中小学教育资源及组卷应用平台
1.2数据编码
一、选择题
1、下列编码方式中，属于图像编码的是（ ）。
A、ASCII码
B、GBK?
?
C、图像压缩?
?
D、统一码
2、有人写了一个数制转换的式子：70-25=41。若要使该等式成立，则70、25、41有可能分别为（ ）。
A、十进制、十进制、十六进制???
B、十进制、十六进制、八进制
C、十六进制、八进制、十进制??
D、八进制、八进制、十六进制
3、对一段音乐，分别用44kHz和11kHz的采样频率进行采样后存储，则采样频率大的
（
）。
A、存储的空间小，音质较好
B、存储的空间大，音质较好
C、存储的空间小，音质较差
D、存储的空间大，音质较差
4、一首时长为100s的双声道音乐，采样频率为44.kHz，量化位数为16，计算该音乐的音频所占的存储容量（
）。
A、18MB
B、17MB
C、25GB
D、1T
5、模拟信号数字化的三个步骤依次是（
）。
A、抽样
量化
编码
B、量化
编码
抽样
C、抽样
编码
量化
D、编码
量化
抽样
6、ASCII码采用8位二进制编码，共表示（
）个字符。
A、127
B、128
C、256
D、64
7、英文字母A的ASCII码为01000001，英文字母D的ASCII码转化为十进制后是（
）。
A、64
B、65
C、68
D、70
8、有一幅256色位图图像像素为1024×800。其数据文件的大小为位图数据文件（
）。
A、1G
B、1.56MB
C、0.78MB
D、7.8MB
9、汉字点阵是一种用黑白两色点阵来表示汉字字形的编码，一个8
8点阵字模的存储容量为（
）。
A、16字节
B、8字节
C、1字节
D、64字节
10、某电子设备的电路板上有3个开关,每个开关有“打开"和"闭合“两种状态。该电路板最多可以表示的状态数是(
)。
A、3
B、6
C、8
D、9
二、判断题
1、在我国汉字代码标准GB2312-80中规定每个汉字占用两个字节(
)。
2、发报代码由长音和短音组成，分别用表示，有一8位电码“??-?---?
”,若用二进制表示，可以写成10101110（
）。
3、二进制数11与十进制数2相加的结果是（0101）2
（
）。
4、
一数据文件压缩后的大小是512KB，已知其压缩比20:1，原文件大小是20MB（
）。
5、如果将ASCII编码表中的128个字符改为用八进制编码，至少需要6位来表示（
）。
试题答案
一、选择题
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
C
B
B
B
A
B
C
C
B
C
解析：
1、图像编码是指在满足一定保真度的条件下，对图像数据进行变换、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
2、此题直接用ABCD的对应进制代入计算是最快的方法，最少算1次，最多算4次。B项：（70）10-（2516→3710）16=（418→3310）等式成立！
3、声音采样频率大的，存储的空间大，音质较好。
4、音频所占的存储容量
=
44100×16×2×100/8
=
17640000B
17640000/1024/1024
≈
17MB
5、模拟信号数字化的三个步骤依次是抽样、量化和编码。
6、ASCII码采用8位二进制编码，共表示28个字符，也就是128个。
7、英文字母A的ASCII码为01000001，十进制就是65
，英文字母D的ASCII码转化为十进制后是68。
8、256=28，所以位图数据文件大小，1024×800×8÷8=0.78MB。
9、8
8点阵字模的存储容量为是64bit，因为一个字节占8位，所以占
8字节。
10、可以表示的一共有2的三次方就是8种。
二、判断题
1
2
3
4
5
√
Ⅹ
√
Ⅹ
Ⅹ
解析：
1、GB2312-80中规定每个汉字占用两个字节。
2、在这串数字中“?
