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【CAD】パソコン初心者向け：いまさら人に聞けない「アナログとディジタル」
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CAD
記事のカテゴリー
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学習に役立つ豆知識・スキル
こんな方に読んでほしい
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CAD講座受講生
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コンピュータ系講座受講生
記事から得られること
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コンピュータリテラシー全般
1998年からヒューマンアカデミーでCAD講座を担当させていただき、
これまで多くの修了生を輩出して来ました。
修了生の皆さんは、現在、ベテランCADエンジニアとして活躍していますが、
受講生の頃は、以下のようなご質問を多数、受け付けました。
1.作業が思い通り進みません。何かコツがありますか？
どこで、つまづいているのか、また「その打開策はなにか」
https://assist-info.athuman.com/plus/cad-2310-02/
2.ベテランCADエンジニアの勘所は何でしょう?
https://assist-info.athuman.com/plus/cad-2311/
3.PC初心者のためのコンピュータリテラシーを講義して下さい。
第10話、第11話は、上記ご質問1、2について、解説を行いました。
第12話以降は、上記ご質問3
「パソコン初めての方のためのコンピュータリテラシー」を解説します。
皆さんの作業のご参考として下さい。
第12話：教材のダウンロードと解凍・保存
https://assist-info.athuman.com/plus/cad-2401/
第13話：質問シートの使い方～スクリーンショットなど～
https://assist-info.athuman.com/plus/cad-2402-02/
第14話：教室のPCリテラシー
https://assist-info.athuman.com/plus/cad-2403-01/
第15話：ファイルパスの仕組み
https://assist-info.athuman.com/plus/cad-2405-01/
第16話：プロジェクトの仕組み
https://assist-info.athuman.com/plus/cad-2408/
第17話：ウェルネスリテラシー
https://assist-info.athuman.com/plus/cad-2409/
第18話：クリップボードとAutoCADブロックテーブル
https://assist-info.athuman.com/plus/cad-2410/
第19話は、上記ご質問3 コンピュータ初心者のための「アナログとディジタル」について解説します。
■アナログとは？
「連続的」に変化する情報のことをアナログ(analog)情報といいます。
コンピュータはディジタル回路で出来ているので、アナログ情報を処理することはできません。
自然界の情報のほとんどはアナログ情報です。（気温、湿度、音など）
また、紙に書いた文字、紙に描いた図形などアナログ情報です。
皆さんがカラオケ店で、マイクロフォンに向かって歌った声は、マイクロフォンによって、図の様な電気信号に変換されますが、
マイクロフォンによって、電気信号に変換された信号は、アナログ信号です。
■ディジタルとは?
情報を「0」と「1」の様に「2値」に置き換えた情報をディジタル(digital)情報といいます。
コンピュータは情報を処理する装置です。
情報を「0」と「1」の様に「2値」に置き換えた情報をディジタル情報といいます。
例えば、
電圧
「高い」を「1」
「低い」を「0」
光
「強い」を「1」
「弱い」を「0」
図は、
電圧0Vを「0」
電圧5Vを「1」
としたディジタル信号です。
■AD変換とDA変換
ZoomやLINEなどで会話が出来る仕組みを紹介します。
■AD変換(ADconversion)
アナログ信号をディジタル信号に変換することをAD変換(A/D conversion)といいます。
■DA変換(DAconversion)
ディジタル信号をアナログ信号に変換することをDA変換(D/A conversion)といいます。
■AD変換(ADconversion)
今回は、AD変換による携帯電話、Zoomなどの音声通話を行う仕組みを紹介します。
Zoomオンラインセミナーで、私から皆さんに「おはようございます」と話した状態は以下の様になります。
■アナログ信号
私がマイクに向かって「おはようございます」と言うと、その音波(空気の振動)がマイクのコーン紙に伝わり、コーン紙に接続されたコイルによって電気信号に変換されます。(エレキギターと同じ原理です。)
人の声や音楽などは数Hzから20kHz程度の周波数です。電圧は音の強弱、周波数は音の高さです。
わかりにくいので拡大してみます。
更に拡大してみます。
音声信号はアナログです。
つまり、連続的に変化する信号です。
このままでは、ディジタル信号に変換が出来ません
■ サンプリング
アナログ信号を一定の時間間隔でサンプルを取ることを「サンプリング」と言います。以下の様にサンプルを取ります。
1.9V
2.6V
3.5V
4.7V
■ 量子化
サンプル信号を区切りの良い値(例えば8ビット量子化では2の8乗＝256通り)にすることを「量子化」と言います。
1.9V ➡ 2V
2.6V ➡ 3V
3.5V ➡ 4V
4.7V ➡ 5V
量子化によって発生した誤差を「量子化誤差」と言います。音声通話は8ビットなので、誤差が大きく、私が話した声と、皆さんに聞こえる声が少し異なるのはそのためです。
■符号化
量子化した信号（10進数）を（2進数）つまり、ディジタル信号に変換することを「符号化」と言います。
10進数を4ビットの2進数に変換すると、以下の様になります。
2➡0010
3➡0011
4➡0100
5➡0101
※実際の音声通話は8ビットです。
4ビットの2進数に変換された信号がディジタル信号です。
Zoomの音声は、このようなディジタル信号に変換され、電波を変調して皆さんの端末に届き、D/A変換し、「おはようございます」が聞こえます。
ディジタル信号は2値(0または1)なのでコピーしても劣化することがなく、ノイズに強い特長があります。
■まとめ
■自然界のほとんどの情報はアナログです。
ディジタルコンピュータはアナログ信号の処理が出来ません。
■アナログ信号をディジタル信号に変換することをA/D変換といいます。
■ディジタル信号をアナログ信号に変換することをD/A変換といいます。
次回、第20話は、
コンピュータリテラシーVol.2
「いまさら人に聞けないビットとバイト」
を予定しています。お楽しみにして下さいね。
Deep昭和アナログ講師、浅野でした。
参考
CAD講座も、リスキリングを通じたキャリアアップ支援事業の対象講座です。
気になる方は是非まずはご相談ください。
浅野 健一
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CAD
担当
横浜駅前校
所属
自動車部品メーカ/国鉄/専門学校教師を経て、現在、 RME株式会社代表取締役 ヒューマンアカデミー/ポリテクセンター/日本電子専門学校非常勤講師 生産技術/産業ロボット/電子機械システム設計が専門です。 第1級陸上無線技術士／電子科・機械科職業訓練指導員。どうぞ、宜しくお願いいたします。
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