.數(shù)據(jù)采集與編碼-2024-2025學(xué)年《信息技術(shù)》高中·必修 1 數(shù)據(jù)與計(jì)算（浙教版）

1001B=()O10110B=()H77O=()H練習(xí)：1001D=()H456D=()B1101B=()D1BCH=()DCDH=()B第一單元第4課時(shí)

數(shù)據(jù)編碼字符

聲音圖像

視頻數(shù)字化數(shù)字化0、1構(gòu)成的二進(jìn)制編碼(1)英文字符編碼方案——ASCII

在計(jì)算機(jī)中，所有的數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)和運(yùn)算時(shí)都要使用二進(jìn)制數(shù)表示(因?yàn)橛?jì)算機(jī)用高電平和低電平分別表示1和0)。為了處理英文字符，美國信息標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)制定ASCII(AmericanStandardCodeforInformationInterchange)美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼。

在ASCII編碼方案中，制定了包含128個(gè)英文字符的字符集，包括英文大小寫字母、數(shù)字、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)等。提問思考：至少需要幾個(gè)字節(jié)可以表示128個(gè)字符呢？1個(gè)字節(jié)為8位，可以表示256種情況。因此，ASCII采用1個(gè)字節(jié)對(duì)128個(gè)字符進(jìn)行編碼。

ASCII碼采用

7位二進(jìn)制編碼，7位編碼的ASCII碼字符集包含了27=128個(gè)字符。在計(jì)算機(jī)內(nèi)，每個(gè)字符的ASCII碼用

8位二進(jìn)制（共

1個(gè)字節(jié)）來存放，字節(jié)的最高位為校驗(yàn)位，其值為

0。

中文字符編碼方案（1）

GB2312-19801980年，我國頒布了GB2312-1980，即《信息交換用漢字編碼字符集——基本集》。共收錄了6763個(gè)漢字，以及包括數(shù)字、拉丁字母、希臘字母等在內(nèi)的682個(gè)字符。GB2312-1980兼容ASCII編碼，依然用單字節(jié)表示ASCII規(guī)定的英文字符，采用2個(gè)字節(jié)表示1個(gè)漢字以及其他字符。（2）GB18030-2005

在GBK的基礎(chǔ)上，GB18030-2005又增加了少數(shù)民族的文字。采用單字節(jié)、雙字節(jié)和4字節(jié)的變長編碼，且能夠向下兼容GBK、GB2312和ASCII。（3）unicode字符集與編碼方案

國際標(biāo)準(zhǔn)化組織和Unicode組織制定了unicode字符集，致力于將世界上所有文字和符號(hào)都納入，以滿足使用不同語言的人利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息交流。對(duì)于unicode字符集，常見的編碼方案有UTF-8、UTF-16、UTF-32等。計(jì)算機(jī)處理字符的過程

輸入碼

機(jī)內(nèi)碼

輸出碼/字型碼漢字點(diǎn)陣用點(diǎn)陣表示的漢字字形代碼，漢字字型經(jīng)過點(diǎn)陣數(shù)字化后構(gòu)成一串二進(jìn)制點(diǎn)陣。點(diǎn)陣：用點(diǎn)表示漢字形狀的一種方法，一個(gè)點(diǎn)用一個(gè)2進(jìn)制位表示，每個(gè)點(diǎn)有亮、滅兩種狀態(tài)，用一個(gè)2進(jìn)制位的“1”或“0”來對(duì)應(yīng)表示。漢字點(diǎn)陣有16×16,24×24,32×32等圖中是16*16的點(diǎn)陣，需

