$30 off During Our Annual Pro Sale. View Details »

情報処理応用B第02回/InfoAdv02

Kazuhisa Fujita
September 27, 2023

 情報処理応用B第02回/InfoAdv02

Kazuhisa Fujita

September 27, 2023
Tweet

More Decks by Kazuhisa Fujita

Other Decks in Education

Transcript

  1. 情報処理応⽤B 第2回
    情報の表現(⽂字,⾳声,画像)
    藤⽥ ⼀寿

    View Slide

  2. 講義の予定
    1. ガイダンス,コンピュータの歴史
    2. 情報の表現(⽂字,⾳声,画像)
    3. ハードウェアと情報産業
    4. ソフトウェアの種類・ライセンス・特

    5. インターネットとビジネス
    6. コンピュータネットワークの仕組み
    7. 情報セキュリティ
    8. IoTとビッグデータ
    9. ⼈⼯知能 -⼈⼯知能とは-
    10.⼈⼯知能 -⼈⼯知能の実現⽅法-
    11. ⼈⼯知能 -⼈⼯知能の技術-
    12. ⼈⼯知能 -⼈⼯知能の研究教育-
    13. ⼈⼯知能 -プロンプトエンジニアリン
    グ-
    14. ⼈⼯知能 -次世代⼈⼯知能-
    15. ⼈⼯知能 -⼈⼯知能のリスク-
    世界情勢の変化により,シラバスの内容を変更しています.
    今後⼈⼯知能の知識が必要となるので,⼤
    幅に⼈⼯知能の内容を追加しています.

    View Slide

  3. 情報の表現

    View Slide

  4. ⽬的
    • データ量の定義と計算を学ぶ.
    • コンピュータにおける⽂字,⾳声,画像の表現⽅法について学ぶ.

    View Slide

  5. コンピュータでの情報表現
    • コンピュータは0と1しか扱えない.
    • コンピュータが扱うあらゆる情報は0と1で表現されている.
    • ⽂字,⾳声,画像などの情報をコンピュータで扱うためには0,1す
    なわち2進数で情報を表す必要がある.
    1001110100101
    変換 変換
    スマホの中の⾳声
    1001110100101
    PCの中の⽂書

    View Slide

  6. データ量

    View Slide

  7. データ量
    • コンピュータでは,あらゆるデータが2進数で表されている.
    • その為,コンピュータで扱うデータの量は2進数を扱うのに便利なよう
    に決められている.
    殆どの場合データ量は情報量ではない!!
    興味がある⼈は情報理論を学ぼう.

    View Slide

  8. データ量の単位
    • ビット (bit)
    • データが2進数何桁で表されるかを表す量
    • あるデータが001で表されるのならば3ビットとなる.
    • バイト (byte)
    • 8ビットで表されているデータの量を1バイトとする.
    • 例:1Gバイトのファイルは,8000000000個の2進数で出来ている.
    データ通信20Gバイト→1ヶ⽉に160000000000個の2進数を受信できる.
    WiFi 54Mbps→1秒間に54000000個の2進数を受信できる.

    View Slide

  9. データ量と補助単位(接頭辞)
    • コンピュータでは,我々が普段使う補助単位で表されたものと,コン
    ピュータ特有のルールで定められた補助単位を使う場合がある.どち
    らを表しているか場合によって異なるので注意を払う必要がある.
    ȑ÷ç˔ސR … ˜ ˿ɾɈ Вɾԕߙ ͭɾÄ օ …  ݟѤ) I Ʃ˜<ƴǕʳ)
    Dȗǡǔ̡
    ˜ ʿ͸ø _ ű؝֑Ħ5 R U ͺøߙ _Γ ´ Ħ 5 R ȟ Ֆøߙ _т ´ Ħ 5 R Ä
    Óÿøߙ_ ђǹĦK R c4øߙ_Ǐђ֒Ħ5 R ۯӥ Ä ώư ˜ Ž > B @ g
    ° ï ) ‡}ȈÁ)ʐ Ǻ˜Ê} ?
    ) ƾÊ
    z e Ɂ
    ) ƾÊɁ±
    Ž ƾÊɁ± ] Þ mŗ ϩ … ‹ ݐӲ Ê
    } $ ´ x ˵ İ€` óİ͹(ߙ €%Śߙ `%F—.{R
    ǔ̡Dò Ö Sɝ
    Ě$ ɓ =ËɁ Ŝ֓

    {&b
    ÄƎ , /
    ʊ 9)

    *)
    ®Ǝ

    5Ǝ 62
    ‘ ^S5Q
    U!
    ƎqƎ
    ƎRƎ
    ƎzƎ
    Ǝ
    Ǝ
    .Ǝj~Ǝ
    Z .ƎkpƎ
    [\ Ǝ
    ƎlxƎ
    ‘ ęóUĥ^S5Q
    IB {&b ‘ U!


