第一章 课时3 数据采集与编码(二) 高中信息技术浙教版(2019)必修1(课件 学案 教案三份打包)

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第一章 课时3 数据采集与编码(二) 高中信息技术浙教版(2019)必修1(课件 学案 教案三份打包)

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课时3 数据采集与编码(二)
课时目标
1.理解编码的概念与具体应用,掌握常见的字符编码。2.掌握声音和图像数字化的原理并能计算声音与图像的存储容量。
1.编码
编码(Encoding)是信息按照某种规则或格式,从一种形式转换为另一种形式的过程。解码是编码的逆过程。
常见的字符编码有ASCII、Unicode及各种汉字编码。
(1)ASCII码
ASCII主要用于表示英语字符。基本的ASCII码共有128个,用1个字节中的低7位编码。二进制范围为00000000~01111111,即十六进制的00~7F。
(2)汉字编码
汉字编码分为外码、交换码、机内码和字形码。机内码也称为内码,不同的字符集有不同的表示方式,GB2312采用两个字节表示一个汉字。
2.UltraEdit查看字符内码
基本规律:一般以数字开头(0-7)开头的内码,一对内码对应一个英文字符(半角字母、标点符号、其他字符),如甲图中的“2E”对应半角字符“.”。内码“40”对应“@”符号(半角字符,占用1字节)。ASCII码(半角字符)的范围00-7F。
以字母开头内码的两对对应一个字符(全角字符,占用2字节),如乙图中内码“A1A3”对应全角字符“。”,中文“全”的内码为“C8AB”。
3.条形码
条形码(barcode)是将宽度不等的多个黑条和白条,按照一定的编码规则排列,用以表达一组信息的图形标识符。我国普遍采用的EAN13条形码。
4.二维码
二维条码/二维码(2-dimensional bar code)是用某种特定的几何图形按一定规律在平面上(二维方向)分布的黑白相间的图形记录数据符号信息。
5.声音编码
(1)将模拟声音数字化需要经过采样、量化、编码三个过程。采样频率越高,量化位数越大,声音保真度越好,存储容量越大。
(2)录音时,声音信号通过麦克风转换成电流信号,通过声卡上的模数转换器(ADC)转换成数字信号,存储为文件。播放时,数字信号送到声卡上的数模转换器(DAC)还原为模拟信号,放大后送到扬声器发声。
(3)常见的声音文件类型有Wave、MP3、WMA等。
(4)Wave格式音频文件的存储容量计算公式:存储容量=采样频率(Hz)×量化位数(bit)×声道数×时长(s)(单位:位)。
6.图像编码
(1)图像有位图和矢量图两种。位图(又称栅格图、点阵图)是通过“像素”来描述图像的,适合表现层次和色彩比较丰富的图像,所需的存储空间较大,相机拍的都是位图,放大后会失真。矢量图是用一组指令集合或数学公式来描述的,适合线框型作品(比如三视图),放大、旋转等操作后清晰度不会发生变化。
(2)位图图像数字化
①采样:就是把一张图像分解成一个一个大小相同的像素点,点数越多,图像越
真实。
②量化:每个像素的颜色信息进行量化,也称为位深度。图像存储容量可以根据像素与颜色位深度进行计算:存储容量=总像素×颜色位深度/8(单位:字节)
颜色 每个像素点所占的位数
黑白图像 1位(21=2)
128色图像 7位(27=128)
24位真彩色 24位
结论:颜色数≤2n(其中n表示每个像素点的存储位数)
③编码:以多种图像文件格式保存,如BMP、JPEG、GIF、PNG等。
7.视频编码
(1)视频是由连续的画面组成动态图像的一种表示方式,常见的视频数据格式主要有:AVI、MPEG、MOV、电视广播制式:PAL每秒钟播放25帧(我国采用),NTSC每秒钟播放30帧。
(2)视频存储量(B)=帧图像存储量×帧频×播放时间(秒)。
(3)常见的视频编码方式有MPEG1、MPEG2、MPEG4等。
例1 用UltraEdit软件观察字符内码,部分界面如图所示,下列说法正确的是 (  )
A.字符“:”的内码采用ASCII编码
B.字符“37”的内码用二进制表示为00110111
C.存储字符“℃”需要2Byte
D.字符“温度:35 ℃~37 ℃”存储时占用11个字节
答案 C
解析 本题考查字符编码。A选项从图中可得字符“:”对应两个字节内码,因此采用GB2312编码;B选项37为两个字符,需要两个字节,16位二进制,因此错误;C选项正确,“℃”编码为A1 E6H;D选项共占用13个字节。
变式训练1 使用UltraEdit软件观察字符串“期末,Fighting!”的内码,部分界面如图所示,
下列说法正确的是 (  )
A.存储该字符串的内码共需要15b
B.该字符串中共有2个GB2312字符
C.字符“J”内码用十六进制表示为50
D.字符“期”的二进制编码是11000110 11011010
答案 D
解析 本题考查字符编码。A选项存储该字符串的内码共需要15Byte,b为bit,不正确;B选项该字符串中共有3个GB2312字符;C选项通过推算可得J的十六进制表示为4AH;D选项正确,前两个字节转换为二进制为11000110 11011010。
例2 已知字符“2021,AI崛起”采用“UTF 16LE”编码,使用UltraEdit软件查看其内码,部分界面如图所示。图中FFFE为UTF 16LE标记,字符“2”对应的内码是32 00H,下列说法正确的是 (  )
A.若采用“UTF 16LE”编码,则字符“D”为44H
B.图中字符"0"的编码是30 00H,字符"-1"的编码是2F 00H
C.字符"9"、"a"、"Y"的UTF 16LE编码值大小关系为:"9"<"a"<"Y"
D.若采用“UTF 16LE”编码,则字符"2021,AI崛起"总存储容量为20B
答案 D
解析 本题考查字符编码。A选项从图中可知字符“A”为41 00H,因此“D”为44 00H。B选项字符"-1"有两个字符。C选项小写字母的内码大于大写字母。
变式训练2 UTF 16LE编码可以对多种文字字符进行编码,该编码规定任意字符均使用2个字节存储,并且在字符内码前用“FF FE”作为编码标记,编码标记也占用存储空间。
(1)查看字符“我学code”的内码,如图所示。
图中字符编码共占    B,若英文字符“b”使用UTF 16LE编码,其内码为    H。
(2)一个采用UTF 16LE编码的含1200个英文字符的文本文件,该文件所占存储空间约为    KB(保留1位小数)。
答案 (1)14 6200 (2)2.3
解析 本题考查字符编码。(1)每个字符均占2个字节,共六个字符,编码标记共:6*2+2=14字节。从c、d还有e的编码可以得知,字符“b”的编码:6300。(2)(1200*2+2)/1024约为2.3。
例3 为了保障数据传输过程中数据的安全,人们往往采用多种方式来隐藏数据或者伪装数据。其中一种常用的办法就是把数据插入到一幅图像中,通过把真实数据以二进制的形式插入到图像中,这样即使被截获,表面看起来就是一幅图像。下列几组数据中最有可能存在隐藏数据的是 (  )
              
答案 D
解析 本题考查图像容量的计算。D选项若为未经压缩的图像,容量为1024*768*16/8,大约为1.5 MB,而该图像容量为2MB,最有可能隐藏了其他数据。
变式训练3 一幅1024×512的BMP格式图像,另存为JPG格式后的存储容量约为96 KB,已知压缩比为16∶1,则该BMP格式图像的位深度为 (  )
A.32 B.24 C.16 D.8
答案 B
解析 本题考查多媒体文件容量计算及压缩的相关知识。
BMP的计算公式为:分辨率×像素点编码位数/8,故位深度==24,
故选B。
例4 现有一段长度为10秒钟、采样频率为44.1 kHz、采用16位量化的双声道未经压缩的WAV格式文件,下列说法正确的是 (  )
A.该Wave音频文件的存储容量约为13 MB
B.将两个声道的音量均+5db后以原格式另存文件,则前后两个文件存储容量比为1∶10
C.数字化过程中,提高采样频率则音频保真度也相应提高
D.以压缩比8∶1将文件压缩成MP3格式,压缩后的存储容量约为27 KB
答案 C
解析 本题考查声音采集、编码及容量计算。A选项共采集了44100*10*2个样本点,每个样本点的量化位数为16,容量为所有点的量化位数之和,约为1.68 MB。B选项容量只有采集点个数和量化位数有关,提高音量不会影响容量。C选项采样频率越高,声音质量越好。D选项压缩比8∶1,约为0.2 MB左右。
变式训练4 某段未经压缩的WAVE格式音频属性如图所示,存储该文件需要的磁盘空间大约是 (  )
A.80.8 MB B.40.4 MB C.20.2 MB D.10.1 MB
答案 D
解析 本题主要涉及声音数字化的参数与存储容量计算方法的理解。未经压缩的音频文件的存储容量可以通过下面公式进行计算:存储容量=采样频率(Hz)×量化位数(bit)×声道数×时长(s)(单位:位)。此题计算式子就是44100×16×2×60/8/1024/1024=10.1 MB。
例5 将一段图像分辨率为1024*768、32位真彩色的无声视频AVI文件压缩成MPEG格式,压缩比为3∶1,若该视频以25帧/秒的速度播放,该MPEG格式视频每秒钟播放的数据量约为 (  )
A.25 MB B.75 MB C.600 MB D.800 MB
答案 A
解析 本题考查多媒体存储容量计算。25帧/秒,一共25张图像,存储容量为1024*768*32*25/3/8/1024/1024=25 MB,答案为A。
变式训练5 李同学从互联网上下载了一段约10分钟的体育视频,该视频文件为PAL制式、单帧画面为512×340、16位色,文件容量100M,则该视频的压缩比大约是 (  )
A.30∶1 B.50∶1 C.80∶1 D.100∶1
答案 B
解析 本题考查视频存储容量计算及存储容量间的单位转换。容量=总像素*色彩位数*总帧数(bit),本题中视频采用PAL制式,每秒25帧,因此总帧数为10*60*25,原始视频存储容量为512*340*16*10*60*25/8/1024/1024=4980.47 MB。
                
