コンピュータはどのように情報を表現する?

2進数 (IP01-01 デジタルデータとアナログデータ)

まずは、コンピュータの基本となる「2進数」を振り返ってみましょう。

コンピュータは、電気のONとOFFを利用して動いています。

そのため、「0」と「1」の2種類だけで数を表す「2進数」が使われています。

前に学んだよな。コンピュータは0と1だけで情報を表しているんだった。

しかも、各桁には2のべき乗の重みがあるんだったね。

2進数では、右から順に 20、21、22…という重みを持っています。

このように、各桁の値を足し合わせることで数を表しています。


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16進数 (IP01-01 デジタルデータとアナログデータ)

2進数はコンピュータにとって扱いやすい反面、桁数が長くなりやすいという特徴があります。

そこで、2進数をより見やすく表すために利用されるのが「16進数」です。

16進数は、AからFまでを数字として使うんだったよな。

10がA、11がB、12がC…って対応していたね。

16進数では、「0〜9」に加えて「A〜F」を使うことで、16種類の数字を表します。

また、16進数では各桁の重みは16のべき乗で表されます。

2進数だと長くなるから、16進数でまとめて見やすくするんだったな。


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画像 (IP01-06 画像のデジタル化とデータ圧縮)

画像も、コンピュータの中ではデータとして扱われています。

画像は、「標本化 → 量子化 → 符号化」の流れでデジタルデータに変換されます。

音のデジタル化と流れが似ていたのを覚えてる。

画像は細かい点である「画素(ピクセル)」に分けられています。

この画素をどれだけ細かく分けるかを表したものが「解像度」です。

解像度が高いほど、細かくきれいに表示できるんだったね。

また、カラー画像では「赤(R)」「緑(G)」「青(B)」の3色を組み合わせて色を表しています。

さらに、階調を増やすことで、より自然な色合いを表現できます。

24ビットフルカラーでは、すごくたくさんの色を表現できたんだったな。

はい。ただし、画質を上げるほどデータ量も増えるのでしたね。


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音 (IP01-05 音のデジタル化)

音は、空気の振動によって発生します。

この振動を波として表したものが「音波」です。

音って、空気の振動だったんだよな。

ライブ会場で音が大きいと、空気がすごく振動してるってことなんだね。

音の大きさは「振幅」で決まり、振幅が大きいほど大きな音になります。

また、1秒間に振動する回数を「周波数」と呼び、周波数が高いほど高い音になります。

・音の大きさ

音の大きさは、波の振幅で変化します。

振幅とは、波の縦の幅のことで、これが大きいほど、大きな音になります。

波形 音声再生
小さい音
大きい音

音量に注意

音の大きさは、表す単位として、デシベル(dB)という単位があります。

・音の高さ

音の高さとは、音程のことです。

波形データを見ると、振動回数が多いほど高い音になり、少ないと低い音になります。

波形 音声再生
低い音

周波数 = 約130Hz

高い音

周波数 = 約260Hz

一つの波が伝わる時間を周期と言います。

1秒間に振動する回数を周波数といい、単位をHz(ヘルツ)で表します。

周波数が大きいほど、高い音になります。

振幅が大きいと音が大きくて、周波数が高いと高い音になるんだったな。


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文字 (IP01-04 桁数の多い数と文字のデジタル表現)

文字も、コンピュータでは全て数値として扱われています。

文字に割り当てられた番号を「文字コード」と呼びます。

文字まで2進数で表されるって、不思議だったよね。

代表的な文字コード体系の1つに、「ASCIIコード」があります。

ASCIIコードでは、アルファベットや数字、記号などに番号が割り当てられています。

文字「A」は1000001だったよな。

NULとかDLEみたいな制御文字もあったね。

制御文字は、改行などの特別な動作を表すために使われます。


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データ表現を整理 (まとめ)

数値も画像も音も文字も、全部コンピュータではデータとして扱われてるんだな。

見た目は違っても、最終的には0と1で表しているんだね。

情報 表現方法 確認ポイント
数値 2進数・16進数 桁の重みで表現する
画像 RGB・解像度・階調 画質を上げるとデータ量も増える
音 波形 振幅と周波数で特徴を表す
文字 文字コード 文字に数値を割り当てる

よく整理できましたね。コンピュータは、さまざまな情報を数値として表し、最終的には0と1の組み合わせで処理しています。


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ここまでで学んだ内容で、「ちょっと自信がない」と回答したものについては、もう一度過去のレッスンを確認しましょう。

※この再現版では提出は行いません(送信先は未接続です)

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