県立広島大学 全学共通教育科目 情報科学入門　第１１回 2009年12月21日 県立広島大学 経営情報学部経営情報学科 准教授　小川　仁士

目次 第１１回講義ノート 技術要素① ヒューマンインタフェース（ヒューマンインタフェース技術など） マルチメディア（マルチメディア技術、マルチメディア応用） データベース（データベース方式、データベース設計など）

テクノロジ系 第９章　技術要素

技術要素① ヒューマンインタフェース ヒューマンインタフェース技術 技術要素①　ヒューマンインタフェース　ヒューマンインタフェース技術 「ヒューマンインタフェース」とは、人間とコンピュータの接点に当たる部分（画面や帳票のレイアウト、コンピュータの操作方法）のこと。 利用者の立場で使いやすさを考えたヒューマンインタフェースを実現する。 GUI（Graphical User Interface） グラフィックを多用して情報を視覚的に表現し、基礎的な操作をマウスなどのポインティングデバイスによって行うことができるヒューマンインタフェースのこと。 GUIを構成する要素 ①　ウィンドウ ②　メニューバー ③　テキストボックス ④　ラジオボタン ⑤　プルダウンメニュー ⑥　チェックボックス ⑦　コマンドボタン ⑧　リストボックス ⑨　アイコン ⑩　ポップアップメニュー

練習問題 問題９－１ 複数の選択肢から一つを選ぶときに使うGUI（Graphical User Interface）部品として、適切なものはどれか。 ア　スクロールバー イ　プッシュボタン ウ　プログレスバー エ　ラジオボタン

技術要素① ヒューマンインタフェース インタフェース設計 技術要素①　ヒューマンインタフェース　インタフェース設計 インタフェースの設計は、「画面設計」と「帳票設計」の2つに分けることができる。 画面設計 入力画面を設計する手順は、以下のとおり。 画面設計 データを入力するときの画面の項目やレイアウト、キーボードやマウスの操作方法を設計する。 帳票設計 入力用紙や入力原票のレイアウト、プリンタへ出力する内容などを設計する。

技術要素① ヒューマンインタフェース インタフェース設計 技術要素①　ヒューマンインタフェース　インタフェース設計 例）会議室予約システムの画面設計

技術要素① ヒューマンインタフェース インタフェース設計 技術要素①　ヒューマンインタフェース　インタフェース設計 画面設計時のポイント

練習問題 問題９－２ 画面設計において、データを直接入力する方式よりも、候補一覧から選択する方式を採用した方が適切な場合はどれか。 ア　項目単位のチェックや修正が必要な場合 イ　入力データの種類が少なく、データの内容が固定している場合 ウ　入力データのとり得る値が多数ある場合 エ　文章のような多量のデータを入力する場合

技術要素① ヒューマンインタフェース インタフェース設計 技術要素①　ヒューマンインタフェース　インタフェース設計 帳票設計 帳票を設計する手順は、以下のとおり。

技術要素① ヒューマンインタフェース インタフェース設計 技術要素①　ヒューマンインタフェース　インタフェース設計 帳票設計時のポイント

技術要素① ヒューマンインタフェース インタフェース設計 技術要素①　ヒューマンインタフェース　インタフェース設計 Webデザイン 企業では、独自のWebサイトを開設し、企業情報を公開したり、問合せを受け付けたりしている。 Webページの出来栄えが、企業のイメージを左右することもある。 Webデザインのポイント ユニバーサルデザイン 「ユニバーサルデザイン」とは、生活する国や文化、性別や年齢、障がいの有無にかかわらず、すべての人が使えるように製品や機器、施設や生活空間をデザインする考え方である。

練習問題 問題９－３ 利用のしやすさに配慮してWebページを作成するときの留意点として、適切なものはどれか。 イ　選択肢の数が多いときは、選択肢をグループに分けたり階層化したりして構造化し、選択しやすくする。 ウ　ページのタイトルは、ページ内容の更新のときに開発者に分かりやすい名称とする。 エ　利用者を別のページに移動させたい場合は、移動先のリンクを明示し選択を促すよりも、自動的に新しいページに切り替わるようにする。

