冗長性 (情報理論)と誤り検出訂正

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冗長性 (情報理論)と誤り検出訂正の違い

冗長性 (情報理論) vs. 誤り検出訂正

冗長性（じょうちょうせい、Redundancy）とは、情報理論において、あるメッセージを転送するのに使われているビット数からそのメッセージの実際の情報に必須なビット数を引いた値である。冗長度、冗長量とも。大まかに言えば、あるデータを転送する際に無駄に使われている部分の量に相当する。好ましくない冗長性を排除・削減する方法として、データ圧縮がある。逆にノイズのある通信路容量が有限な通信路で誤り検出訂正を行う目的で冗長性を付与するのが、チェックサムやハミング符号などである。. 誤り検出訂正（あやまりけんしゅつていせい）またはエラー検出訂正 (error detection and correction/error check and correct) とは、データに符号誤り（エラー）が発生した場合にそれを検出、あるいは検出し訂正（前方誤り訂正）することである。検出だけをする誤り検出またはエラー検出と、検出し訂正する誤り訂正またはエラー訂正を区別することもある。また改竄検出を含める場合も含めない場合もある。誤り検出訂正により、記憶装置やデジタル通信・信号処理の信頼性が確保されている。.

チェックサム

チェックサム (Check Sum)とは誤り検出符号の一種である。符号値そのものを指すこともある。他の誤り検出符号と比べて信頼性は低いが、それでも単純計算で99.5%以上(1オクテットのチェックサムの場合255/256、2オクテットなら65535/65536)の検出率がある上にアルゴリズムが簡単であることから、簡易な誤り検出に用いられる。 また、誤り検出その他データの検証のための符号として広く使われてきた経緯から、俗に誤り検出符号自体の代名詞としても用いられる場合がある。例えばCRCの符号値やMD5のハッシュ値を、それぞれ「CRCチェックサム」「MD5チェックサム」と呼ぶことがある。これらはアルゴリズムが異なりsumでもないため「チェックサム」と呼ぶことは、語義的には正確ではないものの、「（チェックサムよりも）信頼性の高い誤り検出符号」程度の意味で使われる。.

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ハミング符号

ハミング符号（ハミングふごう、Hamming code）とはデータの誤りを検出・訂正できる線型誤り訂正符号のひとつ。.

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データ圧縮

データ圧縮（データあっしゅく）とは、あるデータをそのデータの実質的な性質（専門用語では「情報量」）を保ったまま、データ量を減らした別のデータに変換すること。高効率符号化ともいう-->。アナログ技術を用いた通信技術においては通信路の帯域幅を削減する効果を得るための圧縮ということで帯域圧縮ともいわれた。デジタル技術では、情報を元の表現よりも少ないビット数で符号化することを意味する。 データ圧縮には大きく分けて可逆圧縮と非可逆圧縮がある。というより正確には非可逆圧縮はデータ圧縮ではない。可逆圧縮は統計的冗長性を特定・除去することでビット数を削減する。可逆圧縮では情報が失われない。非可逆圧縮は不必要な情報を特定・除去することでビット数を削減する。しかしここで「不必要な」とは、例えばMP3オーディオの場合「ヒトの聴覚では通常は識別できない」という意味であり、冒頭の「情報量を保ったまま」という定義を破っている。データファイルのサイズを小さくする処理は一般にデータ圧縮と呼ばれるが、データを記録または転送する前に符号化するという意味では情報源符号化である。 圧縮は、データ転送におけるトラフィックやデータ蓄積に必要な記憶容量の削減といった面で有効である。しかし圧縮されたデータは、利用する前に伸長（解凍）するという追加の処理を必要とする。つまりデータ圧縮は、空間計算量を時間計算量に変換することに他ならない。例えば映像の圧縮においては、それをスムースに再生するために高速に伸長（解凍）する高価なハードウェアが必要となるかもしれないが、圧縮しなければ大容量の記憶装置を必要とするかもしれない。データ圧縮方式の設計には様々な要因のトレードオフがからんでおり、圧縮率をどうするか、（非可逆圧縮の場合）歪みをどの程度許容するか、データの圧縮伸長に必要とされる計算リソースの量などを考慮する。 新たな代替技法として、圧縮センシングの原理を使ったリソース効率のよい技法が登場している。圧縮センシング技法は注意深くサンプリングすることでデータ圧縮の必要性を避けることができる。.

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