    *) &*œƎ
    ­Ǝ =N wt-ʊ
    5Ǝ  72 &*¬Ǝ
    Ÿ
    ȑ÷ç˔ސR … ˜ ˿ɾɈ Вɾԕߙ ͭɾÄ օ …  ݟѤ) I Ʃ˜<ƴǕʳ)
    Dȗǡǔ̡
    ˜ ʿ͸ø _ ű؝֑Ħ5 R U ͺøߙ _Γ ´ Ħ 5 R ȟ Ֆøߙ _т ´ Ħ 5 R Ä
    Óÿøߙ_ ђǹĦK R c4øߙ_Ǐђ֒Ħ5 R ۯӥ Ä ώư ˜ Ž > B @ g
    ° ï ) ‡}ȈÁ)ʐ Ǻ˜Ê} ?
    ) ƾÊ
    z e Ɂ
    ) ƾÊɁ±
    Ž ƾÊɁ± ] Þ mŗ ϩ … ‹ ݐӲ Ê
    } $ ´ x ˵ İ€` óİ͹(ߙ €%Śߙ `%F—.{R
    ǔ̡Dò Ö Sɝ
    Ě$ ɓ =ËɁ Ŝ֓

    {&b
    ÄƎ , /
    ʊ 9)

    *)
    ®Ǝ

    5Ǝ 62
    ‘ ^S5Q
    U!
    ƎqƎ
    ƎRƎ
    ƎzƎ
    Ǝ
    Ǝ
    .Ǝj~Ǝ
    Z .ƎkpƎ
    [\ Ǝ
    ƎlxƎ
    ‘ ęóUĥ^S5Q
    IB {&b ‘ U!


    *) &*œƎ
    ­Ǝ =N wt-ʊ
    5Ǝ  72 &*¬Ǝ
    Ÿ
    (⾦⾕・服部, 基礎から学ぶ医療情報)

    View Slide

  10. おまけ:ハードディスクやSSDの容量
    • 2TB (Bはbyte)と書かれているハードディスクを購⼊したが,
    Windowsでは2TBと認識されていなかった.しかも,Windowsでは容
    量が少なく表記されている.
    • メーカーや店が詐欺をしている?
    • メーカーは1000GB = 1TBで計算していたが,Windowsでは1024GB =
    1TBで計算しているので,Windowsではメーカー表記の容量より少なくな
    る.
    • 2,000,000,000,000/1024/1024/1024/1024 = 約1.8TB

    View Slide

  11. データの圧縮・展開
    • データを⼩さくすることを圧縮,圧縮したデータをデータをもとに戻
    すことを展開という.
    • 圧縮:データを⼩さくすること.
    • 展開:圧縮されたデータをもとに戻すこと.
    • 可逆圧縮:元のデータに戻せる圧縮.
    • ⾮可逆圧縮:元のデータに戻せない圧縮.⾳楽,画像,動画などが対象.
    • 圧縮ファイルの形式例
    • zip
    • WindowsやMacOSの標準圧縮形式.
    • 通常この形式以外を使うことはない.
    ファイル
    圧縮
    ファイル
    圧縮
    展開,解凍
    データ量を⼩さくする
    データを元に戻す
    発展:データ量>=情報量だから,データには余剰な部分がある.
    それを少なくすることでデータ量が減らせる(圧縮できる).

    View Slide

  12. ⽂字の表現

    View Slide

  13. ⽂字の表現
    • コンピュータで⽂字を表現するためには,⽂字と2進数の対応を決め
    る必要がある.
    • 各⼈,各組織が勝⼿に⽂字と2進数の対応を決めると,他の⼈,他の組織
    の⼈が読めなくなる.
    • 共通のルールが必要になる.
    • 各⽂字に割り当てられる2進数表現,もしくは,⽂字と2進数の対応
    関係(コード体系)のことを⽂字コードという.
    ⽂字 ⽂字コード
    0 0110000
    A 1000001
    z 1111010
    ⽂字 2進数
    ⼀対⼀に対応させる

