アナログとディジタル 五感 視覚、聴覚、味覚、臭覚、触覚 埼玉県立越ヶ谷高等学校・情報科

→ 連続的に変化しうる量として表現すること アナログデータ 自然界の現象は全てアナログ。 自然界の物理量の範囲 最 小 〜 最 大 有効桁数 長さ[m] 質量[kg] 時間[s] 1.00×10-10 〜 9.46×1020 1.66×10-27 〜 4.00×1041 6.00×10-12 〜 4.73×1017 〜31桁 〜68桁 〜29桁 長さ 原子の半径 銀河系の直径 質量 原子の質量 銀河系の質量 時間 測定可能時間 宇宙の年齢 無限に大きい量から無限に小さい量がある →　連続的に変化しうる量として表現すること

アナログデータの例 音声データの場合 いくら 拡大 しても 滑らか 物理量は変わっても波形は変化しない。

ディジタルデータ 数値に有効な桁数が存在し、不連続な 量 アナログデータ ディジタルデータ ディジタル化 電卓の平方根の例の後に行なう(22回で駄目)

1.最小量を決定して、不連続化されたデータに する。 2.不連続にしたデータを整数で表すこと。 ディジタル化 1.最小量を決定して、不連続化されたデータに する。 2.不連続にしたデータを整数で表すこと。 ○ 時間の最小量を決定すること ○ 時間以外の量の最小量を決定すること 標本化 量子化 「1[s]間に何個のデータを取ってくるか」で表すことが多い。 例 音声 → サンプリング周波数[Hz(ヘルツ)] 動画 → fps(フレーム/秒) 「可能な最大値と最小値の間を何等分したか」を二進法の桁数で表す。 例 CDの音質(65536分割) → 16bit モニタの発色(RGB 256,256,256分割) → 24bit(8bit×３) モニタの発色 16,777,216色(1677万色) ディスプレイ 画面サイズ 1152x864約1Mピクセル 発色 32(8x8x8色+8光度)bit 91dpi インチ(2.54cm)

０と１だけを用いて表す記数法 二進法で表された数値を二進数という 二進法とは ０と１だけを用いて表す記数法 二進法で表された数値を二進数という 十進数 二進数 十進数 二進数 0 0 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 1bit 10 11 100 101 110 111 2bit 4bit 3bit

ディジタル化の一例 標本化してから量子化し、整数値にする。 標本化 量子化 10(十進法 ) 5,8,9,9,9, 8,6,4,2,1, サンプリング周波数 10[Hz] 量子化 10(十進法 ) 人間の聴覚 20〜20[kHz](20,000[Hz]) 標本化定理より、40[kHz]は必要。 CDは44.1[kHz](44,100) 標本化定理は波形に対する定理 整数化 5,8,9,9,9, 8,6,4,2,1, 0,0,1,3,4, 6,7,7,8,…

続く……

電子回路におけるアナログとディジタル 電流や電圧の量そのものに意味がある。 アナログ回路 → 基準値を越えるか、越えないかに意味がある。 アナログ回路 → ディジタル回路 → 電流や電圧の量そのものに意味がある。 基準値を越えるか、越えないかに意味がある。 瞬間ごとの量に意味 0.1[s]ごとに読み取ると 6.6 8.7 10.2 10.4 8.9 6.8 5.3 5.0 5.8 6.8… 一定時間に 伝達できる データ量は アナログの 方が多い アナログデータでは、読み取り精度も問題になることもある。 ある時刻に基準値を越えているか、 越えていないかに意味 0.1[s]ごとに読み取ると 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 …

アナログの優位性 1. 2. 3. 自然現象はアナログであり、ディジタルデー タも最終的にはアナログに戻さなくては人間 にとって意味がない。 ディジタル化するとデータは劣化する。 一定時間に伝えられるデータ量はディジタル よりが多い。 人間が情報を受け取るには、五感を利用するので、アナログ化は絶対に必要(ブレインマシンインターフェイスが進歩すると、そうとは言い切れなくなる)。 しかしながら… 私たちはディジタルの方が良いことを知っており、 時代もディジタルの方向にどんどん進んでいる。 それは何故？

ディジタルデータはノイズの影響を受け難 い。 データの転送や保存の過程では物理現象を使用している(アナログ)であるので、アナログデータもディジタルデータも同じノイズの影響を受ける。 見ないで アナログデータがノイズの影響を受けた場合の復元の可能性 復元 不可能 復元可能 ディジタルデータがノイズの影響を受けた場合の復元の可能性 見ないで

コピー(ダビング)の影響 コピーによる品質への影響 品質 時間 オリジナルの品質 ディジタル化 による劣化 ディジタル化されたデータの品質 アナログデータ オリジナル ディジタルデータ ディジタル化されたデータの品質 コピーに よる復元化 コピーに よる劣化 コピーした ディジタルデータ コピーした アナログデータ 時間

転送や保存の過程でデータの劣化が極めて少な い。 データの種類によって転送や保存の為のメディ アを選ばない。 数学的な処理が可能である。 ディジタルデータの優位性 1. 2. 3. 転送や保存の過程でデータの劣化が極めて少な い。 データの種類によって転送や保存の為のメディ アを選ばない。 数学的な処理が可能である。 オリジナルと同じ品質のコピーが可能である。 コピーや転送が容易である。 盗聴→ネットワーク上のデータを簡単にのぞくことが出来る。 コンピュータを利用して複雑な処理を 高速に行なえる。 違法コピーや盗作、盗聴などの犯罪が起き易い！

課題 1,データ転送速度について説明する時間が取れるか？ 2.ファイルのサイズについて説明する時間が取れるか？ END