2014年05月09日
情報科学類 コンピュータリテラシ
筑波大学 システム情報系 情報工学域
新城 靖
<yas@cs.tsukuba.ac.jp>
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http://www.coins.tsukuba.ac.jp/~yas/coins/literacy-2014/2014-05-09
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http://www.coins.tsukuba.ac.jp/~yas/
http://www.cs.tsukuba.ac.jp/~yas/
- 下巻「第54章 画像処理」、「第49章 フォント」参照。
- 次回 5月13日火曜日 は、
講義室 3A312 に集合。
音をコンピュータで扱うには、次のような手順になる。
- 音を電気信号に変える（マイクロホン）
- 電気信号をビット列(整数)に変える（Ａ／Ｄコンバータ(analog-to-digital converter)）
- コンピュータで計算／通信／蓄積する
- ビット列(整数)を電気信号に変える（Ｄ／Ａコンバータ(digital-to-analog converter)）
- 電気信号を音に変える（スピーカ）
アナログ信号のディジタル化
ディジタルデータ: 0, 1, 2, 3, 3, 2, 1, 0, -1, -2, -3, -3, -2, 0, 2, 3, 2, 0
ディジタルになった音声データの品質は、次の数で決まる。
- 標本化レート(サンプリング・レート)
- 電気信号を数に変える頻度。１秒辺り回数(Hz (ヘルツ))で表す。
- 量子化数(サンプリング・サイズ)
- 数に変える時に何ビットで表わすか。ビットで表す。
- チャネル数(チャンネル数(channel))
- ステレオなら２。（単位なし）
- サンプリング・レート：44,100 Hz
- サンプリング・サイズ：16ビット
- チャネル数：2
44100 [回/秒] *16 [ビット] * 2 ==1,411,200 [ビット/秒]
1,411,200 [ビット/秒] * 60 [秒/分] *70 [分/枚] == 5,927,040,000 [ビット/枚]
5,927,040,000 [ビット/枚] / 8 [ビット/バイト] == 740,880,000 [バイト/枚]
〜740 M [バイト/枚]
「*」は、コンピュータで掛け算を表す。割り算は、「/」。
- サンプリング・レート：8000Hzくらい
- サンプリング・サイズ：8ビットくらい
- チャネル数：1
電話1秒当たりのデータ量
8000 [回/秒] * 8 [ビット] * 1 == 64000 (64k) [bit]
電話1時間当たりのデータ量
64k [bit/秒] * 60 [秒/分] * 60 [分/時間] == 230,400 k [ビット]== 230,400,000 [ビット]
電話も、CD より音質は悪いが長電話すると、相当なデータ量になる。
データ圧縮(data compression)、あるいは、圧縮(compression)とは、
なんらかの形式で表現された大きなデータを、計算により、少ないデータ量で
表現する。音声、静止画像、動画像は、データ量が多くなるので、圧縮が求め
られる。
分類
- 可逆圧縮。元の内容を完全に復元できる。普通に圧縮といった場合はこれ。
- 非可逆圧縮。元の情報を一部( 人間には分からない気がつかない所)を捨
てる。一度圧縮すると元にもどらない。
MP3等で使われている。
- PCM(Pulse Code Modulation)。
標本化、量子化をそのまま行ったもの（圧縮なし）。
単に数が並んでいるものは、生(raw)と呼ばれることがある。
- DPCM(Differential PCM)。差分を使って圧縮。
- ADPCM(Adaptive Differential PCM)。差分を特別なコードで表わす。
- 無音エンコーディング。無音部分を長さで置き換えて圧縮。
- Sun AU。対数を使う。（μ法則(μ-low)、Ａ法則）
- MP3。MPEG Audio Layer 3。
MPEGという動画像（音声含む）の形式の音声部
分だけを使ったもの。
- AAC (Advanced Audio Coding)。
- Vorbis
MP3の他にも、H.264 など、動画像(音声含む)の形式の音声部分だけを使うこともある。
音声をファイルに保存する時には、２つを区別する。
- 音声データの形式: １つのデータの符号化の方法や圧縮方法
- コンテナの形式: 複数のデータ(品質、左右、チャネル)を束ねる方法
音声データをプログラムで扱う時には、そのプログラムがどのよな音声の形式
やコンテナの形式を扱えるかを考える必要がある。
コンテナと音声データ
音声データ形式の例は、
音声の符号化の方法（圧縮方法）
で示したもの。
よく使われる音声用のコンテナ形式としては、次のようなもがある。
音声でも、動画像用のコンテナを利用することもある。
再生リスト(play list) は、複数の動画像や音声を連続的に再生するためのリ
スト（データの並び）。内部にコンテナや動画像・音声のファイル、通信回線
の品質の指定、言語などを含むことがある。
再生リストの例:
- m3u (MPEG 3 URL), u3m8 (u3m UTF-8)
- Advanced Stream Redirector (.asx)
- ram, rm, RealNetworks社RealAudio/RealMedia形式のデータを含むような u3m
アナログのレコードより、ディジタルの CD の方が音がよいか。
CD では、ディジタルで記録された情報は、ディジタルの範囲では正確に再現
できる。
音がよいかは、ディジタル以外の部分に大きく依存する。
- ミキシング
- Ａ／Ｄコンバータの性能
- Ｄ／Ａコンバータの性能
画像は、細かい細かい点(画素、ピクセル、pixel)の集合として扱える。
画像の品質は、次の２つの数で決まる。
- 画素の数
- １つの画素での色の数。色の深み(深度)。階調。
１つの画素を、１ビット（白か黒）で表す。
色と階調には、次のような種類がある。
- 白黒。２階調。Ｆａｘ。
- グレースケール。明るさだけ。
- カラー。
カラーでも、１ピクセルに使うビット数で、いろいろな種類がある。
- 3ビット(Red, Gree, Blue で１ビット)。８色(2の3乗)。
- 8ビット。256色(2の8乗)。
- 16ビット。6万色(2の16乗)。
- 24ビット(8ビットx3)。1677万色(2の24乗)。