”和“-”用“0”、“1”来表示要一一对应00101110
3、十进制数2转化为二进制为（10）2,（11）2+（10）2
4、压缩后的大小是512KB,压缩比例是20:1，所以512
20/1024=10MB
5、用3位八进制数，因为83=512>128
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精品试卷·第
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1.2
数据编码
高中信息技术
必修1
新知讲解
数据编码的分类
字符
编码
图像
编码
声音
编码
视频
编码
新知讲解
1.2.1
模拟信号与数字信号
新知讲解
信号的基础概念
信号是表示消息的物理量。比如：声、光信号是人的感官所能识别和接收的信号。采用计算机完成事物符号化、数据化的过程包含理解、抽象、推理。
计算机将它们处理转换成0和1组成的二进制编码，进而采用基于二进制的算术运算和逻辑运算进行处理。
新知讲解
思考1：传统有线电话、电台广播电视，是通过什么信号传递信息？
思考2：现代计算机网络，是通过什么信号传递信息？
交流：10月1日国庆节，北京天安门将举行盛大的阅兵仪式，你会选择哪种方式，观看阅兵仪式呢？为什么？
思考1：模拟信号
思考2：数字信号
新知讲解
模拟信号是指用连续变化的物理量所表达的信息。
模拟信号是传导能量的一种方式，其幅度、频率或相位随时间作连续变化。常见的模拟信号应用：有线相连的电话和无线发送的广播电视。
新知讲解
模拟信号的波形可以是简单的，也可以是复杂的。可以是仅仅包括一个单一频率，也可以是复杂波形，包含了许多不同频率的组合。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。
多频率组合波形示意图
模拟信号的衰减示意图
新知讲解
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。
在计算机中，数字信号的大小常用有限位的二进制数表示。
【例】字长为2位的二进制数可表示00、01、10和11四种数字信号。
常见的数字信号应用：开关电路中输出电压和电流脉冲的信号。
新知讲解
【例】模拟信号与数字信号优缺点对比
名称
优点
缺点
模拟信号
数字信号
进行远距离传输时哪种信号比较好？
简单容易实现
保密性差，抗干扰能力弱
抗干扰能力强，保密性、可靠性强
技术实现复杂，占用频带宽
模拟信号，因为在远距离传送时，为防止信号畸变，一般采用频带传输，即将数字信号变换成便于在通信线路中传输的交流信号进行传输。
课堂练习
【例】
在计算机网络中使用MODEM时，它的功能是(
)。
A、实现数字信号的编码
B、把模拟信号转换为数字信号
C、把数字信号转换为模拟信号
D、实现模拟信号与数字信号之间的相互转换
【解析】在远距离传送时，为防止信号畸变，一般采用频带传输，即将数字信号变换成便于在通信线路中传输的交流信号进行传输。此时在发送端由直流变成交流称为调制，在接收端由交流变成直流称为解调，兼有这两种功能的装置称为调制解调器(MODEM)。
【答案】D
新知讲解
1.2.2
编码的基本方式
新知讲解
计算机中所有的信息都是用“0”和“1”来表示的。
在实际中信息的形式是多种多样的，最常见的是文字、声音、图片等等。要用计算机来处理信息，就需要先把这些信息转化为“0”和“1”的数据形式，即信息数字化。计算机中的文字、数字、声音、视频都是通过二进制编码来表示的。只是表示信息类型不同，编码方案也不同。
新知讲解
文字编码
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。
（1）ASCII码、莫尔斯码属于单字节码.
（2）国标码（GBK）、统一码（Unicode）属于双字节码。
新知讲解
ASCII码（英文字符编码）
常用的不可见控制符（33个）
以及标点符号、运算符号等33个
英文字母（大小写52
个）
阿拉伯数字（10个）
常见字符的ASCII码值：
英文字母A，01000001（十进制65）
a，01100001（十进制97）
0，00110000（十进制48）
课堂练习
【例】ASCII码采用7位二进制编码，共表示多少个字符？
【例】英文字母A的ASCII码为01000001，英文字母B的ASCII码转化为十进制后是多少？
答：用7位二进制数，也就是27个字符,共128个
答：英文字母B的ASCII码01000010（十进制数66）
课堂练习
【例】A公司设计一款数学公式编辑软件，需要将50个常用的数学符号编码成二进制，请问至少需要多少位来表示？
【例】如果将ASCII编码表中的128个字符改为用八进制编码，请问至少需要多少位来表示？
答：用6位二进制数，因为26=64>60。
答：用3位八进制数，因为83=512>128。
课堂练习
