資源簡介

(共26張PPT)
數據編碼
高中信息技術必修一 數據與信息
第二課時
計算機中的數據是以 的形式進行加工、存儲的。
計算機中存儲數據的最小單位是 ，用 　表示。
計算機存儲數據的基本單位是 ，其與最小單位的換算公式為 。
常用的存儲單位有 、 、 等；更高的還有TB太字節、PB拍字節、EB艾字節。它們之間的相差　 　 倍。
知識回顧
二進制數字
二進制位
比特(bit)
字節(Byte)
1字節=8比特
KB　　MB　　GB
　　　　：將現實世界中的數據轉換為計算機中的數據。
數據編碼
210（即1024）
　（一）數制的基本要素：
數碼：每位上可能的　　　　。
基數：每位上可能的　　　　。（劃分數制）
位權：每位上“1”所表示的　　　　。
　（二）進制轉換方法：
數字換算為十進制：　 　　　　　　.
十進制換算為其他進制：　　　　　.
如十進制換算為二進制：除　取余，商為　止，　　排列
二進制與十六進制的換算：　　　　　　　　　　　　　　 .
　（三）二進制位數與可能表示的狀態規律：
n位二進制數，能表示幾種狀態？
所表示的十進制數的范圍是多少？
數權相乘再相加
除K取余法
4個二進制數表示1個十六進制數
基本數字
數碼個數
數值大小
２　　　　　０
倒著
2n
0 ~ 2n-1
編碼的基本方式(一)
文字
編碼
文字編碼
文字編碼也叫字符編碼：用來表示一定意義的一系列字符，包括字母、數字、標點符號、漢字等，通過特定的編碼方式進行加工存儲。
預定規則
文字（字符）編碼是效率相對較低的編碼方式；
常見的文字編碼有單字節碼和雙字節碼兩種。
65B05E745FEB4E50
0110010110110000010111100111001000111111111010110010111001010000
進制轉換
文字編碼
01
ASCII碼
ASCII碼是美國信息交換標準代碼，用8位二進制碼為所有的英文字母（大小寫52個）、阿拉伯數字（10個）和常用的不可見控制符（33個）以及標點符號、運算符等（33個）建立了轉換碼，將符號轉化為“0”和“1”構成的編碼。
8位二進制數，每個位上可以有
0和1兩種數字，則總共可以有
28 = 256 種不同的組合方式，那ASCII碼一共是256種編碼嗎？
（查看課本表1-3 回答）
ASCII碼一共128種編碼，其中第一位數統一為0。
文字編碼
02
國標碼
為了使每個漢字有一個全國統一的代碼，我國設計了用于處理漢字的簡體中文的GB碼和用于繁體中文的BIG5碼（大五碼）。
國標碼是一個4位的十六進制數。
ASCII碼和莫爾斯碼（摩斯密碼）屬于單字節碼，國標碼（GBK）、統一碼（Unicode）屬于雙字節碼。
計算機存儲數據的基本單位為字節，1字節= 8位二進制數，ASCII碼剛好是8位二進制數，共1字節。
國標碼是4位十六進制數，則它共多少字節呢？
編碼的基本方式(二)
圖像
編碼
圖像數字化
模擬圖像
數字圖像
圖像編碼
圖像編碼：
在滿足一定保真度的條件下，對圖像數據進行變換、編碼和壓縮，以較少比特數表示圖像或圖像中所包含的信息的技術。
涉及知識點：模擬信號與數字信號
（觀看視頻）
用連續變化的物理量所表達的信息。信號的幅度、頻率或相位隨時間作連續變化。
模擬信號
Analog signal
模擬信號與數字信號
模擬信號是傳導能量的一種方式，是會因為損耗而衰減的。
模擬信號與數字信號
用離散時間信號的數字化表示。信號的自變量和因變量都是離散的。（不連續的）
數字信號Digital signal
在計算機中，數字信號的大小常用有限位的二進制表示。
字長為2的二進制數可表示 00、01、10、11 四種數字信號。
計算機能夠處理！
數字信號抵抗電路本身干擾和環境干擾的能力強，且數字信號有利于存儲、加密與糾錯，從而具有較強的保密性和可靠性。
因此在現代技術的信號處理中，數字信號發揮的作用越來越大，覆蓋的范圍越來越廣。
返回
模擬圖像
圖像編碼
掃描儀
數字照相機
智能手機
連接計算機的攝像頭
……
①采樣
圖像編碼
①采樣
照片是一種位圖,由一個一個帶顏色的像素組成；像素點的個數越多,圖像的質量越高、越清晰，占用的存儲空間也越大。
比如：我們看視頻常見的1080P，指的是視頻播放時每張畫面的分辨率為1920×1080像素。
分辨率 = x方向的像素數 × y方向的像素數
x
y
圖像編碼
①采樣
③編碼
