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数据编码
高中信息技术必修一 数据与信息
第二课时
计算机中的数据是以 的形式进行加工、存储的。
计算机中存储数据的最小单位是 ，用 　表示。
计算机存储数据的基本单位是 ，其与最小单位的换算公式为 。
常用的存储单位有 、 、 等；更高的还有TB太字节、PB拍字节、EB艾字节。它们之间的相差　 　 倍。
知识回顾
二进制数字
二进制位
比特(bit)
字节(Byte)
1字节=8比特
KB　　MB　　GB
　　　　：将现实世界中的数据转换为计算机中的数据。
数据编码
210（即1024）
　（一）数制的基本要素：
数码：每位上可能的　　　　。
基数：每位上可能的　　　　。（划分数制）
位权：每位上“1”所表示的　　　　。
　（二）进制转换方法：
数字换算为十进制：　 　　　　　　.
十进制换算为其他进制：　　　　　.
如十进制换算为二进制：除　取余，商为　止，　　排列
二进制与十六进制的换算：　　　　　　　　　　　　　　 .
　（三）二进制位数与可能表示的状态规律：
n位二进制数，能表示几种状态？
所表示的十进制数的范围是多少？
数权相乘再相加
除K取余法
4个二进制数表示1个十六进制数
基本数字
数码个数
数值大小
２　　　　　０
倒着
2n
0 ~ 2n-1
编码的基本方式(一)
文字
编码
文字编码
文字编码也叫字符编码：用来表示一定意义的一系列字符，包括字母、数字、标点符号、汉字等，通过特定的编码方式进行加工存储。
预定规则
文字（字符）编码是效率相对较低的编码方式；
常见的文字编码有单字节码和双字节码两种。
65B05E745FEB4E50
0110010110110000010111100111001000111111111010110010111001010000
进制转换
文字编码
01
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、运算符等（33个）建立了转换码，将符号转化为“0”和“1”构成的编码。
8位二进制数，每个位上可以有
0和1两种数字，则总共可以有
28 = 256 种不同的组合方式，那ASCII码一共是256种编码吗？
（查看课本表1-3 回答）
ASCII码一共128种编码，其中第一位数统一为0。
文字编码
02
国标码
为了使每个汉字有一个全国统一的代码，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）。
国标码是一个4位的十六进制数。
ASCII码和莫尔斯码（摩斯密码）属于单字节码，国标码（GBK）、统一码（Unicode）属于双字节码。
计算机存储数据的基本单位为字节，1字节= 8位二进制数，ASCII码刚好是8位二进制数，共1字节。
国标码是4位十六进制数，则它共多少字节呢？
编码的基本方式(二)
图像
编码
图像数字化
模拟图像
数字图像
图像编码
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。
涉及知识点：模拟信号与数字信号
（观看视频）
用连续变化的物理量所表达的信息。信号的幅度、频率或相位随时间作连续变化。
模拟信号
Analog signal
模拟信号与数字信号
模拟信号是传导能量的一种方式，是会因为损耗而衰减的。
模拟信号与数字信号
用离散时间信号的数字化表示。信号的自变量和因变量都是离散的。（不连续的）
数字信号Digital signal
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。
计算机能够处理！
数字信号抵抗电路本身干扰和环境干扰的能力强，且数字信号有利于存储、加密与纠错，从而具有较强的保密性和可靠性。
因此在现代技术的信号处理中，数字信号发挥的作用越来越大，覆盖的范围越来越广。
返回
模拟图像
图像编码
扫描仪
数字照相机
智能手机
连接计算机的摄像头
……
①采样
图像编码
①采样
照片是一种位图,由一个一个带颜色的像素组成；像素点的个数越多,图像的质量越高、越清晰，占用的存储空间也越大。
比如：我们看视频常见的1080P，指的是视频播放时每张画面的分辨率为1920×1080像素。
分辨率 = x方向的像素数 × y方向的像素数
x
y
图像编码
①采样
③编码