    View Slide

  14. ASCIIコード(アスキーコード)
    • ASCII (American Standard Code for Information Interchange)コード
    はANSI (American National Standard Institute: ⽶国規格協会)により
    開発された7ビットの⽂字コード.
    • ⽂字コードは8ビット(1バイト)で表現され,残り1ビットは世界中
    で使⽤される様々な⽂字を割り当てて利⽤される.
    8 S @
    WX VN U
    ĊĖ ÝÖ ÙƊƋ

    : : : :
    # # # #
    # # #
    # # #
    # #
    # # #
    # #
    # #
    #
    # # #
    # #
    # #
    #
    # #
    #
    #
    : # # # #
    : # # # #
    : # # # #
    ÁÂ
    Ô ## p p p p p p p
    p "Ţńѕ =9-p EBp # 9: : :
    p E>4p ,+ p )p ¾ѕ 2Ϗ :
    p EFPp ,+p p *p Dp :
    p /FPp ,+p Ѝѕ p ׂ̧ ƅׂ ģϏ ŌϏ
    p /CGp ,+p Œѕ
    p ,p Fp :
    p .;?p <)+p
    ̛ر ر
    -p ƺѕ ĦϏ œϏ
    p )+8p EJ;p Ўѕ p 1p !Š ŔϏ
    p */9p /F*p !p 2p Lp Kp ŕϏ
    "p *Ep +);p "p 4p ƽѕ žѕ ŘϏ
    #p 4Fp -:p : !: ":
    @)p 91;9p EH*p Ë ƿѕ řϏ
    @*p IFp 0E+p OϏ : :
    : 11p 1Ep ƫ
    9p
    @,p +Dp 3Ep :p ľϏ
    @-p ƅׂ̈́ DEp Ɓ "ѕ ž ńϏ
    @1p E7p ͑ƅׂ Ǡׂ Ρ Ͱ Ż
    ,-9p
    จࣈ
    จࣈίʔυ
    Χοί಺ਐ


    "

    [ B

    View Slide

  15. ⽇本語の⽂字コード
    • JIS漢字コード
    • 16ビット(2バイト)で表させるため2バイトコード(2バイト⽂字)と呼
    ばれる事がある.
    • Shift-JIS
    • Windowsで使われていた経緯からよく⽤いられる⽇本語⽂字コードの⼀つ
    である.
    • EUC-JP
    • UNIX系のシステムでよく⽤いられていた.

    View Slide

  16. UTF-8
    • ASCIIコードに世界中の⽂字を加えたもの.
    • 現在最も標準的な⽂字コード
    • ⽇本ではUTF-8かShift-JISをよく⽬にする.

    View Slide

  17. ⽂字化け
    • ⽂字コードはたくさんあるため,ファイルの製作者が指定した⽂字
    コードとファイルを開く⼈が指定した⽂字コードが異なると,ファイ
    ル製作者の意図した⽂章が表⽰されない.
    • 誤った⽂字コードでファイルを開いた場合,図のように意味をなさな
    い⽂字の羅列で表⽰される.これを⽂字化けという.
    • なぜ⽂字化けが起こるのか
    • ソフトウェアごとに標準の⽂字コードが異なる.
    • UTF-8への以降の過渡期のため様々な⽂字コードで書かれたファイルが混
    在している.
    Zq @ ® Ǽ Ǽ ĞĂ 3 B pI @ g °ïŎ Ą | ɔí!

    ֔ ͑θ… ˜ ɰ e 1 Zq @ ®
    pI ͑θɰ
    y
    Þ DŽͰ+Ӏ … ij ¾nj #º# ʈ ĒZq½Një
    ij ¿Ȓ
    T6-* ]

    ,‚ jhP à–‘c; .‚ jhP åNc;
    s
    6-*(
    ɛٕãDܼZq @ ® )۱Ɓz ňǧ
    Aを000として⽂
    章を書こう. 000を送る
    000は0だから,
    あの⼈0を送っ
    てきた.

