3.1数据编码课件-2021-2022学年高中信息技术教科版（2019）必修1数据与计算（51张PPT）

(共51张PPT)
突破自我
创新才能发展
数 据 编 码
DATA CODING
A
B
C
了解各类数据采集的基本方法
能够解释文本、音频等数据的编码原理
理解数据编码的意义和作用
学习目标
目录
CONTENT
数据编码
二进制与数制转换
声音图片大小的计算
文本数据的编码
文字
声音
图像
数字设备
编码
数 据
模拟数据
数字数据
数字化
编码：信息从一种形式或格式转换为另一种形式或格式的过程
数字化：将文字、图像、声音、视频等数据转换成手机或计算机中可以保存、处理、传输、发布的对象即数字化过程程。
数字化是将复杂多样的事物属性或特征转化为计算机可以处理对象的过程。
优势：便于在数字设备中存储、处理和传输。
1
数据编码
PART
A
信号
按取值特征
用传感器直接获得的信号
如声音、温度、压强。用连续变化的物理量来表示信息。
值随时间连续变化，波形光滑
01
模拟信号
02
可由模拟信号转换得来
数字信号的值即数字数据
直接用计算机所能理解的二进制表示
数字信号
模拟信号与数字信号
模拟信号
模拟数据
最小值
最大值
0
时间
模拟信号的数字化
模拟数据
最小值
最大值
0
时间
采样
接近0
接近2
接近4
接近3
接近1
接近2
接近2
量化
编码
10243122（十进制）
1001 1100 0100 1100 0011 0010
2
二进制与数制转换
PART
数制转换
数制的基本要素：
数码：每位上可能的基本数字。
基数：每位上可能的数码个数。
位权：每位上的1所表示的数值大小。
数制转换
十进制
数码：每位上可能的基本数字。
基数：每位上可能的数码个数。
位权：每位上的1所表示的数值大小。
从右向左依次是：100、101、102、103 ···
规则：
0、1、2、3、4、5、6、7、8、9
逢十进一（1+9=10）
数制转换
十进制数125： 1 2 5
位权：
125 = 1×102 + 2×101 + 5×100
102
100
101
数制转换
二进制
数码：每位上可能的基本数字。
0、1
基数：每位上可能的数码个数。
位权：每位上的1所表示的数值大小。
从右向左依次是：20、21、22、23 ···
规则：逢二进一（1+1=10）
数制转换
十进制数
二进制数
数制转换
2
2
2
2
2
18
9
4
2
1
0
十进制转二进制：
例：十进制18→二进制数
0
1
0
0
1
低位
高位
余数
18(10) = 10010(2)
除2反向取余法
数制转换
二进制转十进制：
按权展开求和
例：二进制10010
十进制数
( 1 0 0 1 0)2
24
23
22
21
20
= 1×24+0×23+0×22+1×21+0×20
= 16+0+0+2+0=18
数制转换
不同位数的二进制数，能表示几种状态？又能表示的十进制数的范围是多少？
二进制
比特，计算机中存储数据的最小单位。1比特表示两种状态，0或1。
2比特表示四种状态，00、01、10、11。
3比特八种状态，000、001、010、011、100、101、110、111
字节，计算机存储数据的基本单位（Byte,简写B），1字节二进制数表示28(256)
数制转换
存储单位 换算关系
B（byte），字节 1B = 8b（bit，位）
KB（kilobyte），千字节 １KB = 210B = 1024B
MB（megabyte），兆字节 1MB = 210KB = 1024 KB
GB（gigabyte），吉字节 1GB =210MB = 1024MB
字节单位太小，常用的存储单位有KB,MB,GB等。
更高的还有TB太字节、PB拍字节、EB艾字节
数制转换
二进制数 表示状态 能表示的十进制数范围
1位 21种 0/1
