2-03 情報のデジタル化

1. アナログとデジタル

私たちは日常生活の中で、さまざまな量を取り扱っています。時間や温度のように連続して変化する量を、時計の針の位置や水銀柱の長さのように連続した量で表現することをアナログといいます。一方、連続して変化する量を、一定の間隔で区切った数字や、段階的な数値で表現することをデジタルといいます。

身近な例で理解しよう

情報の種類	アナログの例	デジタルの例
時刻	アナログ時計（針の位置）	デジタル時計（08:23:15）
音楽	レコード（溝の波形）	CD、音楽配信（数値データ）
写真	フィルム写真（銀粒子の濃淡）	デジタル写真（画素の数値）
温度	水銀温度計（水銀柱の高さ）	デジタル温度計（37.2℃）

💡 考えてみよう YouTubeで音楽を聞いたり、スマホで写真を撮ったりするとき、実は全てデジタル情報として処理されています。

デジタル化の仕組み

アナログ情報をデジタル化するには、次の2つのステップが必要です：

1. 標本化（サンプリング）: 連続する情報を一定の間隔で切り取る
2. 量子化: 切り取った値を決められた段階の数値に置き換える

例えば、なめらかな曲線を描くグラフを、1秒ごとに点を打って表現するようなイメージです。

2. 情報をデジタル化するメリット

メリット1: 情報の正確な再現・複製

ノイズ（雑音）への強さ

アナログでは少しのノイズが混じると波形が変化し、もとの情報が劣化してしまいます。しかし、デジタルの場合は、ノイズが混じっても波形の高低（0か1か）がわかれば、情報を完全に再現することができます。

• アナログの問題: カセットテープをコピーするたびに音質が劣化
• デジタルの利点: CDからCDへ何度コピーしても音質は変わらない

完全な複製が可能

デジタル情報は数値データなので、「コピー＝完全に同じデータの作成」が可能です。これにより：

• 音楽や動画を劣化なしで共有できる
• バックアップによる確実なデータ保護が可能
• インターネットでの情報配信が実現

メリット2: 情報の容易な加工・処理

デジタル化すると情報は数値化されるため、コンピュータによる様々な処理が可能になります。

基本的な加工

• 文書の編集、修正
• 画像の色調整、サイズ変更
• 音声の音量調整、エフェクト追加

高度な処理

• データ圧縮による容量削減
• 暗号化によるセキュリティ確保
• AI による自動解析、認識

データ圧縮の仕組み

圧縮とは、一定のルールに従って、データの意味を保ったままデータ量を小さくする処理です。

可逆圧縮	圧縮前と展開後のデータが完全に同じになる方式 使用例：ZIPファイル、文書ファイル、プログラム 特徴：データの完全性が必要な場合に使用
非可逆圧縮	多少のデータ変更を認めて高い圧縮率を実現する方式 使用例：JPEG画像、MP3音声、YouTube動画 特徴：人間が気づかない程度の劣化で大幅な容量削減

身近な圧縮技術

• JPEG: 写真の色情報を人間の目に重要でない部分から削減
• MP3: 音楽の人間の耳に聞こえにくい高周波成分をカット
• 動画配信: リアルタイムで圧縮して配信、受信側で展開

メリット3: 情報の統合的な扱い

数値、文字、音声、静止画、動画などの異なる種類の情報を、すべて0と1の組み合わせで表現できます。これにより：

統合的な処理が可能

• スマートフォン1台で写真・動画・音楽・文書を扱える
• SNSで文字・画像・動画を組み合わせた投稿ができる
• プレゼンテーションソフトで多様なメディアを統合できる

クラウドサービスでの活用

• GoogleドライブやiCloudで様々なファイルを一元管理
• オンライン会議で映像・音声・画面共有・チャットを同時利用

3. デジタル社会への影響

デジタル化は私たちの生活を大きく変えました：

情報共有の革命

• SNSによる瞬時の情報発信・共有
• 動画配信プラットフォームでの教育・エンターテインメント
• オンライン学習の普及

新しいビジネスモデル

• サブスクリプション型サービス（Netflix、Spotify等）
• デジタルコンテンツの販売（電子書籍、ゲーム等）
• データ解析に基づく個人向けサービス

---

確認問題

基礎問題 1. 次の情報について、アナログとデジタルの例をそれぞれ挙げなさい。

• 音楽
• 写真
• 時刻

応用問題 2. 「AAAAAAAABBBBB」を 「A8B5」 と圧縮する方式で、次のデータを圧縮しなさい。また、何文字削減できたか求めなさい。

白白白白白黒黒黒白白白黒黒黒黒黒

発展問題 3. なぜYouTubeは世界中で同じ動画を同時に何百万人もが視聴できるのか、デジタル化のメリットを使って説明しなさい。

---

今日学んだことの活用

次回スマートフォンを使うとき、写真を撮る、音楽を聞く、動画を見る、メッセージを送るといった行為が、すべてデジタル化された「0と1の情報」の処理であることを意識してみましょう。デジタル技術がいかに私たちの日常に深く根ざしているかがわかるはずです。