2022年数据编码

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1、青州一中东校区高一信息技术导学案班级：_ 姓名：_ 1 课题：数据编码主备人：马桂莲审核人：张海杰时间:2019 年 9 月【学习目标】1、了解各类数据（声音、图像、视频、文本等）采集的基本方法2、能够解释文本、音频等数据的编码原理。3、一切信息若要用计算机处理，必须数字化，理解数据编码的意义和作用。【知识梳理】一、模拟信号与数字信号按照取值特征，可以将电子设备中处理的信号分为模拟信号和数字信号。模拟信号的值称为模拟数据。数字信号的值称为数字数据。模拟信号是随时间连续变化的物理量所表达的数据，其信号的幅度、频率或相位随时间作连续变化，波形是光滑的。如声音、温度、压强、压力、电压、时间等。数字信

2、号是离散时间信号的数字化表示。数字信号是随时间非连续变化的物理量，以离散值表示的数据。其信号的自变量、因变量都是离散的。其波形不是光滑的。如开关输出的电压和电流脉冲就是离散的信号。在计算机中，数字信号的大小常用有限位的二进制数表示。二、数据编码的基本方式（一）数字化在计算机领域，数字化是指把文本、声音、图像和视频等转化为数字设备可处理的数据的过程。在计算机中用0 和 1 的序列表示，便于数字设备存储、处理和传输。在计算机中存储一个“0”或“1”占用一个二进制位（bit）。8 个二进制位组成一个字节（Byte）。（二）常用数据的编码方式1、字符编码文本数据（文字）是用来表示一定意思的一系列字符，

3、包括字母、数字、标点符号、汉字等。（1）英文字符编码：ASCII 码（美国信息交换标准码），是 1960年香农创立的数字计算机的基本字符编码系统。用一个字节来存储，占用8 个二进制位。ASCII 码定义了大小定英文字母、标点符号、数字等字符和符号，共128 个。（2）汉字编码：常用的输入方式包括声码（如搜狗拼音）输入和形码（如五笔）输入等。输出字形通常有两种表示方式：点阵和矢量表示方式。在计算机中，字形通常名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 6 页 -青州一中东校区高一信息技术导学案班级：_ 姓名：_ 2 以字库文件的形式存储。汉字编码 GB18030-2005，是我

4、国目前使用的强制国家标准，共收录汉字70244 个。它也1980 年我国公布的国家标准GB2312-1980 编码兼容。GB2313-1980编码包含 6763个汉字和 682个其他符号。在计算机中，常用汉字采用两个字节编码。（3）Unicode 码：用两个字节来表示一个符号，是为了解决传统字符编码方案的局限性而产生的，是全球可以共享的编码字符集，涵盖了世界上很多国家的常用字，其中包括共计 74686个简繁体汉字。2、图像编码（1）像素（pixel）：一幅图像中纵横排列的许多彩色或灰度的点。（2）位图：又称为点阵图（像素图），是用像素来表示图像的。像素的数量越多，图像的信息量就越大；像素的色彩

5、越丰富，图像就越逼真。图像文件的大小取决于图像尺寸和色彩数量。通常用扫描仪、数码相机、智能手机、摄像头等设备获取到位图图像。常见的位图图像文件格式有JPG、PNG、BMP 等。BMP 位图格式是图像文件的一种基本格式，由于未经压缩，BMP 文件占用的存储空间会比较大。（3）图像量化位数（又称为图像的色彩深度或位深度）：是图像中每个像素点记录颜色所用二进制数的位数。例如：黑白两种颜色的图像，只需要1 个二进制位就能表示图中的颜色。黑点用1 表示，白点用 0 表示。常见的图像色彩深度有8 位、16位、24 位和 32 位等。色彩深度为 n 位，能表示 2n种颜色。色彩深度越大，图像文件的色彩就越丰

6、富，图像文件占用的空间也就越大。（4）图像文件大小的计算公式图像文件大小=图像宽度（x 方向的像素数）图像高度（y 方向的像素数）色彩深度 8（字节）（5）视频图像：是由以一定的速度连续播放的一组静态图像形成的，这些静态图像称为帧。当连续的图像变化每秒超过24 帧时，根据视觉暂留原理，就会形成比较流畅的视频画面了。常见的视频文件格式有AVI、WMV、MP4等。3、声音编码声音是一种波，是模拟信号。通过采样、量化和编码来实现声音的数字化编码。（1）采样。以相等的时间间隔测得各个时刻的模拟量值，使其转换为时间上离散、幅度上连续的脉冲信号。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共

7、 6 页 -青州一中东校区高一信息技术导学案班级：_ 姓名：_ 3 对于音频信号，常用的采样频率有44.1kHz、22.05kHz 和 11.025kHz 三种。（2）量化。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。就是将采样值变换到最接近的数字值。（3）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。例如：如果对一段音乐采用256个量化级别采样，则每个量化值可以用 8 位二进制数表示。最高位表示符号，正数为0，负数为 1。量化位数越大，量化值就越接近采样值，音频的精度就越高。编码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