色の名前の付け方には、いろいろある。
- RGB, Red Green Blue。
- CMYK (シアン、マゼンダ、黄色、黒)。
- コンピュータのモニタの画素数は、1500x1500==200万画素くらい。
iMac は、2560*1440==3,686,400画素。
- 最近(2014年)のディジタル・カメラは、1000万画素を越えているものもある。
- プリンタの画素数は、A4で 3万x4万==12億くらい。
- 同じA4の紙でも、一般の印刷物の画素数は、コンピュータのプリンタよりもずっと多い。
単位面積あたりの画素数を、解像度という。
横（水平方向）、縦（巣直方向）ごとに、単位「長さ」当りのピクセル数で図る
ことが多い。よく使われる単位は、dpi (dot per inch)、または、ppi (pixel per inch)。
- 画面
- 72 dpi / 109 dpi (iMac 2014)/132 dpi (iPad/iPad2) / 264 dpi (iPad 2012) /
326 dpi (iPhone 5 Retina)
- よく使われるコンピュータのプリンタ
- 300-6000 dpi
画素数 ×１画素あたりのビット数
縦のドット数 ×横のドット数 ×１画素あたりのビット数
コンピュータ１画面のデータ量の計算の例:
1000 ドット x 1000 ドット x 24 ビット == 24,000,000 ビット。
== 3,000,000 バイト == 3 MB。
画像は、大きいので、「圧縮」したい。つまり、同じ画像をより小さなデータ
量で表現したい。
- Run-length圧縮。連続する白や黒を、何個続くかで表す。Ｆａｘで使われている。
- 周辺を予想する。(横だけでなく縦方向もつかう。)
- 劣化式圧縮。JPEGで利用。
JPEG は、写真のディジタル・イメージ（カラー静止画像）を圧縮
する方法の１つであり、現在 WWW でも広く利用されている。ディ
ジタル・カメラでは、写真を保存するために JPEG 形式を使ってい
るものがある。
JPEG は、ITU (International Telecommunications Union, 旧
CCITT) と ISO の共同作業グループ(Joint Photographic Experts
Group) により作成された規格である。正式には、JFIF (JPEG File
Interchange Format) という。
JPEG は、劣化式圧縮の１つである。JPEG では、人間の目で見た時
にあまり気が付かない部分のデータを取り除く。その結果、写真の
見た目の質を落とすことなく、高い圧縮率を実現している。JPEG
で圧縮時に捨てられたデータは、展開時に回復させることはできな
い。
このような性質から、JPEG は、写真のようなイメージを圧縮する
ために向いている。逆に、図形やイラストなどの保存には、適さな
い。このようなものは、劣化式ではない圧縮アルゴリズムを使って
いる PNG 形式の方が適している。
JPEG では、写真を保存する時に、品質を指定することができる。
高い品質を指定すれば、劣化が少なくなるが、データ量は多くなる。
低い品質を指定すれば、逆になる。
画像の表現形式にも、何種類もある。自分が使えるコンピュータで全ての種類
の画像が扱えるわけではない。操作する時には、自分が扱えるかどうかを調べ
る必要がある。場合によっては、形式の「変換」をする必要がある。
よく使えれている画像の形式には、次のようなものがある。
- ビットマップ。１つの点が白か黒。圧縮なし。
- ピクセルマップ。１つの点が色つき。圧縮なし。
- CompuServe GIF。256色。
- Microsoft BMP (名前は bitmap だがピクセルマップの一種)
- PBM (Portable Bit Map), PGM(Portable Graymap), PPM (Portable Pixelmap),
- PNG (Portable Network Graphics)
- JPEG
- PDF, PostScript, Apple PICT。正確には、ベクトル形式。
- X bitmap, X dump image, X PixMap
- MacOSX プレビュー.app (Preview.app)
- ImageMagic convert (Unix)
- Gimp
- その他
図? MacOSX 「プレビュー.app (Preview.app)」で保存可能な対応している画像の形式。(クリックで拡大)
ベクトル、ベクタ、vector
画像をピクセルマップ（ビットマップ）ではなく、輪郭データ（アウトライン）
で表す。
拡大しても、ギザギザににならない。表示の大きさによらずデータ量が一定になる。
ベクトル形式の図形（グラフィックス）場合、image とは呼ばないこともある。
PostScript は、Adobe 社により開発されたプリンタを制御するための
スクリプト言語（プログラミング言語）。
EPS (Encapsulated PostScript) 形式は、PostScript に描画領域などの
情報を付加したもの。
スクリプト言語、プログラミング言語については、後述。
PostScript 形式のファイルは、テキストなので、テキスト・エディタで表示で
きる。人間が手で書くこともできる。
元々紙に印刷することを想定して作られた文書を、印刷しないで保存したり配
布したりすることを目的として、Adobe 社により開発された形式。
内部にイメージを JPEG 等の形式で圧縮して保持したり、グラフィックスを図
形の形で持つこともできる。
PDF は、PostScript を元に設計されている。
フォントを埋め込む機能を引き継いでいる。
複雑な制御構造は取り払われている。
画面に表示するには、Adobe Reader (Adobe Acrobat Reader)、MacOSX
Preview.app, xpdf, GhostScript 等のプログラムを用いる。
SVG は、画像を表現するための形式である。
現在、World Wide Web で広く用いられている画像の形式としては、GIF,
JPEG, PNG などがあるが、いずれもビットマップ、または、それを圧縮した形
式である。この場合、拡大すると画像が荒くなるという問題がある。これに対
して、SVG は、ベクトル形式、すなわち、画像の輪郭線を表現したものである。
よって、画像を拡大しても荒くなることがない。また、画像の大きさとデータ
量は無関係であり、大きな画像であってもデータ量が増えない。
以下は、SVG で直線、長方形、円を記述した例である。
<svg>
