東京工科大学 コンピュータサイエンス学部 亀田弘之

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1 東京工科大学 コンピュータサイエンス学部 亀田弘之
情報リテラシー2012（配布版） 東京工科大学 コンピュータサイエンス学部 亀田弘之

2 Information Literacy 2012 Tokyo University of Technology
School of Computer Science Hiroyuki Kameda

3 全体の構成 はじめに 第１章 マルチメディアの特徴 第２章 マルチメディアの中核をなすパーソナルコンピュータ
第１章　マルチメディアの特徴 第２章　マルチメディアの中核をなすパーソナルコンピュータ 第３章　コンテンツ制作のためのメディア処理 第４章　インフラとして定着したインターネット 第５章　インターネットで提供されるサービス 第６章　急速に伸びるネットビジネス 第７章　マルチメディア端末へと進化する携帯電話 第８章　家庭のマルチメディア化 第９章　日常生活に広がるマルチメディア 第10章　ネットワークセキュリティと知的財産権 ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

4 担当教員 ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

5 授業概要 コンピュータサイエンスを学ぶにあたって、まずは情報リテラシーを身につけることが得策である。本授業では、ユーザ目線でICT技術（情報通信技術）の世界を概観しつつ、ICT技術分野の幅広さ奥深さを学生諸君らにあらためて認識してもらい、コンピュータサイエンスを今後円滑に学んでいくための基礎的教養・資質を育むことを目的とする。本授業を履修することにより、学生諸君らが今後コンピュータサイエンス学部で何を学ぶのか、自分自身は何を学びたいのかを積極的に見出すことを期待する。 ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

6 備　考 本授業が1年時の必修であることの意味をよく考え、真剣に学ぶこと。 ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

7 今日の設問（その１） 前回授業の先生の名前は？
井上先生 宇田先生 亀田先生 この授業を学ぶにあたって、自分自身で工夫している、あるいは、留意していることは何か？　複数ある場合は、箇条書きしなさい。 ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

8 １日目 The First Day はじめに 第１章 マルチメディアの特徴 社会に浸透するディジタル化の波
ディジタル化が進むエンタテイメントコンテツ ディジタル化で変化するコミュニケーション 第１章　マルチメディアの特徴 1-1. アナログとディジタル　等 ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

9 設問（その2）　裏に書いてください。 この授業に期待すること 将来の目標 ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

10 ディジタル化の流れ ーアナログ量をディジタル量へー
標本化 量子化 符号化 標本化：sampling　　量子化：quantization　　符号化：coding ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

11 説明 アナログ信号をディジタル信号に変換するためには、標本化、量子化および符号化の処理が必要である。
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12 標本化を説明するための図 信号 時間 ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

13 シャノン・染谷の標本化定理 X(t)が０～F[Hz]の間の値しかとらないとする。このとき、x(t)をT<=1/(2F)[秒]毎に測定（標本化）したデータ系列 　{ ・・・, x(-3T), x(-2T), x(-T), x(0), x(T), x(2T), x(3T), ・・・, x(nT),・・・} に対して、以下の式が成り立つ。 ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

14 今日の設問 情報リテラシーをここまで学んで、何が難しかったですか？ ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

15 2日目 The Second Day 第１章 1-1 アナログとディジタル 1-2. マルチメディアを構成する要素
1-1　アナログとディジタル 復習 情報の保存性 情報の管理 情報の検索 1-2.　マルチメディアを構成する要素 1-3.　双方向性（インタラクティブ） 1-4.　ユーザインタフェース 1-5.　人間の視覚と聴覚 ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

16 （続き） 第２章 マルチメディアの中核をなすパーソナルコンピュータ 第３章 コンテンツ制作のためのメディア処理
第２章　マルチメディアの中核をなすパーソナルコンピュータ 第３章　コンテンツ制作のためのメディア処理 3-1. ファイルフォーマット 3-2. 文書の作成 3-3. 画像の処理 3-4. 画像や音声の編集と再生 3-5. ３次元CGの作成 3-6. Webページの作成 ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

17 アナログとディジタル（復習） Analog Digital Continuous (連続的) Discrete (離散的)
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18 設問 設問 （１）アナログ量の例を３つ示せ。 （２）ディジタル量の例を３つ示せ。 ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

19 今日の設問 A B C 下記のA～Cに入れるべき用語はどれか。
1. アナログ化　　2. ディジタル化　　3. 標本化 4. 量子化　　 符号化　　 標準化 ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

