音声・静止画像・動画像の符号化、印刷、Emacs write-file

					2016年05月10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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■連絡事項

• 下巻「第54章 画像処理」、「第49章 フォント」参照。
• 次回 5月13日金曜日 は、 実習室 3C205 に集合。

■音声の符号化

音をコンピュータで扱うには、次のような手順になる。

1. 音を電気信号に変える（マイクロホン）
2. 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)）
3. コンピュータで計算／通信／蓄積する
4. 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)）
5. 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

◆音声データの品質

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）

◆ＣＤ品質の音(Compact Disc)

• 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

◆CD 1枚(70分)に含まれているデータ量

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]

◆電話品質

• 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

◆電話のデータ量

8000 [回/秒] * 8 [ビット] * 1 == 64000 (64k) [bit]

64k [bit/秒] * 60 [秒/分] * 60 [分/時間] == 230,400 k [ビット]== 230,400,000 [ビット]

◆データ圧縮、圧縮

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。

音声の符号化の方法（圧縮方法）

• 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
• AMR (Adaptive Multi-Rate)

◆音声データの形式とコンテナ形式

• 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

コンテナと音声データ

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。

• AIFF
• WAV (wave)
• Sun AU

◆再生リスト(プレイリスト、play list)

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

◆digitalは、音がいいか

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

■静止画像の符号化

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。

◆ビットマップ

◆色と階調

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。

• 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)。

◆画素数の感覚

• コンピュータのモニタの画素数は、1500x1500==200万画素くらい。 coins の iMac は、2560*1440==3,686,400画素。最新の iMac (2016年)は、5120*2880==14,745,600 (横 5000, 5K)
• 最近(2016年)のディジタル・カメラは、2000万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。

◆解像度

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

◆画像のデータ量の計算

コンピュータ１画面のデータ量の計算の例:

◆圧縮

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と劣化式圧縮

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。

◆画像の形式

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

◆画像の形式形式の変換

• MacOSX プレビュー.app (Preview.app)
• ImageMagick 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)

◆ベクトル形式の画像

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。

◆PDF (Portable Document Format)

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。

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。 Firefox 等の Web ブラウザでも表示できることがある。

◆Scalable Vector Graphics

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、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。

◆フォント

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。

◆アンチエイリアス(滑らかな文字)

◆文字の符号化の意義(再掲)

• 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。

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。

■動画像の符号化

• 画素数。
• 階調。
• １秒当たりの画像の数（フレーム数, frame per second, fps）。

◆アナログテレビの品質

• 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

◆日本の地上ディジタルテレビの品質

• 画素数: 1440x1080
• 階調: 24ビット
• １秒当たりのフレーム数: 30

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。

◆動画像データの形式とコンテナ形式

• 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

◆動画像の再生リスト

◆動画圧縮の考え方

• 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の品質

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 Moving Picture Experts Group

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 や日本の ディジタル・テレビで使われており、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高いビットレートでも使える。

MPEG-4 AVC (Advanced Video Coding)

MPEG-4 の一部。 ISOとは別の標準化団体 ITU-T (International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector) で定めている H.264 と技術的に同じもの。

■印刷

◆実習室のプリンタ

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。

◆印刷プレビュー

MacOSX では、プレビューの時に、「プレビュー.app(Preview.app)」というプ ログラムが使われることが多い。

◆MacOSX と PDF

◆キュー

• 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。

◆PaperCut

図? PaperCutのウィンドウ(iMac MacOSX)

◆PaperCut Webページ

• https://violet-nwm.coins.tsukuba.ac.jp:9192/user

■Emacs

◆カーソル移動

C-b	backward-char
C-f	forward-char
C-p	previous-line
C-n	next-line

C-v	scroll-up       	次のページへ移動
M-v	scroll-down     	前のページへ移動
M-<	beginning-of-buffer	ファイルの先頭へ移動
M->	end-of-buffer   	ファイルの末尾へ移動

◆ファイルの編集の基本

• 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
• 編集
• C-x C-s save-buffer
• C-x C-c save-buffers-kill-emacs (終了)

◆別のファイルへ保存

• 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)