<line x1="10" y1="100" x2="100" y2="100" style="stroke:blue" />
<rect x="20" y="200" width="100" height="50" style="fill:red; stroke:red;" />
<circle cx="300" cy="300" r="50" style="fill:yellow; stroke:yellow;" />
</svg>
SVG は、W3C (World Wide Web Consortium)により標準化作業が進
められている。XML 形式を用いているが、モデルとしてはPDF や
PostScript と似ている。
SVG は、地図を表示するために適している。携帯電話や PDA に対
して地図を配信するサービスで SVG がよく使われる。
XML については、後述。
文字を画面に表示するために文字の形のデータをある文字集合について一式そ
ろえたもの。デザインが統一されている。
ビットマップ・フォントとベクトル・フォントがある。
ベクトル・フォントだと拡大しても（解像度が高いプリンタや画面で表示しても）
文字がギザギザにならない。
文字の大きさに合わせて別のデータを使うことがある。
携帯電話などの小さい画面には、特別にデザインされたビットマップ・
フォントが見やすい。
文字がギザギザを目立たせないようにするために、
中間色を使う。
文字を符号化することには、いくつかの意義がある。
- 記憶に要する場所の節約になる（画像で表す方法と比較して）。
- 表示の書体（フォント）、字の大きさを自由に変えることができる。
- 誰が作っても同じ文字は同じ文字として比較することができる。
比較できることは、検索の時に便利。画像では検索しにくい。
逆に文字を符号化してしまうと、個人の性質を出したい時には、問題がある。
たとえば、署名やラブレター。
文字を画像として送ることもできるが、特別に符号化することが一般的である。
コンピュータで動画像を扱うには、基本的には、テレビ、映画、アニメーショ
ンと同じで、静止画像を次々と切り替えることをする。
次の３つの数で決まる。
- 画素数。
- 階調。
- １秒当たりの画像の数（フレーム数, frame per second, fps）。
これらを全て掛け合わせたものが、ビットレート(bit rate)。１秒当たりのデー
タ量（ビット数）。(ビットレートの場合、圧縮された後で考えることもある。)
ディジタルではにないので、精密には言えないがこのくらい。
- 画素数: 235ドット×240ドット
- 階調: 16ビットくらい
- １秒当たりのフレーム数: 30
１秒あたりのデータ量: 235*240*16*30 == 27,072,000 ビット。
- 画素数: 1440x1080
- 階調: 24ビット
- １秒当たりのフレーム数: 30
ただし、縦方向は、飛び越し走査(interlace scan) なので、1回には、半分(奇
数番目か偶数番目)しか送っていない。1080i と表記される。
１秒あたりのデータ量: 1440*1080*24*30/2 == 559,872,000 ビット。
DVD (片面２単層)には、約4.7Gバイト(37.6Gビット)の
データを保存することができる。圧縮しないで動画像だけを保存した場合、
37.6 [G bit] / 497,664,000 [bit/s] == 約 67 [s]。
とにかく圧縮したい。
動画像データをファイルに保存する時にも、次の２つを区別する。
- 動画像データの形式: １つのデータの符号化の方法や圧縮方法。
コーデック(codec)と呼ばれることもある。
- コンテナの形式: 複数のデータ(動画像、音声、字幕など)を束ねる方法
コンテナと動画像データ
動画像データ形式の例:
- MPEG-1
- MPEG-2
- MPEG-4
- DivX
- VP8
コンテナ形式の例:
- AVI
- Ogg
- Apple QuickTime File Format (QTFF), .mov, .qt
- Microsoft Advanced Systems Format (ASF)
- ISO MPEG-4 Part 14 (MP4)
- WebM, Matroska
音声の再生リスト参照。
- 差分をつかう。前の画像との差分だけを記録する。
- 劣化圧縮。人間の目では気が付かない部分のデータを復元できない形で
落している。
DVD は、画質がよいか。
CD (圧縮されていない)と同じように、Ａ／Ｄ変換、Ｄ／Ａ変換の問題がある。
さらに、MPEG-2 で圧縮する時に、品質を調整できる。
品質を落とせば、長時間録音・録画できる。
平均的な DVD で想定されているデータ量
- 画像
- 3.5 M [ビット/秒] (１秒間に 3,500,000,000ビット)
- 音声
- 384 K [ビット/秒] (１秒間に 384,000ビット) × 3 言語
- 字幕
- 10 K [ビット/秒] (１秒間に 10,000ビット) × 4 言語
音質は、PCM (Linear PCM) なら、CD よりもよくできる。サンプリング・レー
トやサンプリング・サイズが高くすることで。
Dolby Digital, MPEG Audio (MP3), DTS (Digian Theater Systems) では、CD
よりも悪いこともある。ただし、サラウンド（チャネル数が２以上）は、
CD には規格がなく、DVD を選択するしかない。
MPEG (エムペグ) は、動画像と音声を圧縮するための規格の一つで
ある。MPEG という名前は、ISOに設置された専門委員会の名前に由
来する。類似の専門委員会には、静止画像の圧縮圧縮方式を定めた
JPEG (Joint Photographic Experts Group) がある。
- MPEG-1
- ビデオテープ程度の画質で、352ドットx240ドットの画像を毎秒30フレー
ムで演奏することができる。Video CD 等で使われている。
- MPEG-2
-
ハイビジョン程度の画質のもので、720ドット×480ドット、または、1280×
720ドットで、毎秒60フレームの演奏が可能である。MPEG-2 は、DVD に使われ
ており、２時間のビデオを数Ｇバイトに圧縮することができる。
- MPEG-4
- インターネットでの配信にも利用することを目的に開発。
低いビットレートでも使える。
MPEG-3 という規格はない。
MPEG は、コンテナ・フォーマットを定めている。
- ES (Elementary Streams). ビデオ、オーディオ、字幕など単体。
- PS (Program Stream). ES を 1 つにまとめたもの。VOB ファイルの形式。
