アナログとデジタルとは？：連続値表現と離散値表現🖥️

半導体Times

2024年6月1日 23:33

一言で言えば…

アナログとは連続した値（連続値）で表現すること、デジタルとは飛び飛びの値（離散値）で表現することです。

この記事では、アナログとデジタルの違いについて出来るだけ分かりやすく説明しますね✨

アナログとデジタルの語源

アナログの語源は、Analogyであり、類似性（区切りなく続いていく）を意味します。一方で、デジタルの語源はラテン語のDigitusからきており、指という意味です。

なぜ「指」が飛び飛びの値を表現するようになったかというと、指で数字を数えるときは、

１、２、３、・・・

のように、必ず自然数（natural number、1からスタートして1を順次足し合わせて得られる範囲の数）になりますよね。指を使って、1.5、2.3という小数は表現できません。

身の回りのアナログとデジタル

一番身近なアナログとデジタルの違いは　”時計”　でしょう。

アナログ時計⇩

デジタル時計⇩

アナログ時計は、針が連続的に移動しており、その角度によって現在の時刻を表現しています。この連続的というのが、アナログの特徴です。

一方、デジタル時計は、針は存在せず、ある数字が一秒後には全く異なる数字に変わっていますよね（１⇒２のように）。この非連続性、離散性がデジタルの特徴です。

グラフで見る、デジタルとアナログ

アナログデータとデジタルデータをグラフの形で表現すると以下のようになります。

アナログデータは、数字が連続的に続いているので、滑らかなカーブを描いたグラフになっています。一方で、デジタルデータは数字が飛び飛び（１と０だけ）なので、水平・垂直な直線で示されたグラフになっていますね。

デジタルデータとアナログデータは互いに行き来することができます。
この行き来のことをアナログ化、デジタル化と言います。

アナログ化（D/A変換）：デジタルデータ　⇒　アナログデータ
デジタル化（A/D変換）：アナログデータ　⇒　デジタルデータ

アナログ信号は連続値なので曲線、デジタル信号は離散値なので直線だと考えると、A/D変換、D/A変換を通じてグラフは以下のように変化します。

コンピュータはデジタルで情報を処理

コンピュータの中では、情報はすべてデジタルに変換されて処理されています。

サラッと言いましたが、これはすごいことです。

こうやって私が書いている日本語の文章も、コンピュータの中ではすべて０と１の情報を組み合わせることで表現されています。

人間の会話のような言語表現を、専門的には　”自然言語”　と呼びますが、この自然言語もコンピュータの中では単に０と１だけで処理されています。

では、そもそもどうやって０と１を判定しているのでしょうか？

ここにはいろいろな手段があります。例えば、

電圧が高いときを１、低いときを０
電流が流れているときを１、流れていないときを０
磁石がN極のときは１、S極のときは０
光が反射したときを１、しなかったときを０

こんな感じで、１と０を判定することができます。

デジタルデータの特徴

ここではなぜコンピュータがデジタルで情報処理しているのかを知るために、デジタルデータの特徴について述べていきます。

デジタルデータの利点◎

様々な情報を統合的に扱える
・アナログでは、文字はノート、画像はアルバムのように別形式
・デジタルでは、文字も画像も０と１だけで表現されている
編集やコピーが簡単
・ノートに書いた文章は途中で間違えるとすべて書き直し
・コンピュータのデータは特定部分だけ修正可能
情報の再現性が高い
・アナログだとノイズによって、情報が若干欠落すると大きな影響
・デジタルだと閾値を設けてあげれば、復元可能
データを高速に処理可能
・０と１だけに単純化されているため、小数点など考慮せずに処理可能

デジタルデータの欠点△

細かい情報が失われる
・CDは記憶された情報を決められた順番で再生する
・仮にどこかで情報が抜けていれば、曲が分からなくなる
直感的な理解が難しい
・アナログ時計の方が、パッと見たときの概略をつかみやすい

このような利点・欠点を踏まえたうえで、コンピュータでは利点が上回っていると判断されているためにデジタルデータでの処理が行われているのです。

まとめ

アナログとは連続した値（連続値）で表現すること、デジタルとは飛び飛びの値（離散値）で表現すること。
デジタルデータとアナログデータを行き来することをアナログ化、デジタル化と言う。
コンピュータの中では、情報はすべてデジタルに変換されて処理

この記事でアナログとデジタルのことがよくわかった！勉強になった！という方は、ぜひスキをお願いします😍

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参考文献

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