みなさんこんにちは。武田塾佐賀校の出口です。
こちらのブログ記事では、2022年度共通テスト情報関係基礎第１問の解き方を紹介します。
問１a（計算問題）
600×600ピクセルのRGBカラー画像を記録したものと、1800×1200ピクセルの256階調グレースケール画像を記録したものが、同じデータサイズであった。この場合、RGBカラーで記録した画像データは1ピクセルあたり( )ビットで記録されていたことになる。
シンプルな解き方
基本的な計算問題です。
256=2^8ですので、
600×600×A=1800×1200×8を計算すると
A=48が導かれるため、
答えは48ビットです。
問題解説
この問題を解くためには、次の２点を理解する必要があります。
|
１．ピクセルとは何か？ ２．コンピュータはどのように情報を記録しているか？ |
１．ピクセルとは何か？
まずは、コンピューターが画像を表示する仕組みを学習しましょう。
コンピューターの画面(モニター)には、大量の四角があります。
この四角のことを「ピクセル」または「画素」と呼びます。
コンピューターは、
「左から５番目、上から１０番目の四角は、パレットの１４番目の色で表示してください」のように指示を出します。
その点がたくさん集まることで、1つの画像として認識できるようになるのです。
パレットに何色用意するかは、保存形式によって異なります。
例えば、問題の「256段階グレースケール」は、文字通り256色パレットに用意されています。
言い換えれば、1つ1つのピクセル全てに「256色分の情報」を準備して、
「○番目の色で表示してください」と言われた瞬間に表示できるようにします。
↑1つ1つのピクセルに、256色分の情報量が詰め込まれている
２．コンピューターはどのように記憶しているか？
しかし、コンピュータは人間のように数字を理解できません。
コンピューターが理解できるのは2つだけ。
「スイッチON(電流が流れている)」か「スイッチOFF(電流が流れていない)」かです。
そこで、スイッチを大量に準備して、むりやり数字と対応させることにしました。
このスイッチ１つ１つのことを「ビット(記号: b)」と呼びます。
(ちなみに、スイッチ8つをまとめて「バイト(記号：B)」と呼びます)
ビットが1個増えると、表せる情報量は2倍になります。
よって、256種類の色を用意したいなら、
256=2×2×2×2×2×2×2×2なので、8ビットで用意できる計算です。
解き方
問題に戻りましょう。
600×600ピクセルのRGBカラー画像を記録したものと、1800×1200ピクセルの256階調グレースケール画像を記録したものが、同じデータサイズであった。この場合、RGBカラーで記録した画像データは1ピクセルあたり( )ビットで記録されていたことになる。
1800×1200ピクセルの256階調グレースケール画像には、
(1800×1200＝)2160000個のピクセルがあり、
それぞれに8ビットの色があるわけですから、
1800×1200ピクセルの256階調グレースケール画像のデータサイズは、
「12780000ビット」ということになります。
しかし、600×600ピクセルのRGBカラー画像を記録したものは、
(600×600＝)360000個しかピクセルが無いのに、
データサイズが同じ「17800000ビット」なのだそうです。
このとき、ピクセル1個1個に何ビット情報量がありますか？という問題です。
ということで、正解は以下の通り。
|
12780000÷360000=48 A. 48ビット |
問１b～d (暗記問題)
残りは暗記問題です。サクッと行きましょう。
問１b
「動画を配信する方式」で覚えるべきものは３つ。
|
・全てダウンロードが終わった後で再生する「ダウンロード」。 ・ダウンロードしながら再生する「ストリーミング」。 ・ある程度ダウンロードした後で再生する「プログレッシブ・ダウンロード」。 |
今回は「ダウンロードしてから」と書かれているので、答えは「ストリーミング」。
その他の選択肢を見ていきましょう。
【セキュリティ関係の用語】
０「スキミング」…クレジットカード等の情報を不正に抜き出して、コピーを作ること。
３「フィッシング」…有名企業に似せたホームページを作って、情報をだまし取ること。phishing。
５「ミラーリング」…1つのデータを複数の場所に保存すること。
【映像等に関係する用語】
２「トリミング」…画像などの一部を切り取ること。
４「レンダリング」…データを表示する際、形を整えること。
問１ｃ
「ピクトグラム」と「ピクチャー(絵)」が似ていることから分かる通り、
ピクトグラムは「絵で情報を伝える」もの。
日本の産業製品生産に関する規格はJIS(Japan Industrial Standard)。
略語の問題は、とりあえず英語に訳してみるとヒントが得られます。
その他の単語は、
０「ASCII(アスキー)」…文字コードの1つ。ラテン文字が中心。
３「Unicode(ユニコード)」…文字コードの1つ。世界のほぼすべての文字を表せる。
１「IEEE(アイトリプルイー)」…アメリカの研究団体。無線LAN等の規格を作っている。