    View Slide

  18. ⾳声の表現

    View Slide

  19. ⾳声の表現
    • ⾳声は波として表現できるアナログ情報.
    • ⾳は⼤きさとその時間変化で表される.
    • ⾳声をデジタル信号に変換するためには離散化する必要がある.
    • 離散化とは,連続の数値(連続値)を不連続の数値(離散値)に変換する
    こと
    • ⾳声をコンピュータで扱えるようにするには,標本化,量⼦化,符号
    化という3つの処理を⾏う.
    ý ɱɱÐߣ : Ƕ 
    x U A !
    Ƹ ù & Ò "ː˦ͻ īNJͻ
    ĩӠ Z ĩӠ ˩ Ǹ
    Zչ Ū l ȑϕ
    ճ! Ǔӂ t Z b ŀ љ ؜Ѳ
    ĩӠ \ - χĶ x P D Ūl ȑҬʱ
    Ó j 7 q Ř Ó j Й ~ N
    ‚â Z
    χĶͻ Ò D
    Zȟ ²
    ­ƒƒÐͬ Ƿʺ͑ƺ_!
    t Z & ت
    Ǔ
    ̀ Ǔӂ D
    t Z D
    Ʃ !
    ϩУ D
    V



    e˜DZ›ɑȩ
    (⾦⾕・服部, 基礎から学ぶ医療情報)

    View Slide

  20. ⾳のデータに変化する流れ
    標本化 符号化
    ⾳を時間⽅向に離散化す
    る.
    ⼀定時間ごとに⾳の⼤き
    さの数値を保存する.
    େ͖͞
    ࣌ؒ
    େ͖͞
    ࣌ؒ
    େ͖͞
    ࣌ؒ
    αϯϓϦϯά
    ྔࢠԽ
    େ͖͞
    ࣌ؒ
    0000 0010 0100 0110 0100
    0000
    0001
    0010
    0010
    0011
    0100
    0101
    0110
    ⾳の⼤きさの数値を離散
    化する.
    時間と⼤きさの数値を2
    進数に変換する.

    View Slide

  21. 典型的な⾳声データ
    • サンプリング周波数:44.1kHz
    • 1秒間あたりの44100個の数値で⾳声を表現
    • 約0.000023秒ごとに⾳を分解
    • ⼈の聞こえる上限の周波数(約20kHz)の2倍
    • サンプリング周波数は⾳源の上限周波数の2倍必要(標本化定理)
    • 量⼦化ビット数:16bit(2B)
    • 65536段階で⾳の⼤きさを記述
    • チャンネル数:2ch(ステレオ)
    65536段階に
    分ける.
    1秒間あたり44100の数値がある.
    େ͖͞
    ࣌ؒ

    View Slide

  22. ハイレゾリューション(ハイレゾ)オーディオ
    • ハイレゾ・オーディオとは
    • CD⾳源よりサンプリング周波数か量⼦化数が多い⾳源もしくはそれを再⽣する
    機器のこと
    • ⼈間の聞こえない⾳も再⽣,録⾳できるもの
    • 定義は曖昧
    • ⽇本オーディオ協会による定義
    • アナログ機器
    • 録⾳マイクの⾼域周波数性能: 40kHz以上が可能であること。
    • アンプ⾼域再⽣性能: 40kHz以上が可能であること。
    • スピーカー・ヘッドホン⾼域再⽣性能: 40kHz以上が可能であること。
    • デジタル機器
    • 録⾳フォーマット: FLAC or WAVファイル96kHz/24bitが可能であること
    • ⼊出⼒I/F: 96kHz/24bitが可能であること。
    • ファイル再⽣: FLAC/WAVファイル96kHz/24bitに対応可能であること。(⾃⼰録再機は、FLACまたは
    WAVのどちらかのみで可とする)
    • 信号処理: 96kHz/24bitの信号処理性能が可能であること。
    • デジタル・アナログ変換: 96kHz/24bitが可能であること。
    (https://kakaku.com/kaden/article/high-resolution-audio/)

    View Slide

  23. ハイレゾオーディオ
    • ハイレゾ=⾼⾳質ではないことに注意
    • ハイレゾはただ可聴領域をこえた⾼周波数を含む⾳を含むというだけ
    • ハイレゾでは ⾼周波数の⾳ (ギザギザの⾳)をギザギザのまま表現で
    きる.
    • ハイレゾで⾳が滑らかになることはない.
    • ⾼周波数成分を持たないほうが滑らかになる.
    • より⾼周波数成分を含めるということは,時間変化の激しい波を表現でき
    るようになるということ.
    ローレゾの⾳声
    ハイレゾの⾳声
    ギザギザを表現できず
    なめらかな波になる
    ギザギザを表現できる.
    原⾳

