【課件】第一單元 項(xiàng)目二 探究計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示-認(rèn)識數(shù)據(jù)編碼 課件-高中信息技術(shù)滬科版（2019）必修1

探秘計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示——認(rèn)識數(shù)據(jù)編碼項(xiàng)目二【2019滬科教版高中信息技術(shù)：必修一數(shù)據(jù)與計(jì)算】項(xiàng)目二：探秘計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示——認(rèn)識數(shù)據(jù)編碼學(xué)習(xí)目標(biāo)Learningobjectives1、了解數(shù)據(jù)編碼的意義和作用，體會數(shù)據(jù)編碼的基本思想與方法。2、經(jīng)歷數(shù)值數(shù)據(jù)編碼的過程，掌握數(shù)值編碼的基本方法。3、了解計(jì)算機(jī)處理文本數(shù)據(jù)的基本過程，知道常用的文本數(shù)據(jù)的編碼方式。4、經(jīng)歷聲音數(shù)字化的過程，掌握聲音數(shù)據(jù)數(shù)字化的基本方法。了解聲音數(shù)字化的基本原理，知道采樣頻率、量化位數(shù)和聲道數(shù)對數(shù)字化音頻文件大小及效果的影響。5、經(jīng)歷圖像數(shù)字化的過程，掌握圖像數(shù)據(jù)數(shù)字化的基本方法，了解圖像數(shù)字化的基本原理，知道分辨率和量化位數(shù)對位圖的影響。01PART認(rèn)識編碼編碼的核心概念項(xiàng)目二：探秘計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示——認(rèn)識數(shù)據(jù)編碼核心概念編碼（encoding）是指預(yù)先規(guī)定的方法將文字、數(shù)值或其他對象轉(zhuǎn)換成規(guī)定的符號組合，或?qū)⑿畔?、?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為規(guī)定的脈沖電信號。在計(jì)算機(jī)中，編碼一般是指用預(yù)先規(guī)定的方法將數(shù)字、文字、圖像、聲音、視頻等對象編程二進(jìn)制代碼的過程。身份證號車牌號準(zhǔn)考證號手機(jī)號二進(jìn)制代碼計(jì)算機(jī)室由邏輯電路組成的，邏輯電路只有高低兩種電位狀態(tài)，正好可以表示0與1，所以采用二進(jìn)制來存儲和表示數(shù)據(jù)。項(xiàng)目二：探秘計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示——認(rèn)識數(shù)據(jù)編份證號碼18位數(shù)字組成湖南省懷化市通道縣出生年月日前兩位當(dāng)?shù)嘏沙鏊木幋a；倒數(shù)第二位雙數(shù)代表女，單數(shù)代表男；最后一位為校驗(yàn)碼，可以是0-10的數(shù)字，如果是數(shù)字10，則用X代替。項(xiàng)目二：探秘計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示——認(rèn)識數(shù)據(jù)編碼編碼的功能和意義1、鑒別：編碼是對象的唯一標(biāo)識。2、排序：編碼符號都是有一定順序的，比較容易進(jìn)行排序。3、專用含義：如身份證號包含出生日期等計(jì)算機(jī)如何識別這些數(shù)字的？?序號姓名準(zhǔn)考證號1張20210012王20210023李20210034楊20210045吳20210056周20210067趙20210078孫20210089錢202100902PART數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼數(shù)制、轉(zhuǎn)換、編碼項(xiàng)目二：探秘計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示——認(rèn)識數(shù)據(jù)編碼1、數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼要想用計(jì)算機(jī)存儲和處理數(shù)據(jù)，必須對它們進(jìn)行編碼，將它們轉(zhuǎn)換成有0和1組成的二進(jìn)制代碼。數(shù)制十進(jìn)制（0123456789）二進(jìn)制（01）八進(jìn)制（01234567）十六進(jìn)制（01……9ABCDEF）R進(jìn)制(01……R-1)數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼過程數(shù)值數(shù)據(jù)二進(jìn)制數(shù)0、1代碼轉(zhuǎn)換編碼二進(jìn)制數(shù)與十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制012345二進(jìn)制011011100101十進(jìn)制67891011二進(jìn)制1101111000100110101011十進(jìn)制121314151617二進(jìn)制11001101111011111000010001項(xiàng)目二：探秘計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示——認(rèn)識數(shù)據(jù)編碼二進(jìn)制與十進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換將37.375十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)是多少（100101.011）？