授業で使える楽しいOSSのご紹介  -­‐‑グラフィクスと音楽を中心に-­‐‑ 	 立花宏

首都大学東京2015.10.24 OSC Tokyo Fall

３種類は言い方があると今回初めて知りました。
• OSSOpen Source Software• FOSSFree Open Source Software• FLOSS
Free Libre Open Source Software
どれが適当？

OSC 2015 Tokyo Fall Hiroshi Tachibana

自己紹介 	 
所属首都大学東京（元  東京都立大学）
大学教育センター（全学の情報教育等）
大学院都市環境科学研究科 分子応用化学専攻（化学プラント、計算機化学、人工光合成）

情報教育では、OSSを活用
大学院の授業でもOSSを活用
研究上もOSSを活用
趣味でもOSSを活用（音楽、尺八・鼻笛  他）

OSC 2015 Tokyo Fall Hiroshi Tachibana

授業で 	 情報リテラシー実践IIC（半期、2010年から6年目）
GIMP  他
Inkscape 他
Audacity, Aria Maestosa, MuseScore 他

ビットマップグラフィックスベクトルグラフィックス
音大学院で、
Avogadro,  Jmol, ImageJ, OpenSCAD, Maxima, Processing, babel,
OpenMOPAC, GAMESS 他

過去に情報リテラシー実践IIB（半期）
OSSのJava系言語Processing（アート系、データの可視化で用いられている）を教えていた。（過去に５年間ほど）（研究用のデータの可視化にも使用）

化学数学で Maxima、統計関連で R 他
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教養の情報教育（選択科目）  •••••••

情報リテラシー実践IIC 	 
後期 ９０分  ×  １４回ソフトウェアの選択は、OSSであり、なるべくGPLライセンスで、開発が順調に続けられているもの.
Windows, MacOS X, (Linux)  共に存在する.
グラフィックスと音の編集の、なるべく全てを網羅し、一通りをマスターする.
実習授業というよりも、復習を前提とする.(かなり詰め込み)
A3両面印刷のA4の４頁のプリントを毎回配布.
CCとGPL等のライセンスについても概略を解説.
今週の授業で、OSC Tokyo Fallを宣伝！
OSC 2015 Tokyo Fall Hiroshi Tachibanaビットマップグラフィックス 	 • GIMPを使用 (PhotoshopよりもっとGIMPを)色について 文科省「一家に１枚」シリーズ  • 光と色の３原色の混合 ペンやレイヤーのモード• スタンプで消す、コピーする。
• コピーした画像がブラシとなる。
• いかにして領域を選択するか！
• GIFアニメーション（PowerPointでも利用可）
レイヤーを１コマとして作成できる.
GIFファイルをGIMPにドロップして分解・観察・修正• 画像処理で迷路を解く。(道幅が同じで出入り口がある迷路)
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文科省「一家に１枚」シリーズ  									C.C.ではない.		  	h*p://stw.mext.go.jp/series.html 	 

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allRGB http://allrgb.com/
256*256*256＝16,777,216色の全てを使った画像を集めたサイト。
同じ色は１カ所のみでしか使用されていない。
［色］→［色の情報］→［色立体分析］による色数表示は16,777,216

Intercolor 国際流行色委員会 http://www.intercolor.nu/
日本を含む１５カ国の代表が年に２回集まり、２日間検討して流行色を決める。
jafca 日本流行色協会 http://www.jafca.org/
国際委員会の決めた色を元に、日本の春夏、秋冬の流行色などを決める.

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［フィルタ］→［変形］→［対話的歪め］ 	  	 OSC 2015 Tokyo Fall Hiroshi Tachibana

［フィルタ］→［変形］→［対話的歪め］ 	  	 OSC 2015 Tokyo Fall Hiroshi Tachibana

応用例 	 • ホワイトボードが白く映らなかった時に、
1)背景の色の両端を描画色と背景色として取り込む。
2)グラデーションだけのレイヤーを上側に作成する.
3) 上側のレイヤーモードを徐算に変更すると、ほぼ真っ白となるOSC 2015 Tokyo Fall Hiroshi Tachibana

写真の加工修正	•••

プリクラやスマホアプリの進歩等により、珍しくない。
EUPHORIA

http://www.euphoria-imaging.com/portfolio.html

Glenn Feron - The Art of Retouching

http://www.glennferon.com/portfolio1/•

30 Funny Photomanipulations of Animals by HumanDescent（積極的な合成）•

http://abduzeedo.com/30-funny-photomanipulations-animals-humandescent•••

エジプトの新聞写真(偽造)http://www.gizmodo.jp/2010/09/and-the-most-ridiculous-photochopping-award-goes-to.html