技術要素① マルチメディア マルチメディア技術 技術要素①　マルチメディア　マルチメディア技術 「マルチメディア」とは、文字や数字だけでなく、静止画像や動画像、音声など、さまざまな種類のデータを統合したもの。 「Webコンテンツ」、「ハイパーメディア」、「ストリーミング」などに利用されている。 マルチメディアのファイル形式 静止画像 ファイル形式 拡張子 特　徴 JPEG形式 .jpg .jpeg 国際的な静止画像の圧縮方式。24ビットフルカラーに対応。非可逆圧縮方式。ディジタルカメラなどで利用。 GIF形式 .gif 8ビットカラーに対応。可逆圧縮方式。コンピュータグラフィックスなどで利用。 BMP形式 .bmp 静止画像をドットの集まりとして保存する方式。非圧縮。 TIFF形式 .tif .tiff 静止画像を、解像度や色数、符号化方式の異なるいろいろな形式で保存できる方式。圧縮／非圧縮。 PNG形式 .png 48ビットカラーに対応。可逆圧縮方式。

技術要素① マルチメディア マルチメディア技術 技術要素①　マルチメディア　マルチメディア技術 動画像 ファイル形式 拡張子 特　徴 MPEG形式 .mpg 動画を圧縮して保存するファイル形式。カラー動画、音声の国際標準のデータ形式。 MPEG-1 データ転送速度が1.5Mbps程度のCDやDAT、ハードディスクなどのメディアで利用。画質はVHSビデオ並み。 MPEG-2 データ転送速度が数Mbps～数十Mbps程度のDVDやディジタル放送などで利用。画質はハイビジョン並み。 MPEG-4 データ転送速度が数kbps～数十kbps程度の移動体通信やテレビ会議で利用。 SWF形式 .swf マクロメディア社（現アドビシステムズ社）の「Flash」というソフトウェアで作成した動画のファイル形式。 AVI形式 .avi Windowsの標準的な動画と音声の複合ファイル形式。 QuickTime形式 .mov アップル社によって規格化された動画ファイル形式。

技術要素① マルチメディア マルチメディア技術 技術要素①　マルチメディア　マルチメディア技術 音声 ファイル形式 拡張子 特　徴 MP3形式 .mp3 MPEG-1の音声を制御する部分を利用して、オーディオのデータを圧縮して保存するファイル形式。 WAV形式 .wav CDの音と同じく生の音をサンプリングしたデータを保存するファイル形式。非圧縮方式。 WMA形式 .wma Windows標準の音声を圧縮して保存するファイル形式。 MIDI形式 .midi 音程や音の強弱、音色など音楽の楽譜データを保存するファイル形式。生音のデータを含まないので、再生するにはサンプル音源が別途必要である。 ATRAC3形式 .at3 ソニー社が開発した音声を圧縮して保存するファイル形式。

練習問題 問題９－４ JPEG方式に関する記述のうち、適切なものはどれか。 ア 256色までの画像に適用される符号化方式である。 ア　256色までの画像に適用される符号化方式である。 イ　オーディオに適用される符号化方式である。 ウ　静止画像に適用される符号化方式である。 エ　動画像に適用される符号化方式である。

練習問題 問題９－５ ビデオデッキなどの映像機器から、映像をディジタルデータとしてコンピュータの中に取り込む装置はどれか。 ア　イメージスキャナ イ　キャプチャカード ウ　サウンドカード エ　タブレット

技術要素① マルチメディア マルチメディア技術 技術要素①　マルチメディア　マルチメディア技術 情報の圧縮と伸張 サイズの大きいデータをメールに添付したり、Webページに公開したりするときは、データを「圧縮」するのが一般的である。 複数のファイルを一つの圧縮ファイルに纏めることもできる。 圧縮したデータをもとに戻すことを「伸張」といい、圧縮・伸張ソフトを利用する。「伸張」のことを「解凍」と呼ぶこともある。 当然のことながら、可逆圧縮方式を用いる。 ファイル形式 拡張子 特　徴 Lzh形式 .lzh LHA（ファイル圧縮ソフト）で圧縮して保存したファイル形式。 Zip形式 .zip ピーケーウェア社が開発したファイル圧縮ソフトで圧縮して保存したファイル形式。

