浙教版 高中信息技术必修一1.2信息的编码 课件（40张ppt）

(共42张PPT)
信息的编码
信息技术组
信息的编码
信息编码（Information
Coding）是为了方便信息的存储、检索和使用，在进行信息处理时赋予信息元素以代码的过程。
计算机内的信息表示
1、计算机最主要的功能是信息处理。在计算机内部，各种信息，如数字、文字、图形、图像、声音等必须采用数字化的编码形式进行存储、处理和传输。
2、计算机内存储和处理的信息的存在形式：二进制数
3、采用二进制的原因：由于二进制在电器组件中最容易实现，而且稳定、可靠，二进制只要求识别“0”和“1”两个符号，计算机就是利用电路输出的电压的高或低分别表示数字“1”或“0”的。
数制：是用一组固定的数字和一套统一的规则来表示数目的方法。
常见的数制：十进制，二进制，十六进制，八进制……
数制
数制也称计数制，是用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。人们通常采用的数制有十进制、二进制、八进制和十六进制。
数码：数制中表示基本数值大小的不同数字符号。例如，十进制有10个数码：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。
基数：数制所使用数码的个数。例如，二进制的基数为2；十进制的基数为10。
位权：数制中某一位上的所表示数值的大小（所处位置的价值）。例如，十进制的123，1的位权是100，2的位权是10，3的位权是1。
数制
二进制代码的特征
1、基本数码：0、1。
2、采用逢二进一的进位规则。
3、每个数码在不同的数位上，对应不同的权值。
例，十进制数157它可以展开为:
(157)10=1×102＋5×101＋7×100
而二进制数1001它可以展开为：
(1101)2
=1×23+1×22+0×21+1×20
其中每一位乘的值：102、101、100
、
23
、
22
、
21
、
20为该位的权。
（111）a=1×a2+1×a1+1×a0
书写规则：
十进制100=100D=(100)10
二进制100=100B=(100)2
八进制421=421o=(421)8
十六进制100=100H=(100)16
进位制的转换
由于计算机中存储和处理的数据都为二进制数，而为了书写，阅读方便，用户在编程中一般使用十、十六进制形式表示一个数，因此各种数制之间经常需要进行转换。
十进制
二进制
十六进制
0
0
0
1
1
1
2
10
2
3
11
3
4
100
4
5
101
5
6
110
6
7
111
7
8
1000
8
9
1001
9
10
1010
A
11
1011
B
12
1100
C
13
1101
D
14
1110
E
15
1111
F
方法是：把各个非十进制数展开求和即可。
数制间的转换
（1）二进制与十进制的转换
①二进制数转化成十进制
(1011)2=1×23+0×22+1×21+1×20=(11)10
②十进制数转化成二进制数：
顺序规则可概括为“先余为低，后余为高，即最后的余数为高位，依次向低位”。
当把十进制数转化成二进制数时，应采用“除二取余”，一直除到商为0结束
数制间的转换
如，将十进制数（115）转化二进制数。
1
1
5
余数
2
低位
结果:(115)10=(1110011)2
5
7
2
1
1
4
2
0
2
7
0
2
3
1
2
1
1
0
高位
1
2
8
2
1
2
5
9
2
2
9
……1
20系数
低
2
1
4
……1
21系数
2
7
……0
22系数
2
3
……1
2
1
……1
0
……
1
2n系数
高
∴
59
10=（111011）2
数制间的转换
十进制数59，在计算机内对应的二进制是多少？
数制间的转换
例如：将十进制数506转换成十六进制数
　　　
16
1　　
15
结果为：（506）10＝（1FA）16
5　
　0　
6　　
16
余数
低位
　
3　
　
1
16
10
1
高位
0
（3）十进制与十六进制的转换
数制间的转换
(2C)16=2×161+12×160=(44)10
②十六进制转换成十进制
使用“除十六取余”法进行转换
（4）十进制与八进制的转换
①十进制数转换成十六进制
①十进制数转换成八进制
(71)8=7×81+1×80=(57)10
②八进制转换成十进制
使用“除八取余”法进行转换
00
11
1100
0011
0111
（2）二进制与十六进制的转换：
