ビットとは？0と1で表す情報の単位と、バイトとの違い

1ビットは二つの状態｜身近な合図で試す

ビットを理解するには、二つの状態を探すところから始めます。

1. ランプが消えている/点いているを0/1として見る
2. ドアが閉じている/開いているを0/1として見る
3. 1個だけなら2通りしかないことを確認する
4. 2個、3個と増えると組み合わせが増えることを見る
5. 文字や画像には、その組み合わせを読む約束が必要だと考える

イト

データの荷物って、最後は何でできているの？

ユイ

文字や動画も、まずは小さな状態の組み合わせとして考えるんですね

ピコ

うん。入口として見るなら、0か1を表す小さな単位、ビットから始めよう

コンピューターは、文字、画像、音、動画などを、保存したり、計算したり、通信で送ったりします。その土台では、二つの状態を組み合わせて情報を表す考え方が使われます。ビットは、その二つの状態のうち一つを表す最小の単位です。

第71話「ビットはどんな光の札？」では、第70話の道具箱に残った0と1の光を追い、ビットの札を見ます。画面のむこう側で、データの荷物がどんな小さな単位から成り立つのか、要点を順に確かめます。

ランプにたとえると

たとえば、ラボのたとえでは小さなランプです。消えているなら0、点いているなら1のように、二つの状態を区別します。実際のコンピューターではランプそのものではなく、電気的な状態、記録媒体の状態、通信で流れる信号などを使って二つの状態を扱います。

ビット一つだけで表せることは少ないです。けれど、ビットがたくさん並ぶと、文字、色、音、画像、動画などを表す材料になります。

たとえば工作会に「参加するなら1、参加しないなら0」と決めたら、0も大切な返事です。0が空っぽ、1だけが意味のある情報という区別ではありません。見る時刻や誰の返事かは分かっていると仮定し、二択だけを取り出した例です。

「おにぎり・パン・麺」の三択なら、1ビットでは足りません。2ビットの00・01・10を割り当て、11を未使用にできます。何を意味するかは読み手と共有する約束で決まり、ビットそのものが正誤を判定するわけではありません。

なぜ0と1で表すのか

コンピューターにとって、二つの状態は扱いやすい考え方です。

オンとオフ、高い状態と低い状態、ある状態とない状態。こうした二つの違いを、0と1として扱うと、回路や記録の中で区別しやすくなります。

もちろん、人が画面で見ている写真や動画が、そのまま0と1の見た目で並んでいるわけではありません。0と1は、コンピューターが扱うための土台です。人に見える画面では、ブラウザやアプリがそれを文字、色、音、映像として見える形に戻しています。

マコト

0と1は、人間に見せる姿というより、コンピューターが扱うための土台なんだね

ピコ

そう。見えている画面と、内部で扱う姿を分けると混乱しにくいよ

2ビットは4通り、3ビットは8通りの組み合わせ

ビットが一つなら、0か1の二択です。

でも、二つなら4通り、三つなら8通り、四つなら16通りの組み合わせが作れます。ビットが増えるほど、表せるパターンも増えます。

文字や画像や音は、こうしたビットの組み合わせを、決まりごとに沿って読むことで扱われます。たとえば、文字には文字コード、画像には画像形式、音には音声形式のような約束があります。ビットの並びだけでは意味が決まらず、それをどう読むかのルールも大切です。

ビットとバイトの違い

ビットを8個まとめた単位が、よく使われるバイトです。

ビットはとても小さい単位なので、ファイルサイズや保存容量を考えるときは、バイト、KB、MB、GBのような単位で見ることが多くなります。

ここで注意したいのが、大文字と小文字です。Mbpsの小文字bはbitを指すことが多く、MBの大文字BはByteを指します。通信速度とファイル容量の話では、ビットとバイトが混ざりやすいので、まず速度の話か容量の話かを分けると読みやすくなります。

画面で見かけるビット

普段の画面で「ビット」という言葉そのものを見る場面は多くありません。

ただし、次のような場所で関係が出てきます。

• 通信速度のMbpsやGbps
• 音声のビットレート
• 動画のビットレート
• 画像や音声の品質設定
• 32bit版、64bit版のアプリやOS
• 暗号化の鍵の長さを説明する場面

これらは全部同じ意味で使われるわけではありません。共通しているのは、情報をどのくらい細かく、どのくらいの量で扱うかに関係することです。文脈によって、速度、品質、処理できる範囲、セキュリティの強さなどへ話が広がります。

たとえば動画のビットレートが実際のギガ消費にどうつながるかは、動画1時間で何ギガ使う？ で目安を確認できます。

文字や画像などのデータ全体を知りたい場合は、データとは で確かめられます。

ビットの確認クイズ

Q1. ビットを一文でいうと？

ビットは、0か1のどちらかを表す情報の最小単位です。

Q2. ビット一つだけで画像全体を表せますか？

表せません。多くのビットと、それを読む形式やルールが必要です。

Q3. 通信速度で見かけるMbpsのbは何を指すことが多いですか？

bitを指すことが多いです。ファイルサイズのMBとは分けて読みます。