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1.2 数据编码 教学设计 粤教版（2019）高中信息技术必修1
教学目标
比较模拟信号和数字信号的区别及其特点。
体验数据编码的基本方法和过程，掌握不同类型(文字、图像、声音)数据编码的基本方式，并计算图像文件和声音文件所占的存储空间。
激发学生对数据编码的好奇心，在数字化学习中体验抽象数字化的乐趣。
教学重难点
模拟信号和数字信号的特点。
文字、图像、声音数据的编码方式
教学过程
模拟信号与数字信号
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。
其特点是：连续、强弱变化，在传播的过程中会逐渐衰减
数据信号：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。
其特点是：离散的，没有强弱变化过程。
编码的基本方式
将模拟信号转换为数字信号进行存储、处理和传输。
文字编码
ASCII码
ASCII码（American Standard Code for Information Interchange）是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、运算符号等（33个）建立了转换码，将符号转换为“0”和“1”构成的编码。
国标码
由于ASCII码只包含英文、数字和一些控制符号，并不能表示汉字，因此，我国设计了用于处理汉字的简体中文的GB码和用于繁体中文的BIG5码（大五码）。
1980年发布的《信息交换用汉字编码字符集》（GB 2312）一共收录了7445个字符，包括6763个汉字和682个其他符号。GB 2312主要分为两部分：编号127之前的符号跟ASCII码所表示的意义相同，属于单字节码；编号127之后的符号统一用两个字节表示，包含了几乎所有的简体中文字（中文编码高字节的最高位不为0）。
1995年公布的《汉字内码扩展规范》（GBK 1.0）收录了21 886个符号，分为汉字区和图形符号区，汉字区包括21 003个字符。
图像编码
图像编码是指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。
位图采用位映射存储格式，即将每一个像素映射为一个数据，存放在以字节为单位的矩阵中。例如，在如图所示的黑白图像中，共有32×2个像素，如果将黑、白像素分别映射为1和0，就表示为11111111，00000110，10000110，11111111，10000001，01100011，01111100，10000001，这就是该黑白图像的二进制编码。
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
①文件头：包含文件的类型、大小和位图起始位置等信息，共14个字节。
②位图信息头：用于说明位图的尺寸等信息，占40个字节。
③颜色信息：用于说明位图中的颜色，有若干个表项，每一个表项定义一种颜色。当图像量化位数为1、4、8时，分别有2、16、256种颜色，每个颜色表项占4个字节；当图像量化位数为24时，没有颜色表项。
④图形数据：记录位图的每一个像素值，其记录顺序先从左到右，再从下到上。
图像分辨率=图像x方向的像素数×图像y方向的像素数。
图像量化位数，也叫图像深度，是指图像中每个像素点记录颜色所用二进制数的位数。
声音编码
采样
如果以一定时间间隔对某个信号 f（t）进行采样，并且采样频率高于该信号最高频率的两倍，则采样值包含了原信号的全部信息。
常用的采样频率有三种：44.1 kHz、22.05 kHz和11.025 kHz
量化
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。首先是将采样信号幅度划分为若干量化等级（国标声音量化等级分为256个，即个），然后将采样后的信号幅度与所划分的各个量化等级进行比较，向下取最接近的量化等级的数值。
编码
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。模拟信号采样后可用8位二进制数表示，最高位表示符号，正数为0，负数为1。例如，采样值48的二进制编码为00110000，-100的二进制编码为11100100。
声音存储空间=采样频率×量化位数×声道数×时间÷8
编码时采用的二进制位数越多，数据量越大，占用的存储空间也越大。例如，采样频率为44.1 kHz、量化位数为16位的立体声，1秒声音所需字节数为
44.1×1000×16×2×1÷8=176 400（B）
归纳小结:
一模拟信号与数字信号
二、编码的基本方式
1.文字编码.
(1) ASCII码
(2)国标码(GBK)
2、图像编码
(1)编码方式
概念:像素，分辨率，量化位数
(2)文件大小=图像分辨率*量化位数/8+颜色表项+信息头+文件头
3、声音编码
(1)数字化过程:采样-量化-编码
(2)文件大小=采样频率*量化位数*声道数*时间/8

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