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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
Information Literacy 2012
Tokyo University of Technology
School of Computer Science
Hiroyuki Kameda
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
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担当教員
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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。
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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。
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今日の設問（その１）
1. 前回授業の先生の名前は？
① 井上先生
② 宇田先生
③ 亀田先生
2. 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。
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１日目 The First Day
• はじめに
– 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
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設問（その2） 裏に書いてください。
1. この授業に期待すること
2. 将来の目標
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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
標本化：sampling
量子化：quantization
符号化
符号化：coding
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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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標本化を説明するための図
信
号
時間
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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。
x(t ) 


n  

sin{ (t  nT )}
T
x(nT ) 

T
(t  nT )
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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？
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2日目 The Second Day
• 第１章
1-1 アナログとディジタル
•
•
•
•
1-2.
1-3.
1-4.
1-5.
復習
情報の保存性
情報の管理
情報の検索
マルチメディアを構成する要素
双方向性（インタラクティブ）
ユーザインタフェース
人間の視覚と聴覚
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（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
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
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アナログとディジタル（復習）
• Analog
– Continuous (連続的)
• Digital
– Discrete (離散的)
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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。
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今日の設問
• 下記のA～Cに入れるべき用語はどれか。
A
B
1. アナログ化
4. 量子化
2. ディジタル化
5. 符号化
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C
3. 標本化
6. 標準化
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（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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（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
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設問
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。
図は教科書参照のこと
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符号化
• 情報を何らかの形式で表現すること。
• 例：
– 数の符号化
– 文字の符号化
• 自主問題
1. なぜ符号化する必要があるのか？
2. 符号化する利点は何か？
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数の符号化
• 数と数字
– 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。
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（参考）古代エジプト文字
参考URL: Ancient Egyptian Number Hieroglyphs
http://www.eyelid.co.uk/numbers.htm
＝ 何？
＝ 何？
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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。
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練習
1. 次の表を完成させよ。
１０進数
２進数
３進数
４進数
１６進数
0
1
2
3
4
5
6
10
15
16
24
256
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設問(再)
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。
図は教科書参照のこと
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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
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ASCIIコード表
（出典）http://e-words.jp/p/r-ascii.html
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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！
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（参考）前述のプログラムの仕様
1. キーボードから文字を１つ読み込む。
2. それを変数に格納する。
3. 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
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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！
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3日目 The Third Day
• 第２章 を中心に講義をします。
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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
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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。
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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
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！
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画像の符号化の例
（注）後でもっと本格的にお話しします。
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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
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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>
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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>
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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。
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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)
１０進数
＝ 256*256*256
1
＝ 16,777,216 色
2
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２進数
１６進数
1
1
10
2
4
100
4
8
1000
8
16
10000
10
32
100000
20
64
1000000
40
128 10000000
80
255 11111111
FF
256 10000000
100
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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。
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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
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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-FF0000-0000FF-000000-FFFF00-FFFFFF-FF0000-0000FF-FF0000
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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-FF0000-0000FF-000000-FFFF00-FFFFFF-FF0000-0000FF-FF0000
111111111111111100000000-111111110000000000000000-000000000000000011111111-000000000000000000000000111111111111111100000000-111111111111111111111111-111111110000000000000000-000000000000000011111111-111111110000000000000000
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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）
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P-進数＝数字の表現方法
m  a0  p  a1  p
n
n 1
 a2  p
n 2
   an 1  p  an  p
1
m  a0  p  a1  p
n
n 1
 a2  p
0
n 2
   an1  p  an
ただし , 0  ak  p.
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10進数＝数字の表現方法
n 1
m  a0  10  a1  10
n
n 2
 a2  10
   an1  10  an
ただし , 0  ak  10.
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10進数＝数字の表現方法
n 1
m  a0  10  a1  10
n
n 2
 a2  10
   an1  10  an
ただし , ak  0,1,2,,9.
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10進数＝数字の表現方法
1989 1  10  9  10  8  10  9
3
2
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1
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2進数＝数字の表現方法
1001 1  2  0  2  0  2  1
3
2
1
1001 1  8  0  4  0  2  1
 8  1
 9
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数表現（p-進数）の一般形
L  a0  p  a1  p
m
m 1
 a2  p
m2
   am  2  p  a1  p  am
2
1
2
 a1  p  a 2  p   a n  p
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n
55
例1
14  110  4
207  2 10  7
2
7392 7 103  3 102  9 102  2
14  1 32  1 3  2
207  2  3  1 3  2  3  0  3  0
4
3
2
205  3  8  1 8  5
2
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56
例２
23.58  2  10  3  5  101  8  102
(11.1) 2  1 2  1  1 2 1
3.14  (????)2
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１０進 ⇨ ２進
問番号
１０進数
２進数
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58
練習
1. 次の表を完成させよ。
１０進数
２進数
３進数
４進数
１６進数
0
1
2
3
4
-4
-3
-2
-1
-0
1.5
3.14
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4日目 The Fourth Day
• 今日の内容
1. コンピュータの概要
•
ハードウェアについて
2. 数に関して（続き）
3. その他
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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。
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61
コンピュータの基本機能