2位 22种 00 01 10 11
3位 23种 000 001 010 011 100 101 110 111
n位 2n种
0 ~ 1
0 ~ 3
0 ~ 7
0 ~ 2n-1
二进制：0 1（逢二进一）
十六进制： 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F（逢十六进一）
1
3
2
4
进 制
进制
八进制：0 1 2 3 4 5 6 7（逢八进一）
十进制：0 1 2 3 4 5 6 7 8 9（逢十进一）
数制转换
2
2
2
2
18
2
0
十进制转R进制：除R反向取余法
例：十进制18→八进制数
2
2
低位
高位
余数
18(10) = 22(8)
8
8
数制转换
18(10) = 10010(2)
18(10) = 22(8)
010 010
2 2
二进制转八进制：从右往左，3位一组，不够补0
数制转换
八进制转二进制：1位八进制数转换为3位二进制
(123)8=(1010011)2
2
1
0
1
2
2
1
0
2
3
1
1
2
2
0
0
1
1
1->1->001
2->10->010
3->11->011
(123)8=(1010011)2
数制转换
2
2
2
2
18
1
0
十进制转R进制：除R反向取余法
例：十进制18→十六进制数
2
1
低位
高位
余数
18(10) = 12(16)
16
16
数制转换
18(10) = 10010(2)
0001 0010
1 2
二进制转十六进制：从右往左，4位一组，不够补0
18(10) = 12(16)
数制转换
十六进制转二进制：1位十六进制数转换为4位二进制
2
1
0
1
2
2
1
0
2
3
1
1
2
2
0
0
1
1
1->1->0001
2->10->0010
3->11->0011
(123)16=(100100011)2
数制转换
十进制
R进制
除R取余法
按权展开求和法
总结：
数制转换
练习：
10110100(2) = ( )(10)
3D(16) = ( )(10)
255(10) = ( )(16)
100(10) = ( )(2)
E2(16) = ( )(2)
11100101(2) = ( )(16)
180
61
FF
1100100
11100010
E5
数制转换（程序体验）
bin( ) 输出二进制 0b前缀
oct( ) 输出八进制 0o前缀
hex( ) 输出十六进制 0x前缀
dec 代表十进制
注：结果显示均为字符串
数制转换（程序体验）
>>> bin(100) # 将十进制整数100转换为二进制
'0b1100100' # 前缀0b表示二进制（字符串类型）
>>> oct(100) # 将十进制整数100转换为八进制
'0o144' # 前缀0o表示八进制（字符串类型）
>>> hex(100) # 将十进制整数100转换为十六进制
'0x64' # 前缀0x表示十六进制（字符串类型）
十进制 →R进制
数制转换（程序体验）
'0x40' # 返回结果为字符串，前缀0x表示十六进制
>>> hex(0o100) # 将八进制数100转换为十六进制
？？？
>>> oct(0b100) # 将二进制数100转换为八进制
？？？
'0o4' # 返回结果为字符串，前缀0o表示八进制
>>> bin(0x100) # 将十六进制数100转换为二进制
？？？
R进制 → R'进制 ！！！加进制前缀
'0b100000000' # 返回结果为字符串，前缀0b表示二进制
数制转换（程序体验）
二进制 0b 八进制 0o 十六进制 0x
十进制转成R进制 bin( ) oct( ) hex( )
R进制之间的转换 bin(前缀+数) oct(前缀+数) hex(前缀+数)
R进制转成十进制 int(0b+数) int(0o+数) int(0x+数)