問１ｄ
非接触型ICカードというとイメージはわきにくいものの、
JRの「Suica」「SUGOCA」や、西鉄の「Nimoca」
セブンイレブンホールディングスの「ナナコ」などを連想すると分かりやすいです。
改札などの読み取り部分にかざすことで支払いが行われるので、答えは３。
スキミングについては、問１ｂを参照。
問２a
著作権は、「作ったモノ」に対して発生します。
１は「作ったイラスト」をSNSで勝手に公開しているため、公表権の侵害に当たります。
０・３は作った「モノ」ではありません。
２は、顔しか映っていないので、作った「モノ」をアップロードしたわけではありません。
(著作権ではなく、肖像権の侵害になります)
問２ｂ
回線交換方式・パケット交換方式の特徴を押さえておきましょう。
回線交換方式は「糸電話」のようなものです。
送り手と受け手を1対1でつないで、使い終わるまで回線を独占します。
一方、パケット交換方式はその名の通り、
情報をパケット(小包)に分割して、みんなで共用する方式です。
よって、回線交換方式のメリットは、①「回線を占有できるため、時間あたりに通信できるデータ量が安定すること」。
パケット交換方式のメリットは、③「回線を効率的に利用して、回線数より多くのユーザが同時に利用できること」。
その他の選択肢を確認しておきましょう。
⓪「安全な通信ができる仕組みであるため、暗号化が不要であること」
→暗号化は必要です。入力した個人情報や送ったメールなどが誰でも見られる状態になるのは困ります。
②「距離にかかわらず、遅延の少ない通信ができること」
④「必ず接続が確立できること」
→基地局から離れるほど、回線速度は遅くなり、ついには繋がらなくなります。
山奥でスマホを使おうとしても繋がらないのは、これが原因です。
問３
基礎知識
私たちの生活は「なめらかな変化」にあふれています。
例えば、「声が徐々に大きくなる」とか、「潮位が上がったり下がったりする」とか、「ドキドキしてきた」とか。
このような連続的なデータのことを「アナログデータ」と言います。
しかし、コンピューターは「スイッチのON/OFF」しか理解ができません。
つまり、音楽や映像などの連続的なデータを表現したい場合は、
下の図のように「スイッチのON/OFFで表現する形」に変換する必要があります。
このスイッチのON/OFFで表されたデータを「ディジタルデータ」と言い、
ディジタルデータに変換することを「ディジタル化」と言います。
厳密には違うのですが、次のように考えると分かりやすいでしょう。
| ①音の波を一定間隔で取り出す(標本化) ②取り出したデータを棒グラフで表す(量子化) ③棒グラフの数字を、0/1で表す(符号化) |
①標本化
まず、アナログデータを縦に区切る標本化(サンプリング)です。
細かく取り出すほど元の形に近づきますが、
取り出す数が増えてしまうため、データが大きくなってしまいます。
取り出す細かさを表す単位としてHz(ヘルツ)を使います。
Hzは「1秒間に何回データを取り出すか」という意味で、
例えば10Hzなら1秒間に10回(=0.1秒に1回)、
5Hzなら1秒間に5回(0.2秒に5回)取り出すことになります。
②量子化
続いて、棒グラフの細かさ(段階値)を決める「量子化」です。
標本化の時と同様、
段階値を増やせば増やすほど元のデータに近づきますが、
取り出すために必要なビット数が増えるため、データが大きくなります。
今回は8段階(3ビット)なので、図３の波形を取り出して見ましょう。
③符号化
最後に、符号化です。
それぞれの段階値を、以下のスイッチのON/OFFで表しましょう。
●=1、○=0です。
(図には0~5までしか記載していませんが、15までの表し方は確実に覚えておきましょう！)
符号化の結果が一番下の文字列です。
解き方
シ・ス
「標本化→量子化→符号化」の順でディジタル化することを知っていれば、
シ：標本化 ス：量子化 であると分かります。
標本化は「サンプリング」と呼ぶことも多いので、覚えておきましょう。
セ
3ビットで表せる段階の数を答える問題。
スイッチ３つで表せる段階は０～７の8段階です。図３も良いヒントになりますね。
選択肢中で答えが8になるのは①だけです。
| 2進数表記 | 10進数表記 | 2進数表記 | 10進数表記 |
| 000 | 0 | 100 | 4 |
| 001 | 1 | 101 | 5 |
| 010 | 2 | 110 | 6 |
| 011 | 3 | 111 | 7 |
ソ・タ
上の「基礎知識」のパートに詳しい解き方を載せています。
ソ→②、タ→③しかあり得ません。
チ・テ・ト
標本化・量子化ともに、
「細かくするほど元の音に近づくが、データ量が大きくなる」欠点があります。
データ量の求め方は②(周波数とビット数をそれぞれ3倍すると、データ量は9倍になる)。
誤差を小さくするには、「①Qを増やす」のが有効ですが、その分「⓪データ量が増加する」ことになります。
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