2021-2022学年高中信息技术粤教版（2019）必修1.2 数据编码课件-（43张PPT）

(共43张PPT)
数 据 编 码
一
模拟信号与数字信号
二
编码的基本方式
目
录
CONTENTS
模拟信号与数字信号
观看微课
A
模拟信号与数字信号
声信号
光信号
电信号
识别和接受
识别和运作
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。
模拟信号是传导能量的一种方式。例如，声波通过空气等介质来向远处传送能量，在传播的过程中，能量会不断被损耗而逐渐衰减。
模拟信号
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，简单容易实现
传输距离短、抗干扰能力弱，保密性差
抗干扰能力强，保密性、可靠性强
成本高，技术实现复杂
数字信号
一
模拟信号与数字信号
二
编码的基本方式
目
录
CONTENTS
编码在生活中的应用
身份证
A
编码在生活中的应用
条形码
A
二维码
B
文字编码
A
图像编码
B
声音编码
C
编码的基本方式
在现代技术的信号处理中，数据基本上是通过编码将模拟信号转换为数字信号进行存储和传输，文字、图像、声音等类型的数据都可经过编码进行存储和传输 。
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
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？
汉字编码
用计算机处理汉字信息需要解决的几个问题:
(1)怎样将汉字输入计算机
(2)在计算机之间怎样交换汉字信息
(3)在计算机内部怎样处理汉字
(4)计算机如何实现汉字信息的输出
汉字输入
内码
内码
字形码
输入码：音码和形码
音码：是用汉字拼音字母组成的编码。如拼音码等。
形码：是把组成汉字的基本构件如偏旁、部首和字根等分类，以不同的键相对应，组成编码。如五笔字型码、表形码、首尾码等。
内码
内码是用于各种数字系统（不仅是计算机系统）之间交换信息的标准汉字代码。这种代码的编制单位通常是国家或国际标准化组织，带有法定的强制性。
区位码部分示意图
字形码
汉字字形码用在输出时产生汉字的字型，通常有两种方式：点阵方式和矢量方式，一般采用点阵形式产生
例如，以8×8点阵记录“人”字字形为例
汉字点阵图
汉字字节数=点阵行数×点阵列数/8
例题
例题： 汉字的字型可用点阵来表示和存储。如果一个汉字要用24*24点阵来存储，则要存储2048个汉字需要（ ）KB的存储空间。
A.288 B.144 C.125 D.72
B
当堂检测
1.下列字符中ASCII码值最小的是( )
A. B B. a C. k D. M
2.大写字母B的ASCII码为十进制数66, ASCII码为十进制数69的字母是( )
A. B B.C C.D D. E
3.根据汉字国标GB2312-80的规定，1KB的存储容量能存储的汉字机内码的个数是( )
A.128 B.256 C.512 D.1024
4.在标准ASCII码表中，已知英文字母D的ASCII码是01000100，英文字母A的ASCII码是( )
A.01000001 B.01000010
C.01000011 D.01000000
A
D
C
A
课后练习
1、汉字“人”的内码是1100100011001011，那么它的十六进制编码是多少。
2、存储800个24×24点阵的汉字字形所需存储容量是多少KB。
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数 据 编 码
复习巩固
1.ASCII码是一种对 进行编码的计算机代码。
2.计算机存储数据的最小单位是二进制的 。
3.通常用的KB、MB、GB表示存储容量，他们之间的大小关系是 。
4.32×32点阵的字形码需要 存储空间。
字符
位
1KB<1MB<1GB
128B
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。每个像素由深浅不同的颜色，像素越多，排列越紧密，图像就越清晰。
50×50像素
100×100像素
200×200像素
1、图像编码——以位图为例
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
10000001 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
黑白位图图像存储空间计算
800 × 600的黑白图像需要多少存储空间？
14+40+4×21+800×600/8
=60062B/1024≈60KB
黑白位图图像存储空间计算
16色(24)：4位二进制数表示1个像素
256色(28) ：8位二进制数表示1个像素
800 × 600的16色图像需要多少存储空间？
14+40+4×24+(800×600 ×4)/8=240118B
800 × 600的256色图像需要多少存储空间？
14+40+4×28+(800×600 ×8)/8=481078B
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。
声音编码
声音编码
传感器
将声波转化为电压波形——一种连续、平滑的模拟信号
模数转换
“采样”和“量化”，实现模拟量的数字化
数模转换
将数字化的声音数据转换成模拟声音信号，通过喇叭播放
数字化声音的质量取决于采样频率和量化分级的细密程度。采样频率越高，量化的分辨率越高，所得数字化声音的保真程度也越好，但是它的数据量也会越大。
声音存储空间=采样频率(Hz)×量化位数×声道数×时间(秒)÷8
声音文件的大小
例1: 1秒钟双声道的立体声CD (CD通常采用44.1kHz的采样频率，16位音频)音乐，大约需要多少MB的存储量
题目分析:
44.1kHz: 采样频率（单位:赫兹Hz）
16位: 采样位数，即为1 6位音频，所表达的声波的振幅立体声:双声道
时间: 以秒为单位
(44.1×1000×16×2×1)/8=176400B≈0.168MB
1.一幅1024*768像素的图像，每一个像素占用2个字节的存储空间，为了记录这幅图像所需的字节数是（ ）
A. 1.5K B. 192K C. 1.5M D. 3M
2、录制一段时长10秒的WAVE格式音频，文件属性设置如下图，存储该音频文件需要的磁盘空间约为 （ ）
（A）62KB （B）312.5KB （C）625KB （D）5000KB
当堂检测
C
D
当堂检测
1.某编码盘如图所示：
该编码盘由四道圆环组成，沿半径方向的四个色块依次组成一组数据，如果图中2号位的数据用二进制编码为0010，则6号位的二进制编码为（ ）
A．0101 B．0110 C．0111 D．1001
B
当堂检测
2．英文字母“A”的8*16字形编码图，若用“0”表示白色的点，用“1”表示黑色的点，如下图所示，其中第12行用二进制表示正确的是(　　)
A．10110101 B．01101100
C．11000110 D．11111110
C
当堂检测
3.使用UltraEdit软件观察字符内码，结果如下图所示：
则字符"apple"的内码为(　　)
A ． 61 70 70 6C 65
B ． 65 6C 6C 70 70
C ． 62 70 70 6C 65
D ． 63 65 65 6C 65
A
课后练习
1、在24×24点阵字库中，每个汉字的字模信息需用多少个字节存储。
2、存储一幅没有经过压缩的1024×768像素、24位真彩色的图像大约需要多少MB存储空间。
3、章言同学录制一段10秒钟单声道、16位量化、22.05kHz的声音，存储这段声音的容量大约是多少KB。
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