    View Slide

  24. ⾳声ファイルの種類
    • ⾮圧縮⾳声フォーマット
    • 圧縮していない.
    • データ量がものすごく⼤きい.
    • wavなど
    • ⾮可逆圧縮⾳声フォーマット
    • 圧縮されている.
    • 圧縮されているデータは元の⾳声データに戻らない.
    • 簡単に⾔えば,⼈が⾳声から得られる情報に影響を与えない⾳を削除しデー
    タ量を減らす.
    • mp3,m4aなど
    • 可逆圧縮⾳声フォーマット
    • 圧縮されている.
    • 圧縮されているデータは元の⾳声データに戻すことが出来る.
    • 圧縮率は⾮可逆圧縮されたものより低い
    • FLAC,Apple Losslessなど
    ファイル
    圧縮
    ファイル
    圧縮
    データ量を⼩さくする
    元のファイルに戻らない:⾮可逆圧縮
    元のデータに戻る:可逆圧縮

    View Slide

  25. ⾳声ファイル
    • WAV
    • ⾮圧縮⾳声フォーマット.
    • MP3 (MPEG-1 Audio Layer-3)
    • ⾳声を圧縮して保存する形式.
    • ⼈間の聴覚⼼理を利⽤した圧縮がされている.⾮可逆圧縮.
    • mp4/m4a
    • MPEG-4規格の⼀部.
    • ⾮可逆圧縮.
    • MIDI
    • ⾳声そのものではなく,デジタル楽器の演奏データを保存することができ
    るファイル形式.

    View Slide

  26. 画像の表現

    View Slide

  27. 画像をコンピュータで扱うには
    • コンピュータは連続した数値を扱えない.
    • 画像全体を⼩さな四⾓の集まり(ピクセル / 画素)で表現する.
    • つまり,場所情報は離散値(整数)で表すことになる.

    View Slide

  28. 画像をコンピュータで扱うには
    • 画像全体を⼩さな正⽅形の集まり(ピクセル)で表現する.
    • ピクセルごとに⾊の情報を持っている.
    • しかし,コンピュータでは⾊も連続値で表現できない.
    • コンピュータでは⾊も離散値で表さなければならない.

    View Slide

  29. 画像データ
    • 画像は⼩さな正⽅形の集まりで表現される.
    • この正⽅形は格⼦状に並んでいる.
    • この正⽅形のことを画素もしくはピクセルと呼ぶ.
    • 各画素は⾊情報を持っている.
    • ⾊も離散値で表される.
    ըૉʢϐΫηϧʣ
    "σδλϧԽ

    View Slide

  30. 画像のデジタル化の流れ
    標本化(サンプリング)
    量⼦化

    View Slide

  31. ⾳のデータに変化する流れ
    (CG-ARTS, ディジタル画像処理)
    元画像
    標本化
    空間をピクセル
    で分ける.
    場所を離散化す
    る.
    ྔࢠԽ
    ⾊の濃淡を離散
    値に変換する

    View Slide

  32. カラー画像と⾊

    View Slide

  33. そもそも⾊とはなんだろう?

    View Slide

  34. 光のスペクトル
    ⼊射光(様々な振動数
    の光で構成される)
    ⼊射光が振動数ごとに分解される
    スペクトルを⾒ることで,⼊射光にどのような光が⼊っているかがわかる.(⽩い光はすべての⾊を含んだ光)

    View Slide

  35. 何故物に⾊は付いているのか

    反射

    ⻘、⾚を吸収
    ⽩い光
    緑の光が反射
    光は⽩く⾒える
    物は緑に⾒える

    View Slide

  36. ⽬の構造
    • 瞳孔
    • 光の量を調節する.カメラの絞りと同様の役割.
    • ⽔晶体
    • 焦点を合わせる.カメラのレンズと同様の役割.
    • 網膜
    • 網膜にある視細胞が光を活動電位に変換する.カメ
    ラの光センサーと同じ役割をする.
    • 視細胞
    • 桿体細胞と錐体細胞がある.
    • 桿体細胞は弱い光でも働くが⾊の区別はできない.
    • 錐体細胞は特定の周波数の光に応答し,⾊覚の基礎
    となる.
    Œ ’ķ + ķ & ķ= 5 * = ? + ķ
    i­©É¾£ÔB)9 =Ô =˚6˚˚˚²£¨È Ô˚˚¿­©«È !Ԑ˚) ˚˚˚Ð˚˚Ð ˚˚Ð/˚Ð,, ˚6˚˚