【思考题】在计算机中，英文字母、数字、符号等都可用ASCII码来表示，如大写字母“C”的编码为8位二进制数01000011，数字“9”的编码为00111001等。可是，中文却难以用ASCII码来表示。如果要设计一套汉字的编码系统，可以如何进行？仿照ASCII编码系统的方法，描述大致的设计思路，并在小组内交流。
【参考思路】可以参照四角号码查字法来进行中文编码。在四角号码查字法中保留了横、竖、撇、捺这些基本笔画，并称之为单笔，同时增加了一些称之为复笔的构字单位，它们是多个基本笔画的组合。四角号码查字法根据汉字所含的单笔或复笔对汉字编号，它是不依书写笔顺的，而是取汉字左上角、右上角、左下角、右下角四个角的单笔或复笔的笔形，这样共有四码，一个汉字用四个数字表示。
新知讲解
国标码
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。
每个汉字使用2个字节，主要分为两部分：编号127之前的符号跟ASCII
码所表示的意义相同，属于单字节码；编号127之后的符号统一用两个字节表示，包含了几乎所有的简体中文字（中文编码高字节的最高位不为0）。
新知讲解
新知讲解
输入码
又叫“外码”，按照汉字的读音进行编码，例如：双拼、智能ABC、微软拼音输入法、紫光拼音输入法；
按照形状进行编码，例如：五笔、二笔、郑码、表形码；
机内码
用于存储汉字的编码
GB2312-80——简称GB码，由两个字节组成
（16位二进制数），即存储一个汉字2个字节，如：
11010100
11000110——云
11000100
11001111——南
含6763个汉字。
港台地区的BIG5码——繁体字。
近来我国用的GB1300编码，含20902个汉字。
字形码
又叫输出码或字模，是描述每个汉字形状的编码，即汉字显示的代码，如：点阵法和矢量法
16
16，24
24，32
32，48
48点阵
10
10编码
新知讲解
文字编码与进制数的关系
文字编码必须保证唯一性，即一个“码”只能表示一个“字符”。因此，由N位二进制数组成的编码，最多可以表示2N个字符
例：两位二进制数编码最多能表示的字符数为22个字符，即4个字符
00
01
10
11
思考：四位二进制数编码最多能表示的字符数为？个字符，即？个字符
24个字符，即16个字符,
分别为0000
0001
0010
……1111
课堂练习
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？
9位
提示：28=256
29=512
210=1024
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？
10位
新知讲解
国标码
=
区位码
+
2020H；
机内码
=
国标码
+
8080H；
（1）将区位码中的区码和位码分别转换为十六进制数；
（2）区位码的十六进制数+2020H
=
国标码；
（3）国标码+8080H
=
机内码
PS：2020H表示的是十六进制数2020。
新知讲解
例：以“大”字为例，它的区位码为2083，求国标码和机内码?
解：20转换为十六进制数为14，83转换为十六进制数为53，则
区位码=1453H；
国标码=1453H+2020H=3473H
机内码
=8080H+3473H=B4F3H
新知讲解
（3）统一码（Unicode）
统一码，也叫万国码、单一码（Unicode）是计算机科学领域里的一项业界标准，包括字符集、编码方案等。Unicode
是为了解决传统的字符编码方案的局限而产生的，它为每种语言中的每个字符设定了统一并且唯一的二进制编码，以满足跨语言、跨平台进行文本转换、处理的要求
新知讲解
图像编码
新知讲解
图片
图形
图像
是真实物体的模型化、抽象化和线条化的表现方式。
位图：真实地再现了一个物体的原形
矢量图
由像素组成，可以用“画图”软件创建、数码相机获取等。
由一组指令集合描述，Flash、CorelDRAW”等软件创建。
位图与矢量图的区别
位图缩放以后会失真，
矢量图缩放以后不会失真。
新知讲解
（1）图像编码是指在满足一定保真度的条件下，对图像数据进行变换、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。
（2）位图，最小单位为光栅点（或称像素），也叫作点阵图（或像素图）。
新知讲解
【例】在如图所示的黑白图像中，共有32×2个像素，如果将黑、白像素分别映射为1和0，就表示为11111111，00000110，10000110，11111111，10000001，01100011，01111100，10000001，这就是该黑白图像的二进制编码。通常图像编码采用16进制编码，因而图1-10的编码为“FF，06，86，FF，81，63，7C，81”。
1
1
1
1
1
1
1
1
?0
?0
0?
0
0?
1
1
0?
1
?0
?0
0?
0?
1
1
?0
1
1
1
1
1
1
1
1
?1
0?
?0
?0
?0
0?
?0
1?
?0
1
1
0?
0?
0?
1
1
?0
1
1
1
1
1
0?
0?
