高中信息技術 必修1 數(shù)據(jù)編碼 課件

1、1.2 數(shù)據(jù)編碼廣東教育出版社 信息技術必修一 數(shù)據(jù)與計算羅 榮深圳市西鄉(xiāng)中學一.模擬信號與數(shù)字信號二.編碼的基本方式文字編碼圖像編碼聲音編碼1.2數(shù)據(jù)編碼1.2.1 模擬信號與數(shù)字信號第一章 數(shù)據(jù)與信息1.2 數(shù)據(jù)編碼模擬信號是指用連續(xù)變化的物理量所表達的信息。信號的幅度，頻率隨時間做連續(xù)變化，如聲音信號，圖形信號等。1.2.1 模擬信號與數(shù)字信號第一章 數(shù)據(jù)與信息1.2 數(shù)據(jù)編碼模擬信號是指用連續(xù)變化的物理量所表達的信息。信號的幅度，頻率隨時間做連續(xù)變化，如聲音信號，圖形信號等。1.2.1 模擬信號與數(shù)字信號第一章 數(shù)據(jù)與信息1.2 數(shù)據(jù)編碼模擬信號是傳導能量的一種方式。在傳播過程中，能量

2、會不斷被損耗逐漸衰竭。1.2.1 模擬信號與數(shù)字信號第一章 數(shù)據(jù)與信息1.2 數(shù)據(jù)編碼數(shù)字信號是離散時間信號的數(shù)字化表示。其信號的自變量，因變量都是離散的。1.2.1 模擬信號與數(shù)字信號第一章 數(shù)據(jù)與信息1.2 數(shù)據(jù)編碼基于數(shù)字信號的數(shù)據(jù)通信具有以下特點：抵抗電路本身干擾保密性環(huán)境干擾可靠性分析，比較模擬信號與數(shù)字信號應用中的優(yōu)劣。探究活動一分析第一章 數(shù)據(jù)與信息1.2 數(shù)據(jù)編碼直觀，容易實現(xiàn)，簡單易處理易干擾，傳輸距離短，易衰減抗干擾強；利于存儲；保密性和可靠性好成本高，技術復雜數(shù)字信號第一章 數(shù)據(jù)與信息1.2 數(shù)據(jù)編碼1.2.2 編碼的基本方式生活中常見的編碼條形碼：考試（考生信息） 超市

3、商品及價格信息二維碼：付款碼，健康碼，共享單車身份證號碼粵B 88888518000車牌號碼郵政編碼第一章 數(shù)據(jù)與信息1.2 數(shù)據(jù)編碼1.2.2 編輯的基本方式 在現(xiàn)代技術的信號處理中，數(shù)據(jù)基本上是通過編碼將模擬信號轉換為數(shù)字信號進行存儲和傳輸，文字、圖像、聲音等類型的數(shù)據(jù)都可經(jīng)過編碼進行存儲和傳輸 。1.2.2 文字編碼第一章 數(shù)據(jù)與信息1.2 數(shù)據(jù)編碼文字編碼是效率相對較低的編碼方式，有單字節(jié)碼和雙字節(jié)碼。單字節(jié)碼：ASCII碼和莫爾斯碼雙字節(jié)碼：國標碼（GBK）、統(tǒng)一碼（Unicode） 1字節(jié)=8位 或 1B=8b Byte（字節(jié)） bit(比特）位（b）1個字節(jié)（B） 8位01000

4、00101000001單字節(jié)01000001雙字節(jié)01000001認識ASCII碼第一章 數(shù)據(jù)與信息1.2 數(shù)據(jù)編碼ASCII碼（American Standard Code for Information Interchange)（美國信息交換標準代碼）33個標點符號，運算符號10個阿拉伯數(shù)字26個大寫字母26個小寫字母33個常用的不可見控制符01000001單字節(jié)28=25627=128使用了7位某公司想為每個員工分配一個唯一的二進制位ID，以便計算機管理。如果有500名員工，則最少需要多少位來表示？如果又增加了200名員工，則是否需要調整位數(shù)？如果需要調整，應該調整到多少位合適？探究活動

5、思考第一章 數(shù)據(jù)與信息1.2 數(shù)據(jù)編碼提示：28=256 29=512 210=1024答案：9位 需要 10位國標碼：漢字的國家標準編碼第一章 數(shù)據(jù)與信息1.2 數(shù)據(jù)編碼由于ASCII碼只包含英文、數(shù)字和一些控制符號，并不能表示漢字，因此我國設計了用于處理漢字的簡體中文的GB碼和用于繁體中文的BIG5碼（大五碼）。1980年發(fā)布的信息交換用漢字編碼字符集（GB 2312）一共收錄了7445個字符，包括6763個漢字和682個其他符號。1995年公布的漢字內碼擴展規(guī)范（GBK 1.0）收錄了21 886個符號，分為漢字區(qū)和符號區(qū)，漢字區(qū)包括21 003個字符。01000001雙字節(jié)010000