    View Slide

  37. ⽬の⾊に対する特性
    Figure 10.12 Color vision. The light
    absorption spectra of the four photopig-
    ments in the normal human retina.
    (Recall that light is defined as electro-
    magnetic radiation having wavelengths
    between ~400 and 700 nm.) The solid
    curves indicate the three kinds of cone
    opsins; the dashed curve shows rod
    rhodopsin for comparison. Absorbance
    is defined as the log value of the inten-
    sity of incident light divided by inten-
    sity of transmitted light.
    such sources are needed to match (nearly) all the perceived colors is strong
    100
    Short Medium Long
    50
    0
    Wavelength (nm)
    400 450 500 550 600 650
    Relative spectral absorbance
    Rods
    hotoreceptor cell to bipolar cell to ganglion cell—is the
    ormation flow from photoreceptors to the optic nerve.
    ypes of photoreceptors in the retina: rods and cones. Both
    er segment composed of membranous disks that contain
    otopigment and lies adjacent to the pigment epithelium,
    ment that contains the cell nucleus and gives rise to synap-
    contact bipolar or horizontal cells (see also Figure 10.8).
    ht by the photopigment in the outer segment of the pho-
    s a cascade of events that changes the membrane potential
    d therefore the amount of neurotransmitter released by the
    Vision: The Eye 235
    Ganglion
    Ganglion
    cell
    cell
    Horizontal
    Horizontal
    cell
    cell
    Amacrine
    Amacrine
    cell
    cell
    Amacrine
    cell
    Horizontal
    cell
    Rod
    Rod
    Ganglion
    cell
    Rod Rod
    Rod
    Rod
    Light
    Light
    Ganglion
    cell layer
    Distal
    Virtical information flow
    Virtical information flow
    To optic nerve
    To optic nerve
    Inner
    plexiform
    layer
    Outer
    plexiform
    layer
    Inner
    nuclear
    layer
    Outer
    nuclear
    layer
    Nerve fiber
    layer
    Photo-
    receptor
    outer
    segments
    Pigment
    epithelium
    Vertical information flow
    To optic nerve
    Proximal
    Lateral
    Lateral
    information
    information
    flow
    flow
    Lateral
    information
    flow
    Bipolar
    Bipolar
    cell
    cell
    Bipolar
    cell
    Cone
    Cone
    Cone Cone
    Cone
    Cone
    Cone
    Cone
    Cone
    Rod
    Rod
    Rod
    (B)
    ure of the retina. (A)
    showing overall
    nal layers. (B) Dia-
    cuitry of the retina.
    n—photoreceptor,
    glion cell—provides
    e for transmitting
    o the brain. Hori-
    crine cells mediate
    n the outer and
    rs, respectively. The
    r designate relative
    enter of the eye
    er of the eye; outer,
    r, or toward the pig-
    (Neuroscience 3rdEd)
    ⼈間の⽬の網膜には,⾚,緑,
    ⻘それぞれの⾊に対応したセン
    サーがある.
    ⻘ 緑 ⾚

    View Slide

  38. 光の三原⾊
    • 3種類の⾊を混ぜて様々な⾊(光)をつくる(加法混⾊).
    • ⼈は⾚,緑,⻘の⾊を捉えるセンサを持つため,⾚,緑,⻘を混ぜて
    ⾊をつくる.
    • 光は混ぜることで,⽩に近づく.
    • ⾚,緑,⻘を光の三原⾊という.
    • ⾚,緑,⻘の英語の頭⽂字から
    RGBカラーと呼ばれる.

    View Slide

  39. カラー画像の構成
    (CG-ARTS, ディジタル画像処理)
    3(#
    ըૉΛ֦େ
    ʢ࣮ࡍʹσΟεϓϨΠ
    Λ֦େ͢Δͱ̍ըૉʹ
    ͖ͭ̏৭ݟ͑Δʣ
    ⾚,緑,⻘の強さをあらわす画像がある.
    それら⼀組でカラー画像になる.
    3つの画像を同時に表⽰することで,⼈間に
    は⾊がついて⾒える.

