目的に必要な文字や線が読めるかどうか。
小さくした写しでも、必要な内容が読めるかを見ます。
資料：容量だけで判断しない
資料Eで二つ目の写しは、一つ目より何キロバイト小さいですか。数値を入力します。
答えと解説
40
100−60=40キロバイトです。この差は容量の比較です。
資料：容量だけで判断しない
資料Eで二つ目の容量が小さいことから言えるのはどれですか。
- 元の画素の値をすべて同じに戻せる。
- 必要な細い線が配布用にも読める。
- 二つ目の写しのファイル容量が小さい。
答えと解説
二つ目の写しのファイル容量が小さい。
分かるのは容量の差です。元に戻せることや読みやすさは別に調べます。
資料：必要な情報が残るか試す
資料Fで読みやすさを確かめる方法はどれですか。
- 使う画面の大きさで、文字と線が読めるかを見る。
- 画素の値が完全に一致するかだけを調べる。
- 配布するファイルの容量が同じかだけを調べる。
答えと解説
使う画面の大きさで、文字と線が読めるかを見る。
配布の条件は、実際に見たときに必要な文字と線が読めることです。
資料：必要な情報が残るか試す
資料Fの画面で文字が読めたとき、別に検査しないと分からないのはどれですか。
- 画像のどの部分に文字があったか。
- 元と展開後の画素の値が同じかどうか。
- 実際の画面で文字が読めたかどうか。
答えと解説
元と展開後の画素の値が同じかどうか。
読めることと、各画素の数値が元と同じことは別です。
資料：圧縮の前に失われた情報を分ける
資料Gで可逆圧縮を展開したときに戻るのはどれですか。
- 縮小する前の元の画像と、見えなくなった線。
- 縮小した後に、別の画像を重ね合わせた結果。
- 圧縮する直前の、すでに縮小した画像。
答えと解説
圧縮する直前の、すでに縮小した画像。
可逆圧縮が戻せるのは、その圧縮へ入れた時点のデータです。
資料：圧縮の前に失われた情報を分ける
資料Gで縮小前の情報も残したい場合はどうしますか。
- 縮小前の元の画像を別に保存する。
- 縮小後の画像を同じ場所へ何度も上書きする。
- 縮小後の画像の名前に「元」と付ける。
答えと解説
縮小前の元の画像を別に保存する。
圧縮より前の加工で失ったものは、加工前の記録を残しておく必要があります。
資料と考え方を講師と確かめる
資料：繰り返しを短く記録する
資料Aの規則でCCCCAを記録し、その記録からどのように元の並びに戻すか書きましょう。
答えと解説
Cが四つ続き、Aが一つなので4C1Aです。戻すときはCを四つ並べ、続けてAを一つ書きます。
文字の種類と、その文字の続く回数を読みます。
- CCCCAを4C1Aと記録する。
- 記録した回数と文字で、同じ並びに戻す方法を説明する。
資料：元の値を取り出す必要がある
資料Bで保存用に可逆圧縮を選ぶ理由と、元の情報が戻ることを確かめる方法を書きましょう。
答えと解説
後から色を編集するには、圧縮する前に使っていた画素の値を取り出せる必要があります。展開後の各画素を圧縮前と比べ、同じ値か確認します。
見た目の似方と、元の値の一致を区別します。
- 編集のために元の画素の値を残す必要を示す。
- 圧縮前と展開後の画素の値を比較する方法を示す。
資料：異なる値が同じ値にまとまる
資料Cで記録された14から元の値を一つに戻せない理由を、元の二つの値を挙げて説明しましょう。
答えと解説
13も14も、記録ではどちらも14になります。同じ記録にまとまるので、後からどちらを入れたかは判定できません。
別の値が同じ表し方になったところを考えます。
- 13と14の両方を14として記録すると示す。
- 記録が同じため元の値を区別できないと示す。
資料：保存用と配布用を分ける
資料Dで元の画像と配布する写しを別に残す理由を、二つの用途を比べて説明しましょう。配布前に確かめることも書きましょう。
答えと解説
元の画像は後から編集できる状態で保存し、配布では容量を小さくした写しを使います。写しは読めるか確かめ、編集に必要な元の情報を写しで置き換えないようにします。
二つの用途で大事な条件を分けます。
- 元の画像は後の編集のために残すと示す。
- 配布では容量を小さくした写しを使い、必要な内容が読めるか調べると示す。
資料：容量だけで判断しない
資料Eで容量の差を数字で示し、容量だけでは判断できないことを一つ挙げましょう。
答えと解説
二つ目の写しは100から60を引いて40キロバイト小さくなりました。容量の数字では、元の画素の値まで戻るかは判断できません。
容量の単位と、検査したい性質を区別します。
