情報科学Ⅰ

(1)

情報科学Ⅰ

村田知也

生物資源学科・創造農学科・社会福祉学科

令和2年後期

(2)

(3)

第５章情報とコンピュータ

(4)

（３）8進数とは（教科書P98）

 8進数は数値を 0,1,2,3,4,5,6,7 の 8個の数字で表し，8 が基数となる.  8進数は、１の位から順に 80_(1)、81_{(8)、 8}2_{(64) ･･･} という重みをもつ． 7 77 + 1 + 1 --- ---10 ---100 7に1を加えた値は、桁上げされて10となり、77に1を加えた値は100になる。

(5)

8進数とは

1 2 5

1×

8

2

_{＋ 2×}

₈

1

_{＋ 5×}

₈

0

= 64 ＋ 16

＋ 5

= 85

（10進数の85と同じ数である）

8進数重み 82 81 80

(6)

2進数と8進数の相互変換

1 0 1 0 0 1 1 0 2進数 2進数を3桁ごとに区切って8進数に変換する。 2 4 6 8進数 8進数を1桁ごとに2進数に変換する。 2進数 _{1 0 1} _{0 0} _{1 1 0}

(7)

（３）16進数とは（教科書P98）

 16進数は数値を 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 の数字と，A,B,C, D,E,F の英字の合計16文字で表し,16が基数となる.  16進数は，1の位から順に 160_(1)，161_(16)，162_(256)，163_{(4096)･･･} という重みもっている. F FF + 1 + 1 --- ---10 ---100 Fに1を加えた値は、桁上げされて10となり、FFに1を加えた値は100になる。

(8)

16進数とは

1 8 F E 1×163 _{＋ 8×}₁₆2 _{＋ F×}₁₆1 _{＋ E×}₁₆0 = 4096 ＋2048 ＋ 240 ＋ 14 = 6398 （10進数の6398と同じ数である）１６進数重み 16 3 ₁₆2 ₁₆1 ₁₆0

(9)

2進数と16進数の相互変換

1 0 1 0 0 1 1 0 2進数 2進数を4桁ごとに区切って16進数に変換する。 A 6 16進数 16進数を1桁ごとに2進数に変換する。 1 0 1 0 0 1 1 0 2進数

(10)

テストに出るのは2進数と16進数

① (E E)

₁₆

② (1011 1110)

₂

10進数に

(11)

進数の変換

「２進数変換」で検索

(12)

（４）整数と実数の表現（教科書P99）

整数

とは

0 とそれに 1 ずつ加えていって得られる自然

数 (1, 2, 3, 4, …) 、および 1 ずつ引いていって

得られる数 (−1, −2, −3, −4, …) の総称である

マイナスを含む自然数

実数

とは

分数で表せる数も表せない数も全て

小数点で表せられる

存在しうるすべての数

(13)

それらの数値を2進数で表現する

(14)

ビットとは結局？

「bit（ビット）」

とは、コンピュータが扱う情報の

最小単位のこと

1bitならば「0」または「1」

の情報が扱える

回路を流れる

電気の電圧の変化（高いか低い

か）

_{で ON/OFF を切り替えていることに由来}

(15)

(16)

コンピュータの記憶領域

(00000000000000000000000011100101)

₂

32桁 = 32bit

32bitコンピュータはこれを1つのデータ

として取り扱っている

整数の(229)

₁₀

(17)

〇〇bitコンピュータとは

コンピュータ

計算を

するところ

CPU

データを

覚えておく

ところ

メモリ

データのやり取り

bit

(18)

整数は0と1の桁数で計算ができる

では、実数は？

(19)

桁数で覚えようとすると…

例えば、

0.000000000000000000000000000000010

＋

0.000000000000000000000000000000001

0 0 0 0 0 . 0 0 0 0

…

32桁の真中を小数点

不可能

(20)

指数にする

0.000000000000000000000000000000010

1×2

-29

=

11101

指数部分

000001

仮数とする

最初の桁をプラス：0、マイナスは1にする

(21)

