パソコンを便利に！！

パソコンやスマートホンの容量やメモリーの容量、バッテリー容量の単位について、あまりちゃんと分かっていない部分があったので、少し勉強してみました。
難しいところは省いて、できるだけ簡単に（私が）理解するように、まとめています。

データ量の単位

１）bit（ビット）
データ量の最小単位が、bitです。
コンピューターはスイッチのONかOFFが基本になるので、そのONなのかOFFなのかを表す最小単位が、1bitということになります。

２）Byte（バイト）
データ量のもう一つの単位が、Byteです。
半角文字1文字を表すのに必要なデータ量が8bitで、それを1Byteとしています。
つまり、1Byte = 8bit です。
文字数＝データ量になるので、人間側に分かりやすい便利な単位と言えます。
半角文字は1Byte文字、全角文字は2Byte文字とも言います。
そういえば、初期の電子ツールは何文字分保存できるとか、毎分何文字送信できるみたいな言い方をしていたような記憶があります。

データ量の単位は、このbitとByteが基本になり、なおかつ、ONとOFFが元になっているため、日常で使われる10進数ではない2進数になります。
この2進数であるということが、次に説明する 大きな数 にも影響してきます。
また、メモリー・ハードディスクなどの容量を表わすときは、bitではなくByteが使われます。
単位として表記するときは、ByteをBとしています。
パソコンのメモリーが4ギカとか、ハードディスクが1テラとかいう場合は、それぞれ4GB（ギガバイト）、1TB（テラバイト）ということになります。

大きな数の名前

大きな数の名前として、日本では「万・億・兆・京・・・」といった具合に、4桁ごとに名前が付けられていますが、英語の名前では「K（キロ）・M（メガ）・G（ギガ）・T（テラ）・・・」となり、3桁ごとに名前が付けられています。
数字を3桁ごとに「,（カンマ）」で区切るのも、このためです。

日常で使う場合は、以下のように10の3乗ごとに名前が変わっていきます。
　K（キロ）＝1,000
　M（メガ）＝1,000K（キロ）
　G（ギガ）＝1,000M（メガ）
　T（テラ）＝1,000G（ギガ）

データ量の場合は、これが2進数になるので、2の10乗（1,024）ごとに名前が変わっていきます。
　1KB（キロバイト）＝1,024B（バイト）
　1MB（メガバイト）＝1,024KB（キロバイト）
　1GB（ギガバイト）＝1,024MB（メガバイト）
　1TB（テラバイト）＝1,024GB（ギガバイト）
1,000じゃなくて1,024なので少し感覚がずれますが、頭の中ではだいたい1,000倍で計算しても、さほど問題はないと思います。

通信速度

通信速度の単位は、bps（ビー・ピー・エス）が使われます。
bit per secondの略で、日本語で言うと「ビット割る秒」となり、1秒間に何bit送れるかという表わし方になります。
通信速度が50メガとか1ギガとかいう場合は、それぞれ50Mbps（メガ・ビーピーエス）、1Gbps（ギガ・ビーピーエス）ということになります。

データー量としてはByteではなくてbitなので、メモリーなどで使われるデータ量と違って、その8倍の数値で表すのがややこしいところです。
通信速度の単位も、Byteを使えばいいのにと、ちょっと思います。

スマートホンで、例えば3ギガを超えると通信制限がかかるといった場合は、通信速度で使うbitではなくて、メモリー容量と同じByteを使うので、3GB（3ギガバイト）ということになります。

画像のデーター量

スマートホンなどのカメラの性能を表わすのに、何万画素という表現が使われます。
画像データは小さな点の集まりで、その点の数をpixel（ピクセル）という単位で表しますが、日本語では画素と呼んでいます。
その写真（画像データ）をどれだけたくさんの点で作れるかによって、写真がきめ細かくきれいになるので、それがカメラの性能の一つとして表現されているわけです。
画像は長方形なので、横のピクセル数×縦のピクセル数の掛け算で画像の大きさが決まります。
例えば、2,100万画素だと、5,616ピクセル×3,744ピクセル＝21,026,304ピクセルなので、約2,100万ピクセル（画素）ということになります。
カメラでその画素数の画像を撮影できるというのを、性能として表記しているわけです。

この画像をデーター量として考えるときは、1つ1つの点にそれぞれ色があるので、画素数にさらに色数が掛け算されることになります。
色数はbitで表され、次のようなデータ量が必要になります。
　白黒：2bit
　16色：4bit
　256色：8bit
　65,536色：16bit
　16,777,216色（フルカラー）：24bit

2100万画素（5,616×3,744ピクセル）の写真を、24ビットフルカラーで保存するデータ量は、何MBになるかというと。
　5,616×3,744×24bit＝504,631,296bit
1Bite＝8bitなので、
　504,631,296bit／8＝63,078,912B
MBに直すには、1,024B＝1KB、1,024KB＝1MBなので、1,024×1,024で割るとMBになります。
　63,078,912B／（1,024×1,024）＝60.16MB
となります。

ただし、実際にはカメラで撮った写真は、たいていはJPEG（ジェイペグ）などの圧縮ファイルとして保存されるので、ここからずいぶん小さくなります。
どれくらい小さくなるかは、JPEGの圧縮率の設定などでかなり変わります。
写真を撮るときのNomal、Fineといった設定は、この圧縮率の設定です。

