1．アナログとデジタル

アナログとデジタル
錦織 昭峰
元々はアナログ情報であったのに，最近はすべてデジタル情報に変換されています。テ
キスト [ 飯島淳一 著「入門 情報システム学」日科技連 ]
p.83
の 5.5.1 には 「文字」，
p.83, 84 の 5.5.2 には 「音」，
p.84, 85 の 5.5.3 には 「静止画像」
，
p.86
の 5.5.4 には 「動画像」
，
をデジタルへ変換する方法が記載されています。それぞれが別の方法であり，最も基本的
な方法が一つだけ記載されています。最近では，いくつかの方法が使用されています。
デジタル情報として用いられる 0 と 1 のために，二つの状態を表す必要があります。音
楽を聴くための CD（コンパクトディスク）は，CD の表面に開けた穴の大きさ（丸い穴と，
細長い穴）で区別しているようです。また最近は，ガラス繊維でできた「光（ひかり）フ
ァイバー」の中に光を通して，光の点滅で 0 と 1 の状態を送っているようです。
デジタルに変換するときの基本的な考え方は，アナログで表された度合いの強さ（音で
言えば音の振幅，色で言えば３原色の混ざる度合い，など）を数字で表すと，無しのゼロ
から，最大の数値までで，第何番目であるかを数値で表現することです。０または１とい
う，二つの状態表現しかないビットが８個（これを１バイトと言います）で表される数値
は，
0
から 255 まで
（合計 256 個の数値）
です。
（2 の 8 乗＝2×2×2×2×2×2×2×2＝256）
1
十進数と，
（0 または 1 の）二進数の対応は，以下の通りです。
十進数
二進数
0
0
1
1
2
10
3
11
4
100
5
101
6
110
7
111
8
1000
9
1001
10
1010
11
1011
・・・
255
11111111
256
100000000
・・・
例えば，普段使用される 11 という数値の代わりに，1011(あるいは 00001011)という二進
数の数値を用います。
5.5.2 節の音声の表現においては，図 5.7 の左側の波形が元のアナログ情報です。真ん中
の図のように，1 秒間を 8000 等分して，その各々の音の振幅を数値で表しておいて，その
音をつないで聞くと，人間の耳には連続した音に聞こえます。
具体的に述べると，1/8000 秒ごとに，
真ん中より上は +128 レベル，真ん中より下は －128 レベル
で区分けをして，音の位置はどのレベルかを数値で表します。
（合計は 256 のレベルです。
）
この図 5.7 では，1/8000 秒で音が推移していて，数値は 0，28，92，
・・・です。この数値
を 8 ビットで表すと，
00000000 00011100 01011100 ・・・
となりますので，この 0 と 1 の信号がデジタル情報であり，この信号を利用します。予め，
1/8000 秒とか，8 ビットで一つの音を表すことは決めておきます。
2
このデジタルの問題点は，音の振幅の上限と下限を予め決定してしまい，それより上と
下の音は表現できないことです。現在でも，振幅の上限と下限は人間の耳で聞こえる範囲
内としています。人間には聞こえない音だけとはいえ，音の一部をカットして無しにして
いることに問題があると指摘する音楽家もいました。
逆にデジタルの利点は，この図 5.7 の右側のデジタルの波形は 0 または 1 しか表してい
ないことがあらかじめ分かっていますので，多少波形が曲がって変形しても，元の波形は 0
または 1 のどちらを表しているかを推定できることです。
光ファイバーのケーブルによって光の点滅を送りますが，ケーブルを伝わっていくうち
に光は減衰してしまいます。そのために，デジタル情報は 70～100 キロメートル離れた地
点まで送って，そこまで送った間に変形した波形を基にして 0 または 1 を推定して，その
中継地点で元の 0 または 1 のキチンとした波形に戻すことによって，更に 70～100 キロメ
ートル離れた地点まで送ることができます。この中継器を並べておいて，日本から米国ま
でデジタル情報を送っています。[朝日新聞 2008 年 6 月 23 日]
それに対して，この図の左側のアナログの波形は，少し曲がると，元の波形がどんな形
だったかも分からなくなるので，元に戻すことができません。そのために，長距離を送る
ことが難しくなります。
3
静止画については，p.84, 85 の 5.5.3 に記載されています。どんな色も，３原色の混ざる
度合いの程度で決まります。ただし，３原色は「色の３原色（シアン，マゼンタ，イエロ
ー）
」と「光の３原色（RGB，赤，緑，青）
」は異なります。このテキストの p.85 には一例
があり，ロイヤルブルー（藍色，この紫みの青）は，
赤は 0， 緑は 83，
青は 150，
の度合いで３原色が混ざっています。ここでは，最も多く混ざっているときには，最大の
数値 255 としています。0 または 1 の 2 進数で表すと，
0 は 00000000
83 は 01010011
150 は
10010110
ですから，この８ビット(１バイト)で一つの原色を表すことになります。
デジタルカメラで，１枚の写真に 1000 万画素あるとすると，1000 万個の画素（ピクセ
ル）があり，１個ずつが３原色の混ざる度合いを表す数値を三つ持っています。つまり，
３原色で 3 バイト×1000 万個ですから，3000 万バイト，つまり，2.4 億ビットです。この
デジタル情報は多すぎるので，現在では「情報の圧縮」をして，ビットの合計数 2.4 億ビッ
トを減らしています。
文字では，例えば漢字は，デジタル情報としては，1 文字で 2 バイト（16 ビット）で表
されます。例えば，
「情報」という漢字は，
（JIS 漢字コード表の場合には，
）
情 は
00111110 01110000
報 は
01001100 01110011
です。[ 坂和正敏 他 著「情報科学入門」朝倉書店 ] どんな文字であるかを表すデジタル
情報と，その文字の活字の大きさなど（例えば，明朝体 10.5 ポイントの文字）を表すデジ
タル情報が必要です。
以上
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