小数を表現できる

0.000000000000000000000000000000010

0 0000 ・・・ 001

00011101

正か負か指数部仮数部

(22)

5.4.2 文字の表現

 ANK文字  ひらがな  漢字  特殊キー  絵文字

…

アルファベット、数字、カタカナ

符号化

それぞれを「0」と「1」

に割り当てる

(23)

文字コード

コード化（符号化）

文字や数字などを一定のビット数によるビッ

トパターンに対応付けしている．

情報交換のため，国際的な共通の基準が

必要.

(24)

文字コード

ISO (international Organization for Standardization) 国際標準化機構，国際規格 JIS（日本工業規格） ASCIIコード・代表的な文字コードの一つ．・1963年アメリカで作られた．128種．・世界中のコンピュータで採用されている．

(25)

アスキーコード表

American Standard Code for Information Interchange

b８b７b６b５ b４b３b２b１ 0 1 2 3 4 5 6 7 0000 0 _NUL _DLE _SP ₀ _@ _P _` _p 0001 1 _SOH _DC1 _! ₁ _A _Q _a _q 0010 2 _SXT _DC2 _“ ₂ _B _R _b _r 0011 3 _EXT _DC3 _# ₃ _C _S _c _s 0100 4 _EOT _DC4 _$ ₄ _D _T _d _t 0101 5 _ENQ _NAK _% ₅ _E _U _e _u

0110 6 _ACK _SYN _& ₆ _F _V _f _v

0111 7 _BEL _ETB _‘ ₇ _G _W _g _w 1000 8 _BS _CAN ₍ ₈ _H _X _h _x 1001 9 _HT _EM ₎ ₉ _I _Y _i _y 1010 A _LF _SUB _* _: _J _Z _j _z 1011 B _VT _ESC ₊ _; _K _[ _k _{ 1100 C _FF _FS _, _< _L _＼ _l _| 1101 D _CR _GS _- ₌ _M _］ _m _} 1110 E _SO _RS _. _> _N _^ _n _~ 1111 F _SI _US _/ _? _O _{_} _o _DEL

制御文字

文字としては表示されない A=(41)16 =(0100 0001)2 =4×16＋1=(65)10 教科書p.99参照

(26)

ASCIIコード表

・1963年アメリカで作られた

・

_{7ビットで表す（00）}

₁₆

_～（7F）

₁₆

_の128種

・アルファベットの大文字、小文字（各26文字）

・数字（10種）

・各種記号（30種程度）

・制御文字（スペース、タブ、改行等）

半角

入力といわれているもの

(27)

ASCIIコードが1文字 ≒ 8bit

(28)

5.4.3 音声と画像の表現

教科書（P101～）

音声も画像も「０」と「１」に

しなければならない

(29)

音は波

 空気中を伝わる波を音波（音）

現実では連続した波を

数値にしないといけない

(30)

アナログからデジタルへ

A/D変換

0011101

0101110

1101001

0101101

0111010

1010000

(31)

音を細かくサンプリング

t時間でサンプリング

時間音程

(32)

短冊の高さの数値を符号化

10 15 17 18 ₁₆ 13 2 7 0111 1101 10000

…

符号化

(33)

サンプリング量

市販のCDだと

0.023ミリ秒

短冊が非常に細かい

ため人間の耳には

違和感なく聞こえる

(34)

サンプリング周波数は

ただの公式

1/(2Δt) = サンプリング周波数

1/(2×0.023) ≒ 21.73…

CDの場合

≒ 22Hz

(35)

(36)

画像

 アナログ画像  アナログ画像とは、実際に描いた絵や、フィルム式カメラで撮った写真の様なものの事  デジタル画像  デジタル画像は、パソコンや、デジタルカメラで写された画像の事。アナログ画像と一見同じように見えるが、拡大してみると、小さなマス目が沢山になっている

(37)

