はじめに
「24000ビットは何キロバイトか答えなさい」。
技術のテストでこんな問題を見て、手が止まってしまった経験はありませんか?
中学技術の「情報」分野で、いちばん差がつくのがデータ量の計算問題です。
でも、実はデータ量の計算はとてもシンプルです。
使うのは、かけ算とわり算だけ。
単位の関係さえおさえれば、画像の問題も音の問題も、同じ手順で解けるようになります。
難しい公式の暗記は必要ありません。
この記事では、単位のしくみと換算、画像のデータ量、音のデータ量の3つに分けて、例題つきでわかりやすく解説します。
テスト前の総チェックにも使える内容なので、ぜひ最後まで読んでみてくださいね。
なお、アナログとデジタルの違いなど「しくみ」の話は、前回の情報のデジタル化の記事で解説しています。
クリックできる目次
データ量の計算 3つのステップ
データ量の計算は、大きく3つのステップに整理できます。
まず「単位の関係」をおさえ、次に「画像の計算」、最後に「音の計算」へ進む流れです。
どの問題も最後は「式を立てて、計算して、単位を換算する」という同じ手順にたどり着きますよ。
- 単位の換算：1バイト=8ビット。B、KB、MB、GB、TBは約1000倍ずつ大きくなります。
- 画像のデータ量：データ量=画素数×1画素分のバイト数のかけ算で求めます。
- 音のデータ量：標本化の回数×量子化のビット数×秒数のかけ算で求めます。
ポイント1：単位のしくみと換算
最初のポイントは、すべての計算の土台になる「単位」です。
計算問題のミスの大半は単位の混同。ここを固めるだけで正答率が一気に上がりますよ。
単位のしくみと換算のポイントを紹介します
ビットとバイトの関係
データ量の計算は、単位の関係を覚えるところから始まります。
0か1かを表すひとつ分の情報を1ビットといい、これが情報の最小単位です。
ビットが8個集まると1バイトになります。
半角の英数字1文字が約1バイト、ひらがなや漢字などの全角1文字は約2バイトで表せます。
つまりバイトは、文字を数える単位としてイメージすると覚えやすいんですよ。
この「1バイト=8ビット」は、この後のすべての計算で使う最重要の関係です。
テスト勉強では、まずここを口に出して言えるようにしておきましょう。
単位は約1000倍ずつの階段
バイトの上には、キロバイト、メガバイト、ギガバイト、テラバイトという単位が階段のように続きます。
となりの単位へは約1000倍ずつ大きくなるのがルールです。
身近な目安を知っておくと、計算した答えがおかしくないか自分で確かめられるようになります。
たとえばスマホの写真1枚は数メガバイト、動画は数分で数百メガバイト、スマホ本体の容量は数十〜数百ギガバイトです。
スマホの「ギガが減った」という言葉も、実はこの単位のことなんですよ。
単位の並び順はテストの穴埋めでも問われる定番なので、B、KB、MB、GB、TBの順番をしっかり覚えておきましょう。
換算は「8で割る・1000で割る」
単位の換算は、たった2つのルールでできます。
ビットからバイトへ直すときは8で割る、バイトから上の単位へ直すときは約1000で割る、これだけです。
たとえば16000ビットなら、8で割って2000バイト、さらに1000で割って2キロバイトになります。
逆に大きい単位から小さい単位へ戻すときは、かけ算をすればOKです。
計算問題でつまずく原因のほとんどは、ビットとバイトの読み間違いなんです。
問題文の単位に線を引いてから式を立てる習慣をつけると、ミスがぐっと減りますよ。
換算の練習問題は、動画の中でも用意しています。
- 1バイト=8ビット：ビットからバイトへは8で割ります。
- 約1000倍ずつ：B→KB→MB→GB→TBの順に大きくなります。
- 単位に線を引く：問題文がビットかバイトか、最初に確認します。
ポイント2：画像のデータ量を計算する
2つめのポイントは、テストの定番中の定番、画像のデータ量です。
公式は「画素数×1画素分のデータ量」。かけ算1本で解けますよ。
画像のデータ量計算のポイントを紹介します
画像は画素の集まり
デジタル画像を思いきり拡大すると、小さな四角い点がびっしり並んでいるのが見えます。
この点の1つひとつを画素、英語でピクセルと呼びます。
デジタル画像は画素の集まりでできていて、それぞれの画素に色の情報が数値として記録されているんです。
スマホのカメラの「1200万画素」という表示は、この画素の数のことなんですよ。
画像が点の集まりだとわかれば、データ量の公式はもう半分理解できたようなものです。
データ量は「画素数×1画素あたりのデータ量」という、かけ算1本で求められます。