3
声音图片大小的计算
PART
声音文件大小的计算
一段时长1分钟，采样频率为44.1KHz，量化位数为16位，双声道立体声的无压缩音频，其占用的存储空间是 MB (精确到0.1)
声音文件大小的计算
采样：在横轴上按一定的时间间隔从信号中取一个瞬时值，这个过程称为采样。 (时长)
采样频率：录音设备在1秒内对声音信号的采样次数称为采样频率。常用的CD音质的采样频率是44.1KHz。
量化：将信号波形的纵轴划分为若干区间。落到某一区间的采样点按四舍五入额规则取整选值，这个过程称为量化。
声音文件大小的计算
一段时长1分钟，采样频率为44.1KHz，量化位数为16位，双声道立体声的无压缩音频，其占用的存储空间是 MB (精确到0.1)
声音文件大小（单位：B,字节）
= 时长(秒) * 采样频率(Hz) * 量化位数 * 声道数 / 8
= 60 * 44.1 * 1000 * 16 * 2 / 8
= 10584000B
≈ 10335.9KB
≈ 10.1MB
图片文件大小的计算
图像尺寸即组成图像的像素的数量。
例：图像尺寸6 8像素, 即横向6个
像素(宽度);纵向8个像素(高度)组成。
图片文件大小的计算
图像尺寸即组成图像的像素的数量。
例：图像尺寸6 8像素, 即横向6个像素(宽度);纵向8个像素(高度)组成。
图片文件大小的计算
常见的彩色图像深度有8位、16位、24位（RGB）、32位等。
色彩深度为n，能代表的颜色就有2n种。
色彩深度越大，图像文件的色彩越丰富，文件占用空间越大。
图片文件大小的计算
图片文件大小（单位：字节Byte）
= 图像宽度* 图像高度* 色彩深度 / 8
如俗称4000万像素相机拍摄的一张24位真彩色、
分辨率为7296*5472的BMP图像占用的空间大小是？
图片文件大小的计算
如俗称4000万像素相机拍摄的一张24位真彩色、
分辨率为7296*5472的BMP图像占用的空间大小是？
大小=7296×5476×24÷8
=119771136 B
≈ 114.223 MB
4
文本数据的编码
PART
计算机如何处理字符
字符串就是文本，可以是字母、数字、下划线。字符串与数字区别在于字符串两边需要加' '
字符
（文字、符号）
数字
（二进制等）
预先确定的规则
编码方案
每个字符拥有对应的数字编码,便于不同计算机系统间交换信息
1、笔记：（阅读、课堂学习、面试、演讲、研讨会、会议记录等，需记录要点时）接收讯息时，用思维导图作记录，将要点以词语形式记下，把相关的想法用线连上加以组织，方便记忆。使用思维导图的好处是无论信息表达的次序如何，都能放在适当的位置上，在画思维导图的过程中，还可以帮助了解和总结信息及想法。
2、复习：（预备考试、预备演说……需加深记忆时）将已知的资料或想法从记忆中以思维导图画出来，或将以往画的思维导图重复再画出，能加深记忆，思维导图也能帮助组织想法，令想法更清楚。
3、小组学习：（头脑风暴、小组讨论、家庭或小组计划……需共同思考时）
小组共同创作思维导图。首先由各人自己画出自己的想法，然后将各人的思维导图合并并讨论，决定哪些较为重要，再加入新想法，最后重组成为一个共同的思维导图。在这个过程中，每个组员的意见都被考虑，提升了团队归属感及合作。共同思考时，也可产生更多创意和有用的想法，最后的思维导图是小组共同的结晶，各组员有共同的方向和结论。
4、创作：（写作、学科研习、水平思维、新计划……需创新时）
首先将所有环绕主题的想法都写下来，包括新的、不可能发生的，不用理会对或错。然后再将想法组织合并，重新画出思维导图，不要将不可能的划去，让大脑放松，这时候创意可能产生，然后将思维导图改写。在这个过程中，思维导图帮助我们将大量的想法联系起来，产生新的想法，而且中心目标十分清楚。
5、选择：（决定个人行动、团体议决、设定先后次序、解决问题……需做出决定时）
