情報C[編集]情報Cでは、情報のデジタル化のしくみについてより詳しく説明する。通信機器のしくみについて詳しく説明し、その使い方について述べる。情報のディジタル化[編集]高等学校情報Bでは、様々な情報を0と1だけを用いて表現する方法について述べた。ここではそれらの手法についてより詳しく説明する。データなどの扱い方についてより詳しく述べる。数値[編集]まず、数値について説明する。ここではそれらについてより詳しく扱う。デジタルデータとすることが出来た。10進数で、'abc.de'と書かれる数があるとする。123.45などの小数は、この形で表わされる。10^{2}a+10^{1}b+10^{0}c+10^{-1}d+10^{-2}e}と書くことが出来る。これは、10進法では、大きさが10倍になるごとに、桁が1つずれることに対応している。e)から、唯一の10進数の数を定める方法を与える。|の記号は、小数点の位置を表わしている。数の組に含まれる整数の数は、与えられた有限小数の性質に応じて変化するものとする。逆の証明は数学的帰納法によらなければならないのでここでは省略するが、ある整数nに対して、対応する数の組を見つけ出す方法を与えておく。nよりも小さく、しかも10のべき乗で表わされる数の中で、最も大きいものを見つける。1で得たべき乗の指数をeとする。割って、商dと余りrを求める。整数の組の中で、最も上に書くべき量が、dである。1から4の作業をrに対して行なう。rが0だったときには、ここまでの手順で整数の組が見つけ出されたことになる。この展開は、10のべき乗ではなく2のべき乗を用いて行なっても、全く変化することなく行なうことが出来る。同様に得られた数の組に対して、ただ1つの小数を対応させる方法もすぐにわかる。2^{4}a+2^{3}b+2^{2}c+2^{1}d+2^{0}e}というただ1つの整数が対応する。このような記法で書かれた数を10進数に対して2進数と呼ぶ。任意の自然数nに対してn進数を構成することが出来る。次の10進数を2進数を用いて書き直せ。先ほど得た手順を用いて、与えられた数を展開していけばよい。小数の扱い方も展開を用いればよいが、若干非直観的に見えることがあるので注意が必要である。10進数の0.1は、2進数では無限小数になる。与えられた2進数を、10進数に変換せよ。上で用いた展開の逆を行なえばよい。小数についてはやはり注意が必要である。2^{3}+2^{2}+2^{0}+2^{-3}=13.125}以上の手順で数値を2進数で表わすことができることがわかった。実際には2進数で大きい値を書くと扱いづらくなることから、8進数(w:オクタル)や16進数(w:ヘキサデシマル)が用いられることが多い。8進数や16進数が用いられるのは、8や16が、2のべき乗で表わされる数であり、対応がつけやすいことによる。111000111000のような大きい2進数があったとする。このとき、8進数では、この値を3つずつに区切って、読み取ればよい。これは、8が2の3乗に等しいことによる。上の例では、111は、8進数で7に対応し、000が、0に対応することから、8進数では7070と書くことが出来る。様に表記することがある[1]。一般に、8進数では0から7までの数字を用いることに注意。16進数では、2進数を4つずつに区切って扱うことが出来る。16進数は10進数より多くの数字を使うため、0から9の数字では数字が足りなくなる。8を用いて、E38と書ける。様に表記することが多い[2]。次に、負の整数の扱い方について述べる。ある数の正負を表す方法は、いくつかある。絶対値と1ビットの正負の別を表す情報「w:符合ビット」で表す方法。負の数をw:2の補数を用いて表す方法。代表的だが、w:1の補数など他の方法が採用される場合もある。多くのプロセッサーでは、整数には2の補数表現が用いられ、浮動小数点数には符合ビット表現(符号+指数+仮数)が用いられる。文字[編集]高等学校情報Bでは、コンピュータが扱う文字に対して互いに重複しないある数値を当てはめ、それによって文字を扱うことを述べた。文字コードとしてw:アスキー(ascii)コードと、w:ユニコード(UNICODE)について扱う。アルファベットを含む、128種類の文字を表わす広く用いられる1w:バイトの文字コードである。それぞれの文字と数値の対応はw:アスキーを参照。実際に文字が数値と対応付けられていることを見るために、ここではw:プログラミング言語w:Pythonを用いる。高等学校情報Bを参照。扱うことが出来るが、特に、"\xi??"の記法によって、1バイトの情報を直接書きこみ、それを文字列として扱うことが出来る。表わされる数値である。表わす数値を与えていることが示される。"\x61"などを実行してみるとよい。16進数での61は、asciiコードでは'a'に対応する。そのため、これを実行すると、画面に'a'が出力されるはずである。次に、ユニコードについて述べる。文字を同じファイル内で用いるためには特別な工夫が必要であるという情況があった。ユニコードと呼ばれる方式である。目指した文字コード体系である。扱う文字の数を無限に増やせることを考えると、単に現存する文字を集めることだけが目的のプロジェクトのように思われる。asciiコードなどの有力な文字コードに対する互換性などを保持するため、それらと重複しない文字コードを作成することが重要となった。asciiコードでは、当てはめられている文字は128個だけである。1バイトの情報は、256通りの情報を表わせる。通りだけあることによる。作ることが行なわれた。