1.下列有关信息编码的说法,正确的是 (  )
A.汉字在计算机内部是以十六进制编码的
B.声音的数字化需经过采样、离散化和编码三个步骤
C.删除二进制数的最后一位,其值会变成原数的1/2
D.在二进制编码中,n位二进制数最多能表示2n种状态
答案 D
解析 A选项汉字在计算机内部是以二进制编码的。B选项声音的数字化需经过采样、量化和编码三个步骤;C选项若二进制数的最后一位为1时,其值是原数的 1/2-1。
2.下列关于字符编码的说法,正确的是 (  )
A.已知大写字母“I”的ASCII码值为49H,则大写字母“J”的ASCII值为50H
B.汉字在计算机内部采用二进制编码,存储一个汉字字符需要1个字节
C.ASCII 码是单字节编码系统,共有127个
D.每个汉字的输入码是不唯一的
答案 D
3.下列关于信息编码的说法,正确的是 (  )
A.只有计算机中才有信息编码
B.ASCll码是一种汉字编码
C.扫描二维码的过程属于信息编码
D.采用8位色进行编码的BMP图像,其颜色数量总共有256种
答案 D
解析 A选项信息编码是将信息按照某种规则,从一种形式转换为另一种形式的过程,日常生活中非常常见,比如编制学号的过程就是信息编码;B选项ASCII码是一种国际上普遍采用的英文字符编码;C选项扫描二维码的过程属于信息的解码;D选项采用8位色进行编码的BMP图像,每个像素点用8位二进制表示,而8位二进制能产生256种编码,所以其颜色数量总共有256种。
4.一个时长为5秒、400*300像素,16位色的未经压缩NTSC制式(30帧/秒)的AVI格式无声视频文件,压缩为MP4格式后的大小为1200 KB,则其压缩比为 (  )
A.30∶1 B. 48∶1 C.60∶1 D.120∶1
答案 A
5.下列关于进制和信息编码的说法,正确的是 (  )
A.根据GB2312编码,“杭州亚运会”共占10bit
B.若一个十进制是奇数,则它的二进制数末位一定是1
C.录音过程就是通过采样和量化实现数字信号的模拟化过程
D.十六进制数 1011H,其最左边的“1”对应的权值为 164
答案 B
6.使用 UltraEdit 软件观察字符内码,如图所示,下列说法正确的是 (  )
A.字符“10”的内码是 3AH
B.图中共有 12 个 ASCII 码
C.小写字母 z 的十六进制编码为 80H
D.字符“!”的内码是 6E 21
答案 B
7.使用UltraEdit软件观察字符,下列说法正确的是 ( )
A.字符“!”的内码占一个字节
B.字符“J”的十六进制内码为50
C.字符“10”的十六进制内码为3A
D.图中共有6个ASCII编码,4个汉字编码
答案 D
8.使用 UltraEdit 软件查看字符内码,部分界面如图所示。
下列说法正确的是 (  )
A.图中有 7 个 ASCII 码字符
B.ASCII 码字符“H”内码值的二进制表示为 01101000B
C.“亚运会@HZ”这些字符的内码共 10 个字节
D.字符“10”内码值的十六进制表示为 3AH
答案 A
9.小莲在网上下载了一张杭州亚运会闭幕式的 BMP 图像,该图像的像素数为 1024*768,存储容量为2.25 MB,则该图像的颜色模式为 (  )
A.256 级灰度 B.32 位色 C.24 位色 D.16 色彩色
答案 C
10.下列关于声音的数字化说法中,错误的是 (  )
A.提高声音的音量,并不会影响该声音的量化位数和采样频率
B.模拟信号和数字信号可以通过计算机中的硬件设备声卡进行相互转换
C.自然界中的各种模拟信号转换成数字信号一般需要经过采样、量化与编码
D.同一个采样点分别采用3位和4位量化位数,其量化的等级数之比为3∶4
答案 D
解析 本题考查声音的数字化。A选项音量是声音的幅度,并不会影响采样频率和量化位数。B选项声卡的功能是模数转换或数模转换。D选项3位二进制数可以表示8种颜色,4位二进制数可以表示16种颜色,比值为8∶16。
11.将一个时长为1分钟、采样频率为44.1 kHz、量化位数为16、双声道未经压缩的Wave格式音频压缩为MP3格式文件,压缩后的MP3格式文件大小为940 KB,则其压缩比约为 (  )
A.11∶1 B.11∶2 C.11∶4 D.88∶1
答案 A
解析 本题主要考查声音容量计算和数据压缩。先计算Wave格式文件的容量为44100*16*2*60/8/1024=10335.9 KB,再算比例10335.9 KB/940 KB=11,因此其压缩比为11∶1,答案为A。
12.一段未经压缩的PAL制式(25fps)的AVI格式无声视频,时长为10秒,每秒画面1024*768像素,存储容量约为562.5 MB,则该视频中图像的每个像素所占位数为 (  )
A.2位 B.8位 C.16位 D.24位
答案 D
解析 本题考查视频的存储容量计算。存储容量(bit)=图像的容量(总像素*色彩位数)*总帧数(帧频*时间),加上存储容量的转换通过换算可得色彩位数=562.5*8*1024*1024/1024/768/10/25=24位。
一、基础巩固
1.用某软件查看内码,界面如图所示,下列说法正确的是 (  )
A.共有7个ASCII字符,4个非ASCII字符
B.大写字母“P”的内码为“50”,小写字符“p”的内码应该是“82”
C.存储全部字符共占用13B的存储空间
D.“a”的内码为“61”,那么“e”的内码为“65”
答案 D
解析 本题考查字符编码。A选项有6个ASCII字符。B选项“P”的内码为“50H”,对应的小写加上32D或20H。C选项占用14B的存储空间。
2.使用UltraEdit软件观察字符串“1950年出兵朝鲜。”的内码,部分界面如图所示。下列说法正确的是 (  )
A.字符“。”的十六进制内码是“A3”
B.存储该字符串需要15字节
C.汉字“出”的二进制码是“10110011 11110110”
D.观察上图,“1950年出兵朝鲜。”字符串编码中只有5个ASCII码字符
答案 C
解析 本题考查字符编码。A选项字符“。”的十六进制内码A1 A3。B选项共16个字节。C选项B3 F6,转换为二进制为10110011 11110110。D选项有4个ASCII码字符。
3.使用UltraEdit软件查看字符内码,部分界面如图所示。下列说法正确的是 (  )
A.图中共有3个ASCII字符
B.字符“10”的十六进制码是“3A”
C.字符“5g”的十六进制码是“35 47”
D.字符“来”的二进制码是“11000000 10110100”
答案 D
解析 本题考查字符编码。A选项有2个ASCII字符。B选项“10”有2个字符。C选项“5G”的内码是“35 47”。字符“来”内码是C0 B4,转换为二进制代码为11000000 10110100。
4.使用UltraEdit软件观察字符“建党100years!”的内码,部分界面如图所示。下列说法正确的是 (  )
A.上述字符“建党100years!”保存共占14b
B.“y”的内码值为79H,“z”的内码值为80H
C.图中共有8个ASCII字符
D.“党”的内码转化为二进制为“10111001”
答案 C
解析 本题考查字符编码。A选项共占14B,单位不是位。B选项79H是十六进制,加1后的值为7AH。D选项“党”的内码为B5 B3。
5.一个未经压缩的BMP格式图像文件,其相关信息如图所示。由此可知,表示该图像的每个像素需要的二进制位数是 (  )
A.4 B.8 C.24 D.32
答案 D
解析 本题主要涉及图像数字化的参数与存储容量计算方法的理解。图像存储容量可以根据像素与颜色位深度进行计算:存储容量=总像素×颜色位深度(单位:位)。此题计算式子就是1.25 MB*1024*1024*8/640/512=32b。
6.有两幅未经压缩的BMP格式图像,A图像参数为800×600像素,24位真彩色,B图像参数为400×300像素,256级灰度,则图像A和B的存储容量之比为 (  )
A.3∶4 B.3∶8 C.6∶1 D.12∶1
答案 D
解析 本题考查了多媒体存储容量的计算。BMP图像存储容量计算公式为:总像素*色彩位数(bit),由题意可得AB两张图像的总像素之比为4∶1,B图像的色彩位数为8,因此色彩位数之比为3∶1,存储容量之比为12∶1。
7.一幅未经压缩的1024×768像素的BMP图像“海滩.bmp”,压缩成JPG格式图像“海滩.jpg”后容量约为51 KB,压缩比为15∶1。则“海滩.bmp”图像中,每个像素所占二进制位数为 (  )
A.1b B.4b C.8b D.24b
答案 C
解析 本题考查图像存储容量计算及存储容量间的单位转换。容量=总像素*色彩位数(bit),本题中原始图像存储容量为1024×768×x=51*1024*8*15bit,经计算得色彩位数x为8bit。
8.未经压缩的BMP图像文件a.bmp和b.bmp,其参数分别为80万像素、256色和40万像素、16色,则图像文件a.bmp与b.bmp存储容量之比约为 (  )
A.4∶1 B.8∶1 C.16∶1 D.32∶1
答案 A
解析 本题主要涉及图像数字化的参数与存储容量计算方法的理解。图像存储容量可以根据像素与颜色位深度进行计算:存储容量=总像素×颜色位深度(单位:位)。总像素之比为2∶1,颜色位深度之比为2∶1,所以存储容量之比为4∶1。
9.小华利用Photoshop软件对一张1024*768分辨率的BMP格式的照片进行处理,在其他参数不变的情况下,将其颜色模式由RGB/8改为灰度(256级),则处理前后的照片存储容量比约为 (  )
A.1∶10 B.3∶1 C.1∶32 D.1∶1
答案 B
解析 本题考查BMP图像文件的计算。容量比1024*768*24/(1024*768*8)=3∶1,故选B。
10.一幅未经压缩的1024×768像素BMP图像,存储容量为0.375 MB,则该图像中最多可能出现的不同颜色数是 (  )
A.2 B.16 C.256 D.65536
答案 B
解析 本题主要考查图像存储容量计算的相关知识。图像存储容量(B)=像素数量×颜色位数/8,颜色位数=图像存储容量×8/像素数量=0.375×1024×1024×8/(1024×768)=4位,即16色(2n色=n位色)。
11.一个Wave格式文件的常规属性和音频属性分别如左图和右图所示,该音频的播放时长大约是 (  )
A.0.6秒 B.5秒 C.10秒 D.40秒
答案 B
解析 本题主要涉及声音数字化的参数与存储容量计算方法的理解。未经压缩的音频文件的存储容量可以通过下面公式进行计算:存储容量=采样频率(Hz)×量化位数(bit)×声道数×时长(s)(单位:位)。此题计算式子就是430 KB*1024*8/44000 Hz/16bit/1=5s。
12.下列有关声音数字化的说法不正确的是 (  )
A.通过麦克风将人声录入到电脑属于数模转换
B.将模拟声音数字化需要经过采样、量化、编码三个过程
C.量化值一般用二进制数表示,其二进制位数决定了量化的精度,也称作量化位数
D.时长为1分钟的双声道WAV格式音频,已知采样频率为44.1 kHz,量化位数为16bit,其所占存储空间约为10 MB
答案 A
解析 本题考查声音处理及计算的相关知识。声音处理采用的方法是采样量化,从模拟信号——数字信号——模拟信号,A为外界的模拟信号到计算机存储的数字信号,错误。
13.下列关于多媒体数据文件说法不正确的是 (  )
A.MP3文件是当前流行的音乐文件格式,存储容量小
B.GIF图片具有透明性及文件容量小等特征
C.MPG是一种无损压缩视频格式
D.HTML是网页文件的扩展名
答案 C
解析 本题考查多媒体数据文件的相关知识。ABD正确,C选项MPG是一种有损压缩视频格式。