- TS (Transport Stream). PS をネットワークで転送するのに適したもの。
-
C-x C-f find-file
- 既存のファイル名、または新しいファイル名の入力
![[←]](../icons/screen-return.gif)
- 編集
-
C-x C-s save-buffer
-
C-x C-c save-buffers-kill-emacs (終了)
読み込んだファイルとは別のファイルに保存することができる。
-
C-x C-f find-file
- 既存のファイル名の入力
- (編集)
-
C-x C-w write-file
- 新しいファイル名の入力
- 編集
-
C-x C-s save-buffer
-
C-x C-c save-buffers-kill-emacs (終了)
前回のレポートを修正する時に便利。早めに C-x C-w で書き込むこと
を奨める。さもないと元のファイルを壊してしまうことになる。
類似のことは、cp コマンド等で元のファイルを別のファイルにコピーしてから、
別のファイルを Emacs で修正してもできる。
The Unix Super Text 12.5.1 補完 参照
手引き 3.2.2 ファイル操作 参照。
Emacs でファイル名を打つ時には、
Emacs補完機能
が有用である。
bash にも Emacs をまねて補完機能がある。
bash には、Emacs に似せて、コマンド行の編集機能がある。
- C-f、C-b、C-a、C-e、
M-f、M-b: カーソル移動。
- C-p: 前に打ち込んだコマンド(ヒストリ)を１つ前に戻る。
- C-n: C-pの逆 (next)。
- C-SPC/C-@, C-x C-x、 C-w, C-y,
C-k、C-d、M-d :
カット＆ペースト、削除。
- C-g: 中止
- その他
Emacs には、
タブ・キーによる補完機能がある。
★練習問題(401) emacs、タブキーによる補完機能
The Unix Super Text 12.5.1 補完 参照
手引き 3.2.2 ファイル操作 参照。
類似の機能が bash にもある。ファイル名を打つ時、
cd コマンドを打つ時に便利である。
$ cd ~/L![[tab]](../icons/screen-tab.gif)
![[]](../icons/screen-cursor.gif)
$ cd ~/Library/
行頭では、コマンド名を補完してくれる。
手引き 2.2.1 補完機能 参照。
bash には
ファイル名置換
がある。
$ echo *txt
$ echo *~
$ echo lit*
$ echo D*p
手引き 1.8節 参照。
各実習室にプリンタがある。
手引き 目次の前のVページ 参照。
abelia_pr1
abelia_pr2
borage_pr1
borage_pr2
c113_color
c205_color
crocus_pr1
crocus_pr2
各コンピュータ(iMac, PC)で、標準で地理的に近いモノクロプリンタに出力さ
れるように設定されている。
実際に紙に印刷する前に画面に表示（プレビュー）し、拡大縮小の倍率や枚数
を確認するとよい。
両面印刷(duplex)を行うこともできる。１枚に複数ページ(n-up)を印刷するこ
とができる。
１ヶ月に２００枚まで印刷できる。
- 両面印刷をしても、１枚と数える(両面印刷の推奨)。
- カラープリンタの場合には、１枚印刷しても２枚と数える
（カラーだけ使うと一ヶ月に１００枚相当。モノクロ印刷の推奨）。
- n-up でまとめた場合、まとめた「後」のページ数でカウントされる
(n-upの推奨)。
- プリンタの名前が少し違うことがある。
abelia-pr1 と
abelia_pr1 のように、マイナス「-」と下線「_」の表記が違うことが
ある。
coins のプリンタは、
PostScript
プリンタである。
coinsで何か印刷する時には、まず PostScript 言語のプログラムを作成して、
それをネットワークでプリンタに送っている。
MacOSX では、印刷する時に PDF 形式で保存することで作成できる
- キュー(queue)とは、先に来た要求を先に処理するために使う仕組みである。
キューは、FIFO (First-In First Out) とも呼ばれる。
- 印刷でも、先に要求した人のものから順に処理するために、キューを使う。
- 個々の印刷の要求を印刷ジョブという。
- プリンタとキューは、1対1に対応していることも多いが、
そうではないこともある。
プリンタのキューを操作するコマンドと環境変数
- lpr, lp コマンド: 印刷したいデータをキューに入れる
- lpq, lpstat キュー名: キューに溜まっている印刷要求を表示する
- lprm, cancel: キューに溜まっているジョブを削除して印刷を中止する。
- 環境変数
PRINTER 、または、LPDEST:
キューの名前。
MacOSX の場合、環境変数の他に
~/Library/Preferences/org.cups.PrintingPrefs.plist 等
のファイルの内容にも影響される。このファイルの内容は、
「システム環境設定」で変更できる。
実習時間中には、以下の課題をできるだけ多く行いなさい。全部を行う必要はない。
Emacs で、ファイルを作成する方法を復習しなさい。
方法1: 引数にファイル名を与える方法。
- 「emacs filename.txt」で実行する。
存在しないファイルを選べば、新規作成として扱われる。
- 編集作業を行う。ファイルの内容を打ち込む。カーソル移動。
-
C-x C-sで保存
-
C-x C-cで終了
方法2: 実行後にファイル名を与える方法
- 「emacs 」を引数なしで実行
-
C-x C-fで、編集したいファイルを選ぶ。
存在しないファイルを選べば、新規作成として扱われる。
- 編集作業を行う。ファイルの内容を打ち込む。カーソル移動。
-
C-x C-sで保存
-
C-x C-cで終了
★練習問題(401) emacs、タブキーによる補完機能
を行いなさい。
Emacs で別のファイルへ保存する機能を練習しなさい。
- 「emacs 」を引数なしで実行
-
C-x C-fで、元のファイルを選ぶ。
-
C-x C-wで、別の(新しい)ファイルを選ぶ。
存在しないファイルを選べば、新規作成として扱われる。
- 編集作業を行う。ファイルの内容を打ち込む。カーソル移動。
-
C-x C-sで保存
-
C-x C-cで終了
bash の補完機能を利用して、次のファイル名を打ちなさい。
$ ls /