量化：將采樣值用二進制數碼表示。
在圖像編碼中，可以理解為：將每個像素塊上的顏色用二進制數字表示出來。
類型 未壓縮 無損壓縮 有損壓縮
文件格式 BMP TIFF等 JPEG/JPG等
存儲容量 相對較大 不損失信息，壓縮比小 損失一定信息，壓縮比大
②量化
編碼:由于位圖的數據量大，并且含有大量的重讀數據，一般采用數據壓縮技術進行壓縮和還原處理。不同的編碼方法形成了不同格式的圖像文件。
圖像可以分為黑白圖像、灰階圖像和彩色圖像。
每個像素的顏色使用1位二進制表示，對應的十進制取值范圍是0、1，則可以用0表示白色格子，用1表示黑色格子。
圖像編碼
0001000110001000
0000111001110000
0001000110001000
0110000000000110
1000000000000001
1000000000000001
（一）黑白圖像
每個像素的顏色使用8位二進制表示，對應的十進制取值范圍是0~255，可以表示28即256種不同亮度的黑白色。其中，0代表純黑（沒有亮度），255代表純白（亮度最大），數字越大顏色越淺，數字越小顏色越深。
255
0
圖像編碼
（二）灰階圖像
RGB色彩模式通過對紅(R)、綠(G)、藍(B)三個顏色通道的變化以及它們相互之間的疊加來得到各式各樣的顏色的。每個像素的顏色由3個 0~255 的十進制數字組成，可以組合出224種不同的顏色，再將三個十進制數字轉換為二進制，由此實現了彩色圖像數字化。
RGB色彩模式
圖像編碼
（三）彩色圖像
圖像量化位數（圖像深度）：圖像中每個像素點記錄顏色所用二進制數的位數。
1位圖像，即黑白圖像,每一個像素有2種可選顏色（黑、白）
8位圖像，即28 =256色圖像，每個像素有256種顏色可以選擇；
24位圖像，可以有 224 種顏色的選擇。
色彩深度越大，圖像文件的色彩越豐富，文件占用空間越大。
圖像編碼
黑白：1位
灰階：8位
彩色：24位
位圖文件大小的計算：
位圖文件大小=文件頭+信息頭+顏色表項+圖像分辨率×圖像量化位數÷8
圖像分辨率=水平方向的像素數 × 垂直方向的像素數
占14個字節，包含文件的類型、大小、位圖起始位置等信息
占40個字節，用于說明位圖的尺寸信息
圖像量化位數 顏色種數 顏色表項
1 2 2×4字節
4 16 16×4字節
8 256 256×4字節
24 224 沒有顏色表項
圖像編碼
圖像編碼
計算位圖文件大小：
14+40+2×4+16×6×1÷8
=14+40+8+12
=74（B）
6
16
位圖文件大小=文件頭+信息頭+顏色表項+圖像分辨率×圖像量化位數÷8
14
40
2×4
16×6
1
練習：
編碼的基本方式(三)
聲音
編碼
聲音編碼
采樣：將信號按適當的時間間隔得到各個時刻的樣本值，使其轉換為時間上離散、幅度上連續的脈沖信號。
量化：將采樣信號的幅度劃分為若干量化等級，向下取相近等級數值。
聲音編碼的步驟與圖像編碼相似：
（觀看視頻）
音頻文件大小
例：采樣頻率為44.1kHz、量化位數為16位的立體聲，1秒聲音所需字節數為
44.1×1000×16×2×1÷8
=44100×4
=176400（B）
聲音存儲空間 = 采樣頻率 × 量化位數 × 聲道數 × 時間÷8
常見的三種采樣頻率：
44.1kHz、22.05kHz、
11.025kHz
量化時所采用的
二進制數位數
單聲道：1
雙聲道/立體聲道：2
課堂小結
人機交流障礙
人類能夠感知
聲、光信號
計算機只能識別
電信號
模擬信號
數字信號
數據編碼
二進制數
文字編碼
圖像編碼
聲音編碼
感知信號不同
對數據處理方式不同
　常見的編碼方式：
（一）文字編碼：
文字編碼一般分為 和　　　　。
ASCII碼用　　二進制數編碼，且首位為　　。
國標碼是一種漢字編碼，用　　位　　　　數表示。
　（二）圖像編碼：
定義：在滿足　　　　　的條件下，對圖像數據進行變換、編碼和壓縮，以　　　　　　表示圖像或圖像中所包含的信息的技術。
　（三）聲音編碼
模擬信號:用 的物理量所表達的信息。
數字信號:用 的數字化表示。
編碼的步驟: .
０
４
較少比特數
單字節碼
雙字節碼
８位
十六進制
一定保真度
連續變化
離散時間信號
采樣→量化→編碼
下節再見

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