14.录制一段采样频率为44.1 kHz,量化位数为16位的双声道立体环绕的Wave音频格式数据30秒,需要的磁盘空间大约为 (  )
A.3 MB B.5 MB C.10 MB D.20 MB
答案 B
解析 本题考查了音频存储容量计算,音频存储容量(位)=采样频率(Hz)*量化位数(bit)*声道数*时间(s),此题中44100*16*2*30,再进行单位的转换结果为5.04 MB。
15.一段未经压缩的Wave格式立体声音频,时长为4分钟,采样频率为44.1 kHz,量化位数为16位,现将其另存为相同时长,采样频率为22.05 kHz,量化位数为8位的单声道Wave格式音频,则原文件与新文件的存储容量之比为 (  )
A.16∶1 B.8∶1 C.6∶1 D.4∶1
答案 B
解析 本题主要考查音频文件体积计算公式。音频文件大小为:采样频率(Hz)*量化位数*声道数*时长,所以原文件与新文件的存储容量之比为采样频率、量化位数、声道数与时长乘积之比,故44.1*16*240*2/22.05*8*240*1=8/1,故答案为B。
16.将如图所示Wave格式音频压缩为MP3格式文件,压缩后的MP3格式文件大小为5 MB,则其压缩比约为 (  )
A.3∶1 B.5∶1 C.10∶1 D.20∶1
答案 C
二、能力提升
17.用UltraEdit软件观察字符内码,结果如图所示。
下列说法正确的是 (  )
A.字符“!”的内码占1个字节
B.字符“J”的内码是“50”
C.字符“o”的二进制内码是“01101111”
D.字符“州”的内码是“DD A3”
答案 C
解析 本题综合考查了字符的编码及UltraEdit软件观察字符内码。由对应关系可得字符“o”的十六进制内码为6F,对应的二进制为1101111,因此C正确。A中字符“!”对应的内码为A3 A1,占两个字节,B中字符“J”在题中无直接体现,可通过“I(49)”推得,十六进制下一位为4A,D中字符“州”的内码为D6 DD。
18.用UltraEdit观察“AI,改变生活!”的字符内码,如图所示。
下列说法不正确的是 (  )
A."HI"的内码为4849H
B.图中","字符的内码为A3ACH
C.字符“A”的二进制内码为01000001B
D.存储图中的"!"字符需要1个字节
答案 D
解析 本题考查字符编码的相关知识。选项D英文ASCII码和中文编码的区别在于特征码,在一字节中若前面这位较小(≤7)可认为是ASCII码,否则为非ASCII码,二个非ASCII码组成一个汉字。
19.用UltraEdit观察字符“Python很优雅!”内码,部分截图如图所示。
以下说法正确的是 (  )
A.图中内码表示的字符中共有7个ASCII字符
B.图中“雅”的内码为C5A3
C.可以推测小写字母“p”的内码为70H
D.图中“!”内码用二进制表示为10100001
答案 C
解析 本题主要考查字符编码。由图可知,图中字符串共有14个字节,共有6个ASCII字符,4个汉字字符,字符“雅”的十六进制内码是D1 C5,则字符“P”的十六进制内码是50H,故字符“p”的十六进制内码是50+20=70H;字符“!”的十六进制内码应是A3 A1,转换为二进制编码后为10100011 10100001,本题选C选项。
20.使用UltraEdit软件观察字符“2021加油!”的内码,部分界面如图所示,下列说法正确的是 (  )
A.字符“!”的内码占用2个字节
B.字符“2”的内码转换为二进制为“00000010”
C.字符“10”的内码十六进制显示为“3A”
D.上述字符“2021加油!”的内码共占11b
答案 A
解析 本题考查信息的编码和进制转换相关知识。A选项通过观察内码以及字符可得“!”占两个字节;B选项字符2的十六进制内码为32,转换为二进制为00110010.因此B错误;C选项字符“10”的内码为31 30;D选项有图片可得共占11个字节,答案为A。
21.在软件中录制了一段10分钟的WAVE格式音频,状态信息如图所示:
该音频的存储容量约为 (  )
A.6.72 MB B.100.9 MB C.50.5 MB D.168 MB
答案 B
解析 本题主要涉及声音数字化的参数与存储容量计算方法的理解。未经压缩的音频文件的存储容量可以通过下面公式进行计算:存储容量=采样频率(Hz)×量化位数(bit)×声道数×时长(s)(单位:位)。此题计算式子就是44100×16×2×10×60/8/1024/1024=100.9 MB。
22.一个时长为10秒、320×240像素、24位真彩色、30帧/秒的未经压缩的AVI格式无声视频文件,压缩为MP4格式后的文件大小约为626 KB,则其压缩比约为 (  )
A.4∶1 B.11∶1 C.108∶1 D.863∶1
答案 C
解析 本题考查容量计算相关知识。压缩前容量=水平像素×垂直像素×每个像素所占位数/8×帧频×播放时间(秒)=320×240×24/8×30×10 B=67500 KB,所以压缩比为67500∶626=108∶1,答案为C。
23.一副未经压缩的1100×1024像素的BMP图像文件,其存储容量约为1.07 MB,则该图像每个像素色彩编码的位数为 (  )
A.4 B.8 C.16 D.24
答案 B
解析 本题主要涉及图像数字化的参数与存储容量计算方法的理解。图像存储容量可以根据像素与颜色位深度进行计算:存储容量=总像素×颜色位深度(单位:位)。此题计算式子就是1.07 MB*1024*1024*8/1100/1024=8b,答案为B。
24.一个时长为8分钟、采样频率为32 kHz、量化位数为16、双声道未经压缩的Wave格式音频文件,其存储容量约为 (  )
A.1 MB B.29 MB C.59 MB D.469 MB
答案 C
解析 本题主要涉及声音数字化的参数与存储容量计算方法的理解。未经压缩的音频文件的存储容量可以通过下面公式进行计算:存储容量=采样频率(Hz)×量化位数(bit)×声道数×时长(s)(单位:位)。此题计算式子就是32000 Hz*16b*2*480 s/8/1024/1024=59 MB。
25.小明想了解图像的颜色信息与图片容量的关系,他将一张大小为110×80分别另存为黑白色、16色、256色三种颜色模式的图片,如图。
(1)根据“n位二进制数可以表示2^n种状态”的信息。则图a、图b、图c表示1个像素需要的二进制位数是    位、    位、    位。其中图a的存储容量为     KB(四舍五入保留整数)。
(2)下列有关图像编码的说法正确的有    。(多选,填字母)
A.以上三张图片都是位图图像,又称点阵图,基本单位是像素
B.图b和图c的存储容量比为1∶16
C.大小相同的图像颜色位深度越大,图像越真实,也需要更多的存储空间
D.根据不同的编码方式,可分为多种图像文件格式,如BMP、JPEG、WAVE等
E.可以应用“画图”等软件更改图像的颜色信息
答案 (1)1 4 8 1 (2)ACE
解析 本题考查图像的数字化。(1)图a、图b、图c分别为2=21色、16=24色和256=28色。图a的容量计算公式为110×80×1/8=1100B,约为1 KB。(2)图b和图c的存储容量比4∶8=1∶2。D选项WAVE是声音格式。
26.探究声音的数字化过程。
(1)采样:按一定的时间间隔取值
上图所示为一段声音的模拟信号,对其在时间轴上进行分隔,就是确定采集样本个数或采样次数。一秒内采样的次数称为采样频率,单位用赫兹(Hz)表示。一般而言,在对模拟信号进行采样时,提高    能提高声音的保真度。
(2)量化位数决定了声音的动态范围,常用的量化位数有8位和16位两种。8位量化的高低音级别有256个,16位量化的高低音级别有65 536个,如有16个级别的高低音需要     位量化。
(3)有一段5秒钟的声音用44.1 kHz的采样频率,16位的量化位数进行编码,保存为双声道无压缩的音频文件,则该音频文件的存储容量约为    。(单选、填字母)
A.0 KB B.430 KB C.860 KB D.220 KB
答案 (1)采样频率 (2)4 (3)C
解析 本题考查声音的数字化。(1)提高采样频率能提高声音的质量和保真度;(2)24=16,因此需要4位量化;(3)声音存储容量=采样频率*量化位数*声道数*时间(bit),代入数据并且进行单位转换之后得到的值最接近于C选项。
27.“请出示你的健康码”似乎成为我们最熟悉的一句话。进入场所前,我们打开手机出示健康码中的“小绿标”,也就是健康码,如图a所示。
       图a      图b
健康码最主要的是基于手机号码的定位功能、身份证号码下的消费记录、乘坐交通工具的记录以及填报行程信息或者扫描场所位置登记等,结合疫情进行大数据分析后的结果展示,图片内容由两种颜色构成,局部放大图如图b所示:
(1)健康码(绿码)图案进行编码时,用“0”表示白点,用“1”表示绿点,则图b中的编码表示为    。
(2)为了每个像素能表示白、绿、黄和红四种颜色,每个像素点最少用    位二进制位(bit)表示。
(3)下列关于健康码的说法,正确的是    。(多选:全部选对得 2 分,选对但不全得 1 分,选错得 0 分)
A.健康码的自动更新,主要体现了信息的真伪性
B.健康码数据存储在服务器中,体现了信息的载体依附性
C.健康码的实时变化说明人们在利用数据的同时,自身的行为也在产生数据
D.各种出行数据的客观性为健康码提供了可靠的依据
答案 (1)01010 (2)2 (3)BCD
28.如图是一黑白图像(数字序列为辅助答题行,不是图像部分),请仔细观察回答相关问题。
(1)该图像共有    个像素,每个像素点有    种状态。
(2)如果黑、白像素分别用1和0表示,则该图像的最后一个字节二进制编码为    ,将其转化为十六进制编码为    。
(3)某3分钟的AVI视频,该视频单帧画面的分辨率为1024×768、16位色,文件格式为PAL制式,文件经过压缩后存入到500 MB的U盘里,则该视频的压缩比至少是    (单选:A.5∶1/B.10∶1/C.14∶1/D.20∶1)。
答案 (1)64 2 (2)10001101 8DH (3)C
29.如图所示,是两幅黑白图像像素化后的16*16点阵图,每个点用1个二进制位表示,白色像素记为“0”,黑色像素记为“1”,采用逐行记录的办法,可以实现图像的数字化。
请回答下列问题:
(1)计算机存储图a需要    个字节,其中第1行像素占用    位。
(2)将图a中第8行像素按自左向右的顺序编码成二进制数序列后,转换成十六进制数为    。
(3)下列说法正确的是    。(多选,填字母)
A.将图像数字化只需要经过采样和量化
B.将图像数字化以后才可以被计算机存储和处理
C.图a的存储容量大于图b的存储容量
D.自左向右编码后,图a中第6行编码对应的十进制数小于第7行编码对应的十进制数
答案 (1)32 16 (2)C1 83 (3)BD(共70张PPT)
课时3 数据采集与编码(二)
第一章 数据与信息
1.理解编码的概念与具体应用,掌握常见的字符编码。
2.掌握声音和图像数字化的原理并能计算声音与图像的存储容量。
目 录
CONTENTS
知识梳理
01
例题精析
02
随堂检测
03
巩固与提升
04
知识梳理
1
1.编码
编码(Encoding)是信息按照某种规则或格式,从一种形式转换为另一种形式的过程。______是编码的逆过程。
常见的字符编码有____________、Unicode及各种汉字编码。
(1)ASCII码
ASCII主要用于表示英语字符。基本的ASCII码共有________个,用1个字节中的低7位编码。二进制范围为__________________~__________________,即十六进制的____________。
