1.2 數(shù)據(jù)編碼課件-2021-2022學(xué)年高中信息技術(shù)粵教版(2019)必修1

數(shù)據(jù)編碼一模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)二編碼的基本方式目錄CONTENTS模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)觀看微課A模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)聲信號(hào)光信號(hào)電信號(hào)識(shí)別和接受識(shí)別和運(yùn)作一、什么是模擬信號(hào)？模擬信號(hào)：是指用連續(xù)變化的物理量所表達(dá)的信息。其信號(hào)的幅度、頻率或相位隨時(shí)間作連續(xù)變化，如聲音信號(hào)、圖形信號(hào)等。模擬信號(hào)是傳導(dǎo)能量的一種方式。例如，聲波通過(guò)空氣等介質(zhì)來(lái)向遠(yuǎn)處傳送能量，在傳播的過(guò)程中，能量會(huì)不斷被損耗而逐漸衰減。模擬信號(hào)二、什么是數(shù)字信號(hào)？數(shù)字信號(hào)：是離散時(shí)間信號(hào)的數(shù)字化表示。其信號(hào)的自變量、因變量都是離散的。例如：開(kāi)關(guān)電路中輸出信號(hào)和電壓脈沖都是離散的信號(hào)。

在計(jì)算機(jī)中，數(shù)字信號(hào)的大小常用有限位的二進(jìn)制表示。字長(zhǎng)為2的二進(jìn)制數(shù)可表示00、01、10、11四種數(shù)字信號(hào)課堂活動(dòng)討論：模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的優(yōu)缺點(diǎn)名稱(chēng)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)遠(yuǎn)距離傳輸哪個(gè)更好？?jī)r(jià)格低，簡(jiǎn)單容易實(shí)現(xiàn)傳輸距離短、抗干擾能力弱，保密性差抗干擾能力強(qiáng)，保密性、可靠性強(qiáng)成本高，技術(shù)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜數(shù)字信號(hào)一模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)二編碼的基本方式目錄CONTENTS編碼在生活中的應(yīng)用身份證A編碼在生活中的應(yīng)用條形碼A二維碼B文字編碼A圖像編碼B聲音編碼C編碼的基本方式

在現(xiàn)代技術(shù)的信號(hào)處理中，數(shù)據(jù)基本上是通過(guò)編碼將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)和傳輸，文字、圖像、聲音等類(lèi)型的數(shù)據(jù)都可經(jīng)過(guò)編碼進(jìn)行存儲(chǔ)和傳輸。三、文字編碼01ASCII碼1960年，香農(nóng)創(chuàng)立了的基本字符編碼系統(tǒng)，即ASCII碼（美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息交換代碼），用7位二進(jìn)制碼為所有的英文字母（大小寫(xiě)52個(gè)）、阿拉伯?dāng)?shù)字（10個(gè)）和常用的不可見(jiàn)控制符33個(gè)以及標(biāo)點(diǎn)符號(hào)、運(yùn)算符等（33個(gè)）建立了轉(zhuǎn)換碼，第一次將符號(hào)轉(zhuǎn)化為“0”和“1”構(gòu)成的編碼。02國(guó)標(biāo)碼

創(chuàng)建于1980年，目的為了使每個(gè)漢字有一個(gè)全國(guó)統(tǒng)一的代碼而頒布了漢字編碼的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。每個(gè)漢字有個(gè)二進(jìn)制編碼，叫漢字國(guó)標(biāo)碼。在我國(guó)漢字代碼標(biāo)準(zhǔn)GB2312-80中有6763個(gè)常用漢字規(guī)定了二進(jìn)制編碼。國(guó)標(biāo)碼是一個(gè)4位十六進(jìn)制數(shù)。