技術要素① マルチメディア マルチメディア応用 技術要素①　マルチメディア　マルチメディア応用 グラフィックス処理 「グラフィックス処理」とは、読み込んだ画像を表示、加工、保存すること。 色や画像の品質などについて理解しておく必要がある。 色の表現 ディスプレイでカラー表示したり、プリンタでカラー印刷したりするには、「RGB」と「CMYK」のカラーモデルが使用される。 光の3原色（RGB）と色の3原色（CMY）

技術要素① マルチメディア マルチメディア応用 技術要素①　マルチメディア　マルチメディア応用 色の3要素 色には、「色相」、「明度」、「彩度」と呼ばれる3つの要素がある。 これら3つの要素を調整することで、色の統一感を出したり、アクセントとして目立つ色を用いたりするなど、さまざまな工夫ができる。 要　素 説　明 色相 色の持つ色合いのこと。色相は、色を環状に配置した「色相環」で表す。 明度 色の明るさのこと。明度が高いほど白に近くなり、低いほど黒に近くなる。 彩度 色の鮮やかさのこと。彩度が高いほど原色に近い派手な色味になり、低いほど落ち着いた地味な色味になる。

技術要素① マルチメディア マルチメディア応用 技術要素①　マルチメディア　マルチメディア応用 画像の品質 画像の品質は、画素や解像度、階調によって決まる。 画素（ピクセル） 「画素」とは、画像を構成する点のこと。画素数が多いほど情報量は多くなる。 解像度 「解像度」とは、画素の密度を表す値。解像度が高いほど自然できれいな画像になり、低いと画像にギザギザが表れたりする。 階調（コントラスト） 「階調」とは、色の濃淡の変化を表す値。階調が多いほど滑らかな画像になり、少ないほど色が極端に変化する画像になる。

技術要素① マルチメディア マルチメディア応用 技術要素①　マルチメディア　マルチメディア応用 グラフィックスソフトウェア 画像を扱うグラフィックスソフトウェアには「ペイント系」と「ドロー系」がある。 ペイント系 ドロー系 画像の分類 ラスター ベクター 特徴 紙やキャンバスに描くようにパソコンで描けるが、実際にはドットの集まりとして保存されている。 直線や曲線を操作したり、円や四角などの図形を組み合せたりして絵を描ける。 拡大しても滑らかに表示される。 代表的なソフトウェア ペイント、 Adobe Photoshopなど Adobe Illustratorなど

技術要素① マルチメディア マルチメディア応用 技術要素①　マルチメディア　マルチメディア応用 マルチメディア技術の応用 マルチメディアを表現する応用技術として、グラフィックス処理がある。 ゲームなどの娯楽や、さまざまな職業訓練などに応用されている（例：フライトシミュレータなど）。 コンピュータ・グラフィックス（CG） コンピュータを使って画像や動画像を処理・生成する技術、またはその技術を使って作成された画像や動画像のこと。 2次元（2D）の表現と3次元（3D）の表現がある。 バーチャルリアリティ（VR） コンピュータ・グラフィックスや音響効果を組合せて、人工的に現実感（仮想現実）を作り出す技術のこと。

技術要素① マルチメディア マルチメディア応用 技術要素①　マルチメディア　マルチメディア応用 コンピュータシミュレーション コンピュータを使って何らかの現象をシミュレート（模擬試験）すること。 コンピュータシミュレーションを行うハードウェアやソフトウェアを「シミュレータ」という。 CAD 機械や建築物、電子回路などの設計を行う際に用いるシステムのこと。 建築物の間取り図や設計図、自動車やテレビなどの機械製品の設計図のほかに、テレビCMやテレビゲームで使用されるCGの基礎データの作成などにも活用されている。

練習問題 問題９－６ バーチャルリアリティの説明として、適切なものはどれか。 ア　画像を上から順次表示するのではなく、モザイク状の粗い画像をまず表示して、徐々に鮮明に表示することによって、全体像をすぐに確認できるようにする。 イ　コンピュータで生成した物体や空間を、コンピュータグラフィックスなどを使用して実際の世界のように視聴覚できるようにする。 ウ　自動車や飛行機の設計に使われている風洞実験などの代わりに、コンピュータを使用して模擬実験する。 エ　別々に撮影した風景と人物の映像をコンピュータを利用して合成し、実際とは異なる映像を作る。