解码
ASCII
128
00000000
01111111
00~7F
(2)汉字编码
汉字编码分为外码、交换码、机内码和字形码。机内码也称为内码,不同的字符集有不同的表示方式,GB2312采用两个字节表示一个汉字。
2.UltraEdit查看字符内码
基本规律:一般以数字开头(0-7)开头的内码,一对内码对应一个英文字符(半角字母、标点符号、其他字符),如甲图中的“2E”对应半角字符“.”。内码“40”对应“@”符号(半角字符,占用1字节)。ASCII码(半角字符)的范围00-7F。
以______开头内码的两对对应一个字符(全角字符,占用2字节),如乙图中内码“A1A3”对应全角字符“。”,中文“全”的内码为“C8AB”。
字母
3.条形码
条形码(barcode)是将宽度不等的多个黑条和白条,按照一定的编码规则排列,用以表达一组信息的图形标识符。我国普遍采用的EAN13条形码。
4.二维码
二维条码/二维码(2-dimensional bar code)是用某种特定的几何图形按一定规律在平面上(二维方向)分布的黑白相间的图形记录数据符号信息。
5.声音编码
(1)将模拟声音数字化需要经过采样、量化、编码三个过程。采样频率越高,量化位数越大,声音保真度越好,存储容量越大。
(2)录音时,声音信号通过麦克风转换成电流信号,通过声卡上的模数转换器(ADC)转换成数字信号,存储为文件。播放时,数字信号送到声卡上的数模转换器(DAC)还原为模拟信号,放大后送到扬声器发声。
(3)常见的声音文件类型有Wave、MP3、WMA等。
(4)Wave格式音频文件的存储容量计算公式:存储容量=采样频率(Hz)×量化位数(bit)×声道数×时长(s)(单位:位)。
6.图像编码
(1)图像有位图和矢量图两种。位图(又称栅格图、点阵图)是通过“像素”来描述图像的,适合表现层次和色彩比较丰富的图像,所需的存储空间较大,相机拍的都是位图,放大后会失真。矢量图是用一组指令集合或数学公式来描述的,适合线框型作品(比如三视图),放大、旋转等操作后清晰度不会发生变化。
(2)位图图像数字化
①采样:就是把一张图像分解成一个一个大小相同的像素点,点数越多,图像越真实。
②量化:每个像素的颜色信息进行量化,也称为位深度。图像存储容量可以根据像素与颜色位深度进行计算:存储容量=总像素×颜色位深度/8(单位:字节)
颜色 每个像素点所占的位数
黑白图像 1位(21=2)
128色图像 7位(27=128)
24位真彩色 24位
结论:颜色数≤2n(其中n表示每个像素点的存储位数)
③编码:以多种图像文件格式保存,如BMP、JPEG、GIF、PNG等。
7.视频编码
(1)视频是由连续的画面组成动态图像的一种表示方式,常见的视频数据格式主要有:AVI、MPEG、MOV、电视广播制式:PAL每秒钟播放25帧(我国采用),NTSC每秒钟播放30帧。
(2)视频存储量(B)=帧图像存储量×帧频×播放时间(秒)。
(3)常见的视频编码方式有MPEG1、MPEG2、MPEG4等。
例题精析
2
例1 用UltraEdit软件观察字符内码,部分界面如图所示,下列说法正确的是 (  )
C
解析 本题考查字符编码。A选项从图中可得字符“:”对应两个字节内码,因此采用GB2312编码;B选项37为两个字符,需要两个字节,16位二进制,因此错误;C选项正确,“℃”编码为A1 E6H;D选项共占用13个字节。
A.字符“:”的内码采用ASCII编码
B.字符“37”的内码用二进制表示为00110111
C.存储字符“℃”需要2Byte
D.字符“温度:35 ℃~37 ℃”存储时占用11个字节
变式训练1 使用UltraEdit软件观察字符串“期末,Fighting!”的内码,部分界面如图所示,下列说法正确的是 (  )
A.存储该字符串的内码共需要15b
B.该字符串中共有2个GB2312字符
C.字符“J”内码用十六进制表示为50
D.字符“期”的二进制编码是11000110 11011010
解析 本题考查字符编码。A选项存储该字符串的内码共需要15Byte,b为bit,不正确;B选项该字符串中共有3个GB2312字符;C选项通过推算可得J的十六进制表示为4AH;D选项正确,前两个字节转换为二进制为11000110 11011010。
D
例2 已知字符“2021,AI崛起”采用“UTF 16LE”编码,使用UltraEdit软件查看其内码,部分界面如图所示。图中FFFE为UTF 16LE标记,字符“2”对应的内码是32 00H,下列说法正确的是 (  )
解析 本题考查字符编码。A选项从图中可知字符“A”为41 00H,因此“D”为44 00H。B选项字符"-1"有两个字符。C选项小写字母的内码大于大写字母。
D
A.若采用“UTF 16LE”编码,则字符“D”为44H
B.图中字符"0"的编码是30 00H,字符"-1"的编码是2F 00H
C.字符"9"、"a"、"Y"的UTF 16LE编码值大小关系为:"9"<"a"<"Y"
D.若采用“UTF 16LE”编码,则字符"2021,AI崛起"总存储容量为20B
变式训练2 UTF 16LE编码可以对多种文字字符进行编码,该编码规定任意字符均使用2个字节存储,并且在字符内码前用“FF FE”作为编码标记,编码标记也占用存储空间。
(1)查看字符“我学code”的内码,如图所示。
图中字符编码共占    B,若英文字符“b”使用UTF 16LE编码,其内码
为     H。
(2)一个采用UTF 16LE编码的含1200个英文字符的文本文件,该文件所占存储空间约为    KB(保留1位小数)。
答案 (1)14 6200 (2)2.3
解析 本题考查字符编码。(1)每个字符均占2个字节,共六个字符,编码标记共:6*2+2=14字节。从c、d还有e的编码可以得知,字符“b”的编码:6300。(2)(1200*2+2)/1024约为2.3。
例3 为了保障数据传输过程中数据的安全,人们往往采用多种方式来隐藏数据或者伪装数据。其中一种常用的办法就是把数据插入到一幅图像中,通过把真实数据以二进制的形式插入到图像中,这样即使被截获,表面看起来就是一幅图像。下列几组数据中最有可能存在隐藏数据的是 (  )
解析 本题考查图像容量的计算。D选项若为未经压缩的图像,容量为1024*768*16/8,大约为1.5 MB,而该图像容量为2MB,最有可能隐藏了其他数据。
D
变式训练3 一幅1024×512的BMP格式图像,另存为JPG格式后的存储容量约为96 KB,已知压缩比为16∶1,则该BMP格式图像的位深度为 (  )
A.32 B.24 C.16 D.8
解析 本题考查多媒体文件容量计算及压缩的相关知识。
B
例4 现有一段长度为10秒钟、采样频率为44.1 kHz、采用16位量化的双声道未经压缩的WAV格式文件,下列说法正确的是 (  )
A.该Wave音频文件的存储容量约为13 MB
B.将两个声道的音量均+5db后以原格式另存文件,则前后两个文件存储容量比为1∶10
C.数字化过程中,提高采样频率则音频保真度也相应提高
D.以压缩比8∶1将文件压缩成MP3格式,压缩后的存储容量约为27 KB
解析 本题考查声音采集、编码及容量计算。A选项共采集了44100*10*2个样本点,每个样本点的量化位数为16,容量为所有点的量化位数之和,约为1.68 MB。B选项容量只有采集点个数和量化位数有关,提高音量不会影响容量。C选项采样频率越高,声音质量越好。D选项压缩比8∶1,约为0.2 MB左右。
C
变式训练4 某段未经压缩的WAVE格式音频属性如图所示,存储该文件需要的磁盘空间大约是 (  )
解析 本题主要涉及声音数字化的参数与存储容量计算方法的理解。未经压缩的音频文件的存储容量可以通过下面公式进行计算:存储容量=采样频率(Hz)×量化位数(bit)×声道数×时长(s)(单位:位)。此题计算式子就是44100×16×2×
60/8/1024/1024=10.1 MB。
D
A.80.8 MB B.40.4 MB C.20.2 MB D.10.1 MB
例5 将一段图像分辨率为1024*768、32位真彩色的无声视频AVI文件压缩成MPEG格式,压缩比为3∶1,若该视频以25帧/秒的速度播放,该MPEG格式视频每秒钟播放的数据量约为 (  )
A.25 M BB.75 MB
C.600 MB D.800 MB
解析 本题考查多媒体存储容量计算。25帧/秒,一共25张图像,存储容量为1024*768*32*25/3/8/1024/1024=25 MB,答案为A。
A
变式训练5 李同学从互联网上下载了一段约10分钟的体育视频,该视频文件为PAL制式、单帧画面为512×340、16位色,文件容量100M,则该视频的压缩比大约是 (  )
A.30∶1 B.50∶1
C.80∶1 D.100∶1
解析 本题考查视频存储容量计算及存储容量间的单位转换。容量=总像素*色彩位数*总帧数(bit),本题中视频采用PAL制式,每秒25帧,因此总帧数为10*60*25,原始视频存储容量为512*340*16*10*60*25/8/1024/1024=4980.47 MB。
B
随堂检测
3
1.下列有关信息编码的说法,正确的是 (  )
A.汉字在计算机内部是以十六进制编码的
B.声音的数字化需经过采样、离散化和编码三个步骤
C.删除二进制数的最后一位,其值会变成原数的1/2
D.在二进制编码中,n位二进制数最多能表示2n种状态
D
解析 A选项汉字在计算机内部是以二进制编码的。B选项声音的数字化需经过采样、量化和编码三个步骤;C选项若二进制数的最后一位为1时,其值是原数的 1/2-1。
2.下列关于字符编码的说法,正确的是 (  )
A.已知大写字母“I”的ASCII码值为49H,则大写字母“J”的ASCII值为50H
B.汉字在计算机内部采用二进制编码,存储一个汉字字符需要1个字节
C.ASCII 码是单字节编码系统,共有127个
D.每个汉字的输入码是不唯一的
D
3.下列关于信息编码的说法,正确的是 (  )
A.只有计算机中才有信息编码
B.ASCll码是一种汉字编码
C.扫描二维码的过程属于信息编码
D.采用8位色进行编码的BMP图像,其颜色数量总共有256种
D
解析 A选项信息编码是将信息按照某种规则,从一种形式转换为另一种形式的过程,日常生活中非常常见,比如编制学号的过程就是信息编码;B选项ASCII码是一种国际上普遍采用的英文字符编码;C选项扫描二维码的过程属于信息的解码;D选项采用8位色进行编码的BMP图像,每个像素点用8位二进制表示,而8位二进制能产生256种编码,所以其颜色数量总共有256种。
4.一个时长为5秒、400*300像素,16位色的未经压缩NTSC制式(30帧/秒)的AVI格式无声视频文件,压缩为MP4格式后的大小为1200 KB,则其压缩比为 (  )
A.30∶1 B. 48∶1
C.60∶1 D.120∶1
A
5.下列关于进制和信息编码的说法,正确的是 (  )
A.根据GB2312编码,“杭州亚运会”共占10bit
B.若一个十进制是奇数,则它的二进制数末位一定是1
C.录音过程就是通过采样和量化实现数字信号的模拟化过程
D.十六进制数 1011H,其最左边的“1”对应的权值为 164
B
6.使用 UltraEdit 软件观察字符内码,如图所示,下列说法正确的是 (  )
B
A.字符“10”的内码是 3AH
B.图中共有 12 个 ASCII 码
C.小写字母 z 的十六进制编码为 80H
D.字符“!”的内码是 6E 21
7.使用UltraEdit软件观察字符,下列说法正确的是 (  )
D
A.字符“!”的内码占一个字节
B.字符“J”的十六进制内码为50