この公式を頭に置いて、次の「1画素の重さ」に進みましょう。
1画素の重さは3バイト
公式のもう半分は、1画素あたりのデータ量です。
フルカラーの画像では、1画素の色を24ビットで表します。
赤・緑・青の光の三原色をそれぞれ8ビットずつ使うので、合計24ビット、バイトに直すと3バイトです。
この24ビットで約1677万色も表現できるんですよ。
テストでは「フルカラーは1画素何バイトか」という形でよく問われます。
24ビット=3バイトという換算も、8で割るルールそのままですね。
数字は多く見えますが、覚えるのは24ビットと3バイトの2つだけで大丈夫です。
これで画素数×3バイトの式が立てられるようになりました。
例題で公式を使ってみる
それでは例題です。
よこ800画素、たて600画素のフルカラー画像のデータ量を求めてみましょう。
まず画素数は800×600で48万画素です。
フルカラーは1画素3バイトなので、48万×3で144万バイト。
メガバイトに直すと約1.4メガバイトになります。
式を立てて、計算して、最後に単位を換算する。
この3段階の流れは、どの計算問題でも同じです。
自分の手で一度計算してみると、テスト本番での安心感がまったく違ってきますよ。
動画では途中の式もスライドでゆっくり確認できます。
- 式を立てる：データ量=画素数×1画素分のバイト数（フルカラーは3バイト）。
- 計算する：800×600×3=144万バイトのように、順番にかけ算します。
- 単位を換算：最後に問われている単位（KBやMB）へ直します。
ポイント3：音のデータ量と練習のコツ
最後のポイントは、音のデータ量です。
数字は大きくなりますが、やることは3つの数のかけ算だけ。おそれる必要はありませんよ。
音のデータ量計算のポイントを紹介します
音は3つの数のかけ算
音はもともと空気の振動という連続した波で、標本化・量子化・符号化という3ステップでデジタルになります。
このしくみは前回の動画でくわしく解説したので、今回は計算に注目しましょう。
音のデータ量は、1秒間に波の高さを測る回数である「標本化の回数」と、1回分を何ビットで表すかという「量子化のビット数」、そして「録音の秒数」のかけ算で決まります。
長く録音するほど、高音質にするほどデータ量が大きくなるという関係が、式からそのまま読み取れますね。
3つの数をかけるだけなので、見た目よりずっとシンプルなんですよ。
音楽CDの音で計算してみる
実際に音楽CDの音で計算してみましょう。
CDは1秒間に44100回標本化し、1回分を16ビットで記録しています。
かけ算すると1秒あたり705600ビット。
8で割ってバイトに直すと88200バイト、およそ88キロバイトです。
1分間なら60倍で約530万バイト、約5.3メガバイトにもなります。
音楽アプリのダウンロードでデータ量が気になる理由が、数字で実感できますね。
桁が大きくて驚くかもしれませんが、やっていることは3つの数のかけ算と単位の換算だけです。
落ち着いて順番に計算すれば必ず解けますよ。
計算ミスを防ぐ3つのコツ
最後に、計算ミスを防ぐ3つのコツを紹介します。
1つ目は、問題文の単位に線を引くこと。
ビットで聞かれているのか、バイトで聞かれているのかを最初に確認します。
2つ目は、式を立ててから計算すること。
いきなり数字をいじらず、公式の形に数字を当てはめてから計算を始めます。
3つ目は、最後に問われている単位へ換算すること。
答えの数字が合っていても、単位を間違えると得点になりません。
計算問題は、正しい手順を守った人から得点源になります。
動画の練習問題で、この手順を体に覚えさせてくださいね。
- 単位に線を引く：ビットかバイトか、問題文で最初に確認します。
- 式を立ててから計算：公式に数字を当てはめてから手を動かします。
- 最後に単位を換算：問われている単位に直して答えます。
おわりに
今回は、データ量の計算を集中的に解説しました。
基本は「1バイト=8ビット」と「約1000倍ずつの単位の階段」。
画像は画素数×1画素分のバイト数、音は標本化の回数×量子化のビット数×秒数という、かけ算の式で求められましたね。
そして解き方はいつも同じ、「式を立てて、計算して、単位を換算する」の3段階です。
スマホの容量や通信量を見る目も、きっと変わってくるはずです。
テスト前には、この記事のまとめ図で総復習してみてくださいね。
ご視聴ありがとうございました。
この記事の内容は動画でも解説しています。
練習問題を動画を止めながら解くと、テスト対策の効果ばつぐんですよ。
役に立ったと感じたら、チャンネル登録で応援していただけるとうれしいです。
