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數(shù)字化
01 數(shù)字化
文本
圖像
聲音
視頻
……
二進(jìn)制數(shù)字
加工處理
在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，信息的存儲(chǔ)和處理都采用二進(jìn)制
01 數(shù)字化
如你唱的歌、水銀溫度計(jì)等
（自然界）模擬信號(hào)
以連續(xù)變化的物理量存在
（計(jì)算機(jī)）數(shù)字信號(hào)
取值上是離散的，不連續(xù)的信號(hào)
被計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、處理的信號(hào)
存入計(jì)算機(jī)中的歌、存入計(jì)算機(jī)中的視頻
01 數(shù)字化
· 數(shù)字化：將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可處理的。也就是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的過(guò)程。
模數(shù)轉(zhuǎn)換：模擬信號(hào)——數(shù)字信號(hào)
數(shù)模轉(zhuǎn)換：數(shù)字信號(hào)——模擬信號(hào)
01 數(shù)字化
數(shù)字化：將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的過(guò)程
計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)單位
計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)的最小單位：位（比特、bit或b）
計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)的基本單位：字節(jié)（Byte、B）
1Byte=8bit 1B=8b
每一位存儲(chǔ)一個(gè)“0”或一個(gè)“1”
“A”的ASCII碼：
0 1 0 0 0 0 0 1
1b
1B
常見(jiàn)的單位轉(zhuǎn)換：
1KB=1024B
1MB=1024KB
1GB=1024MB
02 音頻的采樣、量化與編碼
采樣：也稱取樣，采集信號(hào)樣本
采樣頻率：每秒采集到的樣本數(shù)，單位是赫茲（Hz）
采樣頻率越高，采集的樣本數(shù)量越多，信號(hào)保真度越高
02 音頻的采樣、量化與編碼
量化：將采樣到的信號(hào)用數(shù)字表示出來(lái)
量化位數(shù)：用幾位二進(jìn)制數(shù)表示，單位bit（位）
量化位數(shù)越大，量化精度越高，信號(hào)保真度越高
量化位數(shù)：3bit
量化位數(shù)：4bit
02 音頻的采樣、量化與編碼
編碼：對(duì)量化后的值用一組二進(jìn)制數(shù)表示。
第二個(gè)采樣點(diǎn)的編碼：101B
第二個(gè)采樣點(diǎn)的編碼：1100B
02 音頻的采樣、量化與編碼
①常見(jiàn)的聲音文件類(lèi)型：Wave（未經(jīng)壓縮）、Mp3、WMA等
②未經(jīng)壓縮Wave音頻文件存儲(chǔ)容量計(jì)算公式：
存儲(chǔ)量= 采樣頻率(Hz）×量化位數(shù)（位）×聲道數(shù)×?xí)r間(s)
（單位：位（b、bit或比特））
例：錄制一段10秒鐘單聲道，16位量化精度、22.05kHz的聲音，大約需要多少KB的存儲(chǔ)容量？
22.05*1000*16*1*10/(8*1024)≈430.6KB
03 圖像的采樣、量化與編碼
數(shù)字圖像包括矢量圖形與位圖圖像
矢量圖形：指用點(diǎn)、直線或者多邊形等表示的圖像,單一、放大后不失真
位圖圖像：又稱柵格圖或點(diǎn)陣圖，由像素點(diǎn)組成，豐富，放大后失真
矢量圖形
位圖圖像
03 圖像的采樣、量化與編碼
位圖圖像采樣：采集圖像樣本，劃分為一個(gè)個(gè)大小相同的點(diǎn)
被劃分的點(diǎn)稱為像素，是組成位圖圖像的基本單位
總像素 = 水平像素 × 垂直像素
03 圖像的采樣、量化與編碼
圖像的量化：用幾位二進(jìn)制能將顏色表示全，也稱為位深度，單位bit（位）
