资源简介

(共23张PPT)
中物理
1.2.2 编码的基本方式
粤教版（2019） 信息技术（高中）
（必修一）
1
课堂导入
编码在生活中的应用
1
课堂导入
编码在生活中的应用
1
课堂导入
写在前面
我们在上一节课通过手电筒传递消息理解了数据编码的重要性，也认识了模拟信号和数字信号，我们知道了数据基本上是通过模拟信号转换为数字信号进行存储和传输。
文字、图像和声音等类型的数据都可以经过编码转换成二进制进行存储和传输。
0 1
你我他她
ABCDE
1234567
!@#$%^
？
ASCII码
一
文字编码
ASCII码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。
思考？
中文呢
？
观看视频《神奇的ASCII码》
一
文字编码
国标码
一
文字编码
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。
探讨：查找自己姓名大写首字母所对应的ASCII码。
国标码
一
文字编码
1980年发布《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。主要是简体字字符集。
1955年公布《汉字内码扩展规范》（GBK 1.0）收录了21886个字符，分为汉字区和图形符号区，汉字区包含了21003个字符。兼容繁体汉字、中日韩统一汉字等。
GB18030-2000、GB18030-2005:进一步升级
BIG-5：繁体字业内标准
图像编码
二
图像编码
图像编码是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，比较少比特数表示图像或图像中所包含的信息的技术。
我们平时在使用微信聊天发图片的过程中，图片总是被压缩，这是为什么呢？
思考？
观看视频《图像的数字化》
二
图像编码
矢量图和位图
矢量图：采用直线和曲线描述的图形，通过数学公式计算获得。
放大后
优点：1.无论放大、缩小或旋转等都不会失真。2.文件的储存空间较小。
缺点：难以表现色彩层次丰富的逼真图像效果
二
图像编码
矢量图和位图
位图：也称“点阵图”或“像素图”，最小单位为光栅点（或像素），当放大图像时，可以看到构成整个图像的无数个点，构成位图的点称为像素。
放大后
优点：色彩层次丰富，图像效果逼真。
缺点：1.放大会失真。2.文件的储存空间较大。
图像编码——位图的分辨率
二
图像编码
图像分辨率：是指图像的水平方向和垂直方向的像素个数。
例如右图中，分辨率为9*8=72。
图像编码——位图的二进制编码
二
图像编码
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。以下将黑、白像素分别映射为1和0，就表示为：
000010000
000010000
011111110
010010010
011111110
000010000
000010000
000010000
映射为1
映射为0
二
小试牛刀
将黑、白像素分别映射为1和0，以下图片第四行转换成二进制是（ ）
图像编码——位图文件大小
二
图像编码
在计算机为二进制系统中，每个0或1就是一个位（bit），位是数据存储的最小单位。
8个位称为一个字节（Byte）。
例：右图是一个黑白图像，每一个像素有2种可选颜色（黑和白），称为1位图像。
所以，右图需要用9*8=72位，即72/8=9个字节来存储。
图像编码——位图大小的计算方法
二
图像编码
一个位图文件除了包含图形数据，还包括文件头、位图信息头、颜色信息、图形数据等几部分。
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。
位图信息头：用于说明位图的尺寸等信息，占40个字节。
颜色信息：用于说明位图的颜色，有若干个表项，每一个表象定义一种颜色。每一个颜色表象占4个字节；当图像量化位数为24时，没有颜色表项。
图像分辨率：是指图像的水平方向和垂直方向的像素个数。
量化位数：一个像素的颜色要多少个位表示。
图像编码——位图大小的计算方法
二
图像编码
文件的大小=文件头+信息头+颜色表象+图像分辨率*图像量化位数/8
14B
40B
4B/0B
有一幅24位的位图图像，像素位1024*800，请计算其数据文件的大小。
图像量化位数为24位时，没有颜色表象，所以，文件的大小为：
14+40+0+1024*800*24/8=2457654B
采样
三
声音编码
对声音进行数据编码，必须经过前期的数据采样、量化、编码。
数据采样：就是把输入的模拟信号按照适当的时间间隔得到各个时刻的样本值，使其转换为时间上离散、幅度上连续的脉冲信号。
采样频率有三种：44.1kHz、22.05kHz、11.025kHz。
奈奎斯特采样定理示意图
量化
三
声音编码
数据量化：就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。
脉冲幅度调制信号的量化
编码
三
声音编码
编码：就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。
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。
模拟信号
采样信号
声音储存空间的计算
三
声音编码
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位的立体声，1秒声音所需字节数为：
44.1×1000×16×2×1÷8=176400B
三
谢谢观赏1.1编码的基本方式
学科：信息技术 授课年级：高一
课程名称 《编码的基本方式》 计划学时 1学时
教学目标 体验数据编码的基本方法和过程；掌握文字、图像、声音编码的基本方式，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。
教学重点 1.文字、图像、声音编码的基本方式；2.图像文件和声音文件所占的存储空间的计算
教学难点 文字、图像、声音数据的编码方式
教学方法 讲授法、任务驱动法、自主探究法
教学过程
教学环节 教师活动
创设情境激趣导入 1.通过讲解编码在生活中的应用引入话题编码例子：1.居民身份证的编码规则；2.条形码和二维码的编码规则。2.思考“你我他”“ABC”“123”是如何转换为二进制的？
知识点1：文字编码 1.ASCII码：ASCII码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。拓展：观看视频《神奇的ASCII码》，并思考中文如何转换为二进制？2.国标码：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。 探讨：查找自己姓名大写首字母所对应的ASCII码。
知识点2：图像编码 图像编码：图像编码是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，比较少比特数表示图像或图像中所包含的信息的技术。拓展：1.矢量图：采用直线和曲线描述的图形，通过数学公式计算获得。优点：1.无论放大、缩小或旋转等都不会失真2.文件的储存空间较小。缺点：难以表现色彩层次丰富的逼真图像效果。2.位图：也称“点阵图”或“像素图”，最小单位为光栅点（或像素），当放大图像时，可以看到构成整个图像的无数个点，构成位图的点称为像素。优点：色彩层次丰富，图像效果逼真。缺点：1.放大会失真。2.文件的储存空间较大。位图的分辨率：是指图像的水平方向和垂直方向的像素个数。图像的编码方式：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。以下将黑、白像素分别映射为1和0。位图文件大小：在计算机为二进制系统中，每个0或1就是一个位（bit），位是数据存储的最小单位。8个位称为一个字节（Byte）。位图大小的计算方法:
知识点3：声音编码 声音数据编码过程：数据采样、量化、编码。数据采样：就是把输入的模拟信号按照适当的时间间隔得到各个时刻的样本值，使其转换为时间上离散、幅度上连续的脉冲信号。采样频率有三种：44.1kHz、22.05kHz、11.025kHz。量化：就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：就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。声音储存空间的计算：声音存储空间=采样频率×量化位数×声道数×时间÷8
课堂练习 采样频率为44.1kHz、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=176400B
总结回顾 文字编码的基本方式；图像编码的基本方式，并计算图像文件的存储空间；声音编码的基本方式，并计算声音文件所占的存储空间。
000010000
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010010010
011111110
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000010000
映射为0
映射为1
4B/0B
40B
14B
文件的大小=文件头+信息头+颜色表象+图像分辨率*图像量化位数/8

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