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。

■実習

★練習問題(601) Emacsの復習

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

• 「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(602) Emacs emacs、タブキーによる補完機能

• 「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

• 似たようなテキストファイルを作成する時に、まずファイルをコピーする。 次に、コピーしたファイルから、必要な部分を残し、不要な部分を削除する。
• コンピュータリテラシのレポートのファイルを作成する時に、まず前回提 出したレポートをコピーする。先頭の学籍番号や名前の部分だけを残し、残り の部分を削除する。

• cp コマンドでコピーする。

  $ ls -l literacy-a5.txt 
  -rw-r--r--  1 yas  prof  1990  5  8 21:17 literacy-a5.txt
  $ ls -l literacy-a6.txt 
  ls: literacy-a6.txt: No such file or directory
  $ cp literacy-a5.txt literacy-a6.txt 
  $ ls -l literacy-a6.txt 
  -rw-r--r--  1 yas  prof  1990  5  8  2016 literacy-a6.txt
  $ 
  

• 練習問題 Emacs 他のファイルへの保存 の手法を使う。
• その他

1. 削除したいテキストの先頭にカーソルを移動させる。
2. C-SPC、または、C-@ でマークを設定する。
3. 削除したいテキストの末尾にカーソルを移動させる。
4. C-wでカットする。

★練習問題(605) プレビュー.app(Preview.app)によるcoinsの手引きの表示

• Dock にあるアイコンをクリックする。
• iTerm で次のコマンドを打つ。

  $ coins-tebiki 
  

1. Firefox で Web ページを表示する。
2. 一番上のメニューバーの「ファイル」をクリックし、 表示されるメニューから、「プリント...」をクリックし選ぶ。 すると、「プリント」というウィンドウが開かれる。
3. 「詳細を表示」と「詳細を隠す」のボタンを押すと、次のように切り替わ る。印刷プレビューの場合には、どちらでも良い。
   (クリックで拡大)
   (クリックで拡大)
4. 詳細を表示している場合には、ページの上部（ヘッダ）や下部（フッタ） にページ番号、日付、URL等を印刷するかどうかを調整できる。
5. ウィンドウの左下にある「PDF▼」というボタン を押す。 すると、メニューが表示される。
   (クリックで拡大)
6. 表示されるメニューから、「プレビューで PDF を開く」を選ぶ。
7. すると、「プレビュー.app(Preview.app)」というプログラムが実行され る。これで、印刷枚数や文字の大きさ等が確認できる。

1. プリントのウィンドウで、「詳細を表示」する。
2. 中心付近にある 「Firefox」をクリックすると、メニューが表示される。
   (クリックで拡大)
3. すると、次のようなウィンドウが表示される。
   (クリックで拡大)
4. このウィンドウで、次のような設定を変更する。
   • 「ページ数／枚」。１枚に何ページ入れるかを決める。
   • レイアウト方向。ページの配置と順番を調整する。
   • 「両面」。短辺とじ、長編とじ、切から選ぶ。 紙を縦にする場合には、長編とじにする。 コンピュータリテラシで配布している印刷資料のように、 紙を横にする場合には、短辺とじを選ぶ。
   • 印刷する範囲を変更。「ページ：」の右の「全て」ではなく、「開始：」 と「終了:」を変更すれば、範囲を変更できる。
5. その他に、拡大縮小を調整することもできる。
6. 「PDF▼」ボタン でメニューを表示し、 「プレビューで PDF を開く」を選ぶ。
7. プレビューの結果、よければ「プリント」ボタンを押す。 問題があれば、「キャンセル」を押す。 また、この段階でも、印刷する範囲を変更したり、 片面、両面を変更することもできる。 それには、「ファイル」メニューから「プリント...」を選ぶ。

★練習問題(608) Finderによるホーム・ディレクトリの観察

1. Dock で Finder をクリック
   
2. 一番上ののメニューバーの「移動」メニューから「ホーム」を選ぶ。

1. iTerm の中で、次のように打つ。

   $ open ~ 
   

• アイコン表示。
• リスト示。ls -l に近い。
• カラム表示。
• Cover Flow。

1. Dock で Finder をクリック
   
2. 一番上のメニューバーの「Finder」をクリックする。
3. 表示されるメニューで「環境設定」をクリックする。
   (クリックで拡大)
4. 表示されるウィンドウで、「サイドバー」をクリックして、サイドバーの設定を変更するためのタブを開く。
   (クリックで拡大)
5. 「家のアイコン」の左側のチェックを入れる。
6. 左上の赤いボタンを押し、ウィンドウを閉じる。

