令和4年度 春期 応用情報技術者試験 午後 問7 ワイヤレス防犯カメラの状態遷移設計とリングバッファによるデータ不具合対策

自動撮影の仕様に基づいて、撮影が行われた時間を計算する問題です。

• 仕様「(1) 自動撮影」には、「撮影中に新たに動体を検知すると……更に $Ta$ 秒間撮影を行う」と規定されています。
• 時刻 $t_1$ に最初の動体を検知して撮影が開始されます。
• その後、途切れることなく動体を検知し続け、時刻 $t_2$ に最後の動体を検知します。
• したがって、最初の検知から最後の検知までの時間は $t_2 - t_1$ 秒となります。
• 時刻 $t_2$ での検知をトリガとして、そこからさらに $Ta$ 秒間の撮影が継続されます。
• よって、合計の撮影時間は $(t_2 - t_1) + Ta$ 秒となります。

高得点のポイント

• 時刻 $t_1$ から $t_2$ までの連続検知時間（$t_2 - t_1$）を正しく計算できていること。
• 最後の検知時点から延長される撮影時間（$Ta$）を正しく加算した式を導けていること。

遠隔撮影の仕様と、通信障害時の挙動を時間軸で整理して考える問題です。

1. 時刻 $0$: スマホから遠隔撮影開始が要求され、ワイヤレスカメラで動画の撮影とスマホへの送信（視聴）が開始されます。このとき、カメラ側では 60秒間 の遠隔撮影タイマが設定されます。
2. 時刻 $10$: ワイヤレスカメラとスマホ間で通信障害が発生します（20秒間続くため、時刻 $30$ まで継続します）。
3. 時刻 $15$: 通信障害発生から5秒後（時刻 $10 + 5 = 15$）に、スマホから再度「遠隔撮影開始」を要求します。
4. 通信障害による影響: 仕様の「(2) 遠隔撮影」には、「通信障害が発生すると、データの再送は行わず、障害発生中の送受信データは消滅するが、撮影は続ける」と記載されています。
5. 結果: 時刻 $15$ の再要求データは通信障害のため消滅し、ワイヤレスカメラ側には到達しません。そのため、ワイヤレスカメラ側で遠隔撮影タイマの再設定（延長）は行われません。

結果として、ワイヤレスカメラは時刻 $0$ に設定されたタイマの通り、視聴開始から 60秒後 に撮影を終了します。それに伴い、スマホでの視聴も終了します。

図2の状態遷移図から、状態 S1 の名称を特定する問題です。

• 図2において、「待機状態」 からイベント a をトリガとして 状態 S1 に遷移しています。
• この遷移に伴う処理は「①（カメラ初期化），⑧（遠隔撮影タイマ設定）」です。
• 表3より、処理⑧は「遠隔撮影時の60秒のタイマを設定する」処理であり、遠隔撮影のための準備であることがわかります。
• さらに、表1の「ワイヤレスカメラの状態」において、遠隔撮影を行う状態は 遠隔撮影状態 と定義されています。
• したがって、S1 は「遠隔撮影状態」に該当します。

高得点のポイント

• 状態遷移図の初期状態からの遷移トリガと、表1・表3を正しく対応づけられているか。

図2の状態遷移図から、状態 S2 の名称を特定する問題です。

• 図2において、「待機状態」 から 「動体検知通知イベント」（空欄 c のイベント）をトリガとして 状態 S2 に遷移しています。
• 表1より、動体を検知して自動で撮影を行う状態は 自動撮影状態 です。
• 状態 S2 からは「自動撮影タイマ通知イベント」によって待機状態に戻る経路があることからも、これが自動撮影を行う状態であることが確認できます。
• したがって、S2 は「自動撮影状態」に該当します。

高得点のポイント

• 遷移のトリガとなるイベント（動体検知）および終了条件のタイマ（自動撮影タイマ）から、状態を正確に特定できているか。

待機状態から状態 S1（遠隔撮影状態）への遷移を引き起こすイベントを特定する問題です。

• 図2より、待機状態から S1 に遷移するイベント a に伴って、処理「①（カメラ初期化），⑧（遠隔撮影タイマ設定）」が実行されます。
• 表2を確認すると、スマホからの要求によって遠隔撮影を開始するためのトリガとなるイベントは 遠隔撮影開始イベント です。
• したがって、空欄 a に入る適切なイベント名は「遠隔撮影開始イベント」となります。