- 二つ目は40キロバイト小さいと示す。
- 元の値に戻るか、線が読めるかのいずれかを容量だけでは判断できないと示す。
資料：圧縮の前に失われた情報を分ける
資料Gで展開によって戻る状態と、戻らない情報を区別して説明しましょう。
答えと解説
展開すれば、圧縮に使った縮小後の画像を取り出せます。その前の縮小で消えた線は、圧縮の中に入っていないので戻りません。
圧縮した操作の前に何が起きたかも確かめます。
- 展開で戻るのは圧縮前の縮小済み画像と示す。
- 縮小より前にあった細い線は戻らないと示す。
ワークシート
学習内容と参考資料
授業・宿題・次の記録につなげる
資料をもとにした判断や計算の手順を、生徒と一緒に確かめましょう。印刷する場合は生徒用と講師用を分け、記述課題は講師用の基準で確認します。年少の生徒には講師が紙の教材を用意します。生徒用のログインを使う場合は、利用条件と同意の手順を確認してください。
講師の方へ
教材にリンクを保存し、必要なときに生徒と共有できます。
この練習問題を保存ワークシート: 可逆・非可逆圧縮を目的と失われる情報から選ぶ
MomentDesk · https://momentdesk.com/ja/practice/choose-lossless-or-lossy-compression-by-purpose/
使う目的、元に戻せる値、失われる違い、確かめる方法を分けて説明します。
文部科学省：高等学校学習指導要領解説 情報編 · W3C：PNGの可逆圧縮と画像の保存（英語）
読む文章・資料
繰り返しを短く記録する
資料Aの規則では、同じ文字が続くところを「回数と文字」の組にして記録します。1文字だけのときも、「1A」のように回数の1を付けます。例えば二つのBの後に三つのCが続くとき、2B3Cと書きます。展開するときは、回数だけその文字を並べます。
元の値を取り出す必要がある
資料Bで生徒は、色で別の避難場所を示す案内図を保存します。後から色や線を編集するため、画素の値が圧縮前と同じに戻ることを重視します。小ささだけでなく、復元した値が同じかを確かめます。
異なる値が同じ値にまとまる
資料Cの練習用の規則では、元の値13と14を、どちらも14として記録します。展開して14が出ても、元が13と14のどちらだったかを示す情報は、この記録にはありません。
保存用と配布用を分ける
資料Dでは、後から編集できるように元の画像を残し、配布には小さくした写しを使います。配布する写しでは、細い線が変わることがあるため、目的に必要な文字や線が読めるかを確かめます。
容量だけで判断しない
資料Eでは、ある画像の一つ目の写しが100キロバイト、二つ目が60キロバイトでした。二つ目は容量が小さくなりましたが、圧縮前の画素の値に戻せるかどうかや、線が読めるかどうかは、この二つの容量だけでは分かりません。
必要な情報が残るか試す
資料Fの配布の条件は、小さな文字と細い線が読めることです。担当者は、元の画像と配布する写しを実際に使う画面の大きさで見比べます。見た目を確認することと、各画素の値が同じか確かめることは別の検査です。
圧縮の前に失われた情報を分ける
資料Gでは、細い線が見えなくなるように画像を縮小し、その結果を可逆圧縮で保存しました。圧縮を展開すれば、圧縮する直前の縮小した画像に戻ります。縮小前に見えていた線が自動で戻るわけではありません。
資料：繰り返しを短く記録する
資料Aで、3A2Bを展開するとどうなりますか。
- AAABBになる。
- AABBBになる。
- ABABAになる。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：繰り返しを短く記録する
資料Aの規則で、BBBBの記録はどれですか。
- 1B4と書く。
- 4Bと書く。
- B4Bと書く。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：元の値を取り出す必要がある
資料Bで生徒が保存用の方法に求めているのはどれですか。
- 開くたびに色の種類が自動的に変わること。
- 容量が最も小さくなるように線の色を変えること。
- 展開した画素の値が圧縮前と同じになること。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：元の値を取り出す必要がある
資料Bで画素の値が戻ることを確かめるのはどの検査ですか。
- 圧縮前と展開後の画素の値を比べる。
- 圧縮前と後のファイル名の文字数を比べる。