文字（字符）編碼是效率相對(duì)較低的編碼方式，有單字節(jié)碼和雙字節(jié)碼兩種，其中ASCII碼和莫爾斯碼屬于單字節(jié)碼，國(guó)標(biāo)碼（GBK）、統(tǒng)一碼（Unicode）屬于雙字節(jié)碼。ASCII碼3、計(jì)算機(jī)相關(guān)概念位（bit）指一位二進(jìn)制代碼，它只具有“0”和“1”兩種狀態(tài)，是計(jì)算機(jī)最小的存儲(chǔ)單位。字節(jié)（Byte）8位二進(jìn)制代碼為一個(gè)字節(jié)，是計(jì)算機(jī)中表示存儲(chǔ)空間的最基本容量單位K千，存儲(chǔ)空間的容量單位，kilobyte,1K=1024字節(jié)M兆，megabyte,1M=1024KG吉，gigabyte,1G=1024MT太，terabyte,1T=1024G各存儲(chǔ)容量單位之間的換算比是多少？漢字編碼用計(jì)算機(jī)處理漢字信息需要解決的幾個(gè)問(wèn)題:(1)怎樣將漢字輸入計(jì)算機(jī)?(2)在計(jì)算機(jī)之間怎樣交換漢字信息?(3)在計(jì)算機(jī)內(nèi)部怎樣處理漢字?(4)計(jì)算機(jī)如何實(shí)現(xiàn)漢字信息的輸出?漢字輸入內(nèi)碼內(nèi)碼字形碼輸入碼：音碼和形碼音碼：是用漢字拼音字母組成的編碼。如拼音碼等。形碼：是把組成漢字的基本構(gòu)件如偏旁、部首和字根等分類(lèi)，以不同的鍵相對(duì)應(yīng)，組成編碼。如五筆字型碼、表形碼、首尾碼等。內(nèi)碼內(nèi)碼是用于各種數(shù)字系統(tǒng)（不僅是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)）之間交換信息的標(biāo)準(zhǔn)漢字代碼。這種代碼的編制單位通常是國(guó)家或國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織，帶有法定的強(qiáng)制性。區(qū)位碼部分示意圖字形碼漢字字形碼用在輸出時(shí)產(chǎn)生漢字的字型，通常有兩種方式：點(diǎn)陣方式和矢量方式，一般采用點(diǎn)陣形式產(chǎn)生例如，以8×8點(diǎn)陣記錄“人”字字形為例漢字點(diǎn)陣圖漢字字節(jié)數(shù)=點(diǎn)陣行數(shù)×點(diǎn)陣列數(shù)/8例題例題：漢字的字型可用點(diǎn)陣來(lái)表示和存儲(chǔ)。如果一個(gè)漢字要用24*24點(diǎn)陣來(lái)存儲(chǔ)，則要存儲(chǔ)2048個(gè)漢字需要（）KB的存儲(chǔ)空間。 A.288 B.144 C.125D.72B當(dāng)堂檢測(cè)1.下列字符中ASCII碼值最小的是()A.BB.aC.kD.M2.大寫(xiě)字母B的ASCII碼為十進(jìn)制數(shù)66,ASCII碼為十進(jìn)制數(shù)69的字母是()A.BB.CC.DD.E3.根據(jù)漢字國(guó)標(biāo)GB2312-80的規(guī)定，1KB的存儲(chǔ)容量能存儲(chǔ)的漢字機(jī)內(nèi)碼的個(gè)數(shù)是()A.128B.256C.512D.10244.在標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼表中，已知英文字母D的ASCII碼是01000100，英文字母A的ASCII碼是()A.01000001B.01000010C.01000011D.01000000ADCA課后練習(xí)1、漢字“人”的內(nèi)碼是1100100011001011，那么它的十六進(jìn)制編碼是多少。2、存儲(chǔ)800個(gè)24×24點(diǎn)陣的漢字字形所需存儲(chǔ)容量是多少KB。THANKYOU數(shù)據(jù)編碼復(fù)習(xí)鞏固1.ASCII碼是一種對(duì)

進(jìn)行編碼的計(jì)算機(jī)代碼。2.計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的最小單位是二進(jìn)制的

。3.通常用的KB、MB、GB表示存儲(chǔ)容量，他們之間的大小關(guān)系是

。4.32×32點(diǎn)陣的字形碼需要

存儲(chǔ)空間。字符位

1KB<1MB<1GB128B圖像編碼圖像編碼：在滿(mǎn)足一定保真度的條件下，對(duì)圖像（位圖、矢量圖）數(shù)據(jù)進(jìn)行變換、編碼和壓縮，以較少比特?cái)?shù)表示圖像或圖像中所包含的信息的技術(shù)。0102矢量圖：用直線和曲線描述圖形，數(shù)據(jù)量小，圖形放大或縮小不失真，但色彩不豐富。位圖：圖形是由許多像素點(diǎn)組成，數(shù)據(jù)量大，放大會(huì)失真，但色彩豐富。1、圖像編碼——以位圖為例

位圖，最小單位為光柵點(diǎn)（或稱(chēng)像素），因而也叫點(diǎn)陣圖或像素圖。每個(gè)像素由深淺不同的顏色，像素越多，排列越緊密，圖像就越清晰。50×50像素100×100像素200×200像素1、圖像編碼——以位圖為例

位圖采用映射存儲(chǔ)格式，即每個(gè)像素映射為一個(gè)數(shù)據(jù)，存放在以字節(jié)為單位的矩陣中。11111111000001101000011011111111100000010110001101111100100000011個(gè)像素黑白像素分別映射為0和1，通常采用16進(jìn)制編碼，表示為：FF,06,86,FF,81,63,7C,812、位圖文件的大小

