デジタル（情報表現とシステム）

主な特徴

デジタルシステムには、いくつかの決定的な特徴がある。

• 離散的な状態：情報は連続波形ではなく、区別可能な記号または電圧レベルとして符号化される。
• 量子化と標本化：音、光、動きなどの連続的な現象は、デジタル化された標本と数値へ変換される。
• 論理と処理：数字に対する演算はデジタル論理によって実行され、算術、制御、意思決定を可能にする。これはデジタルコンピュータなどの機器の基盤となる。
• 誤り検出と訂正：冗長性や符号化技術により、伝送時および保存時の誤りを検出または訂正しやすくなる。

歴史と発展

デジタルの考え方は、位取り記数法と機械式計算装置にさかのぼる。20世紀には、電子式二進論理、スイッチング回路、プログラム内蔵方式のコンピュータが発展した。トランジスタの小型化と集積回路の登場により、大規模なデジタルシステムが実用化され、民生用電子機器、電気通信、世界的なインターネットの発展が加速した。

用途と例

デジタル技術は科学、産業、日常生活の広範な分野で用いられている。代表的な用途には次がある。

• プロセッサおよびコンピューティングプラットフォーム上で動作する計算処理とソフトウェア。
• ファイルとして保存され、ネットワーク経由でストリーミングされ、または編集ソフトウェアで加工されるデジタル音声、画像、映像。
• デジタル符号化とパケット化によって、音声とデータをインターネットや携帯電話ネットワーク上で伝送する電気通信。
• エレクトロニクスによって実装される、家電製品、車両、産業用機器の組み込み制御システム。

区別と注目すべき事項

デジタルは、連続変数によって情報を表すアナログシステムと対照をなす。両者の変換には標本化とデジタル・アナログ変換、またはアナログ・デジタル変換が必要であり、量子化誤差や十分な標本化周波数の必要性といったトレードオフが生じる。デジタルシステムは、再現性、プログラム可能性、ソフトウェアとの統合に優れるが、単純さが求められる場合や真に連続的な精度が重要な場合には、アナログ方式が有利であることもある。

誤り制御方式、ビット・バイト・ファイルによるモジュール化された記憶、拡張可能な製造によって、デジタル技術は現代の情報システムの大部分を支えている。単純なタイマーから世界規模のコンピューティングおよび通信ネットワークまで、多様な仕組みを可能にしている。