372182924222120…………1…………0…………1…………0…………0…………1余數(shù)低位高位整數(shù)部分的轉(zhuǎn)換0.375Ⅹ2————0.750Ⅹ2————1.500Ⅹ2————1.000…………1…………0…………1低位高位小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換練一練十進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)3551431031001011100011110011101011110011175二進(jìn)制如何轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制？項(xiàng)目二：探秘計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示——認(rèn)識數(shù)據(jù)編碼二進(jìn)制與十進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換100101165432101x26+0x25+0x24+1x23+0x22+1x21+1x20=75數(shù)制轉(zhuǎn)換工具h(yuǎn)ttps://tool.lu/hexconvert/64+0+0+8+0+2+1按權(quán)相加法把二進(jìn)制數(shù)寫成加權(quán)系數(shù)展開式，然后按十進(jìn)制加法規(guī)則求和。權(quán)：基數(shù)的若干次冪基數(shù)：數(shù)制樹表示數(shù)值所需要的數(shù)字字符的綜合。二進(jìn)制的基數(shù)為：2項(xiàng)目二：探秘計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示——認(rèn)識數(shù)據(jù)編碼2、編碼計(jì)算機(jī)中數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼分為原碼、反碼和補(bǔ)碼。通常情況下，計(jì)算機(jī)用一個數(shù)的最高位存放符號，即用0、1表示正負(fù)符號，正數(shù)為0，負(fù)數(shù)為1，這個二進(jìn)制位稱為符號位。原碼反碼補(bǔ)碼正數(shù)符號位（0）+數(shù)字部分（如果原數(shù)不足n-1位，在高位補(bǔ)0）同原碼同原碼負(fù)數(shù)符號位（1）+數(shù)字部分（如果原數(shù)不足n-1位，在高位補(bǔ)0在原碼的基礎(chǔ)上，符號位不變，其余各位取反在反碼的基礎(chǔ)上+1原碼反碼補(bǔ)碼知識拓展：/wqbin/p/11142873.html03PART文本數(shù)據(jù)的編碼西文編碼、漢字編碼、Unicode項(xiàng)目二：探秘計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示——認(rèn)識數(shù)據(jù)編碼1、西文字符的編碼應(yīng)用最廣泛的西文字符編碼方案是ASCII碼。由美國國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會制定的通用單字節(jié)字符編碼方案。標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼是用7個二進(jìn)制位表示一個字符，只能表示128個字符，無法滿足西文字符編碼的需求，后來又?jǐn)U充了128個字符，稱為擴(kuò)展ASCII碼。例如：字母A：1000001數(shù)字9：0111001項(xiàng)目二：探秘計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示——認(rèn)識數(shù)據(jù)編碼2、漢字的編碼常用漢字近5000個，每個漢字占用兩個字節(jié)即16位二進(jìn)制編碼才能滿足。1980年，中國國家標(biāo)準(zhǔn)總局發(fā)布了中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB2312-1980《信息交換用漢字編碼字符集——基本集》，又稱國標(biāo)碼。計(jì)算機(jī)中常見存儲單位及換算關(guān)系B(Byte)字節(jié)1B=8b(bit)位KB千字節(jié)1KB=1024BMB兆字節(jié)1MB=1024KBGB吉字節(jié)1GB=1024MBTB太字節(jié)1TB=1024GB04PART聲音數(shù)字化采樣、量化、編碼項(xiàng)目二：探秘計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示——認(rèn)識數(shù)據(jù)編碼現(xiàn)實(shí)世界的聲音是一種連續(xù)的波，稱為聲波。