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(共26张PPT)
被录音设备录制下来的声音和拍照后的照片存入计算机中，经历了怎样的转换过程？探究计算机中的数据表示
--认识数据编码（第三课时）
了解声音和图像的数字化
郑州市郑东新区外国语中学范欣丽
项目二
项目学习目标02.掌握未经压缩的图像、声音文件存储容量的计算方法01.了解声音、图像数字化的基本方法了解声音的数字化
采样 量化 编码
了解声音和图像的数字化
（１）借助教材，自主学习声音数字化的过程。
（２）任选一段声音信号，模拟声音信号的采样和量化。
任务一：回归课本
（小组活动）
建议：
（１）选择合适的软件，采集声音信号的波形图。
（２）模拟采样的过程，每隔一段时间采集一个声音信号的样本，画出采样示意图。
（３）模拟量化的过程，确定量化位数、划分量化级数，确定各采样点的量化值，画出量化示意图，并设计表格，将各采样点的量化值填入表格。
了解声音和图像的数字化
现实世界的声音是一种连续的波，称为声波。
声音有两个参数：幅度和频率。
声音的数字化
要用计算机处理声音数据，必须把连续变化的波形信转换成为离散的数字信号，将幅度和频率以0和1编码的形式表示出来，这一过程称为声音数字化。
采样
量化
编码
模拟
声音信号
数字
声音信号
声音数字化的过程
了解声音和图像的数字化
声音如何数字化？
声波传递过程
模拟信号：波形传递
了解声音和图像的数字化
1. 采样
幅度
时间
一段鸟鸣声的模拟声音信号
幅度
时间
等距离的选取若干个离散的点
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
幅度
时间
采样得到的幅度值被记录下来
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
了解声音和图像的数字化
1. 采样
声音的采样
声音的采样是指每隔一段时间在模拟声音信号的形上取一个幅度值。
均匀采样
相隔时间相等的采样为均匀采样(又称为线性采样)，
不均匀采样
相隔时间不相等的采样为不均匀采样(又称为非线性采样)。
采样频率
计算机每秒钟在模拟声音信号的波形上采样的次数称为采样频率。
计算机每秒钟在模拟声音信号的波形上采样的次数为采样频率。常见的采样频率44.1kHz、22.05kHz、11.025kHz
了解声音和图像的数字化
2. 量化
采样之后，要用二进制数将采样得到的幅度值表示出来，这就是量化。
1.首先将幅度值范围划分为2的n次方个级数，每个级数对应一个幅度值
这里的n称为量化位数。量化位数越大，划分的级数越多，采样结果近似到某个级数值时产生的误差就越小。量化位数越多，数字化精度越高，声音就越保真。
了解声音的数字化
0101
0010
0101 0010 0101 ……
2.然后将采样得到的各个幅度值按一定的规则近似到某个级数值，并用二进制数表示，从而形成一组二进制数序列。
了解声音的数字化
3.编码
在采样和量化之后，模拟声音信号转化为一组二进制数序列，再通过编码将其按照一定的规则记录下来。不同的编码方式形成不同格式的音频文件，如：WAV格式、MP3格式、MIDI格式、APE格式等十余种。
声音数字化三要素：采样频率，量化位数，声道数，直接影响数字化后音频的质量和数据量的大小。
一般情况下，未经压缩的音频文件，则其数据量可按以下方法计算。
数据量(单位：字节)=数据率×持续时间
=(采样频率×量化位数×声道数)÷8×持续时间
一个字节由8个二进制数组成
了解声音和图像的数字化
计算：一张CD-ROM中存放1小时的数字音乐，则其数据量计算为：
数据量=（44100 × 16 × 2） ÷8 ×60 ×60 B=635040000B=606MB
模拟信号——采样——量化——编码——数字信号
任务二：单人活动：
了解图像的数字化
采样 量化 编码
了解图像的数字化
图片
图片是指静止的画面。
图形
图像
矢量图
位图
图形是真实物理的模型化、抽象化和线条化的表现方式，一般指用计算机绘制的由简单的点、直线、曲线、圆、方框等基本元素组成。
图像是指实际静物的映像（相当于拍照）
矢量图是用一组指令集合来描述的，放大、旋转等操作后清晰度不会发生变化。
位图是通过对“像素”的描述来呈现图像效果的。像素越多，图像越清晰，放大出现锯齿状，易失真。
采样——量化——编码三步骤是不是也适用？
图像如何数字化？
思考
任务三：小组活动模拟图像的采样和量化。
图像采样
在水平和垂直方向上分割形成矩阵。
图像采样
每一个微小矩阵方格称为像素
单位面积内描述图像的像素越多，图像越精确。
6*8=48
3*4=12
图像的量化是将采样得到的每个像素点的颜色或亮度用若干位二进制数表示出来，其方法与声音数据量化的方法类似。记录每个像素点的颜色或者亮度所需要的二进制位数，称为颜色深度。
图像量化
4级颜色（2位）
6级颜色（3位）
思考：量化等级是越多还是越少越好？
4级颜色
白色
黄色
红色
绿色
6级颜色
白色
黄色
红色
绿色
橙色
深黄
对于彩色图像来说，颜色深度决定了该图像可以用的最多颜色数目，颜色深度越大，显示的图像色彩越丰富，画面越自然、逼真。
但要注意，在图像分辨率相同的情况下，颜色深度越大，图像所占的存储空间也越大。
图像编码
未经压缩的位图图像的数据量(单位：字节)=图像分辨率×颜色深度÷8
图像的编码就是按照一定的格式将位图上各个像素点的量化数据记录下来的过程。由于位图的数据量大，并且含有大量的重复数据，编码时一般采用数据压缩技术进行压缩和还原处理。不同的编码方法形成了不同格式的图像文件，如BMP格式、JPEG格式等。
任务四：个人活动：
小明使用高清扫描仪采集了一幅海报图像，分辨率为4096×2560, 24位真彩色，理论上该图像未压缩时文件大小为（ ）MB。
30
(4096×2560×24)/(8×1024×1024）=30MB
总结
了解声音和图像的数字化
1.声音和图像的数字化过程
模拟信号---采样---量化---编码---数字信号
2.声音和图像数据量计算方法
未经压缩的音频文件的数据量(单位：字节)=数据率×持续时间
=(采样频率×量化位数×声道数)÷8×持续时间
未经压缩的位图图像的数据量(单位：字节)=图像分辨率×颜色深度÷8
总结
自我评价单
请给自己评价 是/否，几颗星
音频、图像数据量公式可以默写出来吗
数字化的过程可以口述出来吗
给出音频和图像题型要求可以做对题吗
下课

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