データの正体 — 文字・画像・音・動画の正体

初級の解説は準備中のため、初級の内容を表示しています。

概要 — まず全体をつかむ

写真も文章も音楽も動画も、コンピュータの中ではすべて0と1でできています。ここでは、その0と1がどんな種類のデータになり、どう扱われるかを見ていきます。0と1やビット演算そのものの仕組みは 2進数とデータ が担当します。

詳細 — 1段階ずつ追う

データには種類がある

ひとくちにデータと言っても、扱う中身によっていくつかの種類(メディア)に分かれます。

  • 文字(テキスト) — 文章やプログラム
  • 画像 — 写真やイラスト
  • 音(音声) — 音楽や録音
  • 動画 — 画像と音を時間に沿って並べたもの

どれも最後は0と1ですが、「どう0と1に置き換えるか」のルールが種類ごとに違います。

メディアはどう作られる

現実の見た目や音を、コンピュータが扱える数値に変えることをデジタル化といいます。

  • 画像 — 絵を細かいマス目に分け、1マスごとの色を数値で記録する。この1マスを画素(ピクセル)と呼ぶ
  • — 音の波の高さを、短い間隔でくり返し測って数値の列にする
  • 動画 — 少しずつ違う画像(コマ)をパラパラ漫画のように高速で切り替え、そこに音を重ねる

「細かく区切って数値にする」——これがデジタル化の共通のやり方です。

アニメーション『画像のデジタル化(画素とRGB)』を開く
画像のデジタル化 — 画素とRGB絵をマス目(画素)に分け、1マスの色を「赤・緑・青」3つの数値で記録する① 絵をマス目に分ける(1マス=1画素)② 1画素を拡大この1マスの色は…③ 3つの数値(各 0〜255)で記録赤 R255緑 G201青 B96光の三原色。3つの強さの組み合わせであらゆる色を表す(例: 全部255=白)解像度 = マス目の細かさ画素が多いほど絵は細かくなるが、そのぶんデータ量も増える1画素 = 3バイト(R・G・B 各1バイト)が基本例: 4000×3000画素の写真 = 約36MB(圧縮前)→ だから圧縮する

データ量と圧縮

データの大きさはデータ量で表し、単位は バイト → KB → MB → GB → TB と大きくなります。

  • 短いメール1通 … 数 KB
  • 写真1枚 … 数 MB
  • 映画1本 … 数 GB

大きなデータを小さくまとめる技術が圧縮です。元に完全に戻せる可逆圧縮(ZIPなど)と、少し情報を捨てて大きく縮める非可逆圧縮(JPEG・MP3など)があります。

アニメーション『可逆圧縮と非可逆圧縮』を開く
可逆圧縮 と 非可逆圧縮小さなコマ=情報のかけら。元 → 圧縮 → 復元 で、残る情報量を見比べる可逆圧縮(ロスレス)元データ(20コマ)圧縮情報は1つも捨てない圧縮データ(小さい)情報は完全保持復元復元データ✓ 元と完全一致データ量:大データ量:中(縮む)データ量:大(元通り)例:ZIP・PNG・FLAC / 1バイトも失えない 文書・プログラム 向き非可逆圧縮(ロッシー)元データ(20コマ)圧縮気づきにくい情報を捨てる圧縮データ(とても小さい)8コマ分を破棄復元復元データ≈ 元に近いが同じでないデータ量:大データ量:小(大幅減)捨てた情報は戻らない例:JPEG・MP3・H.264 / 多少の劣化が許される 写真・音・動画 向き可逆=完全に戻せる(縮みは控えめ)/ 非可逆=戻せないが大幅に縮む。用途で使い分ける

⚠️ うまくいかないとき

  • 文字化け — 文字の読み方(文字コード)が食い違い、別の文字に見える
  • 開けない — データの形式と、開こうとしたアプリが合っていない
  • 無駄に重い — 用途に合わない形式で保存している(写真を大きいまま送る、など)

関連する知識

理解度チェック

そのまま解けます(成績は保存されません)。無料アカウントを作ると、学習の記録と進捗の山登りが始まります。

1. 文字も画像も音も、コンピュータの中では最終的に何で表されている?

2. 同じ「0と1の並び」でも別物に見えることがあるのはなぜ?

3. 写真を「JPEG」で保存すると容量が小さくなる代わりに起きることは?

4. 音楽をデジタルデータにするとき、コンピュータは音をどう記録している?

5. 画像を作るとき、絵を細かいマス目に分けた「1マス」を何と呼ぶ?

6. 動画はどうやって作られている?

7. 「文字化け」が起きる主な原因は?

8. データ量の単位を「小さい順」に並べたものはどれ?

9. 大きなデータを小さくまとめる技術を何と呼ぶ? 漢字2文字で答えてください。

10. ZIPのように「元に完全に戻せる」圧縮を何圧縮と呼ぶ? 漢字で答えてください。