アナログ

(38)

デジタル

(39)

画像をサンプリング化

画素が細かくなることで

デジタル画像が綺麗になる

(40)

(41)

画素値（解像度）

iPhone Xs Max

2,688 x 1,242ピクセル

ピクセルは四角形１個のこと

8K テレビ

7,680 x 4,320ピクセル

(42)

RGB

Red＝赤、Green＝緑、Blue＝青

(43)

今日も情報科学

始まります

(44)

第２回

レポート課題

題名

(45)

1.表紙をつける

講義名

担当教員名

レポートの題名

提出日

学部

学籍番号

名前

2.様式

データでの提出

A4縦

文章は横書き

手書きをスキャンしても良い

参考文献の明記

(46)

課題１：情報源を調べる

１．自分の興味のある

情報（トピック、ニュース、

つぶやき、広告、番組、デマ）

についての根本的

な情報源に言及する

(47)

課題２：４つのチェックをする

２－１．発信チェック

２－２．立場チェック

２－３．詳細チェック

(48)

課題３：４つの疑問を探る

３－１．まだそうだとは限らないよね？

３－２．事実？意見？印象？

３－３．他の見え方もないかな？

(49)

課題４：情報を伝える

４－１．何を伝えたいのか

４－２．決めつけはないか

４－３．誰かを傷つけていないか

４－４．この情報で伝わるかどうか

(50)

提出締め切りは

1/20(水)

10:30まで

(51)

遠隔授業のお知らせ

第11回 12/16(水) 大学での

対面

授業

第12回 12/23(水) zoomでの

遠隔

授業

第13回 12/30(水) zoomでの

遠隔

授業

第14回 1/13 (水) zoomでの

遠隔

授業

第15回 1/20(水) zoomでの

遠隔

授業

(52)

第５章情報とコンピュータ

5.4.3音声と画像の表現

（２）色数と解像度

教科書P102～

(53)

色数

色の数が

多い方

が、

鮮やかに

カラーを表

現できる

インデックスカラー（一般的なデータとして

使われている色調）はRGBでそれぞれ

8bit

になっている

Red: (0〜FF)₁₆ × Green(0〜FF)₁₆ × Blue(0〜FF)₁₆

(54)

色の値

(55)

グレースケール

色情報を排除して、 R:8bit G:8bit B:8bit

ではなく白黒の 8bit

１色

にすること

(56)

解像度

1インチの中にどれくらいの個数の四角

形が入っているかが解像度（dpi）

(57)

（３）圧縮とコーデック

教科書P103

(58)

圧縮とは

バイト数を

小さく

すること

zip形式

(59)

圧縮の使われ方

小さいサイズ大きいサイズ

(60)

画像 bmp → pngの圧縮の簡単な説明

4

2

6 同じ色だけ圧縮

できる

.bmp .png

(61)

音楽の圧縮の簡単な説明

×4

同じ波形だけ

(62)

音楽の圧縮 wav→mp3の手法①

(63)

音楽の圧縮 wav→mp3の手法②

(64)

音楽の圧縮 wav→mp3の手法③

(65)

可逆圧縮と非可逆圧縮

可逆圧縮とは、圧縮しても、それを

元に

復元ができる

非可逆圧縮とは、圧縮しても、それを

元

に復元ができない

圧縮

元動画

_{非可逆の場合} 戻せない

(66)

スマホカメラの jpgは非可逆

.bmp

12

.jpg

圧縮

(67)

コーデック

動画を圧縮するときの手法

圧縮

コーデック

〇〇.mov 〇〇.mp4

mp４のまま視聴できるかどうかはコーデッ

クの形式によって変わってくる

(68)

コンテナに詰め込む

コンテナに詰め込んだコーデックの組み

合わせで動画ができている

(69)

(70)

（4）ファイル形式

教科書P103〜105

(71)