計(jì)算機(jī)二進(jìn)制系統(tǒng)中，每個(gè)0或1就是1位（bit,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的最小單位），8位稱(chēng)為1個(gè)字節(jié)(Byte)。黑白圖像，每個(gè)像素有2種顏色（黑、白）可選，稱(chēng)為1位圖像（圖像深度），16色圖像，每一個(gè)像素有16種可選顏色，稱(chēng)為4位圖像，256色圖像稱(chēng)8位圖像。文件頭位圖信息頭顏色信息圖形數(shù)據(jù)包含文件的類(lèi)型、大小和位圖起始位置等信息，共14個(gè)字節(jié)用于說(shuō)明位圖的尺寸等信息，占40字節(jié)用于說(shuō)明位圖的顏色，有若干個(gè)表項(xiàng)記錄位圖的每一個(gè)像素，記錄順序按從左到右，從下到上的方式掃描位圖文件組成位圖文件所占用的空間，可以按以下公式計(jì)算：文件大小=文件頭+信息頭+顏色表項(xiàng)+圖像分辨率*圖像量化位數(shù)/8圖像分辨率=圖像X方向的像素?cái)?shù)*圖像Y方向的像素?cái)?shù)圖像量化位數(shù)，也叫圖像深度，是指圖像中每個(gè)像素點(diǎn)記錄顏色所用的二進(jìn)制位數(shù)黑白位圖圖像存儲(chǔ)空間計(jì)算800×600的黑白圖像需要多少存儲(chǔ)空間？14+40+4×21+800×600/8=60062B/1024≈60KB黑白位圖圖像存儲(chǔ)空間計(jì)算16色(24)：4位二進(jìn)制數(shù)表示1個(gè)像素256色(28)：8位二進(jìn)制數(shù)表示1個(gè)像素800×600的16色圖像需要多少存儲(chǔ)空間？14+40+4×24+(800×600×4)/8=240118B800×600的256色圖像需要多少存儲(chǔ)空間？14+40+4×28+(800×600×8)/8=481078B聲音編碼聲音是模擬信號(hào)，對(duì)聲音進(jìn)行數(shù)據(jù)編碼，必須經(jīng)過(guò)前期的數(shù)據(jù)采樣和數(shù)據(jù)量化。采樣：采樣就是把輸入的模擬信號(hào)按適當(dāng)?shù)臅r(shí)間間隔（如1秒鐘）得到各個(gè)時(shí)刻的樣本值，量化：是把樣值信號(hào)的無(wú)限多個(gè)可能的取值，近似地用有限個(gè)數(shù)的數(shù)值來(lái)表示編碼：是將量化后的采樣值用二進(jìn)制數(shù)碼表示，并轉(zhuǎn)換為由二進(jìn)制編碼0和1組成的數(shù)字信號(hào)。常用的采樣頻率有三種：44.1kHz、22.05kHz和11.025kHz。聲音編碼聲音編碼傳感器將聲波轉(zhuǎn)化為電壓波形——一種連續(xù)、平滑的模擬信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換“采樣”和“量化”，實(shí)現(xiàn)模擬量的數(shù)字化數(shù)模轉(zhuǎn)換將數(shù)字化的聲音數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬聲音信號(hào)，通過(guò)喇叭播放數(shù)字化聲音的質(zhì)量取決于采樣頻率和量化分級(jí)的細(xì)密程度。采樣頻率越高，量化的分辨率越高，所得數(shù)字化聲音的保真程度也越好，但是它的數(shù)據(jù)量也會(huì)越大。聲音存儲(chǔ)空間=采樣頻率(Hz)×量化位數(shù)×聲道數(shù)×?xí)r間(秒)÷8聲音文件的大小例1:1秒鐘雙聲道的立體聲CD(CD通常采用44.1kHz的采樣頻率，16位音頻)音樂(lè)，大約需要多少M(fèi)B的存儲(chǔ)量題目分析:44.1kHz:采樣頻率（單位:赫茲Hz）16位:采樣位數(shù)，即為16位音頻，所表達(dá)的聲波的振幅立體聲:雙聲道時(shí)間:以秒為單位(44.1×1000×16×2×1)/8=176400B≈0.168MB1.一幅1024*768像素的圖像，每一個(gè)像素占用2個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)空間，為了記錄這幅圖像所需的字節(jié)數(shù)是（）A.1.5K B.192K C.1.5M D.3M2、錄制一段時(shí)長(zhǎng)10秒的WAVE格式音頻，文件屬性設(shè)置如下圖，存儲(chǔ)該音頻文件需要的磁盤(pán)空間約為（

）

（A）62KB （B）312.5KB （C）625KB （D）5000KB當(dāng)堂檢測(cè)CD當(dāng)堂檢測(cè)1.某編碼盤(pán)如圖所示：該編碼盤(pán)由四道圓環(huán)組成，沿半徑方向的四個(gè)色塊依次組成一組數(shù)據(jù)，如果圖中2號(hào)位的數(shù)據(jù)用二進(jìn)制編碼為0010，則6號(hào)位的二進(jìn)制編碼為（）A．0101B．0110C．0111D．1001B當(dāng)堂檢測(cè)2．英文字母“A”的8*16字形編碼圖，若用“0”表示白色的點(diǎn)，用“1”表示黑色的點(diǎn)，如下圖所示，其中第12行用二進(jìn)制表示正確的是(

)A．10110101 B．01101100C．11000110 D．11111110C當(dāng)堂檢測(cè)3.使用UltraEdit軟件觀察字符內(nèi)碼，結(jié)果如下圖所示：則字符"apple"