如何使信息数字化?教学设计
教学目标?
1.掌握计算机中最常用的一种编码ASCII及规定???
2.了解汉字编码?
3.掌握汉字的机内码和字形码的区别???
4.图像的数字化中像素和分辨率?
教学重点?
1.字符的数字化、声波和图像的数字化?
2.压缩技术及有损与无损压缩
?教学难点?
1.汉字的编码（交换码、机内码、输入码和字形码）；?
2.模拟量到数字量的采样和量化?
教学过程?
引入?
直观地说，信息的数字化就是以二进制数的形式来表达信息。由于计算机内部处理的信息都是以二进制形式表示的，所以数字化是计算机处理信息的基础。?
信息可识别的符号形式称为数据。是描述信息的数字、字母、和各种符号的集合。?
数据是信息的载体，数据所荷载的内容是信息。?
师生交流：请学生讨论信息和数据的区别，举例说明。?
数据分成两类：数值型数据和非数值型数据，如文字、图像、声音等都是非数值型数据。?
由此，当各种数据与二进制代码存在一定的对应关系后，人类才能有效的与计算机交换各种信息。而建立数据与代码之间的对应关系，需要统一的规则，这种规则就称为“编码”。?
一.字符的数字化?
字符包括英文字母、阿拉伯数字、常用符号以及我们的汉字。?1.ASCII码?
ASCII码是美国信息交换标准代码的简称，是目前应用最广泛的一种编码规则，已为世界各国所采用，成为了国际通用标准。?
ASCII码用7位二进制代码表示，可表示27=128个不同的字符。包括94个字符（10个阿拉伯数字，大、小写英文字母各26个，常用符号32个）和34个控制符。?
在计算机内实际使用时，是用8位二进制数表示一个字符，最高位是“0”。存储时占用一个字节。?
ASCII编码表参阅教材P108。?
由于这些字符在ASCII码表中占据了一个位置，有了先后顺序，就可以比较大小。?
观察ASCII表，（解释高位和低位概念），比较以下内容：?
(1)同类字母的编码大小关系；（比如”A”和”B”）(按字母顺序排列)?
(2)大写字母和小写字母的编码大小关系；（比如”A”和”a”）(所有小写字母大于大写字母)
(3)字母和数字字符的关系；（所有字母大于数字字符）?
我们也可以根据一个字母的位置推算出其他字母的ASCII码或者相反。?
例1：已知字符A的十进制编码是65，那么字符E的十进制编码是什么？?请思考：已知二进制编码1100111B是字符g的ASCII编码，则二进制编码1100100B是哪个字符的ASCII编码？?
?4.汉字的编码?
???汉字在计算机内部也是以二进制方式存放的。?
（1）汉字信息交换码（国标码，GB2312-80）：?
1980年颁布。包括6763个汉字（分为一级常用汉字3755个和二级常用汉字3008个）和682个非汉字常用符号。2个字节表示,各字节的最高位为0。?
2000年，我国又颁布了国标GB18030，包括27484个汉字。?
（2）汉字的机内码（内码）：?
计算机内部进行汉字的存储、处理、传输的汉字编码。2个字节表示,各字节的最高位为1。是将国标码的两个字节的最高位分别置为1而得。?所以它与国标码之间具有明显的对应关系，同时也解决了中西文字符机内码的二义性问题。?
（3）汉字输入码（外码）：?
用于将汉字通过键盘输入计算机而设计。同一个汉字的输入码可能不同，它与汉字的输入法有关。?
（4）汉字的字形码：?
为显示和打印输出而形成的汉字编码。目前汉字字形的产生主要有点阵、矢量和曲线轮廓三种方式。汉字字形点阵有16×16、24×24、32×32等，每一个点用一个二进制位保存。保存汉字字形码的文件，就称为汉字字库。?
二.?图像的数字化（采样和量化）?
1.采量与量化：类似点阵??8×8点阵的黑白图象，?
将一幅图像分割成许多按行列排列的“图像元素”（简称为像素），然后对每一个像素进行采样和量化。?
2.像素与分辨率?
相同面积的图像，分割越细，像素越多，图像就越清晰。像素的数量就是图像的分辨率，表示的形式是X×Y。如1024×768，表示该图像水平方向的像素有1024个，垂直方向的像素有768个。?
每个像素可以用1、8、24位等二进制数来表示颜色的信息，位数越多，图像的色彩就越丰富。如果使用1位二进制数，这将是一幅只有黑白两色的图像；如使用8位二进制数，可以表示一幅只有某一种颜色层次（灰度等级）的单色图像；如使用24位二进制数，则可以表示一幅由红、绿、蓝三种颜色层次组合的彩色图像。?
以这种思想建立的图像文件称为位图格式。目前我们主要使用微软推出的BMP格式。?
例如：一幅分辨率为800×600，24位的彩色图像，其存储数据量为800×600×24÷8=1440000字节?
提问：?1)一个黑白像素用___个bit表示；而一个24位色彩的像素用_____个bit?
三.声波的数字化（采样和量化）?
声音是振动产生的波，是一种模拟信号。通常，声音的数字化需要通过采样和量化两个步骤来实现。声波数字化过程：?