1. Firefox で保存したい画像を表示する。
2. 画像にマウスのカーソルを合わせて、コンテキスト・メニューを表示する。 それには、マウスの「右クリック」を使うか、 コントロール・キーを押しながら、クリックする。
   (クリックで拡大)
3. 「別名で画像を保存...」をクリックして選ぶ。 すると、次のような「画像を保存」というウィンドウが開く。
   (クリックで拡大)
   (クリックで拡大)
4. 「名前:　　　　　　　　　　　」の右側にある「▼」「▲」を押すと、 詳細の表示、非表示を切り替えることができる。
5. 「場所:」で、保存するディレクトリを選択する。 「ホームディレクト」を指定すると、後で ls -l で表示しやすい。 その他に、「デスクトップ」や「ダウンロード」に保存しても良い。 その場合、ls -l で表示するには、 「~/Desktop/」や 「~/Downloads/」を指定する。
6. 詳細を表示している時には、 Finderの設定で 左側(サイドバー)に 「よく使う項目」、 家のアイコン（ホームディレクト）が表示できる。
7. 詳細を表示している時には、次のボタンで表示方法を切り替えることがで きる。
   

1. Photo Booth.app を実行する。

   $ open "/Applications/Photo Booth.app" 
   

   ファイル名置換 機能を使って次のように打っても良い。

   $ open /*/P*B* 
   

   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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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 
   

6. 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。 次のように、cp コマンドでコピーする方法もある。

   $ ls -l ~/Pictures/Photo*/Pictures 
   (複数表示されることがある。
   この時、日付と時刻から作られたファイル名を指定して１つだけにする。
   たとえば、「2016-05-10」と「16:55」が含むものを指定したいとする。)
   $ ls -l ~/Pictures/Photo*/Pictures/*2016-05-10*16:55* 
   (1つだけ表示されることを確認する。)
   $ cp ~/Pictures/Photo*/Pictures/*2016-05-10*16:55* ~/mypicture1.jpg 
   

ホームディレクト等にコピーしたファイルを 以下の練習問題の方法でプレビュー.app(Preview.app)により表示しなさい。

★練習問題(613) プレビュー.app(Preview.app)による静止画像の表示

• アプリケーション(/Applications) にある「プレビュー. app(Preview.app)」を実行する。

  $ open /Applications/Preview.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「プレビュー」をダブルクリックする。
• 「ファイル」メニューから「開く」を選ぶ。 ファイルをブラウズして探し、クリックして選択して、最後に 「開く」ボタンを押す。

• 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 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。

• 「ツール」メニューから「サイズを調整」を選ぶ。

• 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。

• 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-2016-05 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。

ImageMagick は、静止画像の形式を変 換したり一部を取り出したりするための様々なプログラムの集合である。シェ ルからコマンドとして利用することができるが、その他に、自分で画像を扱う プログラムを作成する時に、組み込むことでも利用できる。ImageMagick で最 もよく使われるコマンドが静止画像の変換を行うconvert コマンドである。

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
$ 

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。

$ convert -resize 200 file.png file-200.png 
  ＜横200ピクセルになるように変換する。＞
  ＜縦横比は維持される。＞
$ convert -resize 200x100 file.png file-200.png 
  ＜横200ピクセル、または、縦100ピクセルの小さい方になるように変換する。＞
  ＜縦横比は維持される。＞

★練習問題(622) ToyViewer.appによる画像と変換

$ open /Applications/ToyViewer.app 

★練習問題(623) Gimp

$ open /Applications/coins/GIMP.app 

★練習問題(624) システム環境設定／ディスプレイ

「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。

★練習問題(625) Grab.app

• /Applications/Utilities/Grab.app

• 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)

• import, display, mogrify (ImageMagick)
• 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

