| 科目名 |
情報学群実験第３i |
| 担当教員 |
繁桝 博昭,植田 和憲 |
| 対象学年 |
3年 |
クラス |
学部：専門001 |
| 講義室 |
Ａ−ＷＳ |
開講学期 |
１学期 |
| 曜日・時限 |
月３,月４,木３,木４ |
単位区分 |
選択 |
| 授業形態 |
一般講義 |
単位数 |
2 |
| 準備事項 |
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| 備考 |
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| 授業の詳細1 |
■ 授業の目的
本授業では，各種情報システムにおける情報伝達の手段として用いられる様々なメディアの形式や処理技術を理解し，さらにそれらを利用する人間自身の情報処理の特性およびメディアとの関係を学ぶことで，情報化社会におけるメディアと人間について多面的に理解し，その発展に貢献できる知識および能力を身につけることを目的とする．
「情報学群実験第3i」では，情報がメディアデータとしてどのように表現，処理されているかを学ぶとともに，人間の知覚に関する知見がメディアデータの圧縮技術などにどのように応用されているのかを人間の知覚情報処理の特性について体験的に学びながら理解する．
第2Qの「情報学群実験第4i」は，継続してメディア処理技術に関する実習を行うとともに，この実験で学んだメディア処理技術を踏まえ，人間を対象とした心理物理実験や人間とコンピュータを結ぶインタフェースに関する課題に取り組むことなどが具体的内容であり，本授業と密接に関係する．そのため，両科目を同時に履修申告すること．
■ 授業の進め方
本授業では，各回とも3時限目と4時限目とを連続して1回の授業とし，週2回（月曜日および木曜日）行われる．各実習項目では，ワークステーション室のコンピュータを用いて各テーマに沿った実習を行う．そのため，コンピュータリテラシ，応用コンピュータリテラシで取り上げている UNIX の基本的な操作は既に行えるようになっておくことが必要であり，それらの授業内容を復習しておくことが望ましい．実習は，数名のグループで協同して作業を行う場合と，個々人によるプログラミングおよびソフトウェアを用いた処理を行う場合とがある．グループで協同して関連課題を解決する課題では，実習内容の記録を残すことで常にメンバー全員が情報を共有し合うようにする．情報システムの構築は，複数のメンバーで協力して作業を行うことも重要であるので，グループの他のメンバーと協調せず個人で勝手に実習を進めることのないように注意すること．
実習項目としては，聴覚や視覚に関する講義で学んだ知識を前提としたソフトウェアによる体験的な各種処理の実践，音声や画像のデータおよびファイルに関する各種処理を行うためのプログラムの作成（課題によっては既存のソフトウェアライブラリを前提にする），動画に関する処理，動画の配信システムの構築，などがある． |
| 授業の詳細2 |
各実験項目を開始する際，履修生のグループが授業の最初に実験項目に関するプレゼンテーションによる説明を行う．各グループについて最低1回，この説明を行うこととする．説明を担当する回のグループは，事前に調査・準備し，プレゼンテーション用の資料を作成して20分でこの説明を行う．
その他の注意事項として，実習中は不具合，操作ミスなどにより実習項目を達成するために多くの時間が必要になる場合もしばしば発生するため，グループによっては既定の授業時間では終了できずに実習を延長する場合もあることに留意すること．実習をグループで行う課題では，実習を延長する場合でも，グループごとにメンバー全員で最後まで責任を持って行うこと．
本授業の成績は，全7回のレポートの内容により決まる．定められた期限までに，定められた項目について記述されたレポートを提出しなかった場合は，単位取得は認められない．レポートは定められた様式で作成するものとする．
本授業は実験科目であり，すべての授業に出席することが単位認定の前提である．遅刻および欠席のあった場合単位取得は認められない．
■ 授業の目標
本実験を通じて，情報メディア処理技術と人間の知覚特性に関する知見についての普遍的な知識の理解を深めることで情報処理システムを現実に活用するための技術と学術的な探究心を涵養する．本実験により以下のような能力を身につける．
(1) 音声に対する人間の情報処理を理解し，また音声の波形合成などの波形に対する特定の処理を行える
(2) 音声データのデジタル表現について理解し、特定の形式での読込・保存・データ加工などを行うプログラムを作成できる
(3) 人間による音声の特徴を理解し，複数の方法による音声合成を行うことができる
(4) 音声の加工，フィルタ処理などのデジタル信号処理をおこなうことができる
(5) 画像データの基本を理解し，ノイズ除去などの特定の画像処理フィルタに関するプログラムを作成することができる
