20070801161957

コンピューター

アナログとデジタルの違いをわかりやすく説明

皆さんアナログとデジタルの違いってきちんと理解されてるでしょうか。

大体は理解されてる事だと思いますが、意外と漠然とされてる人が多いのかなと思ったので記事にしてみました。

アナログとデジタル

テレビを例に

たとえば、2011年にテレビ放送は、それまでのアナログ波放送から地上デジタルテレビ放送(地デジ)に変わりました。
これまでアナログであったものが全てデジタルに変わる。
なんだかアナログよりもデジタルの方が絶対的に良い感じがします。

しかし、実際的に、両者は一長一短、それぞれメリットとデメリットを持っています。

アナログとは

wikipediaより拝借

アナログ(英: analog、英語発音: [ˈænəˌlɔːg] アナローグ)は、連続した量(例えば時間)を他の連続した量(例えば角度)で表示すること。デジタルが連続量をとびとびな値(離散的な数値)として表現(標本化・量子化)することと対比される。時計や温度計などがその例である。エレクトロニクスの場合、情報を電圧・電流などの物理量で表すのがアナログ、数字で表すのがデジタルである。

連続した量というのがポイントですね。
よく見る正弦波(サイン波)なんかがいかにもアナログという感じでしょうか。
pw_sin

対してデジタルとは

wikipediaより拝借

デジタル(英語: digital, 英語発音: [ˈdiʤətl]。ディジタル)量とは、離散量(とびとびの値しかない量)のこと。連続量を表すアナログと反対の概念である。工業的には、状態を示す量を量子化・離散化して処理(取得、蓄積、加工、伝送など)を行う方式のことである。デジタル処理、デジタル記録、デジタル伝送、デジタル制御などがある。

デジタルをビジュアル化すると矩形波になります。
pw_ract
要はアナログ(連続した量)をわかりやすく数字に置き換えようという試みがデジタル化です。

アナログをデジタルに変換する

ということで、アナログとデジタルの関係がわかりやすいように頑張って図を書いてみました。
アナログをデジタルに変換する時の仕組みをご紹介します。

analog_digital_rewrite21

連続的な緑色の波線がアナログ情報で、水色紫色の「同じサイズの四角(=データ)」のたくさん並んでいるのがデジタル情報です。

デジタル化というのはつまり、連続的な曲線を、それに似た形の四角(矩形)に置き換える様な作業です。

デジタル化によるアナログ情報の変質はまぬがれない

図には赤い部分と、紫色の部分があります。
これは、もともとのアナログ波形をデジタルデータ化した時にオリジナルと異なってしまった部分です。

赤色の部分は“サンプリングレート”の不足によって失われた部分です。
紫色の部分は“解像度”の不足によって失われた部分です。

サンプリングレートとは

ある時間内で、アナログの波線の事を何回、四角に置き換えるかという事です。
たとえば、音楽CDのサンプリングレートは44.1kHzです。
これは、1秒間のアナログの音声波形を44100個に分割して、その時点の音声情報をデジタル情報に変換しているものです。
これは相当なめらかで、耳で聴く分にはほとんど違いがわからないかも知れませんが、オリジナルの情報は確実に失われています。

解像度とは

デジタル情報にするには「同じサイズの四角」に置き換えないといけないので、波線からはみ出てしまったり、わずかに足りなかったりする部分が出てしまいます。
この部分の情報は「似てるけど別の物」になってしまいます。

それぞれ精度を上げる事はできるけど

サンプリングレートも、解像度もそれぞれ精度を上げる事は出来ます。
これは上の図で言えば、現在大雑把に敷き詰められている四角をもっと細かくびっしり並べる事ができるという事です。

どこまでもどこまでも精度を上げる事は出来ますが、データ量(=四角の数)は精度に比例してどこまでもどこまでも膨らんでいきます。
それを処理する能力(CPUのパワー)も、保存する場所(ハードディスクやSDカードの容量)もどこまでも必要になってきます。

なのでまあ現実的にこのあたりで折り合いをつけましょうというところで、アナログ波形はデジタル情報化されるのです。

四角の大きさと間隔と数がきっちり決められてデジタル情報となりますので、デジタル情報は簡単にコピーできるのです。

アナログ・デジタルそれぞれのメリットデメリット

アナログのメリット、デメリット

良いところはずばり「早い」という事ですね。いちいち数字に置き換える必要がないので、アナログ信号は回路を通る電気の速度≒光の速度で出力されます。
でも同じものは二度と出せません。一回一回が唯一無二なんですね。決して完璧なコピーが出来ないという点で、これはアナログの利点でもあり弱点でもあります。

また、アナログの情報は媒体(メディア)の物質的な消耗(レコードで言えば針によって溝が削られる等)に応じて劣化していきます。

デジタルのメリット、デメリット

デジタルはアナログに比べて「遅い」です。上で書いた通り、アナログ波で出力された信号を、デジタル回路を通して数値に変換しなければならないからです。
しかし近年の技術の進歩により、処理速度が向上し、十分実用的に「早い」ものになりました。
(十分実用的に早くなったので、テレビ放送は全て地デジ化したということですね。)
最大のメリットはいくらでもコピーできるという点です。しかしこれは最大のデメリットとも言えます。

市場価値としてのアナログ、デジタル

世の中の価値の高低は需要と供給のバランスで成り立っているので、いくらでもコピーができるという事(=デジタル化)は供給が無限という事になります。
つまり、デジタル化してしまうということは究極的にそのものの価値を0にしてしまう事とも言えます。

アナログは唯一無二であり、その事がすなわち価値であると言えるんですね。

ある詩の一節をかりれば、世界にひとつだけの花なのです。

「良くも悪くも唯一無二であるという事で価値がある」というのはコピーの氾濫するデジタル化された社会において、改めての再発見であると思えます。

できるだけ簡単に書こうと思ったんですが、実力不足でやっぱり少し面倒くさい感じになってしまった気がします。

みなさんの理解の一助となれば幸いです。
ここまで読んでいただき、ありがとうございました。

それでは、また♪

デジタル化の利点とは、プログラムに組み込む事で無限に再利用が可能な事だと思います。

こちらの記事も良かったらご覧ください♪
http://giraffeong.com/?p=1618

そしてデジタル情報を扱う上でもっとも基本的で重要な環境であるOSについて
http://giraffeong.com/?p=415

CDの仕組みはわかるのですが、アナログ・レコードの仕組みが謎過ぎたので調べてみました。
http://giraffeong.com/?p=3942

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