★練習問題(627) PNGとSVGの比較

• PNG形式
• SVG形式

1. Firefox で画像でコンテキストメニューを表示(右クリック)
2. 「画像だけを表示」を選択する。
3. 一番上のメニューバーにある「表示」を選び、 「ズーム」→「拡大」を選ぶ。 あるいは、「 + "+" キー」を押す。
4. 「3.」の拡大の操作を何度か繰り返す。
5. 観察したら、最後に元にもどす。それには、 一番上のメニューバーにある「表示」→「ズーム」→「リセット」を選ぶ。 あるいは、「 + "0" キー」を押す。

★練習問題(628) スピーカの音量の調整

• 「サウンド」を開く
• 「出力」タブを開く
• 「名前」で出力するスピーカを確認する。
• 「主音量：」の右にあるスライダーを調整する。

Apple のキーボードならば、ファンション・キー(数字の1,2,3,4,5,6,7,8,9,0 キーよりもさらに上)で調整できることがある。

端末から次コマンドで変更することもできる。

$ osascript -e "set Volume 10" 
(最大)
$ osascript -e "set Volume 0" 
(最小、消音)

★練習問題(629) ビデオプレーヤと属性

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"

• http://www.tsukuba.ac.jp/about/videoclip.html,筑波大学等紹介ビデオ,筑波大学学群紹介ビデオ
• http://ocw.tsukuba.ac.jp/,筑波大学オープンコースウェア (Open Courseware)

★練習問題(630) sayコマンドで音声合成

$ 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
$ 

$ emacs file 
$ say < file 
$ 

$ say "hello,world" -o hello.aiff 
$ 

★練習問題(631) saykanaコマンドで音声合成

$ emacs で平仮名の含むファイルを作る。 
$ saykana < filename.txt 
$ saykana < filename.txt  -o file.aiff 

$ 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 

★練習問題(632) Audacity.appによるエンコーディング形式の変換

★練習問題(633) Switch.appによるエンコーディング形式の変換

• 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。

★練習問題(634) QuickTime Player.appでの録音

• アプリケーション(/Applications) にある「 QuickTime Player.app」を実行する。

  $ open "/Applications/QuickTime Player.app" 
             注意: 空白を含んでいるので、" " でくくる必要がある。
  

  ( 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。
• 「ファイル」メニューの「新規オーディオ収録」を選ぶ。
• 赤い丸いボタンを押して、録音を開始する。
• 黒い四角いボタンを押して、録音を終了す。
• 黒い右向き三角ボタンを押すと再生できる。
• 「ファイル」メニューで「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、my-voice-2016-05 など適切なものを選ぶ。
  • 「保存」ボタンを押す。
• 保存したら、一度、「ファイル」メニューから「閉じる」を選び、 ファイルを閉じる（ウインドウを閉じる）。
• 「ファイル」メニューから「開く」を選び、 先ほど保存したファイルを選択して開く（ウインドウを開く）。
• 「ウインドウ」メニューから、「ムービーインスペクターを表示」を選ぶ。

★練習問題(635) QuickTime Player.appでの録画

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。

★練習問題(636) Photo Booth.appでの録画

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。

★練習問題(637) VLC media player

$ open /Applications/VLC.app 

付属のドキュメントを読みなさい。

$ open /Applications/VLC.app/Contents/Resources/README.MacOSX.rtf 

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。

★練習問題(638) sox、rec、play、soxi

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。

★練習問題(639) ffmpeg

★練習問題(640) Font Book.app

★練習問題(641) MacOSX PDFファイルの作成

• 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。

★練習問題(642) MacOSX PDFファイルの表示

• /Applications/Preview.app (「プレビュー.app」)
• "/Applications/Adobe Reader.app"

★練習問題(643) MacOSX PostScriptファイルの作成

★練習問題(644) a2psコマンド

$ a2ps --help 
$ a2ps -o file.ps file.txt 

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。

★練習問題(645) a2ps-jコマンド

$ a2ps-j -help 
$ a2ps-j file.txt > file.ps 

★練習問題(646) convertコマンド

★練習問題(647) pstops、psselect、psmergeコマンド

★練習問題(648) MacOSX PostScriptファイルの表示(プレビュー)

