【課件】第一單元 項目二 探究計算機中的數(shù)據(jù)表示-認(rèn)識數(shù)據(jù)編碼 課件-高中信息技術(shù)滬科版（2019）必修1

探秘計算機中的數(shù)據(jù)表示——認(rèn)識數(shù)據(jù)編碼項目二【2019滬科教版高中信息技術(shù)：必修一數(shù)據(jù)與計算】項目二：探秘計算機中的數(shù)據(jù)表示——認(rèn)識數(shù)據(jù)編碼學(xué)習(xí)目標(biāo)Learningobjectives1、了解數(shù)據(jù)編碼的意義和作用，體會數(shù)據(jù)編碼的基本思想與方法。2、經(jīng)歷數(shù)值數(shù)據(jù)編碼的過程，掌握數(shù)值編碼的基本方法。3、了解計算機處理文本數(shù)據(jù)的基本過程，知道常用的文本數(shù)據(jù)的編碼方式。4、經(jīng)歷聲音數(shù)字化的過程，掌握聲音數(shù)據(jù)數(shù)字化的基本方法。了解聲音數(shù)字化的基本原理，知道采樣頻率、量化位數(shù)和聲道數(shù)對數(shù)字化音頻文件大小及效果的影響。5、經(jīng)歷圖像數(shù)字化的過程，掌握圖像數(shù)據(jù)數(shù)字化的基本方法，了解圖像數(shù)字化的基本原理，知道分辨率和量化位數(shù)對位圖的影響。01PART認(rèn)識編碼編碼的核心概念項目二：探秘計算機中的數(shù)據(jù)表示——認(rèn)識數(shù)據(jù)編碼核心概念編碼（encoding）是指預(yù)先規(guī)定的方法將文字、數(shù)值或其他對象轉(zhuǎn)換成規(guī)定的符號組合，或?qū)⑿畔ⅰ?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為規(guī)定的脈沖電信號。在計算機中，編碼一般是指用預(yù)先規(guī)定的方法將數(shù)字、文字、圖像、聲音、視頻等對象編程二進制代碼的過程。身份證號車牌號準(zhǔn)考證號手機號二進制代碼計算機室由邏輯電路組成的，邏輯電路只有高低兩種電位狀態(tài)，正好可以表示0與1，所以采用二進制來存儲和表示數(shù)據(jù)。項目二：探秘計算機中的數(shù)據(jù)表示——認(rèn)識數(shù)據(jù)編份證號碼18位數(shù)字組成湖南省懷化市通道縣出生年月日前兩位當(dāng)?shù)嘏沙鏊木幋a；倒數(shù)第二位雙數(shù)代表女，單數(shù)代表男；最后一位為校驗碼，可以是0-10的數(shù)字，如果是數(shù)字10，則用X代替。項目二：探秘計算機中的數(shù)據(jù)表示——認(rèn)識數(shù)據(jù)編碼編碼的功能和意義1、鑒別：編碼是對象的唯一標(biāo)識。2、排序：編碼符號都是有一定順序的，比較容易進行排序。3、專用含義：如身份證號包含出生日期等計算機如何識別這些數(shù)字的？?序號姓名準(zhǔn)考證號1張20210012王20210023李20210034楊20210045吳20210056周20210067趙20210078孫20210089錢202100902PART數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼數(shù)制、轉(zhuǎn)換、編碼項目二：探秘計算機中的數(shù)據(jù)表示——認(rèn)識數(shù)據(jù)編碼1、數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼要想用計算機存儲和處理數(shù)據(jù)，必須對它們進行編碼，將它們轉(zhuǎn)換成有0和1組成的二進制代碼。數(shù)制十進制（0123456789）二進制（01）八進制（01234567）十六進制（01……9ABCDEF）R進制(01……R-1)數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼過程數(shù)值數(shù)據(jù)二進制數(shù)0、1代碼轉(zhuǎn)換編碼二進制數(shù)與十進制數(shù)十進制012345二進制011011100101十進制67891011二進制1101111000100110101011十進制121314151617二進制11001101111011111000010001項目二：探秘計算機中的數(shù)據(jù)表示——認(rèn)識數(shù)據(jù)編碼二進制與十進制數(shù)的轉(zhuǎn)換將37.375十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)是多少（100101.011）？