ここまで打ったら、行末で (^I(Control+I))を1度押してみる。
$ ls /
1度目は何も表示が変わらない。bash や端末の設定によっては、ベルが鳴る。
行末で をもう一度してみる。
$ ls /
すると、ls と同じような表示がなされる。
$ ls /
.DS_Store bin/
.DocumentRevisions-V100/ cores/
.Spotlight-V100/ dev/
.TemporaryItems/ etc/
.Trashes/ home/
.com.apple.timemachine.donotpresent mach_kernel
.fseventsd/ net/
.hotfiles.btree opt/
.vol/ private/
Applications/ sbin/
Library/ tmp/
Network/ traces.log
System/ usr/
Users/ var/
Volumes/
$ ls /
目的の「usr」は、uから始まるものは、1個しかないので 「u」
とうち、 を打つ。
$ ls /u
すると、sr/ が補完される。
$ ls /usr/
「」(を2回)打つ。
$ ls /usr/
すると、/usr の内容が表示される。
$ ls /usr/
X11/ bin/ lib/ local/ sbin/ standalone/
X11R6/ include/ libexec/ local3/ share/
$ ls /usr/
「b 」と打つ。
$ ls /usr/b
次のように「in/」が補完される。
$ ls /usr/bin/
「/usr/bin/」に対して、「」と打つと、次のように警告される。
$ ls /usr/bin/
Display all 1040 possibilities? (y or n)
候補が多すぎるので、ここでは表示はしないでnを打つ。
Display all 1093 possibilities? (y or n)n
em と入れて を押す。
$ ls /usr/bin/em
すると、次のように「acs」が補完される。
$ ls /usr/bin/emacs
これで目的のファイルを打ち込むことができた。
bash には、ファイル名だけでなくコマンド名を補完する機能もある。コマンド
ラインの先頭で補完機能を利用すると、ファイル名ではなくコマンド名が補完
される。このことを確かめなさい。この機能を使って、次のようなコマンド名
を打ちなさい。
- firefox
- thunderbird
- coins-tebiki
bash の次の Emacs 風キーの働きを確認しなさい。
- C-f、C-b、C-a、C-e、
M-f、M-b: カーソル移動。
- C-p: 前に打ち込んだコマンド(ヒストリ)を１つ前に戻る。
- C-n: C-pの逆 (next)。
- C-SPC/C-@, C-x C-x、 C-w, C-y,
C-k、C-d、M-d :
カット＆ペースト、削除。
- C-g: 中止
次の操作を行いなさい。
- C-p を何回か打ち、以前に打ち込んだコマンドをみる。
- カーソル移動とコマンドを削除で修正する。
- 最後に return キーを打ち、実行する。
iMac には、iSight というカメラがついている。
/Applications/coins にある Photo Booth.app というプログラムを用い
て、カメラを使って静止画像や動画像を取り込むことができる。
- Photo Booth.app を実行する。
$ open "/Applications/Photo Booth.app"
または、Finder の「移動」メニューから「アプリケーション」を選択し、
その中の 「Photo Booth.app」をダブルクリックする。
- フルスクリーン表示から通常表示に切り替えるには、マウスカーソルを画
面の一番上に移動させ、メニューバーを表示し、
右上のボタン（
）を押す。
-
赤色のカメラのボタン(
)
を表示する。
黒色のカメラのボタン(
)
が表示されていれば、クリックして赤い状態にする。
- 写真を撮影するには、赤色のカメラのアイコンをクリックする。
この場合、カウントダウンの後に写真が撮影される。
あるいは、「ファイル」メニューから「写真を撮る」を選ぶ。
- 撮影された写真の画像ファイルは、
「~/Pictures/Photo Booth\ ライブラリ/Pictures/」 の下に現れる。
$ ls -l ~/Pictures/Photo*/Pictures
- 画像ファイルをホームディレクト等の別のディレクトリにコピーするには、
まず、Photo Booth.app でコピーしたい写真をクリックして選択し、
「ファイル」メニューから
「書き出す」を選んで、コピー先のファイルを指定する。
cp コマンドでコピーする方法もある。
$ ls -l ~/Pictures/Photo*/Pictures
$ ls -l ~/Pictures/Photo*/Pictures/*2014-05-09*15:15*
(1一つだけ表示されることを確認する)
$ cp ~/Pictures/Photo*/Pictures/*2014-05-09*15:15* ~/mypicture1.jpg
- 詳しくは、Photo Booth の「ヘルプ」を参照しなさい。Photo Booth を実
行し、一番上のメニューバーの「ヘルプ」から、「Photo Booth ヘルプ」を選
ぶ。
ホームディレクト等にコピーしたファイルを
プレビュー.app(Preview.app)により表示しなさい。
プレビュー.app(Preview.app)を使えば、静止画像のファイルを画面に表示する
ことができる。
「プレビュー.app(Preview.app)」には、画像の形式（タイプ）や画素数等の情
報を表示する機能がある。
- プレビュー.app(Preview.app)で、画像を表示する。
- 一番上のメニューバーにある「ツール」メニューから「インスペクタを表示」を
えらぶ。
- 「一般情報」（一番左、ファイルのアイコン）
のタブを選ぶと、ファイル名、タイプ、
ファイルのサイズ、
画像サイズ(幅x高さ）が表示される。
(クリックで拡大)
- 「詳細情報」（左から２番目、ｉのアイコン）画像サイズ(幅、高さ）や
ビット深度が表示される。
ビット震度が 8 の時、各色8の意味する。モデルが RGB なら、8x3 で、1ピク
セル辺り 24ビットを意味する。
「プレビュー.app (Preview.app)」で表示している画像を、
異なる画像形式で保存することができ。
これにより、画像形式を変換したことになる。
この機能を確認しなさい。