- 開いた画面と、保存した機器の名前を比べる。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：異なる値が同じ値にまとまる
資料Cで展開後に14が出たとき、元の値について分かるのはどれですか。
- 元の値は必ず13だと分かる。
- 元の値が13か14かは、この記録から区別できない。
- 元の値は必ず14だと分かる。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：異なる値が同じ値にまとまる
資料Cで13と14を同じ記録にすることは、どの性質に当たりますか。
- 回数を示すだけで元の値に戻る性質。
- 展開後に元の値を一つに決められる性質。
- 元にあった値の違いを保存しない性質。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：保存用と配布用を分ける
資料Dで、後から細かく編集するために残すのはどれですか。
- 配布用に小さくする前の元の画像。
- 線の読めることをまだ確認していない配布用の写し。
- 画像の代わりに、配布したファイルの名前だけ。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：保存用と配布用を分ける
資料Dで配布する写しについて、配る前に何を調べますか。
- 編集用の元の画像を消せるかどうか。
- 目的に必要な文字や線が読めるかどうか。
- 配布先の名前がファイルの中に入っているか。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：容量だけで判断しない
資料Eで二つ目の写しは、一つ目より何キロバイト小さいですか。数値を入力します。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：容量だけで判断しない
資料Eで二つ目の容量が小さいことから言えるのはどれですか。
- 元の画素の値をすべて同じに戻せる。
- 必要な細い線が配布用にも読める。
- 二つ目の写しのファイル容量が小さい。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：必要な情報が残るか試す
資料Fで読みやすさを確かめる方法はどれですか。
- 使う画面の大きさで、文字と線が読めるかを見る。
- 画素の値が完全に一致するかだけを調べる。
- 配布するファイルの容量が同じかだけを調べる。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：必要な情報が残るか試す
資料Fの画面で文字が読めたとき、別に検査しないと分からないのはどれですか。
- 画像のどの部分に文字があったか。
- 元と展開後の画素の値が同じかどうか。
- 実際の画面で文字が読めたかどうか。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：圧縮の前に失われた情報を分ける
資料Gで可逆圧縮を展開したときに戻るのはどれですか。
- 縮小する前の元の画像と、見えなくなった線。
- 縮小した後に、別の画像を重ね合わせた結果。
- 圧縮する直前の、すでに縮小した画像。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：圧縮の前に失われた情報を分ける
資料Gで縮小前の情報も残したい場合はどうしますか。
- 縮小前の元の画像を別に保存する。
- 縮小後の画像を同じ場所へ何度も上書きする。
- 縮小後の画像の名前に「元」と付ける。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料と考え方を講師と確かめる
ここからは講師と確認する記述問題です。自動採点の点数には含みません。
資料：繰り返しを短く記録する
資料Aの規則でCCCCAを記録し、その記録からどのように元の並びに戻すか書きましょう。
資料：元の値を取り出す必要がある
資料Bで保存用に可逆圧縮を選ぶ理由と、元の情報が戻ることを確かめる方法を書きましょう。
資料：異なる値が同じ値にまとまる
資料Cで記録された14から元の値を一つに戻せない理由を、元の二つの値を挙げて説明しましょう。
資料：保存用と配布用を分ける
資料Dで元の画像と配布する写しを別に残す理由を、二つの用途を比べて説明しましょう。配布前に確かめることも書きましょう。
資料：容量だけで判断しない