(6) 顔認識などの画像認識技術を応用したプログラムを作成することができる
(7) 人間によって動画として認識される簡単な動画データを作成できる，および小規模な動画配信システムを構築できる
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| 授業の詳細3 |
■ 授業計画
１ ガイダンス・概説，班分け，各種ソフトウェアの設定
２〜３ 聴覚講義，音声波形，音声波形編集初歩
聴覚の基礎知識について講義し，関連した各種デモを体験する．音声編集用ソフトウェアを使用して各自でデモを作成する．また，音声波形の確認，同一音程の音声ファイルを題材とした波形の比較などを行うとともに，音階と周波数の関係についてトーンの生成を通じて理解する．
４〜５ 音声データファイルの操作
特定の音声データ形式について，ファイルからの読込，ファイルへの保存を行うプログラムを C 言語で作成する．さらに，簡易音声圧縮として，量子化に関わるパラメータ調整やデータ加工を行うためのプログラムも作成する．
６〜７ 音声合成
波形接続合成による音声合成プログラムの作成およびソフトウェアを使用したフォルマント合成による音声合成を行う．
８〜９ デジタル音声処理
MATLAB を用いて音声データの演算，加工を行う．線形システム，周波数解析の基本について理解し，離散フーリエ変換による音の成分の分析を行う．さらにローパスフィルタの作成を通じてデジタルフィルタの設計と実装について学ぶ．
10〜11 画像データの理解と画像処理
画像処理ソフトを用いて，錯視画像，合成画像の作成を行い，画像データの処理について実践的に学ぶ．また，MATLAB を用いて画像の読込み，ヒストグラム表示，加工の処理や，画像処理フィルタの作成を行う．
12〜13 2次元フーリエ変換と画像認識
自然画像やプログラムで作成した画像を2次元フーリエ変換し，画像の周波数成分について分析を行う．また画像認識の技術の基本について学び，OpenCVを用いた顔認識のプログラムを作成，改変する．
14〜15 動画
まず，動画データがどのようなものであるかを理解するために，仕様のシンプルな動画データフォーマットを採用して複数の画像ファイルから実際に動画ファイルを作成する．次に，フレーム数などの動画品質にかかわるパラメータの調整などの動画データの加工を行う．また，動画配信システムの概要を理解し，動画のストリーミング転送をサポートする配信サーバのセットアップ（OS のインストールからサーバプログラムの導入及び設定やそれにかかわるプログラムの修正など）に関する実習を行う．
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| 授業の詳細4 |
■ テキスト
適宜資料を配布する．
■ 参考書
必要に応じて提示する．
■ 成績評価
各実習項目ごとにレポートを課し，実習内容に関する技術および関連技術などについての記述と実習内容の記録の正確さ，実習項目及び課題の理解度・達成度を評価する．
・AA：課題で必要な項目のほぼ全てが正しく記述されている
・Ａ：課題で必要な項目のうち８割以上が正しく記述されている
・Ｂ：課題で必要な項目のうち７割以上が正しく記述されている
・Ｃ：課題のうち特に重要な項目について概ね正しく記述されている
レポートの記述は，本授業の成績評価に重要な影響を及ぼすものであるので，技術文書作成に関する参考書（例えば，木下是雄「理科系の作文技術」中公新書など）に沿った執筆を行うこと．
■ 履修上の注意
・「情報学群実験第4i」と合わせての履修が前提である
・履修の前提となる必修科目＝「情報学群実験第２」
・事前の履修が望ましい科目＝「知覚と認識」「映像音響メディア」「画像処理」
・同時に履修することを推奨する科目＝「パターン認識と理解」
・本実験のより詳細な情報は
http://www.scinfo.kochi-tech.ac.jp/k-ueda/lectures/2012/expi/index.html
に掲載する
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| 授業の詳細5 |
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| 授業の詳細7 |
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| 授業の詳細8 |
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| 授業の詳細9 |
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| 授業の詳細10 |
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