情報のディジタル表現

なぜ、学習するのか

みなさんSociety 5.0」という言葉を聞いたことがあるでしょうか。

人類はこれまで、狩猟社会から農耕社会、工業社会を経て現代の情報社会に至るまで、生産手段と社会構造の飛躍的な変化を経て社会を発展させてきました。そして今、次の大きな変革として 「Society 5.0」 が訪れようとしています。「Society 5.0」 では、我々の身の回りに存在する様々なセンサーや活動履歴(ログ)等から得られる膨大なデータ(ビッグデータ)が、AI (人工知能)により解析され、様々な分野において革新的な変化が起こされていきます。

この変革の中核となる技術がAIであり、コンピュータで情報を扱う際にコアとなる原理が「ディジタル化」なのです。コンピュータ等の原理や仕組みを理解し、どのようなときにどのように活用して情報を判断・処理したらよいかを考える力は、「Society 5.0」の社会において、あらゆる職業で急速に高まっています。

第01回 アナログとディジタル

ほとんどのコンピュータはディジタルデータを用いて処理を行っています。ここでは,ディジタルデータのメリットデメリット,コンピュータがどのようにディジタル情報を扱っているのかを学んでいきます。

▶ 学習目標

ディジタル化のメリット・デメリットについて記述することができる

▶ キーワード

アナログ、ディジタル、ディジタル化

▶ 授業動画

第02回 2進数と16進数

情報をコンピュータやネットワーク上で表現したり、伝達したりするために情報をディジタル化する必要があります。ここでは、数値をディジタル化する方法として、2進法を使う理由を理解し、10進法と2進法、16進法の相互変換の演算ができるように学習していきます。

▶ 学習目標

2進法,10進法,16進法の相互変換を行うことができる

▶ キーワード

10進法、2進法、16進法、2の補数表現

▶ 参考資料

▶ 授業スライド

第03回 情報量の単位


▶ 学習目標

  • データ量について計算することができる

▶ キーワード

ビット、バイト、接頭語

▶ 授業スライド

第04回 文字のディジタル表現

コンピュータが直接扱うことができるのは2進数だけですが,文字を数値に置き換えることで,コンピュータで文字データを扱うことができます。ここでは,文字をディジタル化する仕組みについて学習していきます。

▶ 学習目標

  • 文字をディジタル表現に変換することができる

  • データ量について計算することができる

▶ キーワード

文字コード、符号化、ASCIIコード、JIS X 0201、Unicode、文字化け

▶ 参考資料

▶ 授業動画

第05回 音のディジタル表現

音とは空気の振動が連続した波として伝わるアナログ情報です。では,コンピュータで音を扱うにはどのようにディジタル化すればよいのでしょうか。ここでは,音をディジタル化する手順と表現方法について学んでいきます。

▶ 学習目標

  • をディジタル表現に変換することができる

  • データ量について計算することができる

▶ キーワード

標本化(サンプリング)、量子化、コード化、サンプリング周波数、量子化ビット数、量子化誤差、モノラル、ステレオ

▶ 参考資料

応用問題の解答

▶ 授業動画

第06画像のディジタル表現

画像は文字とは異なり数えることができません。このような情報も工夫してディジタル化することよって,コンピュータで扱うことができます。ここでは,画像をディジタル化する手順と表現方法について学んでいきます。

▶ 学習目標

  • 画像をディジタル表現に変換することができる

  • データ量について計算することができる

▶ キーワード

画素(ピクセル)、標本化(サンプリング)、量子化、コード化、解像度、dpi、階調(グラデーション)、光の三原色

参考資料

▶ 授業動画

第07動画のディジタル表現と圧縮のしくみ

動画は何枚もの静止画を連続的に見せることで,動いているように表現している。動画を表現するには,何枚ものディジタル化された画像を使用するため,ファイルサイズが膨大になる。ここでは,動画のディジタル表現の方法とデータ量を減らすための圧縮の手法について学習していきます。

▶ 学習目標

  • 動画をディジタル表現に変換することができる

  • データの圧縮について計算することができる

▶ キーワード

フレーム、フレームレート、fps、圧縮、可逆圧縮、非可逆圧縮、圧縮、解凍、MP3、WMA、GIF、PNG、JPEG、MPEG、MP4、ランレングス符号化、ハフマン符号化

▶ 授業動画