C.字符“10”的十六进制内码为3A
D.图中共有6个ASCII编码,4个汉字编码
8.使用 UltraEdit 软件查看字符内码,部分界面如图所示。
A
下列说法正确的是 (  )
A.图中有 7 个 ASCII 码字符
B.ASCII 码字符“H”内码值的二进制表示为 01101000B
C.“亚运会@HZ”这些字符的内码共 10 个字节
D.字符“10”内码值的十六进制表示为 3AH
9.小莲在网上下载了一张杭州亚运会闭幕式的 BMP 图像,该图像的像素数为 1024*768,存储容量为2.25 MB,则该图像的颜色模式为 (  )
A.256 级灰度 B.32 位色
C.24 位色 D.16 色彩色
C
A.提高声音的音量,并不会影响该声音的量化位数和采样频率
B.模拟信号和数字信号可以通过计算机中的硬件设备声卡进行相互转换
C.自然界中的各种模拟信号转换成数字信号一般需要经过采样、量化与编码
D.同一个采样点分别采用3位和4位量化位数,其量化的等级数之比为3∶4
D
解析 本题考查声音的数字化。A选项音量是声音的幅度,并不会影响采样频率和量化位数。B选项声卡的功能是模数转换或数模转换。D选项3位二进制数可以表示8种颜色,4位二进制数可以表示16种颜色,比值为8∶16。
11.将一个时长为1分钟、采样频率为44.1 kHz、量化位数为16、双声道未经压缩的Wave格式音频压缩为MP3格式文件,压缩后的MP3格式文件大小为940 KB,则其压缩比约为 (  )
A.11∶1 B.11∶2
C.11∶4 D.88∶1
A
解析 本题主要考查声音容量计算和数据压缩。先计算Wave格式文件的容量为44100*16*2*60/8/1024=10335.9 KB,再算比例10335.9 KB/940 KB=11,因此其压缩比为11∶1,答案为A。
12.一段未经压缩的PAL制式(25fps)的AVI格式无声视频,时长为10秒,每秒画面1024*768像素,存储容量约为562.5 MB,则该视频中图像的每个像素所占位数为 (  )
A.2位 B.8位
C.16位 D.24位
D
解析 本题考查视频的存储容量计算。存储容量(bit)=图像的容量(总像素*色彩位数)*总帧数(帧频*时间),加上存储容量的转换通过换算可得色彩位数=562.5*8*1024*1024/1024/768/10/25=24位。
4
巩固与提升
基础巩固
能力提升
1.用某软件查看内码,界面如图所示,下列说法正确的是 (  )
D
解析 本题考查字符编码。A选项有6个ASCII字符。B选项“P”的内码为“50H”,对应的小写加上32D或20H。C选项占用14B的存储空间。
A.共有7个ASCII字符,4个非ASCII字符
B.大写字母“P”的内码为“50”,小写字符“p”的内码应该是“82”
C.存储全部字符共占用13B的存储空间
D.“a”的内码为“61”,那么“e”的内码为“65”
2.使用UltraEdit软件观察字符串“1950年出兵朝鲜。”的内码,部分界面如图所示。下列说法正确的是 (  )
A.字符“。”的十六进制内码是“A3”
B.存储该字符串需要15字节
C.汉字“出”的二进制码是“10110011 11110110”
D.观察上图,“1950年出兵朝鲜。”字符串编码中只有5个ASCII码字符
C
解析 本题考查字符编码。A选项字符“。”的十六进制内码A1 A3。B选项共16个字节。C选项B3 F6,转换为二进制为10110011 11110110。D选项有4个ASCII码字符。
3.使用UltraEdit软件查看字符内码,部分界面如图所示。下列说法正确的是 (  )
A.图中共有3个ASCII字符
B.字符“10”的十六进制码是“3A”
C.字符“5g”的十六进制码是“35 47”
D.字符“来”的二进制码是“11000000 10110100”
D
解析 本题考查字符编码。A选项有2个ASCII字符。B选项“10”有2个字符。C选项“5G”的内码是“35 47”。字符“来”内码是C0 B4,转换为二进制代码为11000000 10110100。
4.使用UltraEdit软件观察字符“建党100years!”的内码,部分界面如图所示。下列说法正确的是 (  )
A.上述字符“建党100years!”保存共占14b
B.“y”的内码值为79H,“z”的内码值为80H
C.图中共有8个ASCII字符
D.“党”的内码转化为二进制为“10111001”
C
解析 本题考查字符编码。A选项共占14B,单位不是位。B选项79H是十六进制,加1后的值为7AH。D选项“党”的内码为B5 B3。
5.一个未经压缩的BMP格式图像文件,其相关信息如图所示。由此可知,表示该图像的每个像素需要的二进制位数是 (  )
D
解析 本题主要涉及图像数字化的参数与存储容量计算方法的理解。图像存储容量可以根据像素与颜色位深度进行计算:存储容量=总像素×颜色位深度(单位:位)。此题计算式子就是1.25 MB*1024*1024*8/640/512=32b。
A.4 B.8 C.24 D.32
6.有两幅未经压缩的BMP格式图像,A图像参数为800×600像素,24位真彩色,B图像参数为400×300像素,256级灰度,则图像A和B的存储容量之比为 (  )
A.3∶4 B.3∶8 C.6∶1 D.12∶1
D
解析 本题考查了多媒体存储容量的计算。BMP图像存储容量计算公式为:总像素*色彩位数(bit),由题意可得AB两张图像的总像素之比为4∶1,B图像的色彩位数为8,因此色彩位数之比为3∶1,存储容量之比为12∶1。
7.一幅未经压缩的1024×768像素的BMP图像“海滩.bmp”,压缩成JPG格式图像“海滩.jpg”后容量约为51 KB,压缩比为15∶1。则“海滩.bmp”图像中,每个像素所占二进制位数为 (  )
A.1b B.4b C.8b D.24b
C
解析 本题考查图像存储容量计算及存储容量间的单位转换。容量=总像素*色彩位数(bit),本题中原始图像存储容量为1024×768×x=51*1024*8*15bit,经计算得色彩位数x为8bit。
8.未经压缩的BMP图像文件a.bmp和b.bmp,其参数分别为80万像素、256色和40万像素、16色,则图像文件a.bmp与b.bmp存储容量之比约为 (  )
A.4∶1 B.8∶1 C.16∶1 D.32∶1
A
解析 本题主要涉及图像数字化的参数与存储容量计算方法的理解。图像存储容量可以根据像素与颜色位深度进行计算:存储容量=总像素×颜色位深度(单位:位)。总像素之比为2∶1,颜色位深度之比为2∶1,所以存储容量之比为4∶1。
9.小华利用Photoshop软件对一张1024*768分辨率的BMP格式的照片进行处理,在其他参数不变的情况下,将其颜色模式由RGB/8改为灰度(256级),则处理前后的照片存储容量比约为 (  )
A.1∶10 B.3∶1
C.1∶32 D.1∶1
B
解析 本题考查BMP图像文件的计算。容量比为1024*768*24/(1024*768*8)=3∶1,故选B。
B
解析 本题主要考查图像存储容量计算的相关知识。图像存储容量(B)=像素数量×颜色位数/8,颜色位数=图像存储容量×8/像素数量=0.375×1024×1024
×8/(1024×768)=4位,即16色(2n色=n位色)。
11.一个Wave格式文件的常规属性和音频属性分别如左图和右图所示,该音频的播放时长大约是 (  )
B
解析 本题主要涉及声音数字化的参数与存储容量计算方法的理解。未经压缩的音频文件的存储容量可以通过下面公式进行计算:存储容量=采样频率(Hz)×量化位数(bit)×声道数×时长(s)(单位:位)。此题计算式子就是430 KB*1024*
8/44000 Hz/16bit/1=5s。
A.0.6秒 B.5秒 C.10秒 D.40秒
A.通过麦克风将人声录入到电脑属于数模转换
B.将模拟声音数字化需要经过采样、量化、编码三个过程
C.量化值一般用二进制数表示,其二进制位数决定了量化的精度,也称作量化位数
D.时长为1分钟的双声道WAV格式音频,已知采样频率为44.1 kHz,量化位数为16bit,其所占存储空间约为10 MB
A
解析 本题考查声音处理及计算的相关知识。声音处理采用的方法是采样量化,从模拟信号——数字信号——模拟信号,A为外界的模拟信号到计算机存储的数字信号,错误。
C
A.MP3文件是当前流行的音乐文件格式,存储容量小
B.GIF图片具有透明性及文件容量小等特征
C.MPG是一种无损压缩视频格式
D.HTML是网页文件的扩展名
解析 本题考查多媒体数据文件的相关知识。ABD正确,C选项MPG是一种有损压缩视频格式。
14.录制一段采样频率为44.1 kHz,量化位数为16位的双声道立体环绕的Wave音频格式数据30秒,需要的磁盘空间大约为 (  )
A.3 MB B.5 MB C.10 MB D.20 MB
B
解析 本题考查了音频存储容量计算,音频存储容量(位)=采样频率(Hz)*量化位数(bit)*声道数*时间(s),此题中44100*16*2*30,再进行单位的转换结果为5.04 MB。
15.一段未经压缩的Wave格式立体声音频,时长为4分钟,采样频率为44.1 kHz,量化位数为16位,现将其另存为相同时长,采样频率为22.05 kHz,量化位数为8位的单声道Wave格式音频,则原文件与新文件的存储容量之比为 (  )
A.16∶1 B.8∶1 C.6∶1 D.4∶1
B
解析 本题主要考查音频文件体积计算公式。音频文件大小为:采样频率(Hz)*量化位数*声道数*时长,所以原文件与新文件的存储容量之比为采样频率、量化位数、声道数与时长乘积之比,故44.1*16*240*2/22.05*8*240*1=8/1,故答案为B。
16.将如图所示Wave格式音频压缩为MP3格式文件,压缩后的MP3格式文件大小为5 MB,则其压缩比约为 (  )
A.3∶1 B.5∶1 C.10∶1 D.20∶1
C
17.用UltraEdit软件观察字符内码,结果如图所示。
C
解析 本题综合考查了字符的编码及UltraEdit软件观察字符内码。由对应关系可得字符“o”的十六进制内码为6F,对应的二进制为1101111,因此C正确。A中字符“!”对应的内码为A3 A1,占两个字节,B中字符“J”在题中无直接体现,可通过“I(49)”推得,十六进制下一位为4A,D中字符“州”的内码为D6 DD。
下列说法正确的是 (  )
A.字符“!”的内码占1个字节 B.字符“J”的内码是“50”
C.字符“o”的二进制内码是“01101111” D.字符“州”的内码是“DD A3”
D
A."HI"的内码为4849H
B.图中","字符的内码为A3ACH
C.字符“A”的二进制内码为01000001B
D.存储图中的"!"字符需要1个字节
解析 本题考查字符编码的相关知识。选项D英文ASCII码和中文编码的区别在于特征码,在一字节中若前面这位较小(≤7)可认为是ASCII码,否则为非ASCII码,二个非ASCII码组成一个汉字。
C
19.用UltraEdit观察字符“Python很优雅!”内码,部分截图如图所示。以下说法正确的是 (  )
A.图中内码表示的字符中共有7个ASCII字符
B.图中“雅”的内码为C5A3
C.可以推测小写字母“p”的内码为70H
D.图中“!”内码用二进制表示为10100001
解析 本题主要考查字符编码。由图可知,图中字符串共有14个字节,共有6个ASCII字符,4个汉字字符,字符“雅”的十六进制内码是D1 C5,则字符“P”的十六进制内码是50H,故字符“p”的十六进制内码是50+20=70H;字符“!”的十六进制内码应是A3 A1,转换为二进制编码后为10100011 10100001,本题选C选项。
