资源简介

(共24张PPT)
数 据 编 码
一
模拟信号与数字信号
目
录
CONTENTS
信号是表示消息（信息）的物理量，信号是运载消息的工具，是消息的载体。
古代人利用点燃烽火台而产生的滚滚狼烟，向远方军队传递敌人入侵的消息，这属于光信号；
人们通过对光、声、电信号进行接收，才知道对方要传达的消息。
敌人入侵
信息
案例
当我们说话时，声波传递到他人的耳朵，使他人了解我们的意图，这属于声信号；
谈话内容
遨游太空的各种无线电波、四通八达的电话网中的电流等，都可以用来向远方表达各种消息，这属电信号。
电信号里的内容
信号是载体，我们需要的是载体中的内容——信息
一、什么是模拟信号？
模拟信号：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。
模拟信号是传导能量的一种方式。例如，声波通过空气等介质来向远处传送能量，在传播的过程中，能量会不断被损耗而逐渐衰减。
模拟信号
二、什么是数字信号？
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。
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
课堂活动
讨论：模拟信号和数字信号的优缺点
名称 优点 缺点
模拟信号
数字信号
远距离传输哪个更好？
价格低，简单容易实现
传输距离短、抗干扰能力弱，保密性差
抗干扰能力强，保密性、可靠性强，方便存储和传输
成本高，技术实现复杂
数字信号
区别：
模拟信息----波形-----连贯的----自然的
数字信号----数字-----断开的----人工的
1.2 数据编码
简单来说，自然界中各种事物变化，都是模拟信号，比如，随着时间的流逝，太阳缓缓升起，在这里，时间是连续变化的，太阳的位置也是连续变化的，每一个时间点，对应于一个太阳的位置。
现在，为了研究太阳位置的变化规律，要将这个时间与太阳的位置变化关系交给计算机研究。
进行离散化的处理，比如早晨8点到10点，每隔5分钟，记录一个太阳的位置，这样，储存的数据是不是大大减少了？现在，对于这个问题，时间变量变成了每隔五分钟一个，太阳位置，也相对应的变成了离散化的，也就是说，时间是离散化的，幅值也是离散化的。变成了一个数字信号，也就可以交给计算机处理啦。
想一想
时间是连续的，可以无限分下去的，同样的，太阳的位置点也可以有无穷多个，该如何把这么多的数据存储起来呢？并且，对于咱们的研究来说，真的需要将这么多的数据存储下来吗？
模拟信号转化为数字信号举例：
二
编码的基本方式
目
录
CONTENTS
编码是信息从一种形式或者格式转换为另一种形式或格式的过程。
(180)10
(010110100)2
数字：
文字呢？
文字编码
A
图像编码
B
声音编码
C
编码的基本方式
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转换为数字信号进行存储和传输，文字、图像、声音等类型的数据都可经过编码进行存储和传输 。
三、文字编码
01
ASCII码
1960年，香农创立了的基本字符编码系统，即ASCII码（美国信息交换标准代码），用8位二进制码为所有的英文字母（大小写52个）、阿拉伯数字（10个）和常用的不可见控制符33个以及标点符号、运算符等（33个）建立了转换码，第一次将符号转化为“0”和“1”构成的编码。
02
国标码
创建于1980年，目的为了使每个汉字有一个全国统一的代码而颁布了汉字编码的国家标准。每个汉字有个二进制编码，叫汉字国标码。 在我国汉字代码标准GB2312-80中有6763个常用汉字规定了二进制编码。国标码是一个4位十六进制数。
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。
ASCII码
汉字编码
用计算机处理汉字信息需要解决的几个问题:
(1)怎样将汉字输入计算机
(2)在计算机之间怎样交换汉字信息
(3)在计算机内部怎样处理汉字
(4)计算机如何实现汉字信息的输出
汉字输入
内码
内码
字形码
汉字的编码
输入码
又叫“外码”，
音码：按照汉字的读音进行编码，例如：双拼、
智能ABC、微软拼音输入法、紫光拼音输入法；
形码：是把组成汉字的基本构件如偏旁、部首和字根等分类，以不同的键相对应，组成编码。如五笔字型码、表形码、首尾码等。
机内码
内码是用于各种数字系统（不仅是计算机系统）之间交换信息的标准汉字代码。这种代码的编制单位通常是国家或国际标准化组织，带有法定的强制性。
用于存储汉字的编码
GB2312-80——简称GB码，由两个字节组成
（16位二进制数），即存储一个汉字2个字节，如：
11010100 11000110——云
11000100 11001111——南
含6763个汉字。
港台地区的BIG5码——繁体字。
近来我国用的GB1300编码，含20902个汉字。
字形码
又叫输出码或字模，是描述每个汉字形状的编码，即汉字显示的代码，如：点阵法和矢量法
16*16，24*24，32*32，48*48点阵
10*10编码
图像编码
图像编码：在满足一定保真度的条件下，对图像（位图、矢量图）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。
01
02
