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第一單元 數(shù)據(jù)與信息
數(shù)據(jù)編碼
編碼
摩斯密碼就是一種把書面字符用可變長(zhǎng)度的信號(hào)表示的編碼方式。
日常生活中我們經(jīng)常見(jiàn)到的身份證號(hào)，郵政編碼，銀行卡號(hào)，學(xué)籍號(hào)等，都是按照一定規(guī)則產(chǎn)生的編碼。
編碼
編碼
編碼（encoding）是指用預(yù)先規(guī)定的方法將文字、數(shù)字或其他對(duì)象轉(zhuǎn)換成規(guī)定的符號(hào)組成，或?qū)⑿畔ⅰ?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為規(guī)定的脈沖電信號(hào)。
在計(jì)算機(jī)中，編碼一般是指用預(yù)先規(guī)定的方法就數(shù)字、文字、圖像、聲音、視頻等對(duì)象編成二進(jìn)制代碼的過(guò)程。
編碼
數(shù)值
聲音
圖像
文本
編碼
事物
編碼
一一對(duì)應(yīng)
編碼規(guī)則
編碼包含一定的意義
便于排序等操作
編碼
01
計(jì)算機(jī)中數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼
由于邏輯電路通常只有高低兩種電位狀態(tài)，正好可以表示“0”和“1”，所以計(jì)算機(jī)采用二進(jìn)制來(lái)存儲(chǔ)和表示數(shù)據(jù)。
通過(guò)上一節(jié)課的學(xué)習(xí)我們知道，數(shù)據(jù)有數(shù)值型數(shù)據(jù)和非數(shù)值型數(shù)據(jù)（文本、圖、聲音視頻等），這些數(shù)據(jù)是如何轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制組成的代碼，并可以被計(jì)算機(jī)識(shí)別的呢？今天我們來(lái)一起學(xué)習(xí)《認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)編碼》
編碼
編碼（encoding）是指用預(yù)先規(guī)定的方法將文字、數(shù)字或其他對(duì)象轉(zhuǎn)換成規(guī)定的符號(hào)組成，或?qū)⑿畔ⅰ?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為規(guī)定的脈沖電信號(hào)。
一般是指用預(yù)先規(guī)定的方法將數(shù)字、文字、圖像、聲音、視頻等對(duì)象編成二進(jìn)制代碼的過(guò)程。
編碼（計(jì)算機(jī)中的編碼）：
編碼
編碼的意義：
鑒別（唯一標(biāo)識(shí)）
排序（有一定的順序）
專用含義（含有一定的含義）
數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼
轉(zhuǎn)
換
編
碼
數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼
數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼
十進(jìn)制轉(zhuǎn)二進(jìn)制
整數(shù)部分的轉(zhuǎn)換方法是除2反向取余，小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換方法是乘2正向取整。
數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼
數(shù)值數(shù)據(jù)是一類常見(jiàn)數(shù)據(jù)，是可用于算術(shù)運(yùn)算的具體數(shù)值。
計(jì)算機(jī)中的數(shù)值數(shù)據(jù)是以補(bǔ)碼的方式表示的，以十進(jìn)制數(shù)+21和-21的8位編碼為例，它們的二進(jìn)制數(shù)原碼、反碼和補(bǔ)碼分別如下：
（+21）10=（+10101）2
[+10101]原=00010101
[+10101]反=00010101
[+10101]補(bǔ)=00010101
（-21）10=（-10101）2
[-10101]原=10010101
[-10101]反=11101010
[-10101]補(bǔ)=11101011
數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼
計(jì)算機(jī)中數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼分為原碼、反碼和補(bǔ)碼，其編碼規(guī)則見(jiàn)下表。
原碼 反碼 補(bǔ)碼
正數(shù) 符號(hào)位（0）+數(shù)字部分 （如果原數(shù)不足n-1位，在高位補(bǔ)0） 同原碼 同原碼