    View Slide

  40. 画像ファイルの種類
    • Windows Bitmap (bmp)
    • Windowsの標準的な画像ファイル形式
    • 基本的に無圧縮で保存するため,ファイルサイズが⼤きくなる.
    • JPEG (ジェイペグ,Joint Photographic Experts Group)
    • ⾮可逆圧縮のため,画像は圧縮され画質が劣化する.
    • 静⽌画像の主流な画像形式.
    • ⾃然画像の記録に向いている.
    • PNG (ピング,Portable Network Graphics)
    • 可逆圧縮のため,画像は圧縮されているが画質に劣化がない.
    • 透過度の情報も保存できる.
    • GIF (ジフ)
    • 256⾊以下の画像を扱うことができる.
    • 可逆圧縮のため,画像は圧縮されているが画質に劣化がない.256⾊に減⾊されて
    いる時点で劣化しているが…
    • アニメーションの保存もできる.
    ファイ

    圧縮
    ファイ

    圧縮
    データ量を⼩さくする
    元のファイルに戻らない:⾮可逆圧縮
    元のデータに戻る:可逆圧縮

    View Slide

  41. 画像や⾳楽で⾮可逆圧縮が⽤いられるのはなぜか?
    • ⾮可逆圧縮では,圧縮したファイルはもとに戻らない.
    • Wordファイルが⾮可逆圧縮されると,圧縮前に書かれていた⽂章は読
    めなくなる.
    • ⽂章などでは⾮可逆圧縮は使えない.
    • 画像や⾳楽は⼈間が分かれば良い.
    • 画像や⾳楽の中⾝が分かる程度にデータが劣化しても問題ない.
    • もちろん劣化しないほうが良いが,画像や⾳楽はデータ量が⼤きいので質
    よりデータの削減を優先.

    View Slide

  42. その他

    View Slide

  43. 2D CGと3D CG
    • 2次元コンピュータグラフィックス (2D CG)
    • CGのうち、2次元(平⾯)の対象領域に画像を描くこと,または,2次元平
    ⾯上に描かれたCGのこと(IT⽤語辞典バイナリ).
    紙→画⾯内のキャンバス
    ⾊を塗る→画⾯内のキャンバスの⾊を変える

    View Slide

  44. 3DCGの簡単な原理
    • 3次元コンピュータグラフィックス (3D CG)
    • CG(コンピュータグラフィックス)のうち,コンピュータ上で⽴体空間の
    情報を⽣成し,仮想的な3次元の世界を投影したCGのこと(IT⽤語辞典バ
    イナリ).
    • ⽴体を作成し(モデリング),その⽴体の配置や素材,光源などを設定し,
    それに基づき画像を⽣成する(レンダリング).
    モデリング
    レンダリング
    例え:コンピュータ内で
    フィギュアを作る
    例え:コンピュータ内のフ
    ィギュアの写真を取る.

    View Slide

  45. 3D プリンタ
    • 3Dデータ(CADデータ)から速く安くものを作ることができる.
    • 3Dプリンタは数万円から購⼊できる.
    • ⾃作も可能
    • 樹脂だけではなく,⾦属も扱える.
    • コンクリートを⽤い家を建てた例も.
    学生作 (キャノンマーケティングジャパン)

    View Slide

  46. 画像処理の流れ
    2次元データ
    実空間
    3次元データ
    物体 画像
    3Dスキャナ
    3Dプリンタ
    レンダリング
    デジタルカメラ
    スキャナ
    ディスプレイ
    プリンタ
    モデリング
    ペイント
    ソフトなど

    View Slide

  47. VR・AR・MR
    • 仮想現実 (Virtual Reality: VR)
    • コンピュータの中に作られた仮想的な世界を,あたかも現実のように体験
    させる技術 (ASCII.jpデジタル⽤語辞典)
    • 拡張現実 (Augmented Reality: AR)
    • ⼈が知覚する現実環境をコンピュータにより拡張する技術、およびコン
    ピュータにより拡張された現実環境そのもの(wikipedia)
    • 複合現実 (Mixed Reality: MR)
    • 現実空間と仮想空間を咬合し,現実のモノと仮想のモノがリアルタイムで
    影響し合う新たな空間を構築する技術 (wikipedia)
    • VR,ARのビジネスは歴史が古く,昔からサービスが出ては消えを繰
    り返し,なかなか普及しない.

    View Slide


  48. • セカイカメラ
    • ARのサービス.スマホのカメラの画像に情報をのせる.
    • 2009年商⽤サービス開始
    • 2014年全サービス終了
    https://www.itmedia.co.jp/news/articles/1312/17/news086.html
    https://www.itmedia.co.jp/mobile/articles/1004/12/news065.html

    View Slide


  49. 2015年発売 スマートグラス.⼯場のマニュアル表⽰に使う.