- 「プレビュー.app (Preview.app)」で
変換したい画像を開く。
- 「ファイル」メニューから「書き出す」を選ぶ。
- 「書き出し名」としてファイル名を打ち込む。
- 「場所」としてディレトクリを選ぶ。
「書き出し名」の右側の「▲」か「▼」を選ぶと、ディレクトリの
選び方が変わる。
- 「フォーマット:」の右の表示をクリックすると、
JPEG, JPEG-2000, OpenEXR, PDF, PNG, TIFF
から選ぶことができる。
これ以外のフォーマットで保存したい時には、
「オプションキー(option)」を押しながら、フォーマットの
右側をクリックする。
- 「タグ:」は空で良い。
- 最後に「保存」ボタンを押す。
主に画像のサイズを小さくする時に、縦横のピクセル数を変更する方法がある。
「プレビュー.app」には、この機能がある。これを試してみなさい。
「ツール」メニューから「サイズを調整」を選ぶ。
画像の一部だけを切り出すことをクリッピングという。 「プレビュー.app」に
は、クリッピングの機能がある。これを利用してみなさい。
- カーソルが「+」になっている時に、
切り取りたい部分を長方形の対角線をドラックする。
点線が表示されたら、丸い部分をドラッグする。
- 「ツール」メニューから「切り取り」を選ぶ。
その他に、元の画像ファイルはそのままで、
必要な部分をコピーして、新しく画像を作成する方法もある。
- カーソルが「+」になっている時に、
切り取りたい部分を長方形の対角線をドラックする。
点線が表示されたら、丸い部分をドラッグする。
- 「編集」メニューから「コピー」を選ぶ。
- 「ファイル」メニューから「クリップボードから新規作成」を選ぶ。
- 「ファイル」メニューから「保存」を選ぶ。
- 「場所：」として、保存するディレクトリを選択する。ホーム・ディレクトリ、
デスクトップ、書類、または、その他の独自のディレクトリを
指定する。
- 「名前：」として、mypicture-2014-05 など適切なものを選ぶ。
- 「フォーマット」メニューから、JPEG, BMP, PNG, PDF などを選択する。
ファイル名の拡張子が自動的に変化する。
- 「タグ:」は空で良い。
- 最後に「保存」ボタンを押す。
convert コマンドを使って静止画像の形式を変換しなさい。たとえば、以下の
例では、ファイルfile1.jpg に含まれているJPEG形式のファイルの内容をPNG形
式へ変換して、新しいファイル file1.png に保存している。
$ ls -l file1.jpg file1.png
ls: file1.png: No such file or directory
-rw-r--r-- 1 yas prof 37780 4 26 11:48 file1.jpg
$ convert file1.jpg file1.png
$ ls -l file1.jpg file1.png
-rw-r--r-- 1 yas prof 37780 4 26 11:48 file1.jpg
-rw-r--r-- 1 yas prof 132672 4 26 18:51 file1.png
$
変更後、ファイルの内容を表示しなさい。また、
プレビュー.app(Preview.app)のインスペクタ
を使って、ファイルの形式や画素数がどのように変化したかを調べなさい。
類似の操作を cp コマンド(ファイルのコピー)や mv コマンド(ファイル名の変
更) でも行ってみなさい。この時には、ls -l によるファイルの大きさが変化しないこと、また、
ファイルの形式や画素数が変化しないことを確認しなさい。
/Applications/ToyViewer.app で画像を表示さなさい。また、形式を変
更して保存しなさい。
$ open /Applications/ToyViewer.app
/Applications/ にある Gimp.app というプログラムを
実行してみなさい。
$ open /Applications/coins/GIMP.app
画像の作成、画像形式の変換、簡単な図形や文字の追加などを行いなさい。
システム環境設定(Dock、または、open "/Applications/System
Preferences.app") の中の「ディスプレイ」の項目を開きなさい。画面の画素
数や色数がどうなっているかを調べなさい。
「解像度:」で「ディスプレイに最適」になっていた場合、
「変更」を選ぶ。
画素数や色数を変更するとどうなるか調べなさい。
観察が終わったら元の状態に戻しなさい。
「グラブ.app(Grab.app)」を使って、画面に表示されている内容の一部を取り
込みなさい。このプログラムは、次の場所にある。
- /Applications/Utilities/Grab.app
取り込む単位としては、次のようなものがある。
- 選択部分
- ウインドウ
- スクリーン (画面全体)
- タイマー(画面全体だが、10秒後)
単純に保存すると TIFF 形式になる。PNG 等にするには、
一番上のメニューバーの「編集」から「コピー」を選び、
クリッフポードにコ
ピーして、
プレビュー.app (Preview.app)の「クリップボードから新規作成」
を行う。
静止画像の形式を変換するには、次のようなプログラムを利用することもでき
る。
- import, display, mogrify (ImageMagic)
- sips (scriptable image processing system, MacOSX用)
- xwd, xwud, xpr
- netpbm コマンド群(単一のコマンドではない)
- xv
- xpaint, xart
The Unix Super Text 下巻 54章 画像処理 参照。
インターネット上にあるビデオから１つを選び、
形式を調べなさい。画素数、１秒当
たりのフレーム数、(ダウンロード可能であれば)ファイルの大きさ、ビットレートを調べなさい。
Web ブラウザで URL を調べ、クリップボードにコピーし、アプリケーションで
その URL を開く。環境により、Firefox の中で直接表示できるものもある。
coins の MacOSX で動画像を表示するアプリケーションとしては、次のようなものがある。
- "/Applications/QuickTime Player.app"
- /Applications/VLC.app
- "/Applications/Flip Player.app"
say は、与えられた英文テキストから音声を合成するコマンドである。標準で
は、そのままコンピュータのスピーカに出力する。