6、01216=65536國標碼第一章 數(shù)據(jù)與信息1.2 數(shù)據(jù)編碼實踐：通過以下網(wǎng)址查詢自己名字對應的國標碼（國標碼是一個4位十六進制數(shù)）https:/bianma/guobiaoma.php羅C2DE榮C8D91100 0010 1101 11101100 1000 1101 1001 圖像編碼圖像編碼：在滿足一定保真度的條件下，對圖像（位圖、矢量圖）數(shù)據(jù)進行變換、編碼和壓縮，以較少比特數(shù)表示圖像或圖像中所包含的信息的技術。我們以位圖為例，一起來學習圖像編碼的原理與方法，以及圖像文件大小的計算方法第一章 數(shù)據(jù)與信息1.2 數(shù)據(jù)編碼 圖像編碼（以位圖為例）第一章 數(shù)據(jù)與信息1.2 數(shù)據(jù)編碼 圖像編

7、碼的方式？彩色圖像如何編碼？（假設這幅圖為16色圖像：每個像素可能有16種顏色）黑白圖像：2種顏色（黑,白）0和1彩色圖像：16種顏色：幾位？1位每像素4位大小：9*8*4/8=36B第一章 數(shù)據(jù)與信息1.2 數(shù)據(jù)編碼 位圖文件的大小黑白圖像 有2種（2=21）可選顏色 圖像量化位數(shù)為116色圖像 有16種（16=24）可選顏色 圖像量化位數(shù)為4256色圖像 有256種（256=28）可選顏色 圖像量化位數(shù)為8實際上，一個位圖文件除了圖形數(shù)據(jù)；還包括文件頭，位圖信息頭、顏色信息等幾部分。第一章 數(shù)據(jù)與信息1.2 數(shù)據(jù)編碼 位圖文件的大小位圖文件的大小（字節(jié)數(shù)）=圖像分辨率*圖像量化位數(shù)/8+顏

8、色表項（4*顏色總數(shù)）+信息頭（共40個字節(jié)）+文件頭（共14個字節(jié)）+量化位數(shù)為24時，沒有顏色表項第一章 數(shù)據(jù)與信息1.2 數(shù)據(jù)編碼有一幅8位的位圖圖像，像素為1024*800，試確定其數(shù)據(jù)文件的大小。探究活動實踐第一章 數(shù)據(jù)與信息1.2 數(shù)據(jù)編碼答案：1024*800*8/8+4*256+40+14=820278B文件大小約為820KB提示：文件的大小（B）=圖像分辯率圖像量化位數(shù)8 +顏色表項+信息頭+文件頭 聲音編碼數(shù)據(jù)采樣時間上離散，幅度上連續(xù)數(shù)據(jù)量化-125，-124，.,0,1.,127數(shù)據(jù)編碼00110000,11100100,. 聲音編碼采樣就是把輸入的模擬信號按適當?shù)臅r間

9、間隔得到各個時刻的樣本值，使其轉換為時間上離散、幅度上連續(xù)的脈沖信號采樣頻率：每秒鐘采樣點的次數(shù) 知識點：奈奎斯特采樣定理：如果以一定時間間隔對某個信號進行采樣，并且采樣頻率高于該信號最高頻率的兩倍，則采樣值包含了原信號的全部信息。音頻信號常用的采樣頻率44.1kHz 22.05kHz 11.025kHz 第一章 數(shù)據(jù)與信息1.2 數(shù)據(jù)編碼 聲音編碼國標聲音量化等級分為256級，即28個，因此量化位數(shù)就是8位。量化級數(shù)越大，量化位數(shù)就越多，聲音質量就更好，占存儲空間也越大量化是把樣值信號的無限多個可能的取值，近似地用有限個數(shù)的數(shù)值來表示首先是將采樣信號幅度劃分為若干量化等級(課本右圖劃了256級)，然后將采樣后的信號幅度與所劃分的各個量化等級進行比較，向下取最接近的量化等級的數(shù)值。第一章 數(shù)據(jù)與信息1.2 數(shù)據(jù)編碼 聲音編碼量化位數(shù)為8：可用8位二進制數(shù)表示，最高位表示符號，正數(shù)位0，負數(shù)位1。編碼將量化后的采樣值用二進制數(shù)碼表示，并轉換為由二進制編碼0和1組成的數(shù)字信號。第一章 數(shù)據(jù)與信息1.2 數(shù)據(jù)編碼 聲音編碼編碼時采用的二進制位數(shù)越多，數(shù)據(jù)量越大，占用的存儲空間也越大。聲音存儲空間(B)=采樣頻率(HZ)*量化位數(shù)*聲道