A
20.使用UltraEdit软件观察字符“2021加油!”的内码,部分界面如图所示,下列说法正确的是 (  )
A.字符“!”的内码占用2个字节
B.字符“2”的内码转换为二进制为“00000010”
C.字符“10”的内码十六进制显示为“3A”
D.上述字符“2021加油!”的内码共占11b
解析 本题考查信息的编码和进制转换相关知识。A选项通过观察内码以及字符可得“!”占两个字节;B选项字符2的十六进制内码为32,转换为二进制为00110010.因此B错误;C选项字符“10”的内码为31 30;D选项有图片可得共占11个字节,答案为A。
B
21.在软件中录制了一段10分钟的WAVE格式音频,状态信息如图所示:该音频的存储容量约为 (  )
解析 本题主要涉及声音数字化的参数与存储容量计算方法的理解。未经压缩的音频文件的存储容量可以通过下面公式进行计算:存储容量=采样频率(Hz)×量化位数(bit)×声道数×时长(s)(单位:位)。此题计算式子就是44100×16×2×10×60/8/1024/1024=100.9 MB。
A.6.72 MB B.100.9 MB
C.50.5 MB D.168 MB
C
22.一个时长为10秒、320×240像素、24位真彩色、30帧/秒的未经压缩的AVI格式无声视频文件,压缩为MP4格式后的文件大小约为626 KB,则其压缩比约为 (  )
A.4∶1 B.11∶1
C.108∶1 D.863∶1
解析 本题考查容量计算相关知识。压缩前容量=水平像素×垂直像素×每个像素所占位数/8×帧频×播放时间(秒)=320×240×24/8×30×10 B=67500 KB,所以压缩比为67500∶626=108∶1,答案为C。
B
23.一副未经压缩的1100×1024像素的BMP图像文件,其存储容量约为1.07 MB,则该图像每个像素色彩编码的位数为 (  )
A.4 B.8 C.16 D.24
解析 本题主要涉及图像数字化的参数与存储容量计算方法的理解。图像存储容量可以根据像素与颜色位深度进行计算:存储容量=总像素×颜色位深度(单位:位)。此题计算式子就是1.07 MB*1024*1024*8/1100/1024=8b,答案为B。
C
24.一个时长为8分钟、采样频率为32 kHz、量化位数为16、双声道未经压缩的Wave格式音频文件,其存储容量约为 (  )
A.1 MB B.29 MB
C.59 MB D.469 MB
解析 本题主要涉及声音数字化的参数与存储容量计算方法的理解。未经压缩的音频文件的存储容量可以通过下面公式进行计算:存储容量=采样频率(Hz)×量化位数(bit)×声道数×时长(s)(单位:位)。此题计算式子就是32000 Hz*16b*2*480 s/8/1024/1024=59 MB。
25.小明想了解图像的颜色信息与图片容量的关系,他将一张大小为110×80分别另存为黑白色、16色、256色三种颜色模式的图片,如图。
(1)根据“n位二进制数可以表示2^n种状态”的信息。则图a、图b、图c表示1个像素需要的二进制位数是    位、    位、    位。其中图a的存储容量为     KB(四舍五入保留整数)。
解析 本题考查图像的数字化。(1)图a、图b、图c分别为2=21色、16=24色和256=28色。图a的容量计算公式为110×80×1/8=1100B,约为1 KB。(2)图b和图c的存储容量比4∶8=1∶2。D选项WAVE是声音格式。
(2)下列有关图像编码的说法正确的有    。(多选,填字母)
A.以上三张图片都是位图图像,又称点阵图,基本单位是像素
B.图b和图c的存储容量比为1∶16
C.大小相同的图像颜色位深度越大,图像越真实,也需要更多的存储空间
D.根据不同的编码方式,可分为多种图像文件格式,如BMP、JPEG、WAVE等
E.可以应用“画图”等软件更改图像的颜色信息
答案 (1)1 4 8 1 (2)ACE
26.探究声音的数字化过程。
(1)采样:按一定的时间间隔取值
上图所示为一段声音的模拟信号,对其在时间轴上进行分隔,就是确定采集样本个数或采样次数。一秒内采样的次数称为采样频率,单位用赫兹(Hz)表示。一般而言,在对模拟信号进行采样时,提高    能提高声音的保真度。
(2)量化位数决定了声音的动态范围,常用的量化位数有8位和16位两种。8位量化的高低音级别有256个,16位量化的高低音级别有65 536个,如有16个级别的高低音需要     位量化。
解析 本题考查声音的数字化。(1)提高采样频率能提高声音的质量和保真度;(2)24=16,因此需要4位量化;(3)声音存储容量=采样频率*量化位数*声道数*时间(bit),代入数据并且进行单位转换之后得到的值最接近于C选项。
(3)有一段5秒钟的声音用44.1 kHz的采样频率,16位的量化位数进行编码,保存为双声道无压缩的音频文件,则该音频文件的存储容量约为    。(单选、填字母)
A.0 KB B.430 KB
C.860 KB D.220 KB
答案 (1)采样频率 (2)4 (3)C
27.“请出示你的健康码”似乎成为我们最熟悉的一句话。进入场所前,我们打开手机出示健康码中的“小绿标”,也就是健康码,如图a所示。
图a   图b
健康码最主要的是基于手机号码的定位功能、身份证号
码下的消费记录、乘坐交通工具的记录以及填报行程信
息或者扫描场所位置登记等,结合疫情进行大数据分析后
的结果展示,图片内容由两种颜色构成,局部放大图如图b所示:
(1)健康码(绿码)图案进行编码时,用“0”表示白点,用“1”表示绿点,则图b中的编码表示为    。
(2)为了每个像素能表示白、绿、黄和红四种颜色,每个像素点最少用    位二进制位(bit)表示。
(3)下列关于健康码的说法,正确的是    。(多选:全部选对得 2 分,选对但不全得 1 分,选错得 0 分)
A.健康码的自动更新,主要体现了信息的真伪性
B.健康码数据存储在服务器中,体现了信息的载体依附性
C.健康码的实时变化说明人们在利用数据的同时,自身的行为也在产生数据
D.各种出行数据的客观性为健康码提供了可靠的依据
答案 (1)01010 (2)2 (3)BCD
28.如图是一黑白图像(数字序列为辅助答题行,不是图像部分),请仔细观察回答相关问题。
(1)该图像共有    个像素,每个像素点有    种状态。
(2)如果黑、白像素分别用1和0表示,则该图像的最后一个字节二进制编码为    ,将其转化为十六进制编码为    。
(3)某3分钟的AVI视频,该视频单帧画面的分辨率为1024×768、16位色,文件格式为PAL制式,文件经过压缩后存入到500 MB的U盘里,则该视频的压缩比至少是    (单选:A.5∶1/B.10∶1/C.14∶1/D.20∶1)。
答案 (1)64 2 (2)10001101 8DH (3)C
29.如图所示,是两幅黑白图像像素化后的16*16点阵图,每个点用1个二进制位表示,白色像素记为“0”,黑色像素记为“1”,采用逐行记录的办法,可以实现图像的数字化。
请回答下列问题:
(1)计算机存储图a需要    个字节,其中第1行像素占用    位。
(2)将图a中第8行像素按自左向右的顺序编码成二进制数序列后,转换成十六进制数为    。
(3)下列说法正确的是    。(多选,填字母)
A.将图像数字化只需要经过采样和量化
B.将图像数字化以后才可以被计算机存储和处理
C.图a的存储容量大于图b的存储容量
D.自左向右编码后,图a中第6行编码对应的十进制数小于第7行编码对应的十进制数
答案 (1)32 16 (2)C1 83 (3)BD课时3 数据采集与编码(二)
课时目标
1.理解编码的概念与具体应用,掌握常见的字符编码。2.掌握声音和图像数字化的原理并能计算声音与图像的存储容量。
1.编码
编码(Encoding)是信息按照某种规则或格式,从一种形式转换为另一种形式的过程。________是编码的逆过程。
常见的字符编码有________、Unicode及各种汉字编码。
(1)ASCII码
ASCII主要用于表示英语字符。基本的ASCII码共有________个,用1个字节中的低7位编码。二进制范围为________________~____________,即十六进制的________。
(2)汉字编码
汉字编码分为外码、交换码、机内码和字形码。机内码也称为内码,不同的字符集有不同的表示方式,GB2312采用两个字节表示一个汉字。
2.UltraEdit查看字符内码
基本规律:一般以数字开头(0-7)开头的内码,一对内码对应一个英文字符(半角字母、标点符号、其他字符),如甲图中的“2E”对应半角字符“.”。内码“40”对应“@”符号(半角字符,占用1字节)。ASCII码(半角字符)的范围00-7F。
以________开头内码的两对对应一个字符(全角字符,占用2字节),如乙图中内码“A1A3”对应全角字符“。”,中文“全”的内码为“C8AB”。
3.条形码
条形码(barcode)是将宽度不等的多个黑条和白条,按照一定的编码规则排列,用以表达一组信息的图形标识符。我国普遍采用的EAN13条形码。
4.二维码
二维条码/二维码(2-dimensional bar code)是用某种特定的几何图形按一定规律在平面上(二维方向)分布的黑白相间的图形记录数据符号信息。
5.声音编码
(1)将模拟声音数字化需要经过采样、量化、编码三个过程。采样频率越高,量化位数越大,声音保真度越好,存储容量越大。
(2)录音时,声音信号通过麦克风转换成电流信号,通过声卡上的模数转换器(ADC)转换成数字信号,存储为文件。播放时,数字信号送到声卡上的数模转换器(DAC)还原为模拟信号,放大后送到扬声器发声。
(3)常见的声音文件类型有Wave、MP3、WMA等。
(4)Wave格式音频文件的存储容量计算公式:存储容量=采样频率(Hz)×量化位数(bit)×声道数×时长(s)(单位:位)。
6.图像编码
(1)图像有位图和矢量图两种。位图(又称栅格图、点阵图)是通过“像素”来描述图像的,适合表现层次和色彩比较丰富的图像,所需的存储空间较大,相机拍的都是位图,放大后会失真。矢量图是用一组指令集合或数学公式来描述的,适合线框型作品(比如三视图),放大、旋转等操作后清晰度不会发生变化。
(2)位图图像数字化
①采样:就是把一张图像分解成一个一个大小相同的像素点,点数越多,图像越真实。
②量化:每个像素的颜色信息进行量化,也称为位深度。图像存储容量可以根据像素与颜色位深度进行计算:存储容量=总像素×颜色位深度/8(单位:字节)
颜色 每个像素点所占的位数
黑白图像 1位(21=2)
128色图像 7位(27=128)
24位真彩色 24位
结论:颜色数≤2n(其中n表示每个像素点的存储位数)
③编码:以多种图像文件格式保存,如BMP、JPEG、GIF、PNG等。
7.视频编码
(1)视频是由连续的画面组成动态图像的一种表示方式,常见的视频数据格式主要有:AVI、MPEG、MOV、电视广播制式:PAL每秒钟播放25帧(我国采用),NTSC每秒钟播放30帧。
(2)视频存储量(B)=帧图像存储量×帧频×播放时间(秒)。
(3)常见的视频编码方式有MPEG1、MPEG2、MPEG4等。
例1 用UltraEdit软件观察字符内码,部分界面如图所示,下列说法正确的是(  )
A.字符“:”的内码采用ASCII编码
B.字符“37”的内码用二进制表示为00110111
C.存储字符“℃”需要2Byte
D.字符“温度:35 ℃~37 ℃”存储时占用11个字节
听课笔记:                                    
                                    