拡張子

コンピューターのファイル

名のピリオド以降に付与さ

れる3～4文字の文字列。

ファイルに対応するアプリ

の種類や、ファイルの形式

を意味する。

(72)

画像ファイル

拡張子

特徴

.jpg

国際標準規格。非可逆圧縮

.gif

256色。可逆圧縮。アニメも可

.png

特許無し。可逆圧縮。背景透明可

.bmp

Windows標準。非圧縮。サイズが大きい

.pict

Apple標準。

(73)

音楽ファイル

拡張子

特徴

.mp3

幅広く普及。非可逆圧縮

.ra

高圧縮。複数のコーデックで圧縮

.wav

Windows標準。非圧縮。サイズが大きい

.wma

Mp３に対抗してできた。_{両方をバージョンで選べる}可逆、非可逆の

.mid

電子楽器の演奏データを機器間でデジタ_{ル転送するための規格。サイズは極小}

(74)

動画ファイル

拡張子

特徴

.mp4

動画の圧縮形式。非可逆圧縮

.avi

Windows標準。任意のコーデックで圧縮

.mts

ハイビジョン動画記録形式。

.wmv

Windows標準。高圧縮

(75)

その他のファイル①

拡張子

特徴

.txt

テキストファイル。メモ帳

.docx

ドキュメントファイル。_MS-Word

.xlsx

エクセルファイル。 _MS-Excel

.pptx

パワーポイントファイル。_{MS-PowerPoint}

.pdf

PDFファイル。環境の影響を受けないた_{め、印刷なのに使われる文書ファイル}

(76)

その他のファイル②

拡張子

特徴

.exe

パソコンのアプリケーション実行ファイル。ウイルスになっていることも多いので、実行する場合は気をつける

.zip

圧縮ファイル。パソコンからダウンロードすると場合、このファイルであることが多い。パスワードによる保護も可能

(77)

第５章情報とコンピュータ

5.5コンピュータシステムの発達

(78)

教科書３回目の

コンピュータの歴史

(79)

第6章パソコンのしくみ

教科書P110〜

(80)

パーソナルコンピュータの基本構成

コンピュータ本体とその他の装置をハー

ドウェアと呼ぶ

ハードウェア hardware，金物

物理的に

形を持つもの

計算や入出力動作を行う

機械のこと

ハードウェア

(81)

目で見て手で触れることができる装置や部品

はすべてハードウェア

(82)

ソフトウェアとは

ハードウェアに対する言葉である

ハードウェアを柔軟に、多目的に使える

ようにすることからこう呼ぶ

利用するソフトウェアを

インストール

する

ことで目的に合った処理が果せる

インストール_{：CD-ROMなどで提供されている} ソフトウェアをコンピュータに組み込んで利用可能な状態にすること

(83)

ソフトウェアとハードウェア

ソフトウェア software，柔物

ハードウェアに対して，形を持たない

手順

や命令など

コンピュータの

プログラム

プログラム以外のデータを

含めてソフトウェアと呼ぶ

(84)

ハードウェアの基本構成

CPU

制御装置演算装置主記憶装置補助記憶装置出力装置入力装置データの流れ制御の流れ

(85)

CPU（Central Processing Unit ）

CPU

制御装置演算装置コンピュータを構成する各装置に指示を与え，各装置が命令に従って動作するように制御する．プログラムに基づいて，加算，減算などの算術演算や，論理積，論理和などの論理演算を行う． ALU (Arithmetic and Logic Unit)

_PCの頭脳

(86)

(87)

主記憶装置（メモリ）

主記憶装置（メモリ）は，コンピュータを働かせるために必要となる基本的なプログラムやデータ，処理結果などを一時的に格納するための装置である．

(88)

補助記憶装置

補助記憶装置は、主記憶装置の補助として使われるものである。主記憶装置に比べてデータの書き込み、読み出しに時間がかかるが、長期にわたって大容量の記憶ができる。

(89)

(90)

入力装置

(91)

出力装置

(92)

(93)

情報科学Ⅰ