技術要素① データベース データベース方式 データベースの特徴 「データベース」とは、ある目的を持って集められたデータの集まりのこと。 技術要素①　データベース　データベース方式 データベースの特徴 「データベース」とは、ある目的を持って集められたデータの集まりのこと。 業務で扱うデータ（情報）とそれを処理するプログラムを分離することで、データの再利用を可能にし、利用価値を高める目的で導入されている。 比較する項目 ファイル データベース データ形式の変更による プログラムへの影響 大きい 小さい データの重複 業務ごとに重複することがある 重複がない 関係のあるデータ間の整合性 保つことが難しい 保たれる 業務間でのデータの共有 共有は難しい 共有しやすい データのバックアップ 複雑 単純・容易

技術要素① データベース データベース方式 データベースのモデル データを管理する形式によって、さまざまなモデルがある。 技術要素①　データベース　データベース方式 データベースのモデル データを管理する形式によって、さまざまなモデルがある。 リレーショナル（関係）データベース データを表形式で管理する。 複数の表同士が項目の値で関連付けられ、構成される。

技術要素① データベース データベース方式 ネットワーク（網）型データベース データ同士が網の目のようにつながった状態で管理する。 技術要素①　データベース　データベース方式 ネットワーク（網）型データベース データ同士が網の目のようにつながった状態で管理する。 データ間は多対多の親子関係で構成される。

技術要素① データベース データベース方式 ツリー（階層）型データベース データを階層構造で管理する。 技術要素①　データベース　データベース方式 ツリー（階層）型データベース データを階層構造で管理する。 データ間は1対多の親子関係で構成される。

技術要素① データベース データベース方式 データベース管理システム（DBMS） 技術要素①　データベース　データベース方式 データベース管理システム（DBMS） データベースを管理したり利用したりするには、「データベース管理システム」と呼ばれるソフトウェアを利用する。 データベース管理システムの役割は、データを構造的に蓄積して一貫性を保ち、ユーザがデータベースをいつでも正しく利用できるようにすることである。

技術要素① データベース データベース方式 データベース管理システムの機能 機 能 説 明 データベース定義 技術要素①　データベース　データベース方式 データベース管理システムの機能 機　能 説　明 データベース定義 表、項目、インデックスなど、データベースの構造を定義するための操作を統一する。 データ操作 データベースに対する操作（検索、挿入、更新、削除）を統一する。 同時処理 （排他制御） 複数のユーザが同時にデータベースを操作しても、データの矛盾が発生しないようにデータの整合性を維持する。 リカバリ処理 （回復機能） ハードウェアやソフトウェアに障害が発生した場合でも、障害発生直前の状態にデータを復旧する。 ログ管理 リカバリ処理に必要となるログファイルの保存・運用を行う。 アクセス管理 ユーザのデータベース利用権限を管理する。 運用管理 データベースのバックアップとリストア、データベースの格納状況やバッファの利用状況などを管理する。 再編成 データの追加や削除を繰り返したために生じる、データベースのフラグメンテーションを解消する。

練習問題 問題９－７ データベース管理システムが果たす役割として、適切なものはどれか。 ア　データを圧縮してディスクの利用可能な容量を増やす。 イ　ネットワークに送信するデータを暗号化する。 ウ　複数のコンピュータで磁気ディスクを共有して利用できるようにする。 エ　複数の利用者で大量データを共同利用できるようにする。

技術要素① データベース データベース設計 データ分析 技術要素①　データベース　データベース設計 データ分析 データベースを作成する前に、業務で扱うデータの洗い出しと利用用途について整理しておくことが重要である。 テーブル設計のポイント