主要有兩個參數(shù)：幅度和頻率。用計(jì)算機(jī)處理聲音數(shù)據(jù)，必須把連續(xù)變化的波形信號轉(zhuǎn)換成為離散的數(shù)字信號，將幅度和頻率以0和1編碼的形式表示出來，這一過程稱為聲音的數(shù)字化。包含三個過程：采樣、量化、編碼。采樣量化編碼模擬聲音信號數(shù)字聲音信號項(xiàng)目二：探秘計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示——認(rèn)識數(shù)據(jù)編碼1、采樣采樣即每隔一段時間在模擬聲音信號的波形上采集一個幅度值。采樣時，在波形信號上按時間維度等距離地選取若干個離散的點(diǎn)，并記錄下幅度值。計(jì)算機(jī)每秒鐘在模擬聲音信號的波形上采樣的次數(shù)為采樣頻率。常見的采樣頻率44.1kHz、22.05kHz、11.025kHz。采樣頻率越高，即采樣的時間間隔越短，則單位時間內(nèi)得到的聲音樣本數(shù)據(jù)越多，對聲音的信號波形的表示越精準(zhǔn)，聲音的保真度越高。項(xiàng)目二：探秘計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示——認(rèn)識數(shù)據(jù)編碼2、量化在采樣之后，要用二進(jìn)制數(shù)將采樣得到的幅度值表示出來，這個過程就是量化。第一步：確定量化位數(shù)。第二步：將聲音信號的幅度值范圍劃分為2的N次冪個量化級數(shù)。第三步：確定采樣點(diǎn)的量化值。第四步：用二進(jìn)制數(shù)表示這些采樣點(diǎn)的量化值。這里的N是量化位數(shù)，量化位數(shù)越多，數(shù)字化精度越高，聲音越保真。項(xiàng)目二：探秘計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示——認(rèn)識數(shù)據(jù)編碼3、編碼在采樣和量化之后，模擬聲音信號轉(zhuǎn)化為一組二進(jìn)制數(shù)序列，再通過編碼將其按照一定的規(guī)則記錄下來。不同的編碼方式形成不同格式的音頻文件，如：WAV格式、MP3格式、MIDI格式、APE格式等十余種。數(shù)據(jù)量（單位：字節(jié)）=數(shù)據(jù)率×次序時間=（采樣頻率×量化位數(shù)×聲道數(shù)）÷8×持續(xù)時間例如：一張CD-ROM中存放1小時的數(shù)字音樂，則其數(shù)據(jù)量計(jì)算為：

數(shù)據(jù)量=（44100×16×2）÷8×60×60B=635040000B=606MB采樣頻率、量化位數(shù)和聲道數(shù)是數(shù)字化音頻技術(shù)的技術(shù)指標(biāo)，被稱為數(shù)字化的三要素。這三個要素直接影響著數(shù)字化后音頻的質(zhì)量及其數(shù)據(jù)量大大小。一個字節(jié)由8個二進(jìn)制數(shù)組成05PART圖像數(shù)字化采樣、量化、編碼項(xiàng)目二：探秘計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示——認(rèn)識數(shù)據(jù)編碼1、采集圖像的采集是按一定的空間間隔自左向右、自上而下提取畫面信息，將一副連續(xù)的模擬圖像在空間上轉(zhuǎn)換成若干個離散的像素點(diǎn)。每個像素點(diǎn)呈現(xiàn)不同的顏色和亮度。RBG模式：紅藍(lán)綠CMYK模式：青色、品紅、黃色、黑色

一幅圖片包含的橫向和縱向的像素點(diǎn)稱為圖片分辨率。例如：640x4801680x10501440x900圖片分辨率越高，采樣精度越高，數(shù)字化后圖像越清晰，同時所占存儲空間越大。項(xiàng)目二：探秘計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示——認(rèn)識數(shù)據(jù)編碼2、量化圖像的量化是將采樣得到的每個像素點(diǎn)的顏色或者亮度用若干二進(jìn)制數(shù)表示出來。記錄每個像素點(diǎn)的顏色或者亮度所需要的二進(jìn)制位數(shù)，稱為顏色深度。一幅24位真彩色RGB圖，它的三原色每種光的強(qiáng)度被分成256（0~255）個級別，需要用8個二進(jìn)制位數(shù)來表示。數(shù)據(jù)量（單位：字節(jié)）=圖像分辨率×顏色深度÷8例如：右圖數(shù)據(jù)量的計(jì)算：1920×1200×24÷8=6912000B=6.59MB相同分辨率圖像，顏色深度越大，圖像所占存儲空間越大。？項(xiàng)目二：探秘計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示——認(rèn)識數(shù)據(jù)編碼3、編碼圖像的編碼是按照一定的格式將位圖上各個像素點(diǎn)的量化數(shù)據(jù)記錄下來的過程。由于位圖的數(shù)據(jù)量大，并且含有大量的重復(fù)數(shù)據(jù)，編碼時一般采用數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)進(jìn)行壓縮和還原處理。不同的編碼方法不同形成了不同格式的圖像文件。如：