372182924222120…………1…………0…………1…………0…………0…………1余數(shù)低位高位整數(shù)部分的轉(zhuǎn)換0.375Ⅹ2————0.750Ⅹ2————1.500Ⅹ2————1.000…………1…………0…………1低位高位小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換練一練十進制數(shù)二進制數(shù)3551431031001011100011110011101011110011175二進制如何轉(zhuǎn)換成十進制？項目二：探秘計算機中的數(shù)據(jù)表示——認(rèn)識數(shù)據(jù)編碼二進制與十進制數(shù)的轉(zhuǎn)換100101165432101x26+0x25+0x24+1x23+0x22+1x21+1x20=75數(shù)制轉(zhuǎn)換工具h(yuǎn)ttps://tool.lu/hexconvert/64+0+0+8+0+2+1按權(quán)相加法把二進制數(shù)寫成加權(quán)系數(shù)展開式，然后按十進制加法規(guī)則求和。權(quán)：基數(shù)的若干次冪基數(shù)：數(shù)制樹表示數(shù)值所需要的數(shù)字字符的綜合。二進制的基數(shù)為：2項目二：探秘計算機中的數(shù)據(jù)表示——認(rèn)識數(shù)據(jù)編碼2、編碼計算機中數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼分為原碼、反碼和補碼。通常情況下，計算機用一個數(shù)的最高位存放符號，即用0、1表示正負(fù)符號，正數(shù)為0，負(fù)數(shù)為1，這個二進制位稱為符號位。原碼反碼補碼正數(shù)符號位（0）+數(shù)字部分（如果原數(shù)不足n-1位，在高位補0）同原碼同原碼負(fù)數(shù)符號位（1）+數(shù)字部分（如果原數(shù)不足n-1位，在高位補0在原碼的基礎(chǔ)上，符號位不變，其余各位取反在反碼的基礎(chǔ)上+1原碼反碼補碼知識拓展：/wqbin/p/11142873.html03PART文本數(shù)據(jù)的編碼西文編碼、漢字編碼、Unicode項目二：探秘計算機中的數(shù)據(jù)表示——認(rèn)識數(shù)據(jù)編碼1、西文字符的編碼應(yīng)用最廣泛的西文字符編碼方案是ASCII碼。由美國國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會制定的通用單字節(jié)字符編碼方案。標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼是用7個二進制位表示一個字符，只能表示128個字符，無法滿足西文字符編碼的需求，后來又?jǐn)U充了128個字符，稱為擴展ASCII碼。例如：字母A：1000001數(shù)字9：0111001項目二：探秘計算機中的數(shù)據(jù)表示——認(rèn)識數(shù)據(jù)編碼2、漢字的編碼常用漢字近5000個，每個漢字占用兩個字節(jié)即16位二進制編碼才能滿足。1980年，中國國家標(biāo)準(zhǔn)總局發(fā)布了中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB2312-1980《信息交換用漢字編碼字符集——基本集》，又稱國標(biāo)碼。計算機中常見存儲單位及換算關(guān)系B(Byte)字節(jié)1B=8b(bit)位KB千字節(jié)1KB=1024BMB兆字節(jié)1MB=1024KBGB吉字節(jié)1GB=1024MBTB太字節(jié)1TB=1024GB04PART聲音數(shù)字化采樣、量化、編碼項目二：探秘計算機中的數(shù)據(jù)表示——認(rèn)識數(shù)據(jù)編碼現(xiàn)實世界的聲音是一種連續(xù)的波，稱為聲波。主要有兩個參數(shù)：幅度和頻率。