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粤教版普通高中教科书
信息技术 必修1 数据与计算
1.2 数据编码
知识回顾
问题：在计算机中数据以二进制的形式存储、加工，那么现实世界中的符号（如文本、图像、声音、视频等）如何转化为计算机中的二进制的？
数字
文字
图像
视频
音频
……
视觉信息
听觉信息
触觉信息
……
二进制处理
二进制性
一
模拟信号和数字信号
二
数据的编码方式
目
录
CONTENTS
文字编码
图像编码
声音编码
1.2 数据编码
实验步骤：
1、两人一组，一人控制手电简开关，按照莫尔斯码发送一个字母，另一人观察手电简发出的光信号，记录数据，并使用莫尔斯码译出这个字母。（光信号记录请复制：● ）
2、双方核对信息，多次重复实验。
3、你可以拓展尝试发送一个单词（如HELLO)或者一句话，也可以设计一套自己的灯语，用“密码”传送信息。
探究活动一：灯语实验
注：●表示短亮， 表示长亮，Z字母间用*隔开，单词间用**隔开
摩尔斯码表
声
光
图像
文字
触感
电信号
二进制
灯语实验中需要将灯光信号转化为人与人能够看得懂的信号，在远距离中才能够传递信息。类似，声、光信号是人的感官所能识别和接收的信号，而计算机是一种采用电信号进行运作的机器。人的感官所能识别的信号必须转换为计算机能够识别的信号，才能实现人机器交互。
模拟信号与数字信号的转换
是指用连续变化的物理量所表达的信息。其信号的幅度、频率或相位随时间作连续变化，如声音信号、图形信号等。
1.2.1模拟信号与数字信号
是离散时间信号的数字化表示，其信号的自变量、因变量都是离散的。例如：开关电路中输出信号和电压脉冲都是离散的信号。
数字信号
模拟信号
在计算机中，数字信号的大小常用有限位的二进制表示。字长为2的二进制数可表示00、01、10、11四种数字信号
模拟信号
数字信号
模拟信号 VS 数字信号
模拟信号 数字信号
本质 连续的 不连续的、离散的
保真性 不好 好
保密性 不好 好
抗干扰性 不好 好
应用范围 有线相连的电话 无线发送的广播电视等 现代数据通信
文字编码
A
图像编码
B
声音编码
C
在现代技术的信号处理中，数据基本上是通过编码将模拟信号进行存储，文字、图像、声音等类型的数据都可以经过编码进行存储和传输。
1.2.2 编码的基本方式
探究活动二：根据小组选题探究相关数据（文本、图像、声音）的数据编码
选题列表：
体验《高一开学季》文本作品的数据与信息处理
体验《高一开学季》图像作品的数据与信息处理
体验《高一开学季》声音作品的数据与信息处理
项目选题：《高一开学季》
探究要求：根据小组围绕自己的选题，阅读教材相关内容并自主学习微课《文字编码》、《图像编码》、《声音编码》之一，完成探究一的活动记录表。
展示与交流：各小组结合主题探究展示交流探究结果
文本数据编码探究组代表发言：
图像数据编码探究组代表发言：
声音数据编码探究组代表发言：
ASCII码
字母A的ASCII码二进制表示：01000001
Hello的二进制表示：10000110 01010110 11000110 11000110 11110110
1、文字编码
文字（字符）编码是效率相对较低的编码方式，有单字节码和双字节码两种，其中ASCII码和莫尔斯码属于单字节码，国标码（GBK）、统一码（Unicode）属于双字节码。
知识汇总
国标码
1、文字编码
文字（字符）编码是效率相对较低的编码方式，有单字节码和双字节码两种，其中ASCII码和莫尔斯码属于单字节码，国标码（GBK）、统一码（Unicode）属于双字节码。
知识汇总
GBK码
Unicode
2、图像编码
在满足一定保真度的条件下，对图像数据进行变换、编码和压缩，以较少比特数表示图像或图像中所包含的信息的技术。
02
位图：图形是由许多像素点组成，数据量大，放大会失真，但色彩丰富。
矢量图：用直线和曲线描述图形，数据量小，图形放大或缩小不失真，但色彩不丰富。
1）位图图像编码
构成
最小单位为光栅点（或称像素），因而也叫点阵图或像素图。位图采用映射存储格式，即每个像素映射为一个数据，存放在以字节为单位的矩阵中。
分辨率：图像的水平方向和垂直方向的像素个数
图像的量化位数：每个像素点记录颜色所用二进制颜色的位数，例如图像的量化为数为8，即每个像素有8个颜色位，表示28=256种颜色，称8位图像，16色图像，每一个像素有16种可选颜色，称为4位图像。
2）位图文件的大小
文件头
位图信息头
颜色信息
图形数据
包含文件的类型、大小和位图起始位置等信息，共14个字节
用于说明位图的尺寸等信息，占40字节
用于说明位图的颜色，有若干个表项
记录位图的每一个像素，记录顺序按从左到右，从下到上的方式扫描
位图文件组成
文件大小=文件头+信息头+颜色表项+图像分辨率*图像量化位数/8
820278/1024/1024=0.7822780609130859(MB) ≈0.8MB
现实声音是模拟信号，对声音进行数据编码，必须经过前期的数据采样和数据量化。
3、声音编码
现实声音是模拟信号，对声音进行数据编码，必须经过前期的数据采样和数据量化。
常用的采样频率有三种：44.1 kHz、22.05 kHz和11.025 kHz。
采样
量化
编码
3、声音编码
声音文件的大小
声音存储空间=采样频率×量化位数×声道数×时间÷8
例如，采样频率为44.1kHz，量化位数为16的立体声，1分钟声音文件大小？
44.1 × 1000 ×16 ×2 ×60 ÷8=10584000(B)
10584000 ÷1024 ÷1024= 10.09368896484375(MB) ≈10MB
拓展学习
实际上，不仅文字、图像、声音等类型的数据可以被编码，视频等数据也都可以被编码成数据文件。
程序设计，简称编程，也属于编码，是运用程序设计语言，实现人机交互，提高计算机应用效率，为实现操作程序化要求所进行的编码。有关程序设计的内容将在后续章节中学习。总之，编码是数据存储及其表现的基础，也是人们认识世界的基础。
自主观看《视频编码相关知识.mp4》，进一步了解数据的编码方式
知识汇总与评价：
完成“1.2 活动记录总表与学习评价表”
课后：各选题小组对文字、图像和声音的编码全面自主学习。

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