$ say "hello,world" 一行分ならそのまま引数に渡す
$
$ say
hello,
world
複数行なら、引数なしで実行し最後に Control-D
$
ファイルに保存して、標準入力を切り替える。
$ emacs file
$ say < file
$
次のように -o オプションを指定すると、スピーカではなくファイルに出力す
る。
$ say "hello,world" -o hello.aiff
$
この機能を利用して、音声データを含むファイルを作成しなさい。
saykana コマンドは、かな表記の日本語から音声を合成できる say コマンドである。
このコマンドを使って、音声データを含むファイルを作成しなさい。
ただし、文字コードとして、UTF-8 を用いる。
$ emacs で平仮名の含むファイルを作る。
$ saykana < filename.txt
$ saykana < filename.txt -o file.aiff
それ以外の文字コードのファイルを利用する場合、
次のように nkf コマンドと組み合わせて使う。
$ emacs で平仮名の含むファイルを作る。
$ nkf -w filename.txt | saykana
$ nkf -w filename.txt | saykana -o file.aiff
くわしくは、
Webページ
を参照しなさい。
/Applications/Audacity/Audacity.app を使って、音声データの形式、サンプリン
グレート、サンプリング・サイズを観察しなさい。またそれらを変更してみな
さい。
/Applications/Switch.app を使って、音声データの形式を変更しなさい。
- 出力ディレクトリ(Output Folder) を、ホームディレクトリにしたい
時には、"/Music" を消す。
- Encoding Formatとして何があるかを調べる。
- Encoding Options として何があるかを調べる。
Encoding Formatによってかわる。
アプリケーション(/Applications)にある「"QuickTime Player.app"」
Player.appを使うと、iMac に内蔵されているマイクを使って音声データを取り
込み、それをファイルへ保存することができる。
アプリケーション(/Applications)にあるQuickTime Player.appを使うと、
iMac に内蔵されている動画像カメラ(iSight)とマイクを使って動画像(音声ふ
くむ)データを取り込み、それをファイルへ保存することができる。
方法は、音声データの録音方法とよく似ている。プログラムを実行した後に、
「ファイル」メニューから「新規オーディオ録音」ではなく「新規ムービー録
画」を選ぶ。
Photo Booth.app は、静止画像だけでなく、
動画像データを取り込む機能がある。これを利用してみなさい。
静止画像と同様な操作で、フィルムのボタンを押す。
詳しくは、ヘルプを見なさい。
VLC media player を使ってみなさい。
$ open /Applications/VLC.app
「ヘルプ」を表示しなさい。
付属のドキュメントを読みなさい。
$ open /Applications/VLC.app/Contents/Resources/README.MacOSX.rtf
演奏できるコーデックとコンテナ・フォーマットを調べなさい。
VLC media player は、保持しているデータを他のコンピュータで実行している
VLC media player に配信する機能がある。このことを確認しなさい。
sox は、音声データの形式を変更するコマンドである。音量を調整したり、エ
コーをかけることもできる。
rec は、マイクから録音するコマンドである。
play は、ファイルに含まれている音声データを演奏するコマンドである。
soxi コマンドは、音声データが含まれているファイルの中のチャネル数やサン
プリングレートを表示するコマンドである。
これらのコマンドを利用してみなさい。
詳しくは、man を見なさい。
ffmpeg は、ビデオの形式を変換したりビットレートを変換するコマンドである。
このコマンドを利用してみなさい。
詳しくは、man ffmpeg を見なさい。
アプリケーション(/Applications)にある
「Font Book.app」を用いて
どのようなフォントが利用可能かを調べなさい。
次のような方法でPDFファイルを作成しなさい。
- Firefox 等で印刷のための画面を表示する。
- 「プリント」ボタンではなく、「PDF」ボタンを押し、メニューを表示する。
- そのメニューから「PDFとして保存...」を選ぶ。
- 「名前：」には、ファイルの名前（ディレクトリ部分を除く）を入れる。
拡張子は、「.pdf」にする。
- 「場所：」では、ディレクトリを選ぶ。
クリックしてメニューを表示し、
「デスクトップ」や
「ホーム・ディレクトリ（家の形のアイコン）」を選ぶとよい。
「名前：」の枠の右側にある「▼」をクリックすると、
「デスクトップ」や
「ホーム・ディレクトリ」以外のディレクトリを選択して保存することができる。
- 必要なら、「タイトル」、「作成者」、「件名」、「キーワード」を調整する。
- 最後に「保存」ボタンを押す。
PDFファイルを、次のプログラムを使って表示しなさい。
- /Applications/Preview.app (「プレビュー.app」)
- "/Applications/Adobe Reader.app"
Finder で「アプリケーション」のディレクトリを開き、ダブルクリックで実行
する。「ファイル」メニューから「開く」を選び、ファイルを指す。
練習問題(733) MacOSX PDFファイルの作成
と類似の方法で PostScript ファイルを作成しなさい。
拡張子としては、「.ps」を使いなさい。
The Unix Super Text 上巻 17.2節 PostScriptの使い方 参照。
a2ps コマンドを使って、ASCIIからなるテキストファイルからPostScript ファ
イルを作成しなさい。
$ a2ps --help
$ a2ps -o file.ps file.txt
詳しくは、man a2ps を見なさい。
注意: a2ps コマンドは、日本語を扱うことはできない。日本語は、a2ps-j を
使いなさい。PostScript ファイルを作る時には、必ず -o オプションを使うこ
と。-o オプションを付けないと、そのままプリンタに送られてしまう。
a2ps-j コマンドを使って、日本語漢字を含むテキストファイルから