当有多个想法要求我们去选择并做出决定时，思维导图可以帮助我们更全面更清晰地明白这个问题。首先将需要考虑的因素、目标、限制、后果及其它可行性用思维导图画出来，再将所有因素以重要程度或喜恶加权，最后尝试做出决定。
6、展示：（演讲、教学、推销、解说、报告书……需向别人说出自己的想法时）
当我们需要向别人讲解自己的想法时，思维导图可以协助我们在预备时清楚自己的构思，令我们的演说更具组织性，更容易记忆。在演说时利用思维导图可令听众容易明白，不用阅读长篇大论的文字，演说者也不用将预备好的句字读出来，让演说更能配合听众的需要，增加双方的交流。如果有发问时，演说者可灵活地在思维导图上扩张处理，不会迷失在其它思路上。
7、计划：（个人计划、行动计划、研究计划、问卷设计、写作、预备会议……需行动前思考时） 当我们要进行计划时，思维导图可帮助我们将所有要留意的想法写出来，再组织成清楚、具目标的计划。设计思维导图时，是环绕主题进行思考的，不会迷失方向，完成设计后很容易组织并写出报告，别人阅读计划时也很容易了解计划脉络，容易跟进。
I→ASCII码
英文字母（大小写）
数字
英文标点符号
0
共128个
美国国家信息标准协会制定 ASCII 美国信息交换标准代码
因此，计算机内部用一个字节（8位）即可存放一个ASCII字符，最高位用 0 表示 注：一个字节 = 8位，1位可存放2个字符，27可存放128个，28可存放256个
1、笔记：（阅读、课堂学习、面试、演讲、研讨会、会议记录等，需记录要点时）接收讯息时，用思维导图作记录，将要点以词语形式记下，把相关的想法用线连上加以组织，方便记忆。使用思维导图的好处是无论信息表达的次序如何，都能放在适当的位置上，在画思维导图的过程中，还可以帮助了解和总结信息及想法。
2、复习：（预备考试、预备演说……需加深记忆时）将已知的资料或想法从记忆中以思维导图画出来，或将以往画的思维导图重复再画出，能加深记忆，思维导图也能帮助组织想法，令想法更清楚。
3、小组学习：（头脑风暴、小组讨论、家庭或小组计划……需共同思考时）
小组共同创作思维导图。首先由各人自己画出自己的想法，然后将各人的思维导图合并并讨论，决定哪些较为重要，再加入新想法，最后重组成为一个共同的思维导图。在这个过程中，每个组员的意见都被考虑，提升了团队归属感及合作。共同思考时，也可产生更多创意和有用的想法，最后的思维导图是小组共同的结晶，各组员有共同的方向和结论。
4、创作：（写作、学科研习、水平思维、新计划……需创新时）
首先将所有环绕主题的想法都写下来，包括新的、不可能发生的，不用理会对或错。然后再将想法组织合并，重新画出思维导图，不要将不可能的划去，让大脑放松，这时候创意可能产生，然后将思维导图改写。在这个过程中，思维导图帮助我们将大量的想法联系起来，产生新的想法，而且中心目标十分清楚。
5、选择：（决定个人行动、团体议决、设定先后次序、解决问题……需做出决定时）
当有多个想法要求我们去选择并做出决定时，思维导图可以帮助我们更全面更清晰地明白这个问题。首先将需要考虑的因素、目标、限制、后果及其它可行性用思维导图画出来，再将所有因素以重要程度或喜恶加权，最后尝试做出决定。
6、展示：（演讲、教学、推销、解说、报告书……需向别人说出自己的想法时）
当我们需要向别人讲解自己的想法时，思维导图可以协助我们在预备时清楚自己的构思，令我们的演说更具组织性，更容易记忆。在演说时利用思维导图可令听众容易明白，不用阅读长篇大论的文字，演说者也不用将预备好的句字读出来，让演说更能配合听众的需要，增加双方的交流。如果有发问时，演说者可灵活地在思维导图上扩张处理，不会迷失在其它思路上。
7、计划：（个人计划、行动计划、研究计划、问卷设计、写作、预备会议……需行动前思考时） 当我们要进行计划时，思维导图可帮助我们将所有要留意的想法写出来，再组织成清楚、具目标的计划。设计思维导图时，是环绕主题进行思考的，不会迷失方向，完成设计后很容易组织并写出报告，别人阅读计划时也很容易了解计划脉络，容易跟进。