20 （説明）ノイズに強いディジタル信号 図は教科書参照のこと （参考）将来、フーリエ級数と符号理論を学んでください。
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21 （参考）ノイズ（雑音）とは 本来の信号以外の余計な信号のこと。 いろいろな雑音（ノイズ） 熱雑音 1/f 雑音 白色雑音(ホワイトノイズ)
量子化雑音 その他 ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

22 設問 図は教科書参照のこと アナログ信号の標本化・量子化・符号化について、下記の図を用いて説明せよ。
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23 符号化 情報を何らかの形式で表現すること。 例： 自主問題 数の符号化 文字の符号化 なぜ符号化する必要があるのか？ 符号化する利点は何か？
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24 数の符号化 数と数字 設問 エジプトの数字など、古代文明での数字について調べなさい。
１⇔ 一 ⇔ いち⇔ イチ⇔ ひとつ⇔ one ⇔un ⇔eins ⇔ένασ 算用数字　0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ローマ数字　I, II, III, IV, V, VI, VII,VIII, IX, X　など 設問　エジプトの数字など、古代文明での数字について調べなさい。 ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

25 （参考）古代エジプト文字 参考URL: Ancient Egyptian Number Hieroglyphs　 　　　　　　 ＝　何？ ＝　何？ ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

26 コンピュータでの数字 進数 十進数　0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, ・・・ ２進数　0, 1, 10, 11, 100, 101, 110, 111, 1110, ・・・ 16進数 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F, 10,・・・ （注）一般化するとp-進数となる。　 ビット(bit)： ２進数表記における１桁のこと。 バイト(byte)： ２進数における８桁分のこと。1バイト＝８ビット。 ワード(word)： 処理の単位の一つ。現在は1ワード＝４バイト＝３２ビット。 ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

27 練習 次の表を完成させよ。 １０進数 ２進数 ３進数 ４進数 １６進数 1 2 3 4 5 6 10 15 16 24 256
1 2 3 4 5 6 10 15 16 24 256 ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

28 設問(再) 図は教科書参照のこと アナログ信号の標本化・量子化・符号化について、下記の図を 用いて説明せよ。
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29 コンピュータでの文字(数字も含む) コンピュータの中では文字（数字も含む）も すべて0と1で符号化されている。
符号は体系化されており、一般に 「文字コード体系」と呼ばれている。 例： ASCIIコード, JISコード, Shift-JISコード, UTF-8コード, EUCコード, UNICODEコード　など ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

30 ASCIIコード表 （出典）http://e-words.jp/p/r-ascii.html
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31 プログラムで確認してみよう！ #include <stdio.h> int main(void){ int c; printf("コード番号="); scanf("%d", &c); printf("文字=[%c]\n", c); } （注）これはC言語でのプログラム例。 チャレンジ問題：　これと同じものをJava言語で書いてみよう！ ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

32 （参考）前述のプログラムの仕様 キーボードから文字を１つ読み込む。 それを変数に格納する。 格納した値を数字（整数値）として出力する。
（豆知識） 標準入力：　キーボード 標準出力：　スクリーン ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

33 それでは画像データはどうなっている？ 画像データももともとはアナログ量である。 どのようにディジタル化されているのか？
　（ディジタル化の処理過程は同じ。 　　符号化の内容が異なる。） 具体例を見てみよう！ ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

34 3日目 The Third Day 第２章　を中心に講義をします。 ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

35 復習 アナログ量をディジタル量へ ディジタル化（標本化→量子化→符号化） 量の符号化（p-進数） 文字の符号化（ASCIIコード）
画像の符号化 図形 色 ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

36 画像のデータ形式 ラスタ形式 画像全体を規則的なマス目(画素)に分解し、それらを最小単位として各マス目の色や濃淡を数値データ化する。 ベクタ形式 画像を図形で表現する。点の座標とそれを結ぶ線や面の方程式のパラメータ、塗りつぶしや特殊効果などの描画情報の集まりとして画像を表現する。 （注）ラスタ(raster)：　CRT(ブラウン管)を用いたディスプレイモニタ 　　　(テレビを含む)の画面を構成する水平方向の走査線のこと。 ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

