高中信息技術(shù) 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(shù)必修一 數(shù)據(jù)與計(jì)算羅 榮深圳市西鄉(xiāng)中學(xué)一.模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)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(hào)與數(shù)字信號(hào)第一章 數(shù)據(jù)與信息1.2 數(shù)據(jù)編碼模擬信號(hào)是指用連續(xù)變化的物理量所表達(dá)的信息。信號(hào)的幅度，頻率隨時(shí)間做連續(xù)變化，如聲音信號(hào)，圖形信號(hào)等。1.2.1 模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)第一章 數(shù)據(jù)與信息1.2 數(shù)據(jù)編碼模擬信號(hào)是指用連續(xù)變化的物理量所表達(dá)的信息。信號(hào)的幅度，頻率隨時(shí)間做連續(xù)變化，如聲音信號(hào)，圖形信號(hào)等。1.2.1 模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)第一章 數(shù)據(jù)與信息1.2 數(shù)據(jù)編碼模擬信號(hào)是傳導(dǎo)能量的一種方式。在傳播過(guò)程中，能量

2、會(huì)不斷被損耗逐漸衰竭。1.2.1 模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)第一章 數(shù)據(jù)與信息1.2 數(shù)據(jù)編碼數(shù)字信號(hào)是離散時(shí)間信號(hào)的數(shù)字化表示。其信號(hào)的自變量，因變量都是離散的。1.2.1 模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)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(hào)的數(shù)據(jù)通信具有以下特點(diǎn)：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(hào)與數(shù)字信號(hào)應(yīng)用中的優(yōu)劣。探究活動(dòng)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(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)單易處理易干擾，傳輸距離短，易衰減抗干擾強(qiáng)；利于存儲(chǔ)；保密性和可靠性好成本高，技術(shù)復(fù)雜數(shù)字信號(hào)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(jiàn)的編碼條形碼：考試（考生信息） 超市

3、商品及價(jià)格信息二維碼：付款碼，健康碼，共享單車身份證號(hào)碼粵B 88888518000車牌號(hào)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(shù)的信號(hào)處理中，數(shù)據(jù)基本上是通過(guò)編碼將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)和傳輸，文字、圖像、聲音等類型的數(shù)據(jù)都可經(jīng)過(guò)編碼進(jìn)行存儲(chǔ)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(duì)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(guó)標(biāo)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(gè)字節(jié)（B） 8位01000

4、00101000001單字節(jié)01000001雙字節(jié)01000001認(rèn)識(shí)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(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼）33個(gè)標(biāo)點(diǎn)符號(hào)，運(yùn)算符號(hào)10個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字26個(gè)大寫字母26個(gè)小寫字母33個(gè)常用的不可見(jiàn)控制符01000001單字節(jié)28=25627=128使用了7位某公司想為每個(gè)員工分配一個(gè)唯一的二進(jìn)制位ID，以便計(jì)算機(jī)管理。如果有500名員工，則最少需要多少位來(lái)表示？如果又增加了200名員工，則是否需要調(diào)整位數(shù)？如果需要調(diào)整，應(yīng)該調(diào)整到多少位合適？探究活動(dòng)

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(guó)標(biāo)碼：漢字的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)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(hào)，并不能表示漢字，因此我國(guó)設(shè)計(jì)了用于處理漢字的簡(jiǎn)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(gè)字符，包括6763個(gè)漢字和682個(gè)其他符號(hào)。1995年公布的漢字內(nèi)碼擴(kuò)展規(guī)范（GBK 1.0）收錄了21 886個(gè)符號(hào)，分為漢字區(qū)和符號(hào)區(qū)，漢字區(qū)包括21 003個(gè)字符。01000001雙字節(jié)010000

6、01216=65536國(guó)標(biāo)碼第一章 數(shù)據(jù)與信息1.2 數(shù)據(jù)編碼實(shí)踐：通過(guò)以下網(wǎng)址查詢自己名字對(duì)應(yīng)的國(guó)標(biāo)碼（國(guó)標(biāo)碼是一個(gè)4位十六進(jìn)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(duì)圖像（位圖、矢量圖）數(shù)據(jù)進(jìn)行變換、編碼和壓縮，以較少比特?cái)?shù)表示圖像或圖像中所包含的信息的技術(shù)。我們以位圖為例，一起來(lái)學(xué)習(xí)圖像編碼的原理與方法，以及圖像文件大小的計(jì)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(shè)這幅圖為16色圖像：每個(gè)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(shí)際上，一個(gè)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?。ㄗ止?jié)數(shù)）=圖像分辨率*圖像量化位數(shù)/8+顏

8、色表項(xiàng)（4*顏色總數(shù)）+信息頭（共40個(gè)字節(jié)）+文件頭（共14個(gè)字節(jié)）+量化位數(shù)為24時(shí)，沒(méi)有顏色表項(xiàng)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(dòng)實(shí)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?。˙）=圖像分辯率圖像量化位數(shù)8 +顏色表項(xiàng)+信息頭+文件頭 聲音編碼數(shù)據(jù)采樣時(shí)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(hào)按適當(dāng)?shù)臅r(shí)間

9、間隔得到各個(gè)時(shí)刻的樣本值，使其轉(zhuǎn)換為時(shí)間上離散、幅度上連續(xù)的脈沖信號(hào)采樣頻率：每秒鐘采樣點(diǎn)的次數(shù) 知識(shí)點(diǎn)：奈奎斯特采樣定理：如果以一定時(shí)間間隔對(duì)某個(gè)信號(hào)進(jìn)行采樣，并且采樣頻率高于該信號(hào)最高頻率的兩倍，則采樣值包含了原信號(hào)的全部信息。音頻信號(hào)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(guó)標(biāo)聲音量化等級(jí)分為256級(jí)，即28個(gè)，因此量化位數(shù)就是8位。量化級(jí)數(shù)越大，量化位數(shù)就越多，聲音質(zhì)量就更好，占存儲(chǔ)空間也越大量化是把樣值信號(hào)的無(wú)限多個(gè)可能的取值，近似地用有限個(gè)數(shù)的數(shù)值來(lái)表示首先是將采樣信號(hào)幅度劃分為若干量化等級(jí)(課本右圖劃了256級(jí))，然后將采樣后的信號(hào)幅度與所劃分的各個(gè)量化等級(jí)進(jìn)行比較，向下取最接近的量化等級(jí)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(jìn)制數(shù)表示，最高位表示符號(hào)，正數(shù)位0，負(fù)數(shù)位1。編碼將量化后的采樣值用二進(jìn)制數(shù)碼表示，并轉(zhuǎn)換為由二進(jìn)制編碼0和1組成的數(shù)字信號(hào)。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(shí)采用的二進(jìn)制位數(shù)越多，數(shù)據(jù)量越大，占用的存儲(chǔ)空間也越大。聲音存儲(chǔ)空間(B)=采樣頻率(HZ)*量化位數(shù)*聲道