情報の表現（1）

データと情報

情報処理やコンピュータ科学の立場では、状況に応じて「データ」と「情報」を使い分けます。

語	意味
データ	コンピュータで直接利用できる数値や文字列
情報	データにコンピュータで加工処理を行い、何らかの意味を持たせたもの

  データ              加工（コンピュータ）          情報
  学生氏名  ┐                                 ┌ 氏名
  数学得点  ├──────────────────→ ├ 平均点・順位
  英語得点  ┘                                 └ 評価

アナログとデジタル

	アナログ式	デジタル式
表し方	連続した量を測定して大きさを表す	区別できる離散の単位を数えて大きさを表す
道具の例	ものさし、定規、体重計	算盤（そろばん）、計数機、万歩計
信号	連続的に変化するアナログ信号	1 か 0 かの離散的なデジタル信号

自然界の物の大きさや重さは連続的に変化するアナログ量ですが、 コンピュータの内部ではデジタル量として処理します。

信号とノイズ

データをコピーやダウンロードすることは、「信号を回路やネットワークを介して伝送する」ことに他なりません。 その際、物理的な信号にはさまざまな要因でノイズが加わります。

• アナログ信号は、波形そのものが音質や画質を表しているので、 波形が乱れると音質・画質がそのぶん劣化する
• デジタル信号は、波形が乱れても 「1 か 0 か」さえ判別できれば元のデータを完全に復元できる

信号のデジタル化 ── 標本化と量子化

現実世界の音や画像をコンピュータで処理するには、デジタル信号へ変換する必要があります。 これをデジタル化といい、次の 2 ステップからなります。

操作	何をするか	刻む軸
標本化（サンプリング）	時間の間隔を離散的な値で区切る	横軸（時間）
量子化	電圧の値を一定間隔に区切り、離散値で表す	縦軸（電圧）

離散化された縦軸と横軸の目盛りの交点を与えることで、デジタル信号が階段状の波形として得られます。 実際にはさらに 2 進数に符号化し、1・0 の電圧に置き換えます。 できあがったデジタル信号は、元の信号の近似値です。

画像のデジタル化

画像の場合、離散的な点（画素または pixel）で連続的な平面を区切る処理が標本化です。 1 枚の画像が M 行 N 列の格子状に並んだ画素から構成されます。 そして各画素の色を離散値で与える操作が量子化です。

ビット数と表現可能な情報量

1 ビット（bit）あると、0 か 1 の 2 つの状態を表せます。 1 個の電球が点いているか（on）消えているか（off）と同じです。 2 ビットあると電球が 2 個並び、00・01・10・11 の 4 状態になります。

8 ビットを 1 バイト（byte）といいます。

大きな単位

カタログでは K（キロ）、M（メガ）、G（ギガ）、T（テラ）、P（ペタ）、E（エクサ）、Z（ゼタ）、Y（ヨタ）が使われます。 ここで注意が要るのは、2 の累乗で数える系列と10 の累乗で数える系列の 2 つがあることです。