個(gè)字節(jié)聲音編碼010203聲音數(shù)據(jù)如何轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、處理的二進(jìn)制數(shù)？哪些因素影響音頻的質(zhì)量與存儲(chǔ)空間？怎樣計(jì)算未壓縮音頻在存儲(chǔ)容量？模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)數(shù)字化傳感器可直接獲得的可由模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換得來隨時(shí)間變化時(shí)連續(xù)的、波形光滑的隨時(shí)間變化時(shí)非連續(xù)的、臺(tái)階狀模擬信號(hào)的值為模擬數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)信號(hào)的值為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)不可以直接被電腦處理用二進(jìn)制數(shù)表示，計(jì)算機(jī)可以直接處理聲音模擬信號(hào)時(shí)間t振幅模擬信號(hào)一般經(jīng)過采樣、量化、編碼后轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)時(shí)間t振幅1s2s3s4s5s6s聲音數(shù)字化第一步:采樣以相等的時(shí)間間隔(通常為1秒)測(cè)得多少個(gè)聲音模擬信號(hào)的值123456采樣點(diǎn)越多還是越少質(zhì)量更好?采樣頻率：每秒采樣聲音的次數(shù)，單位為赫茲（Hz），常用單位千赫茲（1kHz）1kHz=1000Hz時(shí)間t振幅1s2s3s4s5s6s123456789101112時(shí)間t振幅1s2s3s4s5s6s123456每秒采集1次每秒采集2次比一比采樣頻率越高聲音還原度越好，記錄數(shù)據(jù)越多，存儲(chǔ)容量越大。采樣頻率越高，音質(zhì)越好，存儲(chǔ)容量越大。采樣點(diǎn)越多（采樣頻率越高），越接近真實(shí)聲音，音質(zhì)越好。時(shí)間t振幅1s2s3s4s5s6s12345670第二步:量化將采樣點(diǎn)的值分級(jí)量化，按最接近的整數(shù)取整。用有限個(gè)數(shù)近似表示原來連續(xù)變化的值。聲音數(shù)字化量化值244742分級(jí)越多還是越少質(zhì)量會(huì)更好？比一比時(shí)間t1s2s3s4s5s6s12345670量化值244742時(shí)間t1s2s3s4s5s6s12345678量化值4781384910111213141503位二進(jìn)制幾位二進(jìn)制4位二進(jìn)制聲音數(shù)字化量化位數(shù)：每個(gè)采樣值存儲(chǔ)的二進(jìn)制位數(shù)。量化位數(shù)越多，聲音越接近真實(shí)聲音，音頻的質(zhì)量越好；但所占存儲(chǔ)容量越大。時(shí)間t1s2s3s4s5s6s12345678量化值478138491011121314150聲音數(shù)字化第三步:編碼確定編碼規(guī)則，優(yōu)化數(shù)據(jù)排列。未壓縮、無損壓縮與有損壓縮類型音頻格式文件無壓縮WAV無損壓縮APE有損壓縮MP3、AMR聲音數(shù)字化模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)采樣編碼量化采集模擬值分級(jí)量化確定編碼規(guī)則采樣頻率量化位數(shù)數(shù)據(jù)壓縮（文件格式）影響音頻質(zhì)量的因素聲道數(shù)聲音錄制時(shí)的音源數(shù)量或回放時(shí)相應(yīng)的揚(yáng)聲道數(shù)量單聲道、雙聲道（立體聲）未壓縮音頻文件存儲(chǔ)容量的計(jì)算音頻文件存儲(chǔ)容量(單位：b）

采樣頻率（Hz）×量化位數(shù)（b）×聲道數(shù)×?xí)r長（s）=例：設(shè)語音信號(hào)的采樣頻率是10kHz，若量化位數(shù)為8位，雙聲道輸出，則每秒鐘的數(shù)據(jù)量約為（