入力機能
出力機能
記憶機能
演算機能
制御機能
図は教科書参照のこと
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62
コンピュータの階層化モデル
Examples
Application Software
Program
Operating System
Device Driver
Architecture
Instruction set & Register
Micro Architecture
Data Bus, Controller
Logic Module
Adder, Register
Digital Circuit
AND Gate, OR Gate
Analog Circuit
Amplifier, Filter
Devices (elements)
Diode, Transistor
Physics (Electron etc.)
Electron, Photon
63
コンピュータの構成
図は教科書参照のこと
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64
ハードウェア（１）
図は教科書参照のこと
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65
ハードウェア（２）
図は教科書参照のこと
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66
CPU
図は教科書参照のこと
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67
CPUの種類（銘柄）
•
•
•
•
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
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68
CPUの性能を決めるもの
• クロック数
• ビット数
• （放熱機能）
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69
CPUと記憶装置の関係
図は教科書参照のこと
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HDD
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71
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72
HDD容量の計算
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？
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73
HDD容量の計算
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？
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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
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76
出力装置
• ディスプレイモニタ
• プリンタ
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インターフェース
• USB
• Bluetooth
• HDMI
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78
数の符号化（続き）
• 負の数の符号化方法（負の数の表し方）
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79
“補数”の導入
• 10進数における補数
– ９の補数
– 10の補数
• ２進数における補数
– １の補数
– ２の補数
• １６進数における補数
– F(=15)の補数
– 16の補数
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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
1. メモリ（主記憶、メインメモリ）
2. ＨＤＤ（ハードディスク，Hard Disk Drive）
3. ＳＳＤ（Solid State Drive）
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82
入力装置
1. キーボード(KB; KeyBoard)
2. マウス（mouse）
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83
入力装置(その２)
1. キーボード(KB; KeyBoard)
– 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
2. 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
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コンピュータの基本機能
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入力機能
出力機能
記憶機能
演算機能
制御機能
図は教科書参照のこと
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コンピュータの階層化モデル
Examples
Application Software
Program
Operating System
Device Driver
Architecture
Instruction set & Register
Micro Architecture
Data Bus, Controller
Logic Module
Adder, Register
Digital Circuit
AND Gate, OR Gate
Analog Circuit
Amplifier, Filter
Devices (elements)
Diode, Transistor
Physics (Electron etc.)
Electron, Photon
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コンピュータの構成
図は教科書参照のこと
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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
1. ハードウェア資源の有効活用
2. ソフトウェア資源有効活用
3. 人的資源有効活用
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OSの種類
• リアルタイムＯＳ(ROS)
– 組み込みソフトウェア用
（μＩTronなど）
• 通常のＯＳ
– Microsoft Windows 7
– Mac OS X
– Linux (UNIX) など
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• ファイル形式（音声・画像・動画）
– JPEG, MP3, ．．．
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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
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問題例
アナログ方式ではないのはどれですか？
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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)
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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 = (11111111)2
③ (256)2 + () = ()
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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。
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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？
① ラスタ形式
② ベクトル形式
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