37 ラスタ形式とベクタ形式 形 式 用 途 ラスタ形式 写真などの画像データに向いている。 ベクタ形式
形　式 用　　途 ラスタ形式 写真などの画像データに向いている。 ベクタ形式 線画や図面など、線や面の輪郭がはっきりしている画像に向いている。 それでは、実例を見てみよう！ ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

38 画像の符号化の例 （注）後でもっと本格的にお話しします。 ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

39 色の符号化 事実：光の三原色 色は３つの色の合成(加法混色)で表現できる。
RとGとBの３つ　（R:red, G: green, B: blue） 画面表示などに用いられている。 キーワード： 色の三原色，カラーコード ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

40 ホームページで試してみよう！ <html> <body bgcolor="#aaaa00"> <title>情報リテラシー2012</title> <head>色の表現（符号化）</head> <hr> <font color="#FF0000">赤</font><br> <font color="#00ff00">緑</font><br> <font color="#FF00ff">青</font><br> <font color="#FFFFFF">赤＋緑＋青</font><br> </body> </html> ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

41 ホームページで試してみよう！ <html> <head> <title>情報リテラシー2012</title> 色の表現（符号化） </head> <body bgcolor="#000000"> <hr> <font color="#FF0000">赤</font><br> <font color="#00ff00">緑</font><br> <font color="#FF00ff">青</font><br> <font color="#FFFFFF">赤＋緑＋青</font><br> </body> </html> ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

42 画像の符号化の例 画素 （注）後でもっと本格的にお話しします。 ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

43 １画素の符号化 画素＝色 ＝　R成分 + G成分 + B成分 　　＝　(00～FF)*(00～FF)*(00～FF) 　　＝　256*256*256 　　＝　 16,777,216 色 １０進数 ２進数 １６進数 1 2 10 4 100 8 1000 16 10000 32 100000 20 64 40 128 80 255 FF 256 ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

44 画像の符号化の例 RGB 0000FF （注）後でもっと本格的にお話しします。 ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

45 画像の符号化の例 RGB 0000FF 黄色－赤色－青色－黒色－黄色－白色－赤色－青色－赤色
©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

46 画像の符号化の例 RGB 0000FF 黄色－赤色－青色－黒色－黄色－白色－赤色－青色－赤色
FFFF00-FF FF FFFF00-FFFFFF-FF FF-FF0000 ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

47 画像の符号化の例 RGB 0000FF 黄色－赤色－青色－黒色－黄色－白色－赤色－青色－赤色
FFFF00-FF FF FFFF00-FFFFFF-FF FF-FF0000 ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

48 進数変換の方法 基礎固め CS概論などでも学んだ? （基本的知識の１つ） ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

49 P-進数＝数字の表現方法 ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

50 10進数＝数字の表現方法 ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

51 10進数＝数字の表現方法 ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

52 10進数＝数字の表現方法 ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

53 2進数＝数字の表現方法 ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

54 数表現（p-進数）の一般形 ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

55 例1 ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

56 例２ ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

57 １０進 ⇨ ２進 問番号 １０進数 ２進数 ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

58 練習 次の表を完成させよ。 １０進数 ２進数 ３進数 ４進数 １６進数 1 2 3 4 -4 -3 -2 -1 -0 1.5 3.14
1 2 3 4 -4 -3 -2 -1 -0 1.5 3.14 ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

59 4日目 The Fourth Day 今日の内容 コンピュータの概要 数に関して（続き） その他 ハードウェアについて
©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

60 パーソナルコンピュータ 今日はまずコンピュータの概要を学びましょう。 ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

61 コンピュータの基本機能 図は教科書参照のこと 入力機能 出力機能 記憶機能 演算機能 制御機能
©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

62 コンピュータの階層化モデル Examples Application Software Operating System
Architecture Micro Architecture Logic Module Digital Circuit Analog Circuit Devices (elements) Physics (Electron etc.) Program Device Driver Instruction set & Register Data Bus, Controller Adder, Register AND Gate, OR Gate Amplifier, Filter Diode, Transistor Electron, Photon

63 コンピュータの構成 図は教科書参照のこと ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

64 ハードウェア（１） 図は教科書参照のこと ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

65 ハードウェア（２） 図は教科書参照のこと ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

66 CPU 図は教科書参照のこと ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

67 CPUを作っている会社： Intel, AMD
Pentium Celeron Athlon Core　など 質問： 皆さんのパーソナルコンピュータに入っているCPUはどれですか？ CPUを作っている会社：　Intel, AMD ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