方法：根据它们在数位上的对应关系，将二进制数分别转换成十六进制，每四位一组构成一位十六进制数。从最右边开始，每四位二进制一组，当最后一位不够四位时，应在左侧添加“0”，凑足四位。
例如：将二进制数11110000110111转换为十六进制
12
3
7
3
结果为：(111100001100111)2=(3C37)16
数制间的转换
①二进制转换成十六进制
数制间的转换
②十六进制数转换成二进制数：
即把每一位的十六进制数用相应的但必须满足四位的二进制数即代替可。
1A7DC
1010
0111
1101
0001
1100
结果为：(1A7DC)16=(11010011111011100)2
例如：将十六进制数1A7DC转换为二进制
数制间的转换
②八进制数转换成二进制数：
即把每一位的八进制数用相应的但必须满足三位的二进制数即代替可。
457
111
结果为：(457)8=(100101111)2
例如：将八进制数457转换为二进制
101
100
计算机中存储信息的单位
位（bit）：位是表示信息的最小单位，表示一位二进制信息。
字节(byte)：用8位来存放信息，称为一个字节。字节是计算机存储信息的基本单位。
常用的单位有：
B
1B=8b
KB
1KB=210
B=1024
B
MB
1MB=210
KB
=1024
KB
GB
1GB=210
MB
=1024
MB
TB
1TB
=
210
GB
=1024
GB
字符及字符编码
字符:是指英文字母、汉字和各种符号，包括数字符号、运算符号、标点和分隔符号、各种特殊符号如：#￥%—等等
。另外，还包括各种操作控制符号和一些用于通迅控制、数据处理及报文传输的符号。
所谓字符编码:就是规定如何用二进制数来表示字符
目前在小型机和微型机上国际上最广泛使用的字符编码是：“美国信息交换标准码”（American
Standard
Code
for
Internation
Interchange)简称ASCII码。
标准的ASCII码
标准的ASCII码采用七位二进制编码，由128个字符组成，分为94个图形字符码（52个大小写英文字母、10个数字符号、32个标点及其他常用符号）、34个控制符号（10个传输控制符、6个版面调整符、4个设备控制符、4个信息分隔符和10个特殊控制符）。每个字符对应一个七位的二进制数，这个二进制数的值称为ASCII码值。
在计算机中信息处理的基本单位是字节，而ASCII码只占用了一个字节八位中的七位，规定其最高位为0。
字符编码：ASCII美国通用信息交换代码
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
交换码
处理码
字形码
汉字编码方法
①　输入码
　
以利用汉字的音、形或其他的相关特征信息，按照一定的规则，对指定的汉字集编制相应的的代码，就叫做汉字输入码，或叫汉字的外码
　　输入码的类型大致可分为：音码、形码和音形码等几种。
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。
音形码：是根据汉字的读音并兼顾汉字的字形而设计的编码。如自然码、声韵部形码、快速输入码等。
汉字编码方法
根据1981年公布的国家标准GB2312-80〈信息交换用汉字编码字符集－基本集〉（国标码），共收录汉字，字母，图形符号共7445个。其中汉字6763个，按其出现的频度分为一级汉字3755个，二级汉字3008个。另外，该字符集标准中还包括682个非汉字图形字符代码。
GB2312-80，规定每个图形字符由两个7位二进制编码表示，即每个编码需要两个字节，每个字节占用7位信息，最高位补0
②
交换码(区位码）
交换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。
区位码表示图
位
区
01
02
……
93
94
01
02
……
16
啊
阿
17
雹
饼
……
94
汉字编码方法
③　处理码（汉字机内码）
处理码是计算机系统内部处理和存贮汉字时所用的代码，简称内码。
目前汉字机内码尚未有统一的标准码，但对于一个系统而言，内码是统一的。不管用何种输入码将汉字从键盘输入系统，都由相应的处理软件将其转换为统一的机内码。
汉字编码方法
④　输出码
　　汉字字型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
如：　　24×24的字型点阵，每个汉字需要72字节
汉字点阵码是一种用黑白两色点阵来表示汉字字形的编码，一个16X16点阵字模的存储容量为
A
1字节??
?
B
16字节???