PostScript ファイルを作成しなさい。
$ a2ps-j -help
$ a2ps-j file.txt > file.ps
注意: -o オプションは使えない。
convert コマンドを使って、PNGやJPEG形式の画像ファイルを
PostScript 形式に変換しなさい。
The Unix Super Text 上巻 17.2節 PostScriptの使い方 参照。
pstops、psselect、psmergeコマンドを使ってみなさい。
The Unix Super Text 上巻 17.2節 PostScriptの使い方 参照。
次のプログラムを使って PostScript ファイルを表示しなさい。
- gv コマンド
- プレビユー.app (/Applications/Preview.app)
- gs コマンド(終了は、
^D(Control + D))
PostScript ファイルを、lpr コマンド、または、lp コマンドでプリンタに送
りなさい。
Dock から「システム環境設定」を実行しなさい。
「プリンタとファックス」を選びなさい。どのようなプリンタが表示されるか
調べなさい。「デフォルト」というマークがついているプリンタは何か調べな
さい。その結果と lpq, lpstat -d の結果と比較しなさい。
次の内容を含む「テキスト」ファイルを作成し、
レポート提出ページから提出しなさい。
今日の課題では、実習時間中に TA に結果を示し、確認番号を受け取りなさい。
レポートには、その確認番号、TA氏名、確認日時を記述しなさい。
今日の提出する課題は、課題では、
fill-paragraph
の機能を使って行を折り返しなさい。
(1) 静止画像について次の操作を行いなさい。
次のいずれかの方法で、静止画像を含むファイルを作成しなさい。
- iMac のカメラから読み込む。
- この Web ページに埋め込まれている画像を保存する。
- ディジタル・カメラ、携帯電話などから静止画像を iMac にコピーする。
- USBフラッシュメモリを使う
- 電子メールの添付ファイルとして送る
- その他
TAにファイルを示し、確認番号を受け取りなさい。
レポートには、その確認番号、TA氏名、確認日時を記述しなさい。
さらに、レポートには、どのような方法で静止画像を作成したかを、書きなさい。
(2) (1) で作成した画像について、次のことを調べなさい。
- 画像の形式
- 全体の大きさ(ファイルの大きさ 、バイト数、ls -l の結果)
- ファイルに保存する時によく使われる拡張子
- 画素数（横、縦のピクセル数）。
- １ピクセル当たりの色数、または、深さ(ビット数、深度)。
レポートには、調べた方法も含めて記述しなさい。
(3) 次のコマンドは、JPEG 形式の画像ファイル「mypicture.jpeg」をPNG 形式
の画像ファイルに変換しようとしている。
$ cp mypicture.jpeg mypicture.png
しかし、この方法ではJPEG 形式の画像ファイルを PNG 形式の画像ファイルに変
換することはできない。その理由を簡単に説明しなさい。
(4) (1) で作成した画像の形式を以下で示されたいずれかの形式（元の形式を
除く）に変換しなさい。レポートには、変換方法を記述しなさい。
- JPEG
- Microsoft BMP
- PNG
- PDF
これらの画像ファイルを ls -l で表示しなさい。その結果(バイト数) を、端
末プログラムのコピー＆ペースト機能を使って以下に張りなさい。
(5) (1) で作成した画像について、ファイルのサイズが1/2 から 1/3 の画像ファ
イルを作成しなさい。レポートには、作成した方法、および、ls -l によるファ
イルの大きさ（元のファイルとサイズが半分のファイルの両方）を含めなさい。
この課題では、ファイルの大きさを約半分にすることを目標とする。画像を画
面に表示した時に面積が半分になってる必要はない。面積は同じでも大きくなっ
ていてもよい。画質を変えたり、クリッピングを行って良い。
(6) The Unix Super Text の次の部分を読みなさい。
そして、項目についてついて調べて、簡単に説明しなさい。
- 著作者人格権
- 同一性保持権
- 譲渡可能な著作権
- 方式主義
- テキストファイル中の Copyright の意味
(7) The Unix Super Text の次の部分を読みなさい。
そして、項目についてついて調べて、簡単に説明しなさい。
- 小文字の an internet
- 大文字の the Internet
- IPアドレス
- 応答メッセージ
- 完全ドメイン名
- AUP
(8) [加点] 音声について次の操作を全て行いなさい。
次のいずれかの方法で音声データを作成し、ホーム・ディレクトリ、または、
その子供のディレクトリにファイルに保存(書き出し)しなさい。その方法をレ
ポートに記述しなさい。
- rec コマンド
- QuickTime Player.app
- say, saykana
- その他
拡張子、ファイルの大きさ、音声データの標本化レート、量子化数、チャネル
数を調べなさい。
次に、作成した音声ファイルを変換し、ファイルのサイズが 1/2 から 1/3 で
同一の内容を含む音声ファイルを作成しなさい。変換後の形式、音声データの
標本化レート、量子化数、チャネル数を調べなさい。
(9) [加点] 動画像について次の操作を全て行いなさい。
次のいずれかの方法で動画像データを作成し、ホーム・ディレクトリ、または、
その子供のディレクトリにファイルに保存(書き出し)しなさい。その方法をレ
ポートに記述しなさい。
- QuickTime Player.app
- Photo Booth.app
- その他
拡張子、ファイルの大きさ、データレート、動画像部分の形式、音声部分の形
式、音声データの標本化レート、音声データの量子化数、音声データのチャネ
ル数を調べて報告しなさい。
次に、作成した動画像ファイルを変換し、ファイルのサイズが 1/2 から 1/3
で同一の内容を含む動画像ファイルを作成しなさい。
変換後のファイルについても、
拡張子、ファイルの大きさ、データレート、動画像部分の形式、音声部分の形
式、音声データの標本化レート、音声データの量子化数、音声データのチャネ
ル数を調べて報告しなさい。
Last updated: 2014/05/09 15:41:12
Yasushi Shinjo / <yas@cs.tsukuba.ac.jp>
A で「アプリケーション(/Applications」)
ディレクトリを開き、QuickTime Player.app をダブルクリックする。