デジタル表現

このページではコンピューターが扱うデータにおける表現の仕方、単位について学びます。コンピューターでは電気信号で全て管理するため、アナログで曖昧な表現は通じません。

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デジタル表現

 電気回路で作られているコンピューターは全てを電気信号で管理し、操作する。「電気が流れていない」「電気が流れている」の2種類(1か0)の羅列で全ての情報を処理しているのである。電気が通る道1つで2種類の表現が出来る。電気が通る道が2つあれば4種類の表現が出来る。

2進数

10進数 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
2進数 0 1 10 11 100 101 110 111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 10000 10001 10010
16進数 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 10 11 12

2進数

 電気で出来ているコンピューターは「電気が流れていない」「電気が流れている」の2種類で情報を扱う。それを0と1で置き換えている。その際、0と1で表現されるのが2進数。情報を表せることの単位を「bit」と言い、0と1の二通りを表せること1つを「1bit」と言う。

16進数

 2進数で表現すると数が大きくなりすぎて桁数が増えすぎてしまうことがある。そこで16進数が使われる(カラーコードなど)。

10進数への換算

 10進数の217は(10の0乗)×7+(10の1乗)×1+(10の2乗)×2である。それを利用し、2進数の101は(2の0乗)×1+(2の1乗)×0+(2の2乗)×1=5となる。

単位

 通常、コンピュータにおける情報量の基本単位として「Byte」が使われる。1Byteは8bit、つまり2の8乗通り(256)種類の情報を表現できる。2の10乗ずつをまとめることが多く、1024Bを1KB、1024KBを1MBとなる。
 また、ネットワークの通信速度として「bps」という単位が使われる。これは「bit per sec」の略であり、1秒あたりに転送されるbitの量を表している。
1B 1KB 1MB 1GB 1TB
8bit 1024B 1024KB 1024MB 1024GB

文字コード

コンピューターで文字を表現するためには、2進数で扱えるようにしなくてはいけない。そこで個々の文字に「文字コード」という番号が割り振られた。文字コードは規格が定められていて、各国、各コンピューターで互換性がある。数字の「0」「1」「2」などや改行、空白にも文字コードが割り当てられている。

ASCIIコード

アメリカのANSIという規格団体に定められた。128種類のローマ字、数字、記号、制御コードで構成されている。ひらがななどは表現できない。

JISコード

日本のJISによって定められた規格。

Shift-JIS(SJIS)

Microsoft社によって定められた規格。

EUC

AT&T社がUNIXで漢字などの2Byte文字を表現できるように定めた規格。

Unicode(UTF-8)

世界各国の文字を全てマルチバイトで統一して表現できるように定められた規格。アルファベットしか使わない欧米で規格化された。

画像データ

 最近のコンピュータは静止画や動画といったコンテンツを視覚的に表現できる。データをデジタル化しているのである。

ビットマップ

 画像は通所、ドット(点)の集まりで構成される。1インチ(2.5cm)あたりにいくつのドット(格子)に分割するかを解像度で表す。
解像度はdpi(dot per inch)という単位で1インチ当たりのドットの数を表す。
カラー画像のデータはドットごとに色の情報を持っていて、RGB(赤・緑・青)の各色の明るさを変えて表現する。そのドットをピクセル、画素と言う。 ラスター画像ともいい、PhotoShopなどもビットマップで表される。それに対し、点と点を結ぶ形式の画像をベクター画像と言う。Illustratorはベクター画像である。WEBではビットマップ形式で画像があらわされるが、近年SVG形式と言われるベクター画像で表すことも出来るようになった。

画像のサイズ

 画像は情報量が多い。640×480のドットのVGAサイズの画像を24bitの色で表そうとすると、1ピクセル3Byte×640×480=921600Byteの情報量が必要になる。 そこで、画像の情報は圧縮して利用される。拡張子となっているJPEGやGIF、PNGなどは圧縮の方式である。

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