8、。音频文件大小=采样频率量化位数声道数时间8（字节）常见的音频文件格式有WAV、MP3、AMR、APE等。三、数据压缩1、概念：很多信息，尤其是声音、图像和视频等多媒体信息，经过数字化后生成的数据量较大，包含了许多冗余信息。在不损失有用信息的前提下，按照一定的编码规则对数据进行重新组合，以去除数据冗余，这就是数据压缩的思想。2、数据压缩的目的：使文件更少地占用存储空间和缩短传输时间。3、常用的压缩方法：无损压缩和有损压缩。无损压缩是指对压缩后的数据进行还原后，得到的数据与压缩前完全相同。常用的压缩软件有 WinZip 和 WinRAR 等。压缩后生成的文件称为压缩包。压缩包中的数据可以用压缩软

9、件还原，即恢复到原始的状态后才能使用，这个过程称为解压缩。有损压缩是指在压缩过程中会损失一定的信息，压缩后的数据无法还原成压缩前数据。有损压缩被广泛应用于音频、图像和视频文件，损失的冗余信息并不影响视听。常见的压缩格式有MP3（音频数据压缩格式）、JPG（图像数据压缩格式）和MPG（视频数据压缩格式）等。【课内探究】一、两种常见的体温计，帮助理解模拟信号与数字信号。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 6 页 -青州一中东校区高一信息技术导学案班级：_ 姓名：_ 4 二、常用的数制：十进制、二进制、八进制、十六进制（一）二进制在计算机等数字设备中被广泛应用，其基本规则如

10、下：1、二进制的基数为 2，两个基本数码是：0 和1。2、采用逢二进一的进位规则，例如，1+1=10。3、不同的数位对应不同的权值，权值用基数的幂表示。由于计算机中所有数据的操作都需要通过二进制来实现。需要将 十进制整数转换成二进制数，采用除 2 逆取余数法。例1：一名同学今年 19 岁，将 19 转换成二进制是多少呢？(19)10=(10011)2也可记为 19D=10011B，字 母 D 表 示 十 进制，字母 B表示二进制。当计算机需要将处理完成的数据输出呈现时，要将二进制数转换成十进制数，常用的方法是按权展开求和。例 2：将二进制数 10011 转换成十进制。二进制数中每位数字的权是以

11、2 为底的幂，按权展开求和即：(10011)2=124+023+022+121+120=16+0+0+2+1=(19)10（二）八进制的基数为8，逢八进一，一位八进制数可以用三位二进制数表示。（三）十六进制的基数为16，逢十六进一，一位十六进制数可以用四位二进制数表示。【当堂检测】1、请将十进制 26 转换成二进制数。2、请将二进制数 00110000转换成十进制数。3、一首时长为100 秒的双声道音乐，采样频率为44.1 kH z，量化位数为16，该音 乐文件的大小为多少？名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 6 页 -青州一中东校区高一信息技术导学案班级：_ 姓名：

12、_ 5 4、图像尺寸为 9072 像素，色彩深度为 24 位，计算其文件大小。5、以体质健康为主题，用“图像编辑软件”创作一幅图像，分别保存为JPG、PNG 和BMP 文件格式，试从图像尺寸、文件大小和清晰度等方面比较它们的差异。查阅资料，分析这三种图像文件格式的特点。【拓展知识】多媒体素材的采集与加工1.文本：可以通过键盘、手写、语音和文字识别软件等方式输入计算机。常用的文本加工有设置字体、字号、调整段落的行距、缩进和段间距等。2.图像：可以通过数码相机、平板电脑等拍摄获取，也可以借助扫描仪扫描纸质图片获取数字图像。常见的图像加工有修改图像尺寸、变换格式、调整亮度和对比度、裁剪、修饰与合成等

13、。3.音视频：音视频一般可以通过计算机、智能手机、平板电脑中的录音机、摄像头和数码摄像机等录制。音视频的编辑一般有降噪、剪辑、合成和格式转换等。多媒体素材还可以通过互联网检索下载获得。更多的支持可访问教学资源平台。计算机中常见的存储单位与换算关系存储单位换算关系换算成字节Byte（B）1Byte=8bits1Kilobyte（KB）1KB=210B=1024B210 103Megabyte（MB）1MB=210KB=1024KB220 106Gigabyte（GB）1GB=210MB=1024MB230 109Terabyte（TB）1TB=210 GB=1024GB240 1012Petabyte（PB）1PB=210 TB=1024TB250 1015Exabyte（EB）1EB=210 PB=1024PB260 1018名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 6 页 -青州一中东校区高一信息技术导学案班级：_ 姓名：_ 6 常见文件的类型及扩展名名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 6 页 -