原油事故対策指令室(偽造)http://www.gizmodo.jp/2010/07/bps-photoshopped-crisis-command-center-is-terrible-on-every-level.html

人工知能を用いた画像不正検査受託サービス LP-exam東大発ベンチャー
STAP細胞に関する電気泳動画像の分析例  http://lpixel.net/services/research/lp-exam/（１）原画像(微調整あり) （２）明暗反転画像  （３）カラーマップ画像（４）～（６）段階的なコントラスト強調（弱(４), 中(５), 強(６)）（７）～（９）段階的な高域通過処理（スケール  小(７), 中(８), 大(９)）
上記のSTAP細胞に関する電気泳動画像の分析では、（４）～（９）の結果により、他の実験結果の写真を長方形に切り取り、赤枠内にその写真を貼りつけた様子がうかがえます。  

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小保方STAP細胞論文の画像をGIMPで 	 明度のトーンカーブの操作のみで「人工知能を用いた画像不正検査受託サービス

でなくともGIMPで！	

コピペ部分が浮き出るLP-­‐‑exam東大発ベンチャー」h*p://lpixel.net/services/research/lp-­‐‑exam/	OSC 2015 Tokyo Fall Hiroshi Tachibana

より簡単には 	 １）レイヤーをコピーして同じ画像を２枚重ねて、	２）上側レイヤーを徐算モードにして、	３）横に１〜2ピクセル動かすだけでも縦線が浮き出てきます。	
（横方向のハイパスフィルターに相当）

コピペ部分

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ベクトルグラフィックス 	 • Inkscapeを使用 (Illustratorに類似)
やっとVer. 0.91となった.
• パス（ベジエ曲線）の操作• トレース方法のいろいろ
ビットマップを自動トレース
バケツでトレースも有効• パスの和や差
シンバル

ハイハット

タムタム

スネア

フロアタム

• 優れた作品を鑑賞

バスドラ

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Inkscapeでの例 	 

上側下側

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音 	 ••••
•
•
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波形編集
音の観察
MIDI
リアルタイム処理 DJ
楽譜作成
ボーカロイドアレンジ波形合成・シンセサイザー
プログラミングによる＃GoogleのトップページMoog Doodle Synthesizerもいい.

OSC 2015 Tokyo Fall Hiroshi Tachibana音 	 • Audacity• 音を見る
サンプリング周波数（44.1 kHz）側は容易
量子化ビット数（16 bit）は、dB表示で• 可聴周波数範囲を知る 若者にしか聞こえない音• 音楽の音程やスピードを変える（一青窈と平井堅）
自分で簡単にできる！
• ノイズ除去の数通りの方法• ノイズキャンセルの原理• コンプレッサーで極限まで音を割らずに大きく(ボレロ)• ナレーションと音楽のMIX
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純�正律と平均律の響きの違いを可視化 	 

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MIDIデータの作成 	 
• Aria Maestosa
あまり知られていないが、必要十分な機能が揃っている.
• ピアノロール（簡易五線譜、ギターTAB譜）• カエルの歌を入力。輪唱はコピペで作成可

ドレミファ      ミレドー

ミファソラ    ソファミー

ドー      ドードー        ドー    ドド  レレ  ミミ  ファファミレドー  • 楽器の変更、音量、左右にパン General MIDI
• AIFFファイルに出力できる(MacOS版)

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使い方のメモなどを用意 	 OSC 2015 Tokyo Fall Hiroshi Tachibana

音のリアルタイム処理としてDJ 	 • MIXXX

コペンハーゲン大学のTue Haste Andersenさんの博士論文“DJing with Dance Music: The Design and Evaluation of a Digital DJ System”（インターフェイス等の研究）のプログラムを元に開発が続けられている.
ドイツ語版WikipediaのMixxx http://de.wikipedia.org/wiki/Mixxx

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使い方メモ 	 OSC 2015 Tokyo Fall Hiroshi Tachibana

楽譜 	 
• MuseScore（五線譜、タブ譜他）
音楽関連雑誌では一切扱われなかった五線譜の下に自動的に文字や図形を振るプラグインが比較的容易に作成できるので、カスタマイズされた教育用途等にも活用できる。
独自の音符や運指を自動表示する尺八用、篠笛用、琴用、ケーナ用プラグインを作成し、公開中. プラグインは、Qt のQML