高得点のポイント

• 表2のイベント名の中から、遠隔撮影のトリガとなるイベントを正確に抜き出していること。

状態 S3（マルチ撮影状態）から状態 S1（遠隔撮影状態）へ遷移する際のトリガイベントを特定する問題です。

• S3 は自動撮影と遠隔撮影を同時に行っている状態です。ここから S1（遠隔撮影状態のみ）へ遷移するということは、自動撮影が終了した ことを意味します。
• 遷移経路上には処理「⑤（サーバに動画データ送信）」が記載されています。
• 仕様の「(1) 自動撮影」には、「$Ta$ 秒間の撮影が終わるとバッファの動画データはサーバに送信される」と記載されています。
• 自動撮影の終了トリガとなるのは $Ta$ 秒経過のタイマ通知であり、表2より該当するイベントは 自動撮影タイマ通知イベント です。

高得点のポイント

• マルチ撮影状態から遠隔撮影のみの状態へ移行する条件（自動撮影の終了）を仕様と照らし合わせて把握できているか。

待機状態から状態 S2（自動撮影状態）へ遷移する際の処理を特定する問題です。

• 図2より、待機状態から S2 へは「動体検知通知イベント」をトリガとして遷移し、その際に処理 c が実行されます。
• 仕様の「(1) 自動撮影」を確認すると、動体を検知して撮影を開始する際に行うアクションは以下の通り定められています。
  1. 「撮影を開始するとき，カメラ部に電力を供給して初期化する」 → 処理 ①（カメラ初期化）
  2. 「バッファを初期化して，スマホに撮影を開始したことを通知する」 → 処理 ③（撮影開始）
  3. 「撮影を開始してから $Ta$ 秒間撮影する」ためにタイマを設定する → 処理 ⑦（自動撮影タイマ設定）
• したがって、実行される処理の項番は ①，③，⑦ の3つとなります。

高得点のポイント

• 仕様に記載されている初期化、通知、タイマ設定の3つの処理を漏れなく抽出できていること（順不同）。

自動撮影時に発生した「サーバに異常な動画データが送られてくる不具合」の原因を説明する問題です。

• 仕様の「(1) 自動撮影」には、「撮影中に新たに動体を検知すると，バッファにあるその時点までの動画データをサーバに送信し始めると同時に，更に $Ta$ 秒間撮影を行う。このとき，動画データはバッファの先頭から書き込まれる」と記載されています。
• データをサーバへ送信する処理（バッファからの 読込み）と、新たな撮影データを保存する処理（バッファへの 書込み）が同時に実行されます。
• 動画データがバッファの先頭から書き込まれるため、まだサーバに送信しきれていない未送信のデータが、新しい動画データによって上書きされてしまいます。
• これによりデータが破損し、異常な動画データがサーバに送られる結果となりました。

高得点のポイント

• バッファに対する「書込み」と「読込み（送信）」が同時に行われたことに言及していること。
• 同時処理と先頭からの書込みにより、送信前のデータが「上書きされた」という結果が明記されていること。
• 40字以内という字数制限を満たしていること。

不具合対策として変更されたバッファの仕組みに関する用語を答える問題です。

• 本文において「書き込まれているバッファの続きから動画データを書き込み、バッファの d まで書き込んだ場合は……」と説明されています。
• バッファの領域を最後まで使い切った状態を表す用語が求められます。
• このようなデータ構造の説明において、バッファの最後の位置を指す一般的な用語は 終端（または最後）です。

高得点のポイント

• バッファの最後尾を示す適切な用語（終端など）を解答できているか。

リングバッファの仕組みにおいて、バッファの終端まで達したあとに戻る位置を答える問題です。

• 「バッファの終端まで書き込んだ場合は、バッファの e に戻る」と説明されています。
• 領域を循環して使用する方式において、終端の次に書き込みを行う場所はバッファの最初です。
• これを指す一般的な用語は 始端（または先頭）となります。

高得点のポイント

• バッファの最初の位置を示す適切な用語（始端、先頭など）を解答できているか。

終端と始端を論理的につなげて循環して使用するバッファの名称を答える問題です。

• 「終端まで書き込んだ場合は、バッファの始端に戻る方式」を採用したバッファ構造の一般名称が問われています。
• 通信処理やストリーミングデータ処理などで頻繁に使用される、配列を環状に見立てて再利用するこのデータ構造は リングバッファ（環状バッファ）と呼ばれます。

高得点のポイント

• データ構造の専門用語である「リングバッファ」を正確に解答できているか。