1
?0
?0
?0
?0
?0
?0
1
新知讲解
3、图像颜色
（1）单色图像（黑白）
单色图像中，一个像素点只需要一个二进制位（1bit）来记录，可以表示出两种颜色，黑像素用“0”表示，白像素用“1”表示。
21=
2
新知讲解
3、图像颜色
（2）灰度图像
每个像素用一个字节来表示，一字节可以表示256种不同的灰度。
28=
256
新知讲解
3、图像颜色
（2）灰度图像
彩色图像即RGB模式：真彩色模式，以红绿蓝为基本颜色，每个分量由8位二进制数表示。可以用3个字节来表示，每个字节分别表示此像素中的红、绿、蓝成分，称为三原色。
新知讲解
4、位图图像存储空间的计算公式是：
水平像素
垂直像素
每个像素色彩所需位数/8（字节）
思考：一幅800
600的黑白图像所占的空间？灰度图像？彩色图像？
黑白：800
600
1/8（字节）
灰度：800
600
8/8（字节）
彩色：800
600
24/8（字节）
新知讲解
下面表格以分辨率800×600的位图图像为例，计算各种类别位图图像的存储空间。
位图图像类别
总像素
一个像素所占的位数
总的位数(bit位)
容量(B)
黑白
800×600
1位(2^1=2)
800×600×1
800×600×1/8
256级灰度
800×600
8位(2^8=256)
800×600×8
800×600×8/8
16色彩色
800×600
4位(2^4=16)
800×600×4
800×600×4/8
256色彩色
800×600
8位(2^8=256)
800×600×8
800×600×8/8
24位真彩色
800×600
24位
800×600×24
800×600×24/8
新知讲解
（3）位图文件所占用的空间，可按以下公式计算：
文件的大小=文件头+信息头+颜色表项+图像分辨率×图像量化位数÷8
其中，图像分辨率=图像x方向的像素数×图像y方向的像素数。
因为文件头14个字节，位图信息头40个字节，颜色表项占4个字节，占用空间相对较小，很多时候计算的位图大小仅仅指的是数据文件的大小。
位图数据文件大小=图像分辨率×图像量化位数÷8
课堂练习
有一幅24位的位图图像，像素为1024×800。其数据文件的大小为位图数据文件大小？将上述图像另存为256色位图图像，文件大小为多大？
1024×800×24÷8=2.34MB
因为256=28，所以位图数据文件大小
1024×800×8÷8=0.78MB
课堂练习
1、图像尺寸为90×72像素，颜色深度为1，计算该图像所占的存储容量。
解析：图像所占的存储容量
=
90×72×1/8
=
810B
2、图像尺寸为90×72像素，颜色深度为24位，计算该图像所占的存储容量。
解析：图像所占的存储容量
=
90×72×24/8
=
19440B
19440/1024
≈
19KB
新知讲解
声音编码
新知讲解
（1）采样。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。常用的采样频率有三种：44.1
kHz、22.05
kHz和11.025
kHz。
根据奈奎斯特（Harry?Nyquist，物理学家，1889—1976）采样定理，如果以一定时间间隔对某个信号f（t）
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。
新知讲解
（2）量化。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（国标声音量化等级分为256个，即28个），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。
新知讲解
（3）编码。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。模拟信号采样后可用8位二进制数表示，最高位表示符号，正数为0，
负数为1。
模拟量
26
45
48
40
14
编码
00011010
00101101
00110000
00101000
00001110
模拟量
-51
-100
-50
44
127
编码
10110011
11100100
10110010
00101100
01111111
模拟量
125
105
90
78
65
编码
01111101
01101001
01011010
01001110
01000001
声音信号的数据编码表
新知讲解
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。以声音信息为例，其存储空间遵循如下公式：
声音存储空间=采样频率×量化位数×声道数×时间÷8
【例】采样频率为44.1
kHz、量化位数为16位的立体声，1秒声音所需字节数为44.1×1000×16×2×1÷8=176.4（KB）。
编码后的信号可以实现无差错的数据传输。
数字信号的传送图
课堂练习
一首时长为100s的双声道音乐，采样频率为44.kHz，量化位数为16，计算该音乐的音频所占的存储容量。
解析：音频所占的存储容量
=
44100×16×2×100/8
=
17640000B
17640000/1024/1024
≈
17MB
课堂练习
1、对一段音乐，分别用44kHz和11kHz的采样频率进行采样后存储，则采样频率大的
(
)
A、存储的空间小，音质较好
B、存储的空间大，音质较好
C、存储的空间小，音质较差
D、存储的空间大，音质较差
B
课堂练习
2、录制一个采样频率为44.1kHz，量化位数为32，四声道立体环绕的WAVE格式音频数据40秒，需要的磁盘存储空间大约是
(
)
A、27MB
B、225MB
C、7MB
D、27KB
A
课堂练习
模拟信号数字化的三个步骤依次是什么？
答：以将声音模拟信号变换为数字信号为例。首先对模拟信号进行抽样，使连续时间、连续幅度信号变为离散时间、连续幅度的离散信号；再把幅度域上连续取值变换为幅度域上离散取值，该过程称为量化；最后把量化后的信号变换成代码，称为编码。
课堂练习
上网查询有关视频编码的知识，阐述视频是如何被编码的。
答：视频是连续的图像序列，由连续的帧构成，一帧即为一幅图像。所谓视频编码方式就是指通过压缩技术，将原始视频格式的文件转换成另一种视频格式文件的方式。由于连续的帧之间相似性极高，为便于储存传输，我们需要对原始的视频进行编码压缩，以去除空间、时间维度的冗余。
课堂练习
【交流讨论】各小组交流在数据采集和数模转化过程中遇到的问题，如：
（1）网络上有多款录音软件，不同软件的采样频率不同，应该如何选择合适的录音软件？
（2）录音过程中，为什么采样频率越高，文件也越大？
（3）在编辑图片时，为什么图片放大时图像会变模糊?
（4）使用不同的设备对同一事物拍照时，为什么图像中的颜色有所差异？
（5）将录制好的视频转化为mp4时，为什么视频质量下降？
（6）在腾讯视频下载的视频，为什么用其他播放软件播放不了？
谢谢
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