MIDIデータを読み込み五線譜にすると便利. IInnkkssccaappeeでフォントを作成 	 
ボーカロイド用のデータ作成•TuxGuitar(ギターのタブ譜)
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ボーカロイド 	 
音楽情報処理研究の成果	
音響学会、情報処理学会 音楽情報研究会		
この分野は世界をリード	日本製OSS  (修正BSD)		
名工大 徳田教授	
h*p://www.sinsy.jp/	
h*p://sinsy.sourceforge.net/			MuseScoreで歌詞を入力  MusicXML形式で出力しSinsyに転送すると、歌声としてダウンロードできる。	

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「オプンソースの歌」は、  （懇親会で歌われるだろう）

オープンソースのボーカロイドで 	 
h*ps://www.ossj.jp/article.php/OSS_Song		Music  XML形式で保存

３種類の声パラメータで男女	オクターブ変更
４種類作り、WAVファイルでダウンロード	  AudacityでMIX

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GoogleのMOOGシンセ

操作メモ  OSSで適当なものが見つからず 	 

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家を作成 	 Sweet Home 3D
３Dグラフィックスの入門
床、壁を作り、色や模様を設定する。
ドアや窓、階段などのパーツをマウスで配置.
椅子や浴槽、植物まで、用意されたパーツを配置
２階建以上も可。
視点を動かして室内を歩き回ることができ、ビデオ化もできる.
• レイトレーシングで高品質な写真も.
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SweetHome  3D操作メモ 	 操作11,,22
選択、方眼紙の移動 	 壁 	  	 部屋 	 寸法線,,文字入力平面図で壁や床、家具等をダブルクリックすると、テクスチャー（色や材質）を変更できます。
平面図を拡大//縮小

見ている方向

窓,扉,椅子な
どの部品

操作33

平面図

家具を配置

視線の角度を上下

視線を左右に回す

視点の高さを上下設置できる部品の調整法
床からの高さを上下に移動
回転
視点

簡易３Ｄ表示 	  	 使用した部品のリスト

マウスoorr左上の矢印で方向を変える.. 	  	 視点は平面図上で移動できます..

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高さを伸縮サイズ((接地面積))の変更

人体模型 	 • Make Human
リアルな人体の３D模型作成

エクスポート3Dプリンタ	
SweetHome3D	
Blender等で
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Stellarium 	 ••••

星空表示ソフトウェア
月食、惑星等も表示
視点を月や土星など地球外にも設定可
望遠鏡も制御可能らしい• NASAが公開しているヒッパルコス星表を使っている.
NASAからDL可• 元データの座標を変換し星として表示する、星の明るさ等の情報の利用方法については、Web上に多数ある.
＞NASA のページからヒッパルコス星表をダウンロード    http://d.hatena.ne.jp/foussin/20120917/1347886005•

極座標等に変換して、Processingを使えば、３Dの動かせる球面上に星を並べるのは容易なので、プログラミング入門の最後の方で利用可能.
（原点を動かして小さな球を描く）分子モデルも同様

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マウスで3D回転のできる(最も簡単な)水分子の  Processingプログラム 	 
int n=3;
float[] x={ 0.0 ,-0.7450 , 0.7450};
float[] y={-0.3843, 0.1921 , 0.1921};
float[] z={ 0.0 , 0.0 , 0.0};
void setup(){size(600, 600, P3D);
noStroke();}void draw(){
background(180, 180, 220);
lights();translate(width/2,height/2,0);
rotateY(mouseX/50.);
rotateX(-mouseY/50.);
scale(100);for(int i=0 ; i<n ; i++){pushMatrix();translate(x[i],y[i],z[i]);sphere(1);popMatrix();}}

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３D分子グラフィックス• Avogadro
分子モデル作成用に使い易い• Jmol
自由自在に３Dグラフィックスを作成できる

OSC 2015 Tokyo Fall Hiroshi Tachibana 	 分子模型を３Dプリンタで 	 •••
•OpenSCAD
座標を与えて球を描く
これを繰り返せば、３D分子模型ができる
Avogadroで作成できるxyz形式ファイルを活用
原子数
元素記号 x y z
元素記号 x y z元素記号 x y z
をLibreOffice Calc(Excel)で整形しOpenSCAD用データを作成

STLデータとして出力し3Dプリンタに。

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分子模型を３Dプリント  OpenSCADでSTLファイルを作成 	 
分子のXYZ座標データを入手or作成
LibreOﬃce  Calc等	
分子は球の集まりなのでtranslateしてsphereを作る	の繰り返しのみ.

数時間程度で見積もり
STL

注文して１週間程度

OpenSCAD

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JmolでVRMLのWRIファイルを作成すると石膏製のカラーが可.