情報I「デジタル化と情報デザイン」練習問題と解説

アナログは切れ目なく変化する連続量、デジタルは段階に区切った離散量です。デジタル化すると、コピーしても劣化しない・編集や圧縮がしやすい・種類の違うデータ（文字と音と画像）をまとめて同じ機器で扱える、という利点が生まれます。一方で、区切った時点で元の波の細かい情報は失われるため、必ず誤差がつきまといます。この「便利さと引きかえに誤差が出る」という構図が、情報デザイン分野の出題の背骨です。

音をデジタルにする手順は必ずこの3つの順番です。標本化（サンプリング）で一定の時間間隔ごとに波の高さを読み取り、量子化で読み取った高さを決められた段階に丸め、符号化で各段階を2進数のビット列に置きかえます。標本化周波数を上げるほど時間方向が細かくなり、量子化ビット数を上げるほど高さ方向が細かくなります。どちらも上げれば音質は良くなりますが、そのぶんデータ量が増えます。

元の信号に含まれる最高周波数の2倍より高い標本化周波数で標本化すれば、元の波を復元できる、という定理です。人間の可聴域の上限が約20kHzなので、その2倍以上にあたる44.1kHzがCDの規格として選ばれています。「なぜ44.1kHzなのか」を説明させる問題では、この2倍という関係に触れられているかが採点の分かれ目になります。

画像は細かい点（画素／ピクセル）に区切り、各画素の色を数値で表します。1画素あたりのビット数を増やすほど多くの色を表せます。ディスプレイは赤・緑・青を重ねるほど明るくなる加法混色（RGB）、印刷は重ねるほど暗くなる減法混色（CMYK）です。また、点の集まりで表すラスタ形式は拡大するとギザギザになり（写真向き）、点や線を数式で表すベクタ形式は拡大しても劣化しません（ロゴ・図形向き）。

可逆圧縮は元に完全に戻せる方式（ZIP、ランレングス法など）、非可逆圧縮は人が気づきにくい情報を捨てて圧縮率を高める方式（JPEG、MP3など）で元には戻せません。圧縮率は「圧縮後 ÷ 圧縮前」で表します。文字については、文字1つ1つに番号を割り当てた体系が文字コードです。ASCII（英数字中心）、シフトJIS、そして世界中の文字を統一的に扱うUnicode（符号化方式にUTF-8など）があります。送信側と受信側で文字コードが食いちがうと文字化けが起きます。

伝えたい相手に正しく伝わるように情報を整理する考え方です。抽象化は要点だけを取り出すこと（ピクトグラム、路線図、アイコン）。可視化は数値を図やグラフで見えるようにすること。構造化は見出し・階層・並び順で関係を整理することです。あわせて、年齢・言語・障害の有無によらず最初から多くの人が使えるように設計するユニバーサルデザイン、使い方を利用者に示す手がかりであるシグニファイア、使いやすさを表すユーザビリティ、そして誰もが利用できる度合いを表すアクセシビリティという用語もセットで覚えます。