位深度：
1bit
8bit
24bit
03 圖像的采樣、量化與編碼
圖像的編碼：將量化后的值用一組二進(jìn)制數(shù)表示
黑白
0
1
11000011
4色
00
01
01
11
1111010000011111
練一練：列出第一行的編碼
03 圖像的采樣、量化與編碼
圖像顏色模式 總像素 1個(gè)像素所占位數(shù) 總的位數(shù)（bit位） 容量（B字節(jié)）
黑白 800×600 1位（=2） 800×600×1 800×600×1/8
16色彩色 800×600 4位（=16） 800×600×4 800×600×4/8
256色彩色 800×600 8位（=256） 800×600×8 800×600×8/8
24位RGB真彩色 800×600 24位（） 800×600×24 800×600×24/8
顏色數(shù) 2 ^ n 800×600 n位 800×600×n 800×600×n/8
①常見(jiàn)的圖像文件類(lèi)型：BMP（未經(jīng)壓縮）、JPEG、GIF、PNG等
②未經(jīng)壓縮圖像存儲(chǔ)容量計(jì)算公式：
存儲(chǔ)量= 水平像素*垂直像素*顏色位深度（單位：位（b、bit或比特））
練一練
一幅未經(jīng)壓縮的1080×512像素、16色的BMP圖像，其存儲(chǔ)容量約（ ）
A. 0.25MB 　 B. 1MB 　 C. 2MB 　 D. 8MB
A
未經(jīng)壓縮的BMP圖像文件a.bmp和b.bmp，其參數(shù)分別為80萬(wàn)像素、256色和40萬(wàn)像素、24位真彩色，則圖像文件a.bmp與b.bmp存儲(chǔ)容量之比約為（ ）　　
A. 4：1 　 B. 2：3 　 C. 21：1 　 D. 32 ： 1
B
04 視頻的采樣、量化與編碼
視頻是由靜態(tài)的圖像連續(xù)播放所形成的，其中每一幅單獨(dú)的圖像稱為一幀，是視頻最小單位。
04 視頻的采樣、量化與編碼
未經(jīng)壓縮的視頻文件存儲(chǔ)空間的計(jì)算公式為（單位：字節(jié)B）
= 每張圖像的存儲(chǔ)容量 × 圖像總數(shù)
每秒播放的圖像數(shù) × 播放時(shí)間
= 每張圖像存儲(chǔ)量×幀頻×播放時(shí)間
= 水平像素×垂直像素×顏色位深度×幀頻×播放時(shí)間／8
常見(jiàn)的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)有：MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4等
也稱為幀頻，單位是fps
04 視頻的采樣、量化與編碼
未經(jīng)壓縮的視頻文件存儲(chǔ)空間的計(jì)算公式為（單位：字節(jié)B）
存儲(chǔ)量 = 水平像素×垂直像素×顏色位深度×幀頻×播放時(shí)間／8
若導(dǎo)出后的視頻文件存儲(chǔ)容量是43.95MB，則動(dòng)畫(huà)總頻數(shù)約為（ ）
A.38 B.150 C.300 D.1200
43.95=320×240×16×圖像總數(shù)（也稱為動(dòng)畫(huà)總頻數(shù)）/8/1024/1024
動(dòng)畫(huà)總頻數(shù)=43.95×1024×1024×8/（320×240×16）
C
07 小結(jié)
數(shù)字化過(guò)程
無(wú)壓縮音頻存儲(chǔ)量計(jì)算公式
采樣、量化、編碼
存儲(chǔ)量= 采樣頻率(HZ）×?xí)r間(s) ×量化位數(shù)（位）×聲道數(shù) （單位：位）
無(wú)壓縮圖片存儲(chǔ)量計(jì)算公式
存儲(chǔ)量=水平像素*垂直像素*顏色位深度
256色位圖、16色位圖、16位位圖的量化位數(shù)
未經(jīng)壓縮的視頻文件存儲(chǔ)空間的計(jì)算公式
＝每張圖像的存儲(chǔ)容量 × 圖像總數(shù)
（動(dòng)畫(huà)總頻數(shù)）
＝每張圖像存儲(chǔ)量×幀頻×播放時(shí)間
＝水平像素×垂直像素×顏色位深度×幀頻×播放時(shí)間／8
字符編碼
01 編碼與解碼
編碼：信息按照某種規(guī)則從一種規(guī)則或格式，從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式的過(guò)程。