1、首先将声波变化转化为电压的连续变化。如使用话筒。?
2、定时采样：每隔一定的时间，读取一次声波模拟电压的数值。时间间隔越短，数据精度越高。每秒钟采样样本的数量称为采样频率。?
3、量化：将读取到的模拟量数值转化为二进制数序列。目前常用的有单字节和双字节量化，即8位或16位二进制数记录一次采样获得的数据。?
在计算机内部我们使用声卡完成以上工作（A/D转换）的。?
声音处理软件可以将我们采集的数据保存为声音文件，如Windows中的录音机软件。?
目前常见的各种格式的声音文件中，音质最好的是CD音频格式和WAV格式，MP3格式和WMA格式的音质次之，RA格式适合于在线播放。?
声音文件播放时，声卡起的作用正好与录音时的作用相反（D/A转换）。?声音存储的数据量与采样频率、量化级数成正比。?
例如：为了将一段音乐保存为声音文件，我们使用的采样频率为44.1KHz，量化值使用16位二进制数，双声道。则保存1秒钟音乐的数据量为44100×16×2÷8=176400字节。?
想一想：按要求22.1KNz、8位、单声道录制一段2分钟的音乐，其WAV格式的声音文件的大小是多少字节？小结：?
??????1.字符的数字化：编码（英文字母和汉字）???????2.声波的数字化（话筒和输出电流）?
????????单字节量化有_____个不同的值及声音文件类型???????3.图像的数字化：类似点阵?
????????像素与分辨率；一个黑白像素和24位色彩像素占用的bit数
课件15张PPT。如何使信息数字化如何使信息数字化字符图像声音视频一、字符的数字化ASCII:
建立字符和数字的对应关系
American Standard Code for Information Interchange
美国信息交换标准码
用7位二进制数编码，共128个字符（27）
（包括键盘上的英文字母、数字、标点符号、控制字符、和其他符号）
电脑系统中用1字节（8位二进制位）存储一个ASCII码。
标准ASCII码最高位为0
高位（H）低位（L）查ASCII码表得知：字符“D”的ASCⅡ码=( )2高低10001000控制符“CR”的ASCⅡ码=( )200011010对照表1-2.1，写出以下字符的ASCⅡ码
SP(空格) 0010 0000 ; H 0100 1000 ; 0 0011 0000 ;
a 0110 0001 ；+ 0010 1011 ； @0100 0000 ； 试一试P14汉字的数字化1982年我国颁布了《信息交换用汉字编码字符集（基本集）》GB2312－80(简称国标码或GB码)，共收录了6763个汉字。
两个字节编码一个汉字，每个字节最高位设置为1（机内码）
如：“啊” 的机内码：
十六进制表示为B0A1H高字节低字节↓十六进制数↓你知道吗？我国2000年推出“信息技术、信息交换用汉字编码字符集、基本集的扩充”（GB18030 －2000）,包括简、繁体汉字27484个。二、图像的数字化用数字将每个像素点的颜色属性表示
1个二进制位表示黑白两种颜色
8个二进制位表示256种颜色（28）
24个二进制位表示224种颜色
一张数码相片的容量计算：
=水平像素点×垂直像素点 ×色彩深度 ÷8
例子：一张24位色彩深度的1024*768像素的数码相片，则该相片的存储容量为多少？
=1024*768*24/8byte
=2340KB
=2.25MB图像格式：bmp 、jpg、 gif、 tif 、png等
bmp格式存储为原始图像信息，需要非常大的存储空间，
因此，数码图像一般都采用压缩存储格式保存
试一试 p16
1、查看bmp图像的分辨率和存储容量，改为jpg格式，再查其属性
2、800*10000*24/8byte=22.9MB 压缩
你知道吗？三、声音的数字化声波是模拟信号，利用专门的设备（例如声卡）对声音进行采样和量化（编码），可以将声音数字化。原始声波与数字化声波采样就是规定每隔一段时间读取一定数量的音频样本
量化（编码）就是对采集的点(样本)的幅度值用二进制数字表示→100101100011101（d）数字信号音频存储容量的计算：
=采样频率（赫兹）×时间（秒）×量化位数
×声道数÷8
例如：存储10秒钟采样频率为44.1KMz的16位双声道音频的容量是多少？
=44.1*1000*10*16*2/8byte
≈1722KB
≈1.68MB
这种办法得到的声音（音频）一般为wav格式文件。四、视频的数字化电视和电影由连续的图像帧组成
PAL制式：电视每秒25帧，电影每秒24帧。
视频存储容量=一帧图像存储容量*制式*时间（单位为字节）
例如：分辨率为720*576的PAL制式的24位真彩色视频，10秒钟长的视频需要的存储容量为多少？
=720*576*24/8*25*10
=311040000byte
≈300MB
视频数字化后将其压缩处理。
常见的视频格式有:avi、mgp、wav、mp4、flv等
我国彩色电影，每秒钟显示24帧，画面分辨率为800*600，请计算拍摄30分钟的电影，其数据量为多少GB(不考虑压缩)？
=800*600*24/8*24*30*60
≈62208000000byte
≈57.9G试一试P18