動画のデーター量

動画の場合は、画像がたくさん並んでいて、それを順番に表示して動いているように見せています。
データー量としては、画像1枚のデーター量とその枚数の掛け算ということになり、その動画の時間によってデーター量はどんどん増えていきます。

また、同じ時間の動画でも、1秒間に何枚の画像を入れ込むかで、掛け算になる枚数が違ってくるので、それも考慮して、データー量が決まることになります。
このときの画像1枚をフレームと言って、1秒間のフレーム数をフレームレートと言います。
フレームレートの単位は、fps（エフピーエス）。
frames per secondの略で、フレーム数を秒数で割った数値、つまり1秒間のフレーム数ということになります。
フレームレートが小さいとコマ送りみたいになって、フレームレートが大きいと自然でスムーズな動きの動画になります。

最近4Kテレビとか8Kテレビとか聞くことがありますが、これは次の大きさの画像が表示できるテレビということになります。
　4Kテレビ：横3,840×縦2,160＝8,294,400画素
　8Kテレビ：横7,680×縦4,320＝33,177,600画素

この画像が24ビットフルカラーだとすると、
　4Kテレビ：8,294,400画素×3B＝24,883,200B≒23.73MB
　8Kテレビ：33,177,600画素×3B＝99,532,800B≒94.92MB

この画像で、30fpsで3分間の動画を作ったとすると、1秒で30枚を180秒分なので、
　4Kテレビ：23.73MB×30枚×180秒＝128,142MB
　8Kテレビ：94.92MB×30枚×180秒＝512,568MB

GBに直すと、
　4Kテレビ：23.73MB／1,024≒125GB
　8Kテレビ：94.92MB／1,024≒501GB
となります。

ただし、これも画像のデーター量の場合と同じで、圧縮することでデーター量がずいぶん変わります。
しかも、動画であれば音のデータも加わることになるので、ややこしいです。

音（音楽）のデーター量

音のデータの場合は、ピットレート（サンプリング周波数×ビット深度×チャンネル数）に秒数を掛けて、データー量が求まります。
サンプリング周波数はサンプリングレートとも言いますが、アナログの音声データーをデジタルデータに変換する際に、1秒間に何回サンプリングしたか（標本を採ったか）を表す数値で、通常の音楽CDで44.1kHz（ヘルツ）、ハイレゾでは96kHz・176.4kHz・192kHz・384kHzなどがあり、曲によって違います。
ビット深度は、通常の音楽CDで16bit、ハイレゾでは24bitです。
チャンネル数は、モノラルは1、ステレオは2です。

ステレオの曲ビットレートは、
　通常：44.1kHz×16bit×2＝1,411.2kbps
　ハイレゾ：192kHz×24bit×2＝9,216kbps

1曲4分（240秒）とすると、
　通常：1,411.2kbps×240秒＝338,688kbit
　ハイレゾ：9,216kbps×240秒＝2,211,840kbit

8Kbit＝1KBなので、
　通常：338,688kbit／8＝42,336KB
　ハイレゾ：2,211,840kbit／8＝276,480KB

MBに直すと、
　通常：42,336KB／1,024≒41MB
　ハイレゾ：276,480KB／1,024＝270MB
となります。

ただし、音楽データもMP3などの圧縮ファイルになっているので、実際にはもっと小さくなります。

データー量についての雑感

動画は品質（画質や音質）を追求すれば、どんどんデーター量が増えていきます。
それを再生する（処理する）コンピューターも、いくらでも高性能なものが求められていくわけですが、視聴する側の人間の目や耳には、それほどの感度がないので、画質や音質が低くても問題ない場合が多いです。

動画に限らず、データー量とその処理能力は、それでもどんどん高性能なものが求められていきますが、そこには際限がありませんので、従来のコンピューターではそろそろ限界が来てしまいます。
そこで現れるのが、最近よく耳にする量子コンピューターです。

量子コンピューターの何がすごいんだろうと、仕組みや原理について私もいろいろ読んでみましたが、正直なところサッパリ意味が分かりませんでした。
ただ、どうやら根本の部分（ここで説明した一番最初のbitの部分）が違うようです。
従来のコンピューターは、ONかOFFかを1bitのデーターとして処理しますが、量子コンピューターはONかもしれないしOFFかもしれないという量子bitで処理するようです。
なので、すごい。早い。

いや、やっぱり意味が分からないですね。

電池容量

最後に、電池（バッテリー）の容量について少し。

スマートホン・タブレットPC・ノートパソコンのバッテリーや、モバイルバッテリーの電池容量の単位は、mAhです。
読み方はミリアンペア・アワーですが、話すときには省略して「ミリ」とか「エム・エー・エッチ」でもいいんじゃないかと思います。

例えば、2,000mAhのバッテリーであれば、2,000mA（ミリアンペア）の電流を1時間流せる容量ということになります。
私が使ているスマートホンは少し古いので容量は2,200mAhですが、最近のモバイルバッテリーを見ると1桁多いです。↓

もちろんこれは、2,000mAのバッテリーのスマートホンだと、1時間しか持たないということではありません。
スマートホンを操作していない時間には数mAしか使わなかったり、ゲームなどで性能をフルに使っている時間にはたくさんの電流を使うので、何時間持つかは電流の使い方次第ということになります。
AndroidなどOSのバージョンアップによって、バッテリーの持ちが悪くなるということもあります。