省
市
區(qū)
出生日期
序列號(hào)及校驗(yàn)碼
01 字符編碼
(1)ASCII碼（美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼）
對(duì)西文輸入法下字符的編碼，包括字母、數(shù)字、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)
33個(gè)控制字符
10個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字
26個(gè)大寫(xiě)字母
26個(gè)小寫(xiě)字母
33個(gè)標(biāo)點(diǎn)符號(hào)及運(yùn)算符號(hào)組成
字符
（多種文字和符號(hào)的總稱）
二進(jìn)制數(shù)字
加工處理
01 字符編碼
(1)ASCII碼（美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼）
1個(gè)ASCII碼用8位二進(jìn)制數(shù)中的低7位表示：
□□□□□□□
0
思考：一共有多少個(gè)ASCII碼？其范圍用二進(jìn)制表示是什么？用十進(jìn)制表示是什么？十六進(jìn)制表示是什么？
其范圍用二進(jìn)制表示為00000000~01111111,用十進(jìn)制表示為0~127，十六進(jìn)制表示為00-7F
01 字符編碼
(1)ASCII碼（美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼）
常見(jiàn)ASCII碼值： “a”為97；“A”為65； “0”為 48；
常用ASCII碼從大到小的排列順序：小寫(xiě)字母>大寫(xiě)字母>數(shù)字
01 字符編碼
（2）漢字編碼
計(jì)算機(jī)中的漢字也是采用二進(jìn)制進(jìn)行編碼的。漢字的編碼有外碼、交換碼、機(jī)內(nèi)碼和字形碼
漢字輸入到計(jì)算機(jī)
音碼、形碼、音形碼
計(jì)算機(jī)內(nèi)部用來(lái)進(jìn)行漢字的存儲(chǔ)、處理的二進(jìn)制代碼
不同的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間交換漢字信息時(shí)所使用的代碼標(biāo)準(zhǔn)
將漢字在顯示器或打印機(jī)上輸出
漢字在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)內(nèi)部的內(nèi)碼是唯一的。
01 字符編碼
GB2312
GBK(過(guò)渡)
GB2312中一個(gè)字符在計(jì)算機(jī)中用兩個(gè)字節(jié)表示
1個(gè)字符占2個(gè)字節(jié)(2Byte)
每個(gè)字符碼值范圍大于80H
□□□□□□□
1
1
□□□□□□□
GB18030-2005
所有字符都使用2個(gè)字節(jié)表示，
可表示6763個(gè)漢字,非漢字圖形字符682個(gè)
所有字符都使用2個(gè)字節(jié)表示，
可表示20902個(gè)漢字,非漢字圖形符號(hào) 883 個(gè)
使用4個(gè)字節(jié)表示，
可表示70244個(gè)漢字，若干個(gè)非漢字圖形符號(hào)
01 字符編碼
某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，英文字符采用ASCII碼，漢字采用GB2312編碼，使用UltraEdit軟件觀察字符內(nèi)碼如下，則圖中內(nèi)碼包含多少個(gè)漢字？
ASCII碼一個(gè)字符用1字節(jié)表示，十六進(jìn)制碼值范圍00-7F
GB2312編碼中字符用2字節(jié)表示，每個(gè)字節(jié)碼值范圍大于80H
01 字符編碼
某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，所有字符均采用GB2312編碼，使用UltraEdit軟件觀察字符內(nèi)碼如下，則字母I對(duì)應(yīng)的內(nèi)碼是什么？
GB2312編碼中字符用2字節(jié)表示，每個(gè)字節(jié)碼值范圍大于80H
02 條形碼與二維碼