負(fù)數(shù) 符號(hào)位（1）+數(shù)字部分 （如果原數(shù)不足n-1位，在高位補(bǔ)0） 在原碼的基礎(chǔ)上，符號(hào)位不變，其余各位取反 在反碼的基礎(chǔ)上+1
數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼
文本數(shù)據(jù)的編碼
1. 西文字符的編碼
字母、數(shù)字、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)等，稱為西文字符。
目前，國(guó)際上普遍采用的西文字符編碼標(biāo)準(zhǔn)是ASCII碼。
用1個(gè)字節(jié)來(lái)表示，首位為0，后面7位來(lái)表示具體符號(hào)，此對(duì)照表前三位是高位，后四位是低位。
文本數(shù)據(jù)的編碼
將每個(gè)字節(jié)的最高位設(shè)為1
“大” 國(guó)標(biāo)碼 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1
“大”機(jī)內(nèi)碼 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1
文本數(shù)據(jù)的編碼
國(guó)際編碼——Unicode
可容納世界上所有文字和符號(hào)的字符編碼方案。
Unicode
UTF-8
UTF-16
UTF-32
……
小練一下
（68.25）10=
聲音的數(shù)字化
采樣頻率：計(jì)算機(jī)每秒鐘在模擬聲音信號(hào)的波形上采樣的次數(shù)。
采樣
聲音的數(shù)字化
在其他參數(shù)一樣的前提下，采樣頻率越高，即采樣的時(shí)間間隔越短，則在單位時(shí)間內(nèi)得到的聲音樣本數(shù)據(jù)越多，對(duì)聲音信號(hào)波形的表示越精確，聲音的保真度越高。
聲音的數(shù)字化
圖 b2
圖 b1
圖 a1
圖 a2
量化位數(shù)：存儲(chǔ)、記錄聲音幅度值所使用的二進(jìn)制位數(shù)。
量化
聲音的數(shù)字化
聲音的編碼是按照一定格式把經(jīng)過(guò)采樣和量化得到的離散數(shù)據(jù)記錄下來(lái)，并在其基礎(chǔ)上加入用于糾錯(cuò)、同步和控制的數(shù)據(jù)，最終轉(zhuǎn)換為數(shù)字音頻信號(hào)。
不同的編碼方式產(chǎn)生不同的格式。
WAV MP3 WMA
編碼
聲音的數(shù)字化
音頻參數(shù)：采樣頻率 量化位數(shù) 聲道數(shù)
數(shù)據(jù)量=采樣頻率×量化位數(shù)×聲道數(shù)÷8×持續(xù)時(shí)間(S)
未經(jīng)壓縮的音頻文件的數(shù)據(jù)量計(jì)算方法：(計(jì)算結(jié)果單位B)
例1：CD的標(biāo)準(zhǔn)采樣頻率為44.1KHz,量化位數(shù)為16位立體聲雙聲道（每次生成兩個(gè)聲波數(shù)據(jù)）,每秒數(shù)據(jù)量為 B。
例2: 錄制一段時(shí)間為10秒，采樣頻率為22050Hz,量化位數(shù)為8位單聲道的WAV格式音頻，文件數(shù)據(jù)量為 KB。（結(jié)果保留整數(shù)）
1764090
215
聲音的數(shù)字化
圖像的數(shù)字化
分辨率900*1600
分辨率30*530
如果不考慮其他因素的影響，圖像分辨率越高，采樣的精度就越高，數(shù)字化后的圖像越清晰，同時(shí)圖像所占的存儲(chǔ)空間也越大。
在圖像分辨率相同的情況下，顏色深度越大，數(shù)字化后的圖像越清晰，同時(shí)圖像所占的存儲(chǔ)空間也越大。
圖像的數(shù)字化
圖像的數(shù)字化
位圖參數(shù)：分辨率 ，顏色深度
未經(jīng)壓縮的位圖圖像的數(shù)據(jù)量（單位：字節(jié)）=圖像分辨率*顏色深度/8
分辨率256*256
分辨率32*32
圖像的數(shù)字化
例1：一幅分辨率為1024×768像素的24位位圖，數(shù)據(jù)量為 B。
例2： 一幅分辨率為500×400像素的256色位圖，數(shù)據(jù)量為 B
2359296
200000
圖像的數(shù)字化
聲音數(shù)字化與圖像數(shù)字化對(duì)比分析表 聲音數(shù)字化 圖像數(shù)字化
步驟 采樣→量化→編碼 采樣→量化→編碼
影響大小的因素 采樣頻率、量化位數(shù)、聲道數(shù)、持續(xù)時(shí)間 圖像分辨率、顏色深度
未經(jīng)壓縮的數(shù)據(jù)量計(jì)算公式（B） =采樣頻率×量化位數(shù)×聲道數(shù)÷8×持續(xù)時(shí)間（s) =圖像分辨率×顏色深度÷8

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