C
32字节???
D
64字节
汉字编码方法
输入码
（外码）
译码
处理码
（内码）
交换码
计算机系统B
字型码
汉字显示
OS的汉字服务程序
多媒体信息编码
多媒体是对多种媒体的融合，将文字、声音、图像、视频等通过计算机技术和通信技术集成在一个数字环境中，以协同表示更多的信息。
声音的数字化
采样：按照一定频率,即每隔一段时间,测得模拟信号的模拟量值。
采样频率越高，数据量越大，声音质量越好
模拟信号怎样才能转换成数字信号呢？
通过“采样”和“量化”可以实现模拟量的数字化，这个过程称为“模数转换”
声音的数字化
量化：将采样测得的模拟电压值，进行分级量化。按照整个电压变化的最大幅度划分成几个区段，把落在某个区段的采样到的样本值归成一类，并给出相应的量化值。
量化级数越多，数据量越大，声音质量越好。
声音的数字化
模拟量
指变量在一定范围连续变化的量也就是在一定范围（连续、平滑变化的量）。
声音的数字化
声音的数字化
—般的CD立体声采用44.1KHz的采样频率，由于立体声有两个声道，若量化位数为16，因此每秒需要用2×44100×2B(或16b)
=
88200次（点）×16b振幅的存储空间，存储空间很大。
每秒存储空间=声道数×采样频率（Hz）×量化位数（B或位数b）
例题：
录制一段时长1分钟、双声道、16位量化位数、44.1kHz采样频率的不压缩的音频数据是：
A、10.1MB
B、80.8MB
C、17.2KB
D、344.5KB
音频文件存储空间大小的计算
图象和视频的数字化
现实生活中的物体或它们的照片，可以通过扫描仪、数字相机、图像信号采集卡等设备输人到计算机内，计算机以数字化的信息表示和存放图像信息，数字化的图像包含有分辨率、颜色表示和数据压缩等重要概念。
问题一：有哪些东西能将图像和视频输入计算机？
问题二：将电视信号接入计算机中需要添加什么设备？
视频处理卡
。
以上设备的重要部件多采用ＣＣＤ（电荷耦合器件）或ＣＭＯＳ（互补金属氧化物半导体）图像检光部件。
（1）图像的数字化
图像数字化的基本思想是把一幅图像看成由许许多多或各种级别灰度的点组成的，这些点纵横排列起来构成一幅画，这些点成为像素（pixel）。
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。
每个像素的颜色都被数字化成一定的数值。
图象和视频的数字化
黑
——
1
白
——
0
图像有多少个像素
每个像素几个位。
现在有一幅图像只有黑和白两种颜色，计算机可以怎么来表示呢，它的存储空间如何计算？
计算机中的表示
存储空间：
②灰度图像
容量大小（b）=图像水平分辨率×垂直分辨率×8
图象和视频的数字化
③彩色图像
图象和视频的数字化
现在我们更多地使用256色或1670万种颜色来显示图像，更高质量的照片图像甚至已经开始采用真彩色，这种真彩色图像带来优越的图像质量，其代价是需要更多的存储空间和传送时间。
容量大小（b）=分辨率（水平分辨率×垂直分辨率）×位数
图象和视频的数字化
（2）视频数字化
图象和视频的数字化
视频是由一连串相关的静止图像组成
。
我们将一幅图像称为一个帧，视频每秒显示的帧数是因不同的制式而异的，如中国使用的是PAL制，每秒显示25帧，欧美国家常采用NTSC制，每秒显示30帧。
假如视频1秒要显示30帧，可以计算1秒钟640×480像素256色（28＝256，即
8个比特即1个字节）的视频存储空间为：
640×480×8÷8×30
=
640×480×30
=
9216000个字节（约9M
B)
如果采用的是24位真彩色，那么90分钟的电影需139GB(1G=1024M)的存储空间。这样庞大的数据处理对计算机的要求很高，代价很大，因此科学家们通过编码、压缩的方法来减少视频信号的数据量（JPG静态图像，MP3音乐信息，VCD和DVD格式的影片别分使用MPEG-1和MPEG-2压缩标准来压缩、存储数据）。