條形碼：將寬度不等的黑條和白條按照一定的編碼規(guī)則排列，用以表達(dá)一組信息的圖形標(biāo)識(shí)符，我國(guó)普遍采用EAN13條形碼。
二維碼：用某種特定的集合圖形按一定規(guī)律在平面上分布的黑白相間的圖形記錄數(shù)據(jù)符號(hào)信息，存儲(chǔ)量更大，功能更強(qiáng)大。
使用UltraEdit軟件觀察字符內(nèi)碼，結(jié)果如圖所示。則圖中字符“！”的內(nèi)碼是( )
A.CA B.A1 C.CA C7 D.A3 A1
練一練
D
使用UltraEdit軟件觀察字符內(nèi)碼，結(jié)果如下圖所示：　
D
這些內(nèi)碼所對(duì)應(yīng)的字符可能為（ ）
A. 熱搜排行榜 B. 熱搜Search C. 熱搜引擎SE D. 熱搜度TOP1
使用UltraEdit軟件觀察字符“2018加油！”的內(nèi)碼，部分界面如圖所示。下列說(shuō)法正確的是( )
練一練
CD
A.字符“！”的內(nèi)碼占1個(gè)字節(jié)
B.字符“加”的十六進(jìn)制碼是“20 BC”
C.字符“8”的內(nèi)碼是“38”，所以字符“10”的內(nèi)碼是“3A”
D.字符“4”的二進(jìn)制碼是“00110100”
03 小結(jié)
計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)最小的單位
計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)的基本單位
位（比特、bit或b）
字節(jié)（Byte、B）
ASCII碼
一個(gè)字節(jié)中的低7位表示，共有128個(gè)，十六進(jìn)制碼值范圍為00-7F
常用ASCII碼從大到小排列順序
小寫(xiě)字母>大寫(xiě)字母>數(shù)字
1B=8b
常用ASCII碼
“a”為97；“A”為65； “0”為 48；
GB2312編碼
一個(gè)字符用2字節(jié)表示，每個(gè)字節(jié)碼值范圍大于80H
01 字符編碼
算一算：你的名字首寫(xiě)大寫(xiě)字母在計(jì)算機(jī)中的編碼是怎么樣的？
Z —— 01011010
X —— 01011000
M —— 01001101
字符亂碼之謎
亂碼是由于數(shù)據(jù)在傳遞和接受過(guò)程中字符編碼格式不一致導(dǎo)致的。
07 小結(jié)
數(shù)字化過(guò)程
無(wú)壓縮音頻存儲(chǔ)量計(jì)算公式
采樣、量化、編碼
存儲(chǔ)量= 采樣頻率(HZ）×?xí)r間(s) ×量化位數(shù)（位）×聲道數(shù) （單位：位）
無(wú)壓縮圖片存儲(chǔ)量計(jì)算公式
存儲(chǔ)量=水平像素*垂直像素*顏色位深度
256色位圖、16色位圖的量化位數(shù)
8位、4位
未經(jīng)壓縮的視頻文件存儲(chǔ)空間的計(jì)算公式
＝每張圖像的存儲(chǔ)容量 × 圖像總數(shù)
（動(dòng)畫(huà)總頻數(shù)）
＝每張圖像存儲(chǔ)量×幀頻×播放時(shí)間
＝水平像素×垂直像素×顏色位深度×幀頻×播放時(shí)間／8
02 音頻的采樣、量化與編碼
①采樣頻率：每秒的采樣樣本數(shù)，單位是赫茲（Hz）
②采樣頻率越高，采集的樣本數(shù)量越多，信號(hào)保真度越高
02 音頻的采樣、量化與編碼
量化：對(duì)采樣測(cè)得的模擬量值進(jìn)行分級(jí)量化。
①量化位數(shù)：表示采樣點(diǎn)值的二進(jìn)制位數(shù)，單位是比特（位、bit或b）
②量化位數(shù)越大，量化精度越高，信號(hào)保真度越高
量化位數(shù)：3bit
量化位數(shù)：4bit
03 圖像的采樣、量化與編碼
類(lèi)型 存儲(chǔ)形式 放大縮小的效果 表現(xiàn)內(nèi)容 存儲(chǔ)空間 適用范圍
矢量圖 數(shù)學(xué)方程 放大、縮小或拉伸后不易失真 單一 小 工業(yè)制圖、文字設(shè)計(jì)、標(biāo)志設(shè)計(jì)等
位圖 像素點(diǎn) 放大、縮小或拉伸后易失真，層次和色彩豐富，生活中大多數(shù)圖片都是位圖 豐富 大 攝影、
平面設(shè)計(jì)、網(wǎng)頁(yè)圖片等

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