I→ASCII码
ASCII码（十进制） 字符
0~31 控制字符或通信专用字符（不可见）
32 空格
48~57 数字0~9
65~90 大写英文字母A~Z
97~122 小写英文字母a~z
其他 英文标点符号、运算符号、括号
1、笔记：（阅读、课堂学习、面试、演讲、研讨会、会议记录等，需记录要点时）接收讯息时，用思维导图作记录，将要点以词语形式记下，把相关的想法用线连上加以组织，方便记忆。使用思维导图的好处是无论信息表达的次序如何，都能放在适当的位置上，在画思维导图的过程中，还可以帮助了解和总结信息及想法。
2、复习：（预备考试、预备演说……需加深记忆时）将已知的资料或想法从记忆中以思维导图画出来，或将以往画的思维导图重复再画出，能加深记忆，思维导图也能帮助组织想法，令想法更清楚。
3、小组学习：（头脑风暴、小组讨论、家庭或小组计划……需共同思考时）
小组共同创作思维导图。首先由各人自己画出自己的想法，然后将各人的思维导图合并并讨论，决定哪些较为重要，再加入新想法，最后重组成为一个共同的思维导图。在这个过程中，每个组员的意见都被考虑，提升了团队归属感及合作。共同思考时，也可产生更多创意和有用的想法，最后的思维导图是小组共同的结晶，各组员有共同的方向和结论。
4、创作：（写作、学科研习、水平思维、新计划……需创新时）
首先将所有环绕主题的想法都写下来，包括新的、不可能发生的，不用理会对或错。然后再将想法组织合并，重新画出思维导图，不要将不可能的划去，让大脑放松，这时候创意可能产生，然后将思维导图改写。在这个过程中，思维导图帮助我们将大量的想法联系起来，产生新的想法，而且中心目标十分清楚。
5、选择：（决定个人行动、团体议决、设定先后次序、解决问题……需做出决定时）
当有多个想法要求我们去选择并做出决定时，思维导图可以帮助我们更全面更清晰地明白这个问题。首先将需要考虑的因素、目标、限制、后果及其它可行性用思维导图画出来，再将所有因素以重要程度或喜恶加权，最后尝试做出决定。
6、展示：（演讲、教学、推销、解说、报告书……需向别人说出自己的想法时）
当我们需要向别人讲解自己的想法时，思维导图可以协助我们在预备时清楚自己的构思，令我们的演说更具组织性，更容易记忆。在演说时利用思维导图可令听众容易明白，不用阅读长篇大论的文字，演说者也不用将预备好的句字读出来，让演说更能配合听众的需要，增加双方的交流。如果有发问时，演说者可灵活地在思维导图上扩张处理，不会迷失在其它思路上。
7、计划：（个人计划、行动计划、研究计划、问卷设计、写作、预备会议……需行动前思考时） 当我们要进行计划时，思维导图可帮助我们将所有要留意的想法写出来，再组织成清楚、具目标的计划。设计思维导图时，是环绕主题进行思考的，不会迷失方向，完成设计后很容易组织并写出报告，别人阅读计划时也很容易了解计划脉络，容易跟进。
I→ASCII码
英文字母（大小写）
数字
英文标点符号
0
共128个
“A”→
1
0
1
0
0
0
0
0
“65”→
Ⅱ→汉字的编码
GB 2312-1980 字符集，收录 6763 个汉字
GBK 字符集，兼容GB 2312-1980 标准，收录21003个汉字
GB 18030-2005 字符集，收录70244个汉字
GB 18030-2000 字符集，收录27533个汉字
ASCII 用一个字节表示。每个汉字至少需要两个字节，16位。
Ⅲ → 通用字符编码方案 Unicode字符集
Unicode字符集，是全球可以共享的编码字符集，涵盖了世界上主要文字的字符，其中包括简繁体汉字，共计74686个汉字。
例：汉字“男”，Unicode编码为30007（10）/7573（16）/0111010100110111(2)
突破自我
创新才能发展
感谢欣赏~