コンテンツのディジタル化（文字コード・圧縮方式）【ITパスポート講座】

今回は、ITパスポートで学習するコンテンツのディジタル化に関する内容を学習していきます。

コンテンツのディジタル化

前回、コンピュータは全て0と1を用いて表現していることを学習しました。数値に関する情報は2進数に置き換えれば良いので想像しやすいですが、それ以外の文字・画像・動画などをどのように扱っているか学習しましょう。

また、データの圧縮方式についても学んでいきましょう。

文字のディジタル化

コンピュータでは文字も数字と同様に0と1の羅列で表現します。

例えば”a”であれば01100001、”b”であれば01100010など、文字ごとに対応するビット列を割り当てます。

ビット列を文字に対応させるかどうかは文字コード体系によって使い分けます。

よく使われる文字コード（ASCⅡ・JIS）

アルファベットの大小・数字・記号を表現する場合、100種類ほどの文字種を表現できれば良いので、7ビット\(2^7=128\)あれば表現できます。

上記のaとbも該当しますが、7ビットで表現するコード体系をASCⅡコードと呼び、先頭に1ビットエラーチェックの符号をつけて8ビットで表現します。

日本語の場合はこれにひらがな・カタカナ・漢字も含まれ、7ビット程度では全く足りません。そこで16ビットの文字列を使ったJIS漢字コードを用いて表現します。

その他の文字コード

上記の文字コード以外にもいくつか文字コードがあるので紹介します。試験での出題頻度は上記よりは低いものの、出ないとは言い切れないので覚えておきましょう。

画像のディジタル化

画像も文字列同様、0と1で表現しています。

画像の場合、一つの画像を1つの点(ピクセル)に分割し、それぞれの点を色で表現します。

また、画質を表す言葉に画素数や解像度があります。

画素数は1枚の画像をいくつのピクセルで表現しているかの数値です。

一方で解像度はピクセルをどれくらいの濃度で並べたものか表現しています。

一般的に、縦方向の解像度と横方向の解像度を掛け合わせることで画素数を求められます。

画素数が多い方がきめ細かい表現を可能となるため画質は向上します。その分、保持するデータ量は大きくなる点も注意です。

また、先ほどそれぞれの点を色で表現していると書きました。この色の表現は色数と呼ばれる要素で決定されています。

色を表現する場合も文字同様、異なる色に異なるビット列を割り当てることになります、具体的にはRGB（Red・Green・Blue）の3色を組み合わせて色を表現します。

R・G・Bにそれぞれ1ビットずつ、計3ビット割り当てれば8色の表現が可能です。

さらに1つのピクセルにR・G・Bそれぞれ8ビットずつ、計24ビット割り当てた表現をフルカラーと呼びます。

静止画の描写（ラスタ形式・ベクタ形式）

静止画を書くにあたって、点の集合を用いる形式をラスタ形式またはビットマップ形式と呼びます。

一方、複数の点の位置と、それらをつないだ線・色・カーブなどを数値データとして保有し、都度再現する形式をベクタ方式と呼びます。

写真や細密画など、都度描写に向かないものはラスタ形式、図形や図面など、データ量を落として保有しやすいものはベクタ方式が向いています。

画像のデータ型についても確認しておきましょう。

動画のディジタル化

動画の表現は1秒間の間に何枚、何十枚もの画像を連続表示して表現します。

1秒間で何枚の画像を表示するかを表す単位として、フレームレート（fps）があります。

フレームレートが高ければ高いほど、滑らかな動画になりますがデータの処理量が増加します。

動画の圧縮形式は以下の通りです。

音声のディジタル化

音声（音）は、高校の物理の授業で習った事がある方も多いと思いますが、波として表現される情報です。

波は連続性があるためアナログ情報であり、コンピュータが扱うには変換する必要があります。

波のアナログ情報をディジタル情報へ変換するために、PCM（Pulse Code Modulation：パルス符号変調）と呼ばれる方式を用います。

PCMの流れとしては、アナログ情報を一定の時間間隔で測定(サンプリング・標本化)し、測定値を数値化(量子化)することでディジタルへと変換します。

音声の圧縮形式を確認しておきましょう。

圧縮技術

画像・音声・動画はいずれも膨大なデータ量になるため、圧縮せずに送信・保存をしようとすると、ネットワーク帯域を圧迫してしまったり、HDD内部を直ぐに埋め尽くしてしまったりする弊害があります。

そこでデータ圧縮を行い効率よくデータを管理します。

データ圧縮方式には圧縮後に完全に戻せる可逆圧縮方式と、完全に戻せない非可逆圧縮方式があります。

画像・音声・動画それぞれの圧縮方式が可逆方式なのか日可逆方式なのか確認しておきましょう。

	可逆方式	非可逆方式
画像	・GIF ・PNG	・JPEG
音声	・MP3 HD	・MP3
動画	・AVI	・MPEG

コンテンツのディジタル化の例題

実際に例題を解いて問題に慣れていきましょう。

問1

問2

問3

問4

コンテンツのディジタル化のまとめ

今回は各コンテンツのディジタル化について学習しました。色の表現や圧縮形式は頻出事項なのでしっかりと押さえておきましょう。

次回は情報数学の論理演算に関して学習します。