68 CPUの性能を決めるもの クロック数 ビット数 （放熱機能） ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

69 CPUと記憶装置の関係 図は教科書参照のこと ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

70 HDD ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

71 ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

72 HDD容量の計算 問題： 上記の表で与えられる仕様の ハードディスクの総容量はおよそいくらか？ シリンダー総数 160個
セクター数（１トラックあたり） 1024個 セクター長（１セクターあたり） 512バイト プラッター総枚数 4枚 トラック総数 160本 問題：　上記の表で与えられる仕様の ハードディスクの総容量はおよそいくらか？ ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

73 HDD容量の計算 問題： 上記の表で与えられる仕様の ハードディスクの総容量はおよそいくらか？ シリンダー総数 10個
セクター数（１トラックあたり） 100個 セクター長（１セクターあたり） 50バイト プラッター総枚数 4枚 トラック総数 10本 問題：　上記の表で与えられる仕様の ハードディスクの総容量はおよそいくらか？ ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

74 記憶装置 ハードディスク装置 フロッピーディスク ビデオテープ Mo CD DVD その他
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75 入力装置 キーボード マウス その他 ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

76 出力装置 ディスプレイモニタ プリンタ ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

77 インターフェース USB Bluetooth HDMI ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

78 数の符号化（続き） 負の数の符号化方法（負の数の表し方） ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

79 “補数”の導入 10進数における補数 ２進数における補数 １６進数における補数 ９の補数 10の補数 １の補数 ２の補数 F(=15)の補数
16の補数 ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

80 ５日目 The Fourth Day クラスPの人たちは補講の時にやります。 補講の日時・場所は大学の掲示板に後日掲示されます。
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81 記憶装置 メモリ（主記憶、メインメモリ） ＨＤＤ（ハードディスク，Hard Disk Drive）
ＳＳＤ（Solid State Drive） ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

82 入力装置 キーボード(KB; KeyBoard) マウス（mouse） ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

83 入力装置(その２) キーボード(KB; KeyBoard) マウス（mouse） 言語によって文字配列が違うことがある
日本語でも複数種類がある マウス（mouse） 問題１．マウス(mouse)の複数形は何？ 　　　　　　mice? or mouses? Which one? 問題２．キーボードにはなぜ何種類も異なったキー配列があるのか？ 　　　　　例：ＪＩＳ配列、ＡＳＣＩＩ配列 ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

84 コンピュータの基本機能 図は教科書参照のこと 入力機能 出力機能 記憶機能 演算機能 制御機能
©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

85 コンピュータの階層化モデル Examples Application Software Operating System
Architecture Micro Architecture Logic Module Digital Circuit Analog Circuit Devices (elements) Physics (Electron etc.) Program Device Driver Instruction set & Register Data Bus, Controller Adder, Register AND Gate, OR Gate Amplifier, Filter Diode, Transistor Electron, Photon

86 コンピュータの構成 図は教科書参照のこと ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

87 OSの目的 ハードウェア資源、ソフトウェア資源、人的資源を有効に活用するための（システム）ソフトウェア ハードウェア資源の有効活用
ソフトウェア資源有効活用 人的資源有効活用 ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

88 OSの種類 リアルタイムＯＳ(ROS) 通常のＯＳ 組み込みソフトウェア用 （μＩTronなど） Microsoft Windows 7
Mac OS X Linux (UNIX) など ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

89 ファイル形式（音声・画像・動画） JPEG, MP3, ．．． ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

90 情報リテラシーとは リテラシー いろいろなリテラシー 情報リテラシー コンピュータリテラシー その他
©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

91 問題例 アナログ方式ではないのはどれですか？ ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

92 問題例 Webページを作成するためのものは次のどれとどれですか。 ①HTML (HyperText Markup Language) ②UML (Unified Modeling Language) ③CSS (Cascading Style Sheets) ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

93 問題例 次の式のうち正しくないのはどれですか。 ① (10)10 =(10)16 ② (256)10 = ( )2 ③ (256)2 + () = () ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

94 問題 光の三原色に関する説明文として正しくないものはどれですか。 ①あらゆる色は 赤(R), 緑(G), 青(B)の加法混合で表現できる。 ②光は直進する。 ©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学

95 問題 写真などの画像データに用いられているデータ形式は次のどれですか？ ラスタ形式 ベクトル形式
©2012年 情報リテラシー2012 東京工科大学