    View Slide


  50. • スマートグラスでぶどうの剪定作業を⽀援
    • 剪定すべき粒をスマートグラスで⽀援する.
    • 熟練者と同レベルの精度
    (総務省資料:
    https://www.soumu.go.jp/main
    _content/000728561.pdf)

    View Slide


  51. • バーチャルボーイ
    • 1995年発売
    • ヘッドマウントディスプレイで表⽰される3Dのゲームができる.

    View Slide


  52. https://www.youtube.com/watch?v=opsyzzHMJ3o
    2020年発売

    View Slide

  53. メタバース
    • コンピュータの中に構築された、3次元の仮想空間やそのサービス
    (wikipedia)
    • 仮想空間サービスの⾔い換えに過ぎず,昔から存在している.
    • Second Life (2003年サービス開始)
    • デジタルコンテンツをユーザが作ることが出来る.
    • 作ったコンテンツを売り買いすることが出来る.
    • ⼟地の売り買いレンタルが出来る.
    • Second Life内通貨はドルに変換可能
    • FF14は現在最も普及しているメタバースとも⾔える.
    • Apexもメタバースと⾔えるかもしれない.
    • Apexで同窓会?

    View Slide

  54. 演習

    View Slide

  55. 演習
    • ⾳声などのアナログデータをディジタル化するために⽤いられるPCM
    において,⾳の信号を⼀定の周期でアナログ値のまま切り出す処理は
    どれか.(基本情報技術者平成29年春期)
    1. 暗号化
    2. 標本化
    3. 符号化
    4. 量⼦化

    View Slide

  56. 演習
    • ⾳声などのアナログデータをディジタル化するために⽤いられるPCM
    において,⾳の信号を⼀定の周期でアナログ値のまま切り出す処理は
    どれか.(基本情報技術者平成29年春期)
    1. 暗号化
    2. 標本化
    3. 符号化
    4. 量⼦化
    ⼩テストで出る.

    View Slide

  57. 演習
    • 3Dプリンタの特徴として、適切なものはどれか。(ITパスポート平成
    31年春期)
    1. 3D効果がある画像を、平⾯に印刷する。
    2. 3次元データを⽤いて、⽴体物を形する。
    3. ⽴体物の曲⾯などに、画像を印刷する。
    4. レーザによって、空間に⽴体画像を表⽰する。

    View Slide

  58. 演習
    • 3Dプリンタの特徴として、適切なものはどれか。(ITパスポート平成
    31年春期)
    1. 3D効果がある画像を、平⾯に印刷する。
    ホログラムです.
    2. 3次元データを⽤いて、⽴体物を形する。
    3. ⽴体物の曲⾯などに、画像を印刷する。
    4. レーザによって、空間に⽴体画像を表⽰する。

    View Slide

  59. 演習
    • AR(Augmented Reality)の説明として,最も適切なものはどれか。(基本
    情報技術者平成30年春期)
    1. 過去に録画された映像を視聴することによって,その時代のその場所に
    いたかのような感覚が得られる。
    2. 実際に⽬の前にある現実の映像の⼀部にコンピュータを使って仮想の情
    報を付加することによって,拡張された現実の環境が体感できる。
    3. ⼈にとって⾃然な3次元の仮想空間を構成し,⾃分の動作に合わせて仮
    想空間も変化することによって,その場所にいるかのような感覚が得ら
    れる。
    4. ヘッドマウントディスプレイなどの機器を利⽤し⼈の五感に働きかける
    ことによって,実際には存在しない場所や世界を,あたかも現実のよう
    に体感できる。

    View Slide

  60. 演習
    • AR(Augmented Reality)の説明として,最も適切なものはどれか。(基本
    情報技術者平成30年春期)
    1. 過去に録画された映像を視聴することによって,その時代のその場所に
    いたかのような感覚が得られる。
    2. 実際に⽬の前にある現実の映像の⼀部にコンピュータを使って仮想の
    情報を付加することによって,拡張された現実の環境が体感できる。
    3. ⼈にとって⾃然な3次元の仮想空間を構成し,⾃分の動作に合わせて仮
    想空間も変化することによって,その場所にいるかのような感覚が得ら
    れる。
    VRです.
    4. ヘッドマウントディスプレイなどの機器を利⽤し⼈の五感に働きかける
    ことによって,実際には存在しない場所や世界を,あたかも現実のよう
    に体感できる。
    VRです.

    View Slide

  61. Team登録

    View Slide

  62. 1xeis5v
    チームコード

    View Slide

  63. 出席確認

    View Slide