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数
据
编
码
广教版高一信息技术
一
什么是模拟信号？
二
什么是数字信号？
目
录
CONTENTS
三
文字编码
四
图像编码
五
声音编码
数据编码与传输
将现实世界的事物现象符号化、数据化。按照编码格式的不同，可以分为模拟信号和数字信号
数据编码
A
不同的数据必须转换为相应的信号才能进行传输，在计算机内部，信息只有经过数字化才能表示、存放和传递。
数据传输
B
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。
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，支持多路频分复用技术
传输距离短、抗抗干扰差，信号放大后噪音也放大
数据压缩保密性好，智能纠错
器件成本高，线路要求严格
数字信号
文字编码
A
图像编码
B
声音编码
C
编码的基本方式
文字、图像、声音等类型的数据都可以经过编码进行存储和传输，视频等数据文件也可以被编码成数据文件，程序设计也属于编码，编码是数据存储及表现的基础，也是人们认识世界的基础。
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（美国标准信息交换代码），用7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
国标码
字母A的ASCII码二进制表示：01000001
四、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。位图采用映射存储格式，即每个像素映射为一个数据，存放在以字节为单位的矩阵中。
11111111
00000110
10000110
11111111
10000000
01100011
01111100
10000001
1个像素
黑白像素分别映射为0和1，通常采用16进制编码，表示为：FF,06,86,FF,81,63,7C,81
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。
文件头
位图信息头
颜色信息
图形数据
包含文件的类型、大小和位图起始位置等信息，共14个字节
用于说明位图的尺寸等信息，占40字节
用于说明位图的颜色，有若干个表项
记录位图的每一个像素，记录顺序按从左到右，从下到上的方式扫描
位图文件组成
位图文件所占用的空间，可以按以下公式计算：
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=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的二进制位数
3、计算机相关概念
位（bit）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）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
K千，存储空间的容量单位，kilobyte,1K=1024字节
M兆，megabyte,1M=1024K
G吉，gigabyte,1G=1024M
T太，terabyte,1T=1024G
各存储容量单位之间的换算比是多少？
五、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。
声音文件的大小
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。以声音信息为例，其存储空间遵循如下公式：
声音存储空间=采样频率×量化位数×声道数×时间÷8
拓展学习
了解视频编码
THANK
YOU
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第一章第二节数据编码课后练习
1.下列编码方式中，属于图像编码的是（　　）。
A.
ASCII码　　　　
　B.
GBK
C.
图像压缩
D.
统一码
2．ASCII码一共表示了128种不同字符，至少需要几位二进制来表示？（
）
A.
6　　　　
B.
7
C.
8
D.
9
3.在计算机内部，信息的存储和处理都采用二进制，最主要的原因是（
）
A.
便于存储　　　　
B.
数据输入方便
C.可以增大计算机存储容量
D.
易于用电子元件实现
4.一幅16色图像，分辨率为1024
768，存储空间是多少？
KB
MB。
5．录制一段长5秒，采样频率为24kHZ、量化位数为16位、双声道立体声的WAVE格式音频，需要的磁盘存储空间大约是（
）KB。
6.
数据压缩。
RLE（Run-Length
Encoding，行程长度编码）是一种编码方式，也是一种简单的无损
压缩法，压缩和解压缩效率高。
RLE压缩法：利用控制字节的最高位来标识是否进行了压缩。当最高位为1时，则后面7位表示的是数据的重复次数；当最高位为0时，则后面7个位的数是被压缩的数据。
例如，如果有15个十六进制数都是30，那么，压缩后的编码为8F
30。
说明：十六进制数8F转换为二进制是10001111，最高位是1，后面的7位0001111表示
字节的重复次数15；十六进制数30转换为二进制是00110000，最高位是0，30是被重复的
数据。采取这种方法，一个字符只有重复两次以上，才能被压缩。即使一个数据只重复3次，也可以获得30%的压缩比。
问题1：如果经过RLE方法压缩后的数据为8A
6F，那么解压缩前的数据是什么？
问题2：根据RLE压缩方法，下列字符数据经过压缩后的数据是什么？
20，30，30，30，35，35，…，35，64。其中，十六进制数30共有3个，35共有60个。
参考答案：1.C
2.B
3.D
4.384
0.375
5.480
6.(1)6F
6F
6F
6F
6F
6F
6F
6F
6F
6F
6F
(2)920
B30
E035
964
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精品试卷·第
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（共
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