現在よく用いられているユニコードとして、w:UTF-8と呼ばれる文字コードがあるが、これはasciiとの互換性を維持している。この文字コードは、1から4バイトの情報をそれぞれの文字に当てはめている。日本語で用いられるひらがな、かたかな、漢字はどれも3バイトで表わされる。2バイトで表わすことが多かった。UTF-8を用いることで他の言語との親和性が高くなることから、UTF-8は広く用いられるようになっている。UTF-8の使い方を確かめるために、Pythonを用いてみる。日本語の'あ'に対応するUTF-8は、'0xe38182'である。"\xe3\x81\x82"を実行すると、'あ'が表示されるはずである。うまくいかないこともあるかも知れない。音[編集]次に、音の保存方法についてより詳しく述べる。記録し続けることで、デジタルデータへと変換できることを述べた。このような音声データをw:PCM形式と呼ぶ。この問題を解決するため、データのw:圧縮を行なう方法が工夫された。できるだけ変えないように保ったまま、データのサイズを小さくすることである。データの圧縮については次章でより詳しく扱う。用いられる圧縮形式には、w:MP3形式がある。記事などを用いるとよいだろう。制限が生じる場合がある。Vorbis形式の圧縮法が提唱された。この形式は、ライセンスによる制約が生じないように工夫されているため、今後広まっていくものと考えられる。画像[編集]次に、画像の保存法について詳しく述べる。赤、青、緑の光の強さ(この3色をw:RGBと略すことがある)で、表わすことが出来ることを述べた。映像データも圧縮を行なって、データサイズを小さくすることが多い。用いられるファイル形式には、w:GIF、w:PNG、w:JPEGなどがある。ここでは、画像を扱う簡単な方法として、w:XPM形式について述べる。なくても画像を扱うことが出来る方法として重宝される。妙に見える所を含んでいる。ここでは簡単なXPMを扱う。}典型的なXPMのデータは上のようになっている。}の部分はC言語の対応する機能なのでここでは述べない。1"は、それぞれ画像の幅、高さ、用いる色の数、それぞれのピクセルを表わすのに用いる文字の数を定めるパラメータである。ここでは、縦横5ピクセルの図形で、色の数は2色とし、それぞれの色を扱うためにbとwの文字を用いているのでこのような値にセットしてある。3、4行目は、それぞれの文字にどの色を当てはめるかを定める行である。表わされる色を当てはめることを述べている。16進数で表わした色を表わしている。3,4文字目は緑の強さ、5,6文字目は青の強さをそれぞれ表わしている。強いときには、対応する色は白であることが知られている。結局3行めは、wに白を当てはめることを述べている。bに黒を当てはめている。実際の画像データは5から9行目に記録されている。わかりづらいかも知れない。実際にXPM形式のデータを扱えるソフトウェアとしては、w:en:ImageMagickなどが知られている。情報機器の種類と特性[編集]ここでは、様々な情報機器について説明する。具体的には、w:プリンタ、w:スキャナ、w:デジタルカメラなどを扱う。プリンタは、映像などのデータを紙に印刷するための情報機器である。表わし、その情報を元に、紙のある部分に印刷する色を決める。ここで、プリンタが紙に色を転写する方法がいくつかある。代表的な例として、w:ドットインパクトプリンタ、w:インクジェットプリンタ、w:レーザプリンタなどがある。インクジェットプリンタは、近年でもよく用いられる方式であり、カラーと白黒の両方が扱えるタイプが多い。これは、画像データに対応するように紙にインクを吹き付けることで、紙に色を写す方式である。高価であるが、高速な印刷が出来るため、オフィスなどの業務用のプリンタとして用いられることが多い。白黒とカラーを使いわけられるタイプが多い。照射することで、色を写すという方法を用いている。長距離を伝搬することが知られている。通常の光と比べてより強い指向性があるため、細かい操作にも向いている。レーザの照射原理はかなり複雑であることが知られている。w:レーザ、量子光学などを参照。次に、スキャナ(w:イメージスキャナ)についてまとめる。用途などでよく用いられる。プリンタと同じ機具にスキャナの機能をつけた製品もあり、このような製品はオフィスなどでよく用いられている。最後にw:デジタルカメラについてまとめる。デジタルカメラは、光をデジタルデータに変換する機具を用いることにある。カメラの種類によって異なっているが、銀塩を用いた反応が有名である。これらの機具を用いて、写真をデジタルデータとして扱ったり、デジタルデータを紙に出力したりすることが出来る。それらが不特定多数の人の目にふれる可能性が高い。恐れがあるため、写真を公開するときにはごく注意し、相手の確認を求めるなどの対策を取ることが望ましい。情報機器を活用した表現方法[編集]ここまでで様々なデータをデジタルデータとして用いる方法について説明して来た。何らかのプレゼンテーションなどを行なうことがここでの課題である。課題デジタルカメラ、スキャナなどの機具を用いてプレゼン資料を作成し、実際にプレゼンテーションを行なう。情報通信ネットワークとコミュニケーション[編集]ここでは、情報通信ネットワークの性質とそのしくみについて扱う。情報通信ネットワークの仕組み[編集]高等学校情報A、高等学校情報Bでは、情報通信ネットワークの重要性や問題点について学んだ。情報通信ネットワークがどのような仕組みで動いているかを説明する。情報通信を行なうには、何らかの機具を用いて複数のコンピュータを接続する必要がある。