2進数・デジタル化・文字コードから情報表現を理解する

10進数では各桁が10の累乗、2進数では各桁が2の累乗を表します。例えば2進数1101は、8+4+0+1=13なので10進数13です。

10進整数を2進数へ変換するときは、2で割った余りを下から読む方法や、2の累乗の和へ分解する方法が使えます。

8進数は3bit、16進数は4bitと対応させやすいため、長い2進数を短く表現するのに便利です。例えば2進数1111は16進数Fです。

基数変換では、変換後も値そのものは変わりません。表し方だけが変わります。

bitは0または1の二つの状態を表す最小単位です。n bitあれば、組合せとして2ⁿ通りの状態を表せます。

1byteは8bitです。例えば1byteなら256通りのビットパターンを表現できます。

k、M、G、Tなどの接頭語は大きな量を表すために使われます。問題では10進系か2進系か、単位の定義が与えられている場合はその条件に従います。

厳密に2の累乗を示す単位としてKiB、MiBなどの二進接頭語が使われる場合もあります。試験では問題文の定義を確認して計算します。

アナログ信号は時間や値が連続的に変化します。デジタル化では、まず一定間隔で信号値を取り出す標本化を行います。

次に、取り出した値を有限個の段階へ対応付ける量子化を行います。量子化の段階数が有限なので、元の値との差で量子化誤差が生じます。

最後に、量子化した値を0と1の組合せとして表す符号化を行います。

音声や画像では、標本化頻度や量子化bit数を増やすと一般に再現できる情報は増えますが、その分データ量も増えます。

コンピュータでは文字を数値へ対応付け、その数値をビット列として保存・送信します。この対応規則が文字コードです。

ASCIIは英数字や記号などを扱う代表的な文字コードです。Unicodeは世界中の多様な文字を共通のコード体系で扱うことを目指した規格です。

UnicodeとUTF-8などの符号化方式は同じ言葉として扱わないことが重要です。Unicodeは文字にコードポイントを割り当てる体系で、UTF-8はそれをbyte列へ符号化する代表的な方式の一つです。

異なる文字コードとして解釈すると、意図した文字と異なる表示になる文字化けが起こることがあります。