用計算機處理聲音數(shù)據(jù)，必須把連續(xù)變化的波形信號轉(zhuǎn)換成為離散的數(shù)字信號，將幅度和頻率以0和1編碼的形式表示出來，這一過程稱為聲音的數(shù)字化。包含三個過程：采樣、量化、編碼。采樣量化編碼模擬聲音信號數(shù)字聲音信號項目二：探秘計算機中的數(shù)據(jù)表示——認(rèn)識數(shù)據(jù)編碼1、采樣采樣即每隔一段時間在模擬聲音信號的波形上采集一個幅度值。采樣時，在波形信號上按時間維度等距離地選取若干個離散的點，并記錄下幅度值。計算機每秒鐘在模擬聲音信號的波形上采樣的次數(shù)為采樣頻率。常見的采樣頻率44.1kHz、22.05kHz、11.025kHz。采樣頻率越高，即采樣的時間間隔越短，則單位時間內(nèi)得到的聲音樣本數(shù)據(jù)越多，對聲音的信號波形的表示越精準(zhǔn)，聲音的保真度越高。項目二：探秘計算機中的數(shù)據(jù)表示——認(rèn)識數(shù)據(jù)編碼2、量化在采樣之后，要用二進制數(shù)將采樣得到的幅度值表示出來，這個過程就是量化。第一步：確定量化位數(shù)。第二步：將聲音信號的幅度值范圍劃分為2的N次冪個量化級數(shù)。第三步：確定采樣點的量化值。第四步：用二進制數(shù)表示這些采樣點的量化值。這里的N是量化位數(shù)，量化位數(shù)越多，數(shù)字化精度越高，聲音越保真。項目二：探秘計算機中的數(shù)據(jù)表示——認(rèn)識數(shù)據(jù)編碼3、編碼在采樣和量化之后，模擬聲音信號轉(zhuǎn)化為一組二進制數(shù)序列，再通過編碼將其按照一定的規(guī)則記錄下來。不同的編碼方式形成不同格式的音頻文件，如：WAV格式、MP3格式、MIDI格式、APE格式等十余種。數(shù)據(jù)量（單位：字節(jié)）=數(shù)據(jù)率×次序時間=（采樣頻率×量化位數(shù)×聲道數(shù)）÷8×持續(xù)時間例如：一張CD-ROM中存放1小時的數(shù)字音樂，則其數(shù)據(jù)量計算為：

數(shù)據(jù)量=（44100×16×2）÷8×60×60B=635040000B=606MB采樣頻率、量化位數(shù)和聲道數(shù)是數(shù)字化音頻技術(shù)的技術(shù)指標(biāo)，被稱為數(shù)字化的三要素。這三個要素直接影響著數(shù)字化后音頻的質(zhì)量及其數(shù)據(jù)量大大小。一個字節(jié)由8個二進制數(shù)組成05PART圖像數(shù)字化采樣、量化、編碼項目二：探秘計算機中的數(shù)據(jù)表示——認(rèn)識數(shù)據(jù)編碼1、采集圖像的采集是按一定的空間間隔自左向右、自上而下提取畫面信息，將一副連續(xù)的模擬圖像在空間上轉(zhuǎn)換成若干個離散的像素點。每個像素點呈現(xiàn)不同的顏色和亮度。RBG模式：紅藍(lán)綠CMYK模式：青色、品紅、黃色、黑色

一幅圖片包含的橫向和縱向的像素點稱為圖片分辨率。例如：640x4801680x10501440x900圖片分辨率越高，采樣精度越高，數(shù)字化后圖像越清晰，同時所占存儲空間越大。項目二：探秘計算機中的數(shù)據(jù)表示——認(rèn)識數(shù)據(jù)編碼2、量化圖像的量化是將采樣得到的每個像素點的顏色或者亮度用若干二進制數(shù)表示出來。記錄每個像素點的顏色或者亮度所需要的二進制位數(shù)，稱為顏色深度。一幅24位真彩色RGB圖，它的三原色每種光的強度被分成256（0~255）個級別，需要用8個二進制位數(shù)來表示。數(shù)據(jù)量（單位：字節(jié)）=圖像分辨率×顏色深度÷8例如：右圖數(shù)據(jù)量的計算：1920×1200×24÷8=6912000B=6.59MB相同分辨率圖像，顏色深度越大，圖像所占存儲空間越大。？項目二：探秘計算機中的數(shù)據(jù)表示——認(rèn)識數(shù)據(jù)編碼3、編碼圖像的編碼是按照一定的格式將位圖上各個像素點的量化數(shù)據(jù)記錄下來的過程。由于位圖的數(shù)據(jù)量大，并且含有大量的重復(fù)數(shù)據(jù)，編碼時一般采用數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)進行壓縮和還原處理。不同的編碼方法不同形成了不同格式的圖像文件。如：