アナログとは?アナログとデジタルの違いについて解説

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アナログとは何か説明する。また、アナログとデジタルの違いについても説明する。

アナログの情報をコンピューターで操作するために必要なセンサやアクチュエータについても解説し、コンピュータがアナログデータを制御するための仕組みを説明する。


アナログとは?

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。

日本版Wikipedia「アナログ

アナログデータでは、数字と数字の間にある全ての連続量を、別の連続量で表すことができる。

例えば、温度を例にしてみる。

温度を表す時、10℃と11℃の間には10.3℃、10.55℃、10.88888888.....℃といったように様々な温度がある。

この連続した量(この例では温度)を温度計では温度計の液体の高さで表示する。

時計も11時と11時1分の間には、11時0分30秒、11時0分35秒5555......というように連続した量があり、無限の時間は針の角度によって表すことができる。


アナログとは?アナログとデジタルの違いについて解説


デジタルとは?

デジタル英語digital英語発音: [ˈdiʤətl]ディジタル)とは、整数のような数値によって表現される(飛び飛びの値しかない)ということ。

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』

逆にデジタルは、連続的でないものという意味になる。

例えばデジタル時計は、数値によって表される。

例えばコンピューターのデータは、ビットとして、0と1の整数のみで表現される。


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アナログとデジタルの違い

時間を例にしてみる。

アナログの場合は連続した量を表しているため、ある瞬間を切り取ったとき「5時34分35秒6767....」のような形で正確な時間を表すことができる。


アナログとは?アナログとデジタルの違いについて解説
アナログの「5時34分35秒5656....」を表した例。連続した量の場合、単位を小さくしていくことで無限に細かく時間を表せるので連続した量と言える。


デジタルの場合、もし分単位で表示される時計を見ていた場合、「5時34分」と「5時35分」は表示させることができるが、「5時34分〇〇秒」を表示させることはできない。

もし秒単位の時計だったとしても、「5時34分35秒」までは表示できるが、「5時34分35秒〇〇〇〇」の部分まで表示はできない。

なのでデジタルは、アナログのように連続的な量を表してるとは言えず、整数によってとびとびに数値を表現していると言える。


アナログとは?アナログとデジタルの違いについて解説


アナログの情報をコンピュータで制御する

自然界にある多くの情報はアナログ情報でできている。

例えば温度や圧力や光度などは全てアナログ情報だ。

こうしたアナログ情報をデジタル情報に変換することによって、自然界の情報をコンピューターが受け取り、その情報に基づいて、コンピューターを操作することができる。

自然界の情報をコンピューターで活用するために、必要なのがセンサとアクチュエータになる。


アナログとは?アナログとデジタルの違いについて解説ーアナログ情報から物理動作へ


センサとは


アナログとは?アナログとデジタルの違いについて解説ーセンサとは


センサとは、自然界にあるアナログ情報を電気信号やデータに変換するための装置。

温度計は温度という連続した量を、高さや角度といった別のデータに変換するので、センサの一つと言える。

その他にも、自然界の情報をデータに変えるための様々なセンサがある。

  • GPS:位置情報を把握
  • ジャイロセンサ:スマホがどの角度で向いているのかを検出
  • 加速度センサ:加速度を検出
  • イメージセンサ:入ってきた光を電気信号に変換
  • 温度センサ:温度を測定
  • 光センサ:光の強弱を検知して電気信号に変換
  • 圧力センサ:圧力を電気信号に変換


スマホに使われているセンサ

スマホにも様々なセンサが使われており、センサの情報を元にした機能やサービスは多くある。

  • GPS:位置情報を把握 (例:GoogleMap、UberやUber eatsなどの配車・出前サービスなど)
  • ジャイロセンサー:スマホがどの角度で向いているのかを検出(例:Pokemon GOで、ポケモンとカメラの背景を合成する時など。)
  • 加速度センサー:加速度を検出(例:スマホの歩数計機能・スマホのタップ操作など)


A/D変換とD/A変換


アナログとは?アナログとデジタルの違いについて解説ーA/D変換とD/A変換


AはAnalog、DはDigitalを意味し、センサからコンピュータに移行する際に、ADコンバータを使って、アナログ信号をデジタルデータに変換する。

また、コンピュータからアクチュエータに移行する際は、DAコンバータを使い、デジタルをアナログに変換する。


アクチュエータとは


アナログとは?アナログとデジタルの違いについて解説ーアクチュエータとは


電気信号を運動に変える部品をアクチュエータという。


スマホに使われているアクチュエータ

アクチュエータによって「触覚フィードバック」と呼ばれる感触を人工的に生み出す技術が作られている。

スマホでアプリやアイコンを長押ししたときに、実際に押しているような感覚は、触覚フィードバックによって生み出されている。

また、ズーム機能で撮影してもブレないようにするために、レンズアクチュエーターなども使われている。


アナログ情報の更なる活用を目指すIoT (Internet of Things)

IoTでは、日常的に使われている家電など「モノ」にセンサーやアクチュエーターを組み込めるようにすることで、新たなデータを収集したり、新しい活用方法ができるようにすることを目指す。



コンピュータの全体像

コンピュータの全体像を知ると、数学とコンピューターサイエンスの結びつき方もより深く理解できる。

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