                                    
                                    
变式训练1 使用UltraEdit软件观察字符串“期末,Fighting!”的内码,部分界面如图所示,
下列说法正确的是(  )
A.存储该字符串的内码共需要15b
B.该字符串中共有2个GB2312字符
C.字符“J”内码用十六进制表示为50
D.字符“期”的二进制编码是11000110 11011010
例2 已知字符“2021,AI崛起”采用“UTF 16LE”编码,使用UltraEdit软件查看其内码,部分界面如图所示。图中FFFE为UTF 16LE标记,字符“2”对应的内码是32 00H,下列说法正确的是(  )
A.若采用“UTF 16LE”编码,则字符“D”为44H
B.图中字符″0″的编码是30 00H,字符″-1″的编码是2F 00H
C.字符″9″、″a″、″Y″的UTF 16LE编码值大小关系为:″9″<″a″<″Y″
D.若采用“UTF 16LE”编码,则字符″2021,AI崛起″总存储容量为20B
听课笔记:                                    
                                    
                                    
                                    
变式训练2 UTF 16LE编码可以对多种文字字符进行编码,该编码规定任意字符均使用2个字节存储,并且在字符内码前用“FF FE”作为编码标记,编码标记也占用存储空间。
(1)查看字符“我学code”的内码,如图所示。
图中字符编码共占________B,若英文字符“b”使用UTF 16LE编码,其内码为________H。
(2)一个采用UTF 16LE编码的含1200个英文字符的文本文件,该文件所占存储空间约为________KB(保留1位小数)。
例3 为了保障数据传输过程中数据的安全,人们往往采用多种方式来隐藏数据或者伪装数据。其中一种常用的办法就是把数据插入到一幅图像中,通过把真实数据以二进制的形式插入到图像中,这样即使被截获,表面看起来就是一幅图像。下列几组数据中最有可能存在隐藏数据的是(  )
听课笔记:                                    
                                    