技術要素①　データベース　データベース設計 テーブルの設計

技術要素① データベース データベース設計 テーブルの構成要素（その１） 名 称 解 説 表（テーブル） データを格納する入れ物のこと。 値 技術要素①　データベース　データベース設計 テーブルの構成要素（その１） 名　称 解　説 表（テーブル） データを格納する入れ物のこと。 値 表中のデータ一つ一つのこと。 行（レコード、タプル） 表中の値の横の並びのこと。 １行が１件分のデータを示す。 列（フィールド、アトリビュート） １件のデータを構成する最小単位。 列には列名（項目名）が付いている。 列にはインデックスと呼ばれる索引を設定できる。インデックスを設定すると、データの検索や並べ替えなどの処理を高速化できる。

技術要素① データベース データベース設計 テーブルの構成要素（その２） 名 称 解 説 主キー 技術要素①　データベース　データベース設計 テーブルの構成要素（その２） 名　称 解　説 主キー 関係データベースの表では、表中の各行を一意に指定できる列（項目）を主キーと呼び、その表を定義するときに指定する。 複数の列を組み合わせて主キーにすることもできる（そうしないと、各行を一意に指定できない表もある）。この場合、「主キーは複合キーである」という。 空白値を持つ列や、重複する値を持つ列を主キーにすることはできない。 外部キー 関係データベースの表では、表中で他の表の主キーを参照している列（項目）がある場合、その列を「外部キー」と呼び、その表を定義するときに指定する（参照とは他の表にある値を使うこと）。 例えば、2枚前のスライドにある＜成績表＞の「学籍番号」は＜学籍表＞の主キーである「学籍番号」を参照し使っているので、外部キーである（ユーザが予め定義しておく必要があることに注意）。 外部キーには、参照先の列に存在する値しか入力できないようにするなどの「参照制約」を設定しておき、データの不整合を防ぐ。

練習問題 問題９－８ データベースを扱う場合、レコードを特定するキーが必要である。ある学年の”生徒管理”表において、レコードを特定するキーとして、適切なものはどれか。 ア　氏名 イ　住所 ウ　生徒番号 エ　生年月日

技術要素① データベース データベース設計 テーブルの正規化 テーブルの正規化の目的 技術要素①　データベース　データベース設計 テーブルの正規化 テーブルの正規化の目的 繰り返し項目を整理し、データベース全体を小さくする。 表を分離することで表ごとの目的を明確にし、再利用可能にする。 各表の関連性を保ち、データ更新時の安全性確保と省力化を図る。 正規化は、下表のように第1から第3正規化まで段階を経て行う。 正規化によって作成された表を「第○正規形」という。 正規化されていない表を「非正規形」という。 解　説 正規形 第1正規化 繰り返し項目を分離し、独立した行にする。 第1正規形 第2正規化 主キーによって決まる項目を特定し、表を分離する。 第2正規形 第3正規化 主キー以外の項目で決まる項目を特定し、表を分離する。また、表間に関連性がなければ、関連付けを行える項目を追加する。 第3正規形

技術要素① データベース データ操作 集合演算 関係演算 技術要素①　データベース　データ操作 データベースでは、テーブル定義や、データ操作（検索・挿入・更新・削除）を行うために、「SQL（Structured Query Language）」を使用する。 データベースから必要なデータを取り出すことを「演算」という。 演算の種類には「関係演算」と「集合演算」がある。 集合演算 列の構成が同じである複数の表から新しい表を作成するための演算 関係演算 列の構成が異なる複数の表から新しい表を作成するための演算 演算名 種　類 解　説 集合演算 和演算 複数の表から（重複しないように）すべての行を抽出 積演算 複数の表から列の値が共通している行を抽出 差演算 複数の表を比較し、列の値が異なる行を片方の表から抽出 演算名 種　類 解　説 関係演算 選択 １つの表から指定した条件を満たす行を抽出 射影 １つの表から指定した条件を満たす列を抽出 結合 複数の表から列の値が一致する行同士を結合

技術要素①　データベース　データ操作 集合演算の例（その１）

技術要素①　データベース　データ操作 集合演算の例（その２）

技術要素①　データベース　データ操作 関係演算の例（その１）

技術要素①　データベース　データ操作 関係演算の例（その２）

練習問題 問題９－９ ”会員録”表において、現住所も勤務地も東京都である女性の会員番号はどれか。 ア 0001 イ 0003 ウ 0004 ア　0001 イ　0003 ウ　0004 エ　0006