資料Eで容量の差を数字で示し、容量だけでは判断できないことを一つ挙げましょう。
資料：圧縮の前に失われた情報を分ける
資料Gで展開によって戻る状態と、戻らない情報を区別して説明しましょう。
解答: 可逆・非可逆圧縮を目的と失われる情報から選ぶ
AAABBになる。
Aを三つ、次にBを二つ並べるのでAAABBです。
4Bと書く。
Bが四つ連続するので「回数と文字」で4Bです。
展開した画素の値が圧縮前と同じになること。
保存後も元の色や線を編集するため、画素の値を同じに戻せることが必要です。
圧縮前と展開後の画素の値を比べる。
各画素の値を比べると、元の値を取り出せるか確かめられます。
元の値が13か14かは、この記録から区別できない。
二つの値を同じ記録にしたので、記録だけでは元を区別できません。
元にあった値の違いを保存しない性質。
この規則では、元の二つの値の違いが記録から失われます。
配布用に小さくする前の元の画像。
元の画像を残せば、後で同じ元の情報から編集できます。
目的に必要な文字や線が読めるかどうか。
小さくした写しでも、必要な内容が読めるかを見ます。
40
100−60=40キロバイトです。この差は容量の比較です。
二つ目の写しのファイル容量が小さい。
分かるのは容量の差です。元に戻せることや読みやすさは別に調べます。
使う画面の大きさで、文字と線が読めるかを見る。
配布の条件は、実際に見たときに必要な文字と線が読めることです。
元と展開後の画素の値が同じかどうか。
読めることと、各画素の数値が元と同じことは別です。
圧縮する直前の、すでに縮小した画像。
可逆圧縮が戻せるのは、その圧縮へ入れた時点のデータです。
縮小前の元の画像を別に保存する。
圧縮より前の加工で失ったものは、加工前の記録を残しておく必要があります。
記述問題の解答・確認の観点
資料：繰り返しを短く記録する
資料Aの規則でCCCCAを記録し、その記録からどのように元の並びに戻すか書きましょう。
Cが四つ続き、Aが一つなので4C1Aです。戻すときはCを四つ並べ、続けてAを一つ書きます。
文字の種類と、その文字の続く回数を読みます。
- CCCCAを4C1Aと記録する。
- 記録した回数と文字で、同じ並びに戻す方法を説明する。
資料：元の値を取り出す必要がある
資料Bで保存用に可逆圧縮を選ぶ理由と、元の情報が戻ることを確かめる方法を書きましょう。
後から色を編集するには、圧縮する前に使っていた画素の値を取り出せる必要があります。展開後の各画素を圧縮前と比べ、同じ値か確認します。
見た目の似方と、元の値の一致を区別します。
- 編集のために元の画素の値を残す必要を示す。
- 圧縮前と展開後の画素の値を比較する方法を示す。
資料：異なる値が同じ値にまとまる
資料Cで記録された14から元の値を一つに戻せない理由を、元の二つの値を挙げて説明しましょう。
13も14も、記録ではどちらも14になります。同じ記録にまとまるので、後からどちらを入れたかは判定できません。
別の値が同じ表し方になったところを考えます。
- 13と14の両方を14として記録すると示す。
- 記録が同じため元の値を区別できないと示す。
資料：保存用と配布用を分ける
資料Dで元の画像と配布する写しを別に残す理由を、二つの用途を比べて説明しましょう。配布前に確かめることも書きましょう。
元の画像は後から編集できる状態で保存し、配布では容量を小さくした写しを使います。写しは読めるか確かめ、編集に必要な元の情報を写しで置き換えないようにします。
二つの用途で大事な条件を分けます。
- 元の画像は後の編集のために残すと示す。
- 配布では容量を小さくした写しを使い、必要な内容が読めるか調べると示す。
資料：容量だけで判断しない
資料Eで容量の差を数字で示し、容量だけでは判断できないことを一つ挙げましょう。
二つ目の写しは100から60を引いて40キロバイト小さくなりました。容量の数字では、元の画素の値まで戻るかは判断できません。
容量の単位と、検査したい性質を区別します。
- 二つ目は40キロバイト小さいと示す。
- 元の値に戻るか、線が読めるかのいずれかを容量だけでは判断できないと示す。
資料：圧縮の前に失われた情報を分ける
資料Gで展開によって戻る状態と、戻らない情報を区別して説明しましょう。
展開すれば、圧縮に使った縮小後の画像を取り出せます。その前の縮小で消えた線は、圧縮の中に入っていないので戻りません。
圧縮した操作の前に何が起きたかも確かめます。
- 展開で戻るのは圧縮前の縮小済み画像と示す。
- 縮小より前にあった細い線は戻らないと示す。