                                    
                                    
变式训练3 一幅1024×512的BMP格式图像,另存为JPG格式后的存储容量约为96 KB,已知压缩比为16∶1,则该BMP格式图像的位深度为(  )
A.32 B.24
C.16 D.8
例4 现有一段长度为10秒钟、采样频率为44.1 kHz、采用16位量化的双声道未经压缩的WAV格式文件,下列说法正确的是(  )
A.该Wave音频文件的存储容量约为13 MB
B.将两个声道的音量均+5db后以原格式另存文件,则前后两个文件存储容量比为1∶10
C.数字化过程中,提高采样频率则音频保真度也相应提高
D.以压缩比8∶1将文件压缩成MP3格式,压缩后的存储容量约为27 KB
听课笔记:                                    
                                    
                                    
                                    
变式训练4 某段未经压缩的WAVE格式音频属性如图所示,存储该文件需要的磁盘空间大约是(  )
A.80.8 MB B.40.4 MB
C.20.2 MB D.10.1 MB
例5 将一段图像分辨率为1024*768、32位真彩色的无声视频AVI文件压缩成MPEG格式,压缩比为3∶1,若该视频以25帧/秒的速度播放,该MPEG格式视频每秒钟播放的数据量约为(  )
A.25 MB B.75 MB
C.600 MB D.800 MB
听课笔记:                                    
                                    
                                    
                                    
变式训练5 李同学从互联网上下载了一段约10分钟的体育视频,该视频文件为PAL制式、单帧画面为512×340、16位色,文件容量100M,则该视频的压缩比大约是(  )
A.30∶1 B.50∶1
C.80∶1 D.100∶1
1.下列有关信息编码的说法,正确的是(  )
A.汉字在计算机内部是以十六进制编码的
B.声音的数字化需经过采样、离散化和编码三个步骤
C.删除二进制数的最后一位,其值会变成原数的1/2
D.在二进制编码中,n位二进制数最多能表示2n种状态
2.下列关于字符编码的说法,正确的是(  )
A.已知大写字母“I”的ASCII码值为49H,则大写字母“J”的ASCII值为50H
B.汉字在计算机内部采用二进制编码,存储一个汉字字符需要1个字节
C.ASCII 码是单字节编码系统,共有127个
D.每个汉字的输入码是不唯一的
3.下列关于信息编码的说法,正确的是(  )
A.只有计算机中才有信息编码
B.ASCll码是一种汉字编码
C.扫描二维码的过程属于信息编码
D.采用8位色进行编码的BMP图像,其颜色数量总共有256种
4.一个时长为5秒、400*300像素,16位色的未经压缩NTSC制式(30帧/秒)的AVI格式无声视频文件,压缩为MP4格式后的大小为1200 KB,则其压缩比为(  )
A.30∶1 B. 48∶1
C.60∶1 D.120∶1
5.下列关于进制和信息编码的说法,正确的是(  )
A.根据GB2312编码,“杭州亚运会”共占10bit
B.若一个十进制是奇数,则它的二进制数末位一定是1
C.录音过程就是通过采样和量化实现数字信号的模拟化过程
D.十六进制数 1011H,其最左边的“1”对应的权值为 164
6.使用 UltraEdit 软件观察字符内码,如图所示,下列说法正确的是(  )
A.字符“10”的内码是 3AH
B.图中共有 12 个 ASCII 码
C.小写字母 z 的十六进制编码为 80H
D.字符“!”的内码是 6E 21
7.使用UltraEdit软件观察字符,下列说法正确的是(  )
A.字符“!”的内码占一个字节
B.字符“J”的十六进制内码为50
C.字符“10”的十六进制内码为3A
D.图中共有6个ASCII编码,4个汉字编码
8.使用 UltraEdit 软件查看字符内码,部分界面如图所示。
下列说法正确的是(  )
A.图中有 7 个 ASCII 码字符
B.ASCII 码字符“H”内码值的二进制表示为 01101000B
C.“亚运会@HZ”这些字符的内码共 10 个字节
D.字符“10”内码值的十六进制表示为 3AH
9.小莲在网上下载了一张杭州亚运会闭幕式的 BMP 图像,该图像的像素数为 1024*768,存储容量为2.25 MB,则该图像的颜色模式为(  )
A.256 级灰度 B.32 位色
C.24 位色 D.16 色彩色
10.下列关于声音的数字化说法中,错误的是(  )
A.提高声音的音量,并不会影响该声音的量化位数和采样频率
B.模拟信号和数字信号可以通过计算机中的硬件设备声卡进行相互转换
C.自然界中的各种模拟信号转换成数字信号一般需要经过采样、量化与编码
D.同一个采样点分别采用3位和4位量化位数,其量化的等级数之比为3∶4
11.将一个时长为1分钟、采样频率为44.1 kHz、量化位数为16、双声道未经压缩的Wave格式音频压缩为MP3格式文件,压缩后的MP3格式文件大小为940 KB,则其压缩比约为(  )
A.11∶1 B.11∶2
C.11∶4 D.88∶1
12.一段未经压缩的PAL制式(25fps)的AVI格式无声视频,时长为10秒,每秒画面1024*768像素,存储容量约为562.5 MB,则该视频中图像的每个像素所占位数为(  )
A.2位 B.8位
C.16位 D.24位

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