• 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))

★練習問題(649) PostScriptファイルの印刷

★練習問題(650) システム環境設定によるプリンタの設定

「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。

$ identify imac-keyboard-seaker-volume.jpg 
imac-keyboard-seaker-volume.jpg JPEG 243x53 243x53+0+0 8-bit sRGB 5.91KB 0.000u 0:00.000
$ identify -verbose imac-keyboard-seaker-volume.jpg 
Image: imac-keyboard-seaker-volume.jpg
  Format: JPEG (Joint Photographic Experts Group JFIF format)
  Mime type: image/jpeg
  Class: DirectClass
  Geometry: 243x53+0+0
＜中略＞
  Depth: 8-bit
  Channel depth:
    red: 8-bit
    green: 8-bit
    blue: 8-bit
  Channel statistics:
    Pixels: 12879
＜中略＞
  Artifacts:
    filename: imac-keyboard-seaker-volume.jpg
＜中略＞
  Filesize: 5.91KB
＜中略＞
$ ls -l imac-keyboard-seaker-volume.jpg 
-rw-r--r--  1 yas  prof  5905  4 28  2015 imac-keyboard-seaker-volume.jpg
$ 

■課題6 音声・静止画像・動画像の符号化、印刷、Emacs write-file

レポートには、 練習問題 Emacsのカット で不要な部分を削除することが望ましい。

(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。 練習問題 Photo Booth.appによるカメラからの静止画像の取り込み 参照。
• この Web ページに埋め込まれている画像を保存する。 練習問題 Firefox、画像のファイルへの保存 参照。
• 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

(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)。

• JPEG
• Microsoft BMP
• PNG
• PDF

(4) (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。画面に表示した時の面積 は変わらなくても良い。（場合によっては、面積が大きくなってもよい。）画 質を変えたり、クリッピングを行って良い。

練習問題 プレビュー.app (Preview.app)によるピクセル数の変更、 練習問題 プレビュー.app (Preview.app)によるクリッピング、 練習問題 プレビュー.app (Preview.app)によるクリッピング(2)、 練習問題 ImageMagick convert コマンドによる静止画像の大きさの変換 参照。

(5) 印刷に関連して、次の事を行いなさい。

1. 単純に印刷すると 10 ページ以上になるものを用意する。 レポートには、その資料の名前を記述しなさい。
2. n-up 機能で、1ページに2ページ以上を縮小して入れなさい。 それを、印刷する前に画面に表示しなさい。
3. プリンタに両面印刷で1枚だけ印刷しなさい。

(6) 3分間の音声を符号化してファイルに保存することを考える。標本化レート は、8000 Hz、量子化数は、8ビット、チャネル数は、1とした場合、ファイルの 大きさはバイトになるか。KB 単位(キロバイト、ビットではなくバイト)で答え なさい。計算過程も含めて答えなさい。なお、圧縮を行わないものとする。

(7) 漢字 1000 文字からなるデータをファイルに保存することを考える。漢字 １文字を 16ビット（2バイト）で符号化した時、ファイルの大きさは何バイト になるか。計算過程も含めて答えなさい。なお、圧縮を行わないものとする。

(8) 漢字 1000 文字からなるデータをファイルに保存することを考える。漢字 １文字を 16ドット×16ドットの画像として表現した時、ファイルの大きさは何 バイトになるか。計算過程も含めて答えなさい。なお、圧縮を行わないものと する。

(9) The Unix Super Text の次の部分を読みなさい。

• 上巻 11.1-11.2節、40.1-40.3節

• sh(bash)で標準入力をファイルに切り替える方法
• sh(bash)で標準出力をファイルに切り替える方法
• sh(bash)で標準出力をパイプに切り替える方法

(10) The Unix Super Text の次の部分を読みなさい。

• 上巻「第10章 プロセス」

• プロセスを区別するための番号
• ps コマンドの表示で、プロセスの状態(STAT)として、実行可能なことを 表す記号。
• ps l (long) で PPID に表示されるもの。
• cat コマンドなど端末から実行するプロセスを強制終了するために使うキー。
• kill コマンドの引数

(11) [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

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。

(12) [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

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。