量化：将采样值用二进制数码表示。
在图像编码中，可以理解为：将每个像素块上的颜色用二进制数字表示出来。
类型 未压缩 无损压缩 有损压缩
文件格式 BMP TIFF等 JPEG/JPG等
存储容量 相对较大 不损失信息，压缩比小 损失一定信息，压缩比大
②量化
编码:由于位图的数据量大，并且含有大量的重读数据，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。
图像可以分为黑白图像、灰阶图像和彩色图像。
每个像素的颜色使用1位二进制表示，对应的十进制取值范围是0、1，则可以用0表示白色格子，用1表示黑色格子。
图像编码
0001000110001000
0000111001110000
0001000110001000
0110000000000110
1000000000000001
1000000000000001
（一）黑白图像
每个像素的颜色使用8位二进制表示，对应的十进制取值范围是0~255，可以表示28即256种不同亮度的黑白色。其中，0代表纯黑（没有亮度），255代表纯白（亮度最大），数字越大颜色越浅，数字越小颜色越深。
255
0
图像编码
（二）灰阶图像
RGB色彩模式通过对红(R)、绿(G)、蓝(B)三个颜色通道的变化以及它们相互之间的叠加来得到各式各样的颜色的。每个像素的颜色由3个 0~255 的十进制数字组成，可以组合出224种不同的颜色，再将三个十进制数字转换为二进制，由此实现了彩色图像数字化。
RGB色彩模式
图像编码
（三）彩色图像
图像量化位数（图像深度）：图像中每个像素点记录颜色所用二进制数的位数。
1位图像，即黑白图像,每一个像素有2种可选颜色（黑、白）
8位图像，即28 =256色图像，每个像素有256种颜色可以选择；
24位图像，可以有 224 种颜色的选择。
色彩深度越大，图像文件的色彩越丰富，文件占用空间越大。
图像编码
黑白：1位
灰阶：8位
彩色：24位
位图文件大小的计算：
位图文件大小=文件头+信息头+颜色表项+图像分辨率×图像量化位数÷8
图像分辨率=水平方向的像素数 × 垂直方向的像素数
占14个字节，包含文件的类型、大小、位图起始位置等信息
占40个字节，用于说明位图的尺寸信息
图像量化位数 颜色种数 颜色表项
1 2 2×4字节
4 16 16×4字节
8 256 256×4字节
24 224 没有颜色表项
图像编码
图像编码
计算位图文件大小：
14+40+2×4+16×6×1÷8
=14+40+8+12
=74（B）
6
16
位图文件大小=文件头+信息头+颜色表项+图像分辨率×图像量化位数÷8
14
40
2×4
16×6
1
练习：
编码的基本方式(三)
声音
编码
声音编码
采样：将信号按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。
量化：将采样信号的幅度划分为若干量化等级，向下取相近等级数值。
声音编码的步骤与图像编码相似：
（观看视频）
音频文件大小
例：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
=44100×4
=176400（B）
声音存储空间 = 采样频率 × 量化位数 × 声道数 × 时间÷8
常见的三种采样频率：
44.1kHz、22.05kHz、
11.025kHz
量化时所采用的
二进制数位数
单声道：1
双声道/立体声道：2
课堂小结
人机交流障碍
人类能够感知
声、光信号
计算机只能识别
电信号
模拟信号
数字信号
数据编码
二进制数
文字编码
图像编码
声音编码
感知信号不同
对数据处理方式不同
　常见的编码方式：
（一）文字编码：
文字编码一般分为 和　　　　。
ASCII码用　　二进制数编码，且首位为　　。
国标码是一种汉字编码，用　　位　　　　数表示。
　（二）图像编码：
定义：在满足　　　　　的条件下，对图像数据进行变换、编码和压缩，以　　　　　　表示图像或图像中所包含的信息的技术。
　（三）声音编码
模拟信号:用 的物理量所表达的信息。
数字信号:用 的数字化表示。
编码的步骤: .
０
４
较少比特数
单字节码
双字节码
８位
十六进制
一定保真度
连续变化
离散时间信号
采样→量化→编码
下节再见

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