1.2数据编码课件2021—2022学年粤教版（2019）信息技术必修1（29张PPT）

(共29张PPT)
1.2 数据编码
广东教育出版社 信息技术
必修一 《数据与计算》
一.模拟信号与数字信号
二.编码的基本方式
文字编码
图像编码
声音编码
1.2数据编码
1.2.1
模拟信号与数字信号
第一章 数据与信息
1.2 数据编码
模拟信号是指用连续变化的物理量所表达的信息。
信号的幅度，频率随时间做连续变化，如声音信号，图形信号等。
1.2.1
模拟信号与数字信号
第一章 数据与信息
1.2 数据编码
模拟信号是指用连续变化的物理量所表达的信息。
信号的幅度，频率随时间做连续变化，如声音信号，图形信号等。
1.2.1
模拟信号与数字信号
第一章 数据与信息
1.2 数据编码
模拟信号是传导能量的一种方式。
在传播过程中，能量会不断被损耗逐渐衰竭。
1.2.1
模拟信号与数字信号
第一章 数据与信息
1.2 数据编码
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。
1.2.1
模拟信号与数字信号
第一章 数据与信息
1.2 数据编码
基于数字信号的数据通信具有以下特点：
抵抗电路本身干扰
保密性
环境干扰
可靠性
分析，比较模拟信号与数字信号应用中的优劣。
探究活动一
分
析
第一章 数据与信息
1.2 数据编码
直观，容易实现，简单易处理
易干扰，传输距离短，易衰减
抗干扰强；利于存储；保密性和可靠性好
成本高，技术复杂
数字信号
第一章 数据与信息
1.2 数据编码
1.2.2
编码的基本方式
生活中常见的编码
条形码：考试（考生信息）
超市商品及价格信息
二维码：付款码，健康码，共享单车
身份证号码
粤B 88888
518000
车牌号码
邮政编码
第一章 数据与信息
1.2 数据编码
1.2.2
编辑的基本方式
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 。
1.2.2
文字编码
第一章 数据与信息
1.2 数据编码
文字编码是效率相对较低的编码方式，有单字节码和双字节码。
①单字节码：ASCII码和莫尔斯码
②双字节码：国标码（GBK）、统一码（Unicode）
1字节=8位 或 1B=8b Byte（字节） bit(比特）
位（b）
1个字节（B） 8位
0 1 0 0 0 0 0 1
0 1 0 0 0 0 0 1
单字节
0 1 0 0 0 0 0 1
双字节
0 1 0 0 0 0 0 1
认识ASCII码
第一章 数据与信息
1.2 数据编码
ASCII码（American Standard Code for Information Interchange)（美国信息交换标准代码）
33个标点符号，运算符号
10个阿拉伯数字
26个大写字母
26个小写字母
33个常用的不可见控制符
0 1 0 0 0 0 0 1
单字节
28=256
27=128
使用了7位
某公司想为每个员工分配一个唯一的二进制位ID，以便计算机管理。如果有500名员工，则最少需要多少位来表示？如果又增加了200名员工，则是否需要调整位数？如果需要调整，应该调整到多少位合适？
探究活动
思
考
第一章 数据与信息
1.2 数据编码
提示：28=256 29=512 210=1024
答案：9位 需要 10位
国标码：汉字的国家标准编码
第一章 数据与信息
1.2 数据编码
由于ASCII码只包含英文、数字和一些控制符号，并不能表示汉字，因此我国设计了用于处理汉字的简体中文的GB码和用于繁体中文的BIG5码（大五码）。
1980年发布的《信息交换用汉字编码字符集》（GB 2312）一共收录了7445个字符，包括6763个汉字和682个其他符号。
1995年公布的《汉字内码扩展规范》（GBK 1.0）收录了21 886个符号，分为汉字区和符号区，汉字区包括21 003个字符。
0 1 0 0 0 0 0 1
双字节
0 1 0 0 0 0 0 1
216=65536
国标码
第一章 数据与信息
1.2 数据编码
实践：
通过以下网址查询自己名字对应的国标码（国标码是一个4位十六进制数）https://www./bianma/guobiaoma.php
罗
C2DE
荣
C8D9
1100 0010 1101 1110
1100 1000 1101 1001
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。
我们以位图为例，一起来学习图像编码的原理与方法，以及图像文件大小的计算方法
第一章 数据与信息
1.2 数据编码
图像编码（以位图为例）
第一章 数据与信息
1.2 数据编码
图像编码的方式
？彩色图像如何编码？
（假设这幅图为16色图像：每个像素可能有16种颜色）
黑白图像：2种颜色（黑,白）0和1
彩色图像：16种颜色：几位？
1位
每像素4位
大小：9*8*4/8=36B
第一章 数据与信息
1.2 数据编码
位图文件的大小
黑白图像 有2种（2=21）可选颜色 图像量化位数为1
16色图像 有16种（16=24）可选颜色 图像量化位数为4
256色图像 有256种（256=28）可选颜色 图像量化位数为8
实际上，一个位图文件除了图形数据；还包括文件头，位图信息头、颜色信息等几部分。
第一章 数据与信息
1.2 数据编码
位图文件的大小
位图文件的大小（字节数）=
图像分辨率*图像量化位数/8
+
颜色表项（4*颜色总数）
+
信息头（共40个字节）
+
文件头（共14个字节）
+
量化位数为24时，没有颜色表项
第一章 数据与信息
1.2 数据编码
有一幅8位的位图图像，像素为1024*800，试确定其数据文件的大小。
探究活动
实
践
第一章 数据与信息
1.2 数据编码
答案：1024*800*8/8+4*256+40+14=820278B
文件大小约为820KB
提示：文件的大小（B）=图像分辩率×图像量化位数÷8 +颜色表项+信息头+文件头
声音编码
数据采样
时间上离散，幅度上连续
数据量化
-125，-124，......,0,1......,127
数据编码
00110000,11100100,......
声音编码
采样
就是把输入的模拟信号按适当的时间间隔得到各个时刻的样本值，使其转换为时间上离散、幅度上连续的脉冲信号
采样频率：每秒钟采样点的次数
知识点：奈奎斯特采样定理：如果以一定时间间隔对某个信号进行采样，并且采样频率高于该信号最高频率的两倍，则采样值包含了原信号的全部信息。
音频信号常用的采样频率44.1kHz
22.05kHz
11.025kHz
第一章 数据与信息
1.2 数据编码
声音编码
国标声音量化等级分为256级，即28个，因此量化位数就是8位。量化级数越大，量化位数就越多，声音质量就更好，占存储空间也越大
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
首先是将采样信号幅度划分为若干量化等级(课本右图划了256级)，然后将采样后的信号幅度与所划分的各个量化等级进行比较，向下取最接近的量化等级的数值。
第一章 数据与信息
1.2 数据编码
声音编码
量化位数为8：可用8位二进制数表示，最高位表示符号，正数位0，负数位1。
编码
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。
第一章 数据与信息
1.2 数据编码
声音编码
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。
声音存储空间(B)=采样频率(HZ)*量化位数*声道数*时间(S)/8
如：采样频率为44.1kHz，量化位数为16位的立体声，
1秒声音所需字节数为多少？
44.1*1000*16*2*1/8=176400(B)
第一章 数据与信息
1.2 数据编码
视频是如何进行编码的？
探究活动
拓
展
第一章 数据与信息
1.2 数据编码
谢谢大家