）KB。A.9.77B.19.53C.80D.156.25?？偨Y(jié)與練習(xí)聲音編碼聲音數(shù)字化的過程采樣：確定采樣點(diǎn)量化：確定量化值編碼：確定編碼規(guī)則音頻質(zhì)量影響因素采樣頻率量化位數(shù)聲道數(shù)壓縮方式（文件格式）無壓縮音頻文件存儲(chǔ)容量計(jì)算（b）=采樣頻率（Hz）×量化位數(shù)（bit）×聲道數(shù)×?xí)r長（s）思考010203圖像數(shù)據(jù)如何轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、處理的二進(jìn)制數(shù)？哪些因素影響圖像質(zhì)量？哪些因素影響圖像存儲(chǔ)空間？24圖一圖二放大不影響圖像質(zhì)量（不會(huì)失真）色彩層次豐富，放大圖像不清晰，像馬賽克。矢量圖位圖位圖圖像每一個(gè)方格叫做像素。位圖是由一個(gè)一個(gè)獨(dú)立的像素構(gòu)成。位圖圖像思考：如何將手里的舊照保存到電腦里？帶有攝像設(shè)備的電腦掃描儀數(shù)碼照相機(jī)智能手機(jī)這些設(shè)備是如何將圖像數(shù)字化的？為什么有些圖像清晰？有些又模糊不清呢？圖像數(shù)字化：模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的過程第一步:采樣在水平和垂直方向上，分割形成的像素矩陣。即用有限的像素描述圖像。水平：4個(gè)像素垂直：4個(gè)像素總像素：16個(gè)像素分辨率：4×4輸入分辨率：單位長度（如每厘米）內(nèi)像素個(gè)數(shù)體驗(yàn)活動(dòng)1：改變像素分辨率：4×4分辨率：8×8單位長度內(nèi)，像素個(gè)數(shù)越多，越能表達(dá)圖像的細(xì)節(jié)，畫質(zhì)越好。分辨率：16×16256個(gè)像素分辨率：64×644096個(gè)像素分辨率：512×512262144個(gè)像素圖像分辨率越高，像素個(gè)數(shù)就越多，圖像就越清晰，存儲(chǔ)容量就越大。圖像數(shù)字化第二步:量化像素屬性進(jìn)行分級(jí)量化。每一級(jí)對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)，用有限的數(shù)近似值表示連續(xù)變化的各項(xiàng)屬性。字符的點(diǎn)陣輸出像素顏色、亮度等屬性還是連續(xù)變化的。

21=2用1位二進(jìn)制數(shù)表示一個(gè)像素的顏色信息。顏色分級(jí)顏色01量化級(jí)為2色編碼01量化級(jí)為4色22=4用2位二進(jìn)制數(shù)表示一個(gè)像素的顏色信息。顏色分級(jí)顏色0123編碼00011011量化級(jí)為16色24=16用4位二進(jìn)制數(shù)表示一個(gè)像素的顏色信息。顏色分級(jí)顏色0123456789101112131415編碼0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111比一比顏色數(shù)：2色表示一個(gè)像素的二進(jìn)制位是1位顏色數(shù)：4色表示一個(gè)像素的二進(jìn)制位是2位顏色數(shù)：16色表示一個(gè)像素的二進(jìn)制位是4位顏色深度：像素顏色所占二進(jìn)制位數(shù)。顏色深度越多，可表達(dá)的色彩越豐富，但存儲(chǔ)容量也越大。圖像數(shù)字化第三步:編碼為減少存儲(chǔ)容量，提高傳輸速度。確定編碼的方法，借助圖像壓縮技術(shù)生成不同文件。

類型未壓縮無損壓縮有損壓縮格式BMPTIFFJPEG/JPG存儲(chǔ)容量相對(duì)較大不損失信息壓縮比小損失一定信息壓縮比大壓縮編碼（無損壓縮）AAAAAAAA

A08CCCEEEEEEEETWWWWW

C03E12T01W05

圖像數(shù)字化模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)采樣編碼量化輸入分辨率(像素矩陣)顏色深度（色階）數(shù)據(jù)壓縮（文件格式）思考010203圖像數(shù)據(jù)如何轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、處理的二進(jìn)制數(shù)？采樣量化編碼分辨率顏色深度文件格式哪些因素影響圖像質(zhì)量？哪些因素影響圖像存儲(chǔ)空間？未壓縮圖像存儲(chǔ)容量的計(jì)算存儲(chǔ)容量（單位：b）水平像素×垂直像素×顏色深度（b）

=例：圖像尺寸為90×72像素，256色，該圖像所占存儲(chǔ)容量是多少字節(jié)？體驗(yàn)RGB模式R紅色（Red）：0-255G紅色（Green）:0-255B紅色（Blue）：0-255分析：RGB模式顏色深度是()位。拓展延伸RGB（Red，Green，Blue）色彩模式十進(jìn)制表示RGB（64，224，208）十六進(jìn)制表示：#40E0D0，用兩位表示一種顏色顏色

十進(jìn)制表示十六進(jìn)制表示紅色

RGB（255，0，0）#FF00