練習問題 問題９－１０ ”商品在庫”表の検索において、販売価格50,000円以上で在庫が10台未満の条件で検索される商品名はどれか。 ア　大型冷蔵庫、中型冷蔵庫、小型冷蔵庫、ポータブル冷蔵庫、空気清浄機、コーヒーメーカ、エアコン イ　大型冷蔵庫、中型冷蔵庫、小型冷蔵庫、空気清浄機、エアコン ウ　中型冷蔵庫、小型冷蔵庫、エアコン エ　中型冷蔵庫、小型冷蔵庫、ポータブル冷蔵庫、コーヒーメーカ、エアコン

技術要素① データベース トランザクション処理 技術要素①　データベース　トランザクション処理 複数の利用者によるデータの参照や更新に備えて、排他制御やリカバリ機能などによってデータベースの一貫性を保つ必要がある。 排他制御 「排他制御」とは、データベースの矛盾を防ぐために、複数の利用者が同時に同一のデータを更新しようとしたとき、一方の利用者に対し、一時的にデータの書き込みを制限すること。 ロック 「ロック」をかけると、ある利用者が更新したり参照したりしているデータを、他のユーザ（プログラム）が使用できないようにできる。 「占有ロック」と「共有ロック」がある。 占有ロック 共有ロック 更新 × 参照 ○ 削除 他のプログラムによる占有ロック 他のプログラムによる共有ロック

技術要素① データベース トランザクション処理 技術要素①　データベース　トランザクション処理 排他制御が必要な例（二重更新）

技術要素① データベース トランザクション処理 技術要素①　データベース　トランザクション処理 排他制御を行った例

技術要素① データベース トランザクション処理 技術要素①　データベース　トランザクション処理 トランザクション 「トランザクション」とは、ひとつの完結した処理単位のこと。 例えば、銀行の預貯金システムにおいては、口座間の振り込み処理を行う場合、振り込み元口座からの出金処理と振込先口座への入金処理が、どちらも正常に終了しないと現実のデータとの間に矛盾が発生する。 トランザクションは、正しく完全に処理されるか、異常となって全く処理されないかのいずれかとなる必要がある。

技術要素① データベース トランザクション処理 技術要素①　データベース　トランザクション処理 障害発生に備えたバックアップ データベースに対して更新処理を実行すると、データベース管理システムは、「ログファイル」に、更新情報（更新前、更新後）を自動的に書き込む。 データベースとログファイルは、ハードウェア障害に備えて、定期的にバックアップをとっておく。 リカバリ処理 「リカバリ処理」とは、ハードウェアやソフトウェアに障害が発生したときに、バックアップした時点または障害発生直前の状態までデータベースを復旧する処理のこと。 「ロールフォーワード」 と「ロールバック」の2種類のやり方がある。

技術要素① データベース トランザクション処理 技術要素①　データベース　トランザクション処理 ロールフォーワード プログラム（トランザクション）の実行中に起こるシステム障害や媒体障害に対処するため、まずバックアップデータでバックアップ時点まで戻し、そこからログファイル（更新後ログ）を使って障害発生直前の状態に戻す。 ロールバック OSによりプログラム（トランザクション）が強制終了（例えばデッドロック発生時）させられた直後など、そのプログラムを何もしないで再実行すると、（処理途中で終了しているので）二重更新などの不具合が発生する可能性がある。この場合、ログファイル（更新前ログ）を使ってプログラム実行前の状態に戻し、プログラムを再実行する必要がある。

練習問題 問題９－１１ 一つのファイルを複数の人が並行して変更し、上書き保存しようとするときに発生する可能性がある問題はどれか。 ア　同じ名前のファイルが多数できて、利用者はそれらを判別できなくなる。 イ　最後に上書きした人の内容だけが残り、それ以前に行われた変更内容がなくなる。 ウ　先に変更作業をしている人のPC上にファイルが移動され、ほかの人はそのファイルを見つけられなくなる。 エ　ファイルの後ろに自動的に変更内容が継ぎ足され、ファイルの容量が増えていく。

情報科学入門 第１１回 終了