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。
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。
1、图像编码——以位图为例
位图，最小单位为光栅点（或称像素），因而也叫点阵图或像素图。每个像素由深浅不同的颜色，像素越多，排列越紧密，图像就越清晰。
50×50像素
100×100像素
200×200像素
2、位图文件的大小
计算机二进制系统中，每个0或1就是1位（bit,数据存储的最小单位），8位称为1个字节(Byte)。黑白图像，每个像素有2种颜色（黑、白）可选，称为1位图像（图像深度），16色图像，每一个像素有16种可选颜色，称为4位图像，256色图像称8位图像。
存储空间的容量单位
位（bit / b）指一位二进制代码，它只具有“0”和“1”两种状态，是计算机最小的存储单位。
字节（Byte / B）8位二进制代码为一个字节，是计算机中表示存储空间的最基本容量单位。
各存储容量单位之间的换算比是多少？
1B=8b
K千 1K=1024B字节
M兆 1M=1024K
G吉 1G=1024M
T太 1T=1024G
位图文件的大小=文件头+信息头+颜色表项+图像分辨率×图像量化位数÷8
图像分辨率=图像x方向的像素数×图像y方向的像素数
声音编码
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。
采样：采样就是把输入的模拟信号按适当的时间间隔（如1秒钟）得到各个时刻的样本值，
量化：是把样值信号的无限多个可能的取值，近似地用有限个数的数值来表示
编码：是将量化后的采样值用二进制数码表示，并转换为由二进制编码0和1组成的数字信号。
常用的采样频率有三种：44.1 kHz、22.05 kHz和11.025 kHz。
声音编码
数字化声音的质量取决于采样频率和量化分级的细密程度。采样频率越高，量化的分辨率越高，所得数字化声音的保真程度也越好，但是它的数据量也会越大。
声音存储空间=采样频率(Hz)×量化位数×声道数×时间(秒)÷8
课堂随练：（考试题）
（单选）1、微型计算机中存储数据的基本单位是 （ ）
A.字节(Byte) B.KB C.MM D.字长（单选）2、下列关于汉字编码的叙述，正确的是（ ）
A.搜狗拼音属于形码 B.五笔字形属于音码
C.采用BIG5编码，一个汉字在计算机中用一个字节表示
D.机内码是供计算机系统内部进行存储，加工和传输而统一使用的代码（单选）3、下列不属于汉字输入法的是（ ）
A.五笔字型 B.国标码(GB) C.智能ABC D.全拼（单选）4、如果使用8位二进制数来表示一个像素的颜色，则最多可以表示
____种颜色 A.8 B.16 C.256 D.65536（单选）5、对声音信息进行采样时，采样频率（ ）
A.越高，声音的保真度越好 B.越低，声音的保真度越好
C.不能自行选择 D.只能是22.05KHZ
A
D
C
B
A
（单选）6、影响音频文件质量的因素不包括（ ）
A.声道数目 B.采样频率 C.存储介质 D.量化位数（单选）7、下列采集的数字音频质量最好的是（ ）
A.单声道，8位量化，44.1kHz采样频率
B.双声道，8位量化，22.05kHz采样频率
C.双声道，16位量化，44.1kHz采样频率
D.单声道，16位量化，22.05kHz采样频率（单选）8、存贮在电脑上的图片，在计算机内部是用（ ）形式表示
和存储的。
A.二进制 B.十进制 C.八进制 D.十六进制（单选）9、计算机中的存贮单位Byte，是____。 A.位 B. 字节 C. 二进制数 D.字长
B
A
C
C
（多选）10、数字信号相对于模拟信号而言有许多优势，以下属于数字信号优势的 是（ ）。
A.传输过程中不容易被干扰 B.方便存储
C.传输距离远 D.方便压缩传输
（多选）11、下列对二进制数的描述，正确的有（ ）。
A.逢十进一 B.逢二进一
C.只有0、1两个数字 D.只有0、1、2三个数字
（多选）12、关于信息编码，以下表述正确的是（ ）。
A.若用8位二进制代码表示一个字符，则可表示256个不同字符
B.汉字在输入计算机后，必须使用统一的汉字内码，并以二进制形式
存储和处理
C.一个字节由8位二进制数组成，每个汉字的内码至少占用2个字节
D.一个字节由8位二进制数组成，每个汉字的内码至少占用1个字节
（多选）13、关于汉字编码，以下说法正确的是（ ）。
A.汉字在计算机内部以二进制形式存放
B.ASCII码是一种汉字编码
C.汉字的音码是以汉字读音为基础的输入码
D.计算机显示汉字时，使用的是汉字的音码
ABCD
AC
ABC
BC
（判断）14、ASCII是一种信息交换代码。（判断）15、计算机采用二进制表示信息，人们在使用键盘输入数值时，计算机自动将十进制转换成二进制。（判断）16、十六进制的加法与减法运算法则，与十进制完全相同。（判断）17、数字声音是一个数据序列，它是由外界声音经过采样、量化和编码后得到的。（判断）18、某公司团建时，用一名员工的手机拍了张合影，该员工想通过微信将照片发到公司群里，为了使照片保持清晰，发送时应选择“原图”发送。
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