資源簡介

(共22張PPT)
數據編碼
計算機存儲單位
計算機中的所有數據都以二進制形式進行存儲和處理。計算機中存儲一個“0”或“1”占用一個二進制位，稱為1比特（bit），比特是計算機存儲數據的最小單位。8個二進制位組成一個字節（byte），字節是計算機中存儲數據的基本單位。
1比特（bit）
1字節（byte）
計算機存儲單位
存儲單位 換算關系
B(byte)，字節 1B=8b(bit)
KB（kilobyte），千字節 1kB=1024B=210B
MB(megabyte)，兆字節 1MB=1024KB=210KB
GB(gigabyte)，吉字節 1GB=1024MB=210MB
TB(terabyte)，太字節 1TB=1024GB=210GB
PB(petabyte)，拍字節 1PB=1024TB=210TB
EB(exabyte)，愛字節 1EB=1024PB=210PB
計算機中常見的存儲單位與換算關系
字符編碼
字符是多種文字和符號的總稱，是人和計算機交互過程中不可或缺的重要內容。
Hello 你好

0123456789
、 \ {} ()
, * $ % #
@ ~ &
文字字符
數字字符
特殊字符
字符編碼
由于計算機只能識別二進制數據，所以在處理各種類型的字符數據時，需要將字符轉換為計算機可以識別的二進制數據。計算機通過特定的字符編碼來將字符轉換為二進制數據。
所謂字符編碼，即人為地制定常見字符和二進制編碼之間的一一對應關系，形成字符編碼標準，以實現字符數據的處理。
A
01000001
字符編碼
美國信息交換標準碼（America Standard for Information Interchange,ASCII）編碼標準是最早的字符編碼標準。ASCII編碼包括英文字母、數字和特殊字符，使用一個字節（8位）來表示一個字符。
因為ASCII編碼包含的字符不能顯示其他語言的字符，為了支持顯示更多字符，后來出現了其他的字符編碼標準，如Unicode。Unicode可以表示幾乎所有語言中的所有字符，包括英文、中文、日文、韓文等。
我國目前常用的字符編碼標準是GB18030-2005，是強制性國家標準，采用單字節、雙字節和4字節的變長編碼。除此之外，UTF-8也是我國廣泛使用的字符編碼標準。
聲音編碼
振幅
時間
聲音是一種波。
振幅反應聲音響度的強弱
頻率反應聲音音調的高低
聲音編碼
為什么微信語音和現實中說話的聲音聽起來不一樣呢？
模擬信號
數字信號
數字化
聲音編碼
聲音數字化的基本方法是按照一定的時間間隔采集聲波的振幅，并將其轉換為二進制數序列。聲音數字化的基本步驟是采樣、量化和編碼。
聲音編碼
采樣：以相等的時間間隔來測得聲音模擬信號的模擬量值，對其進行離散化提取。
采樣頻率指每秒聲音被測量的次數，以Hz（赫茲）為單位。例如，高保真音樂采樣頻率一般為44.1kHz，即每秒采樣44100次。
量化值
采樣
采樣頻率越高，數字化后的聲音質量越好，越接近原聲。
6
2.3
5
9
10.5
7
15
9
14
12
聲音編碼
量化：將采樣值變換到最接近的整數值，即用有限個數的數值近似地表示原來連續變化的值。
量化值
6
2
5
9
10
7
15
量化
9
14
12
圖中共有 16 個量化級別（0 ～ 15），因此每個量化值可以用 4 位二進制數表示，即量化位數是4。量化位數越多，量化值就會越接近采樣值，音頻的精度就越高。
聲音編碼
編碼：將量化值轉換為二進制數據，形成二進制編碼。
量化值
6
2
5
9
10
7
15
采樣
量化
樣本序號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
量化值 6 2 5 9 10 7 9 15 14 12
二進制編碼 0110 0010 0101 1001 1010 0111 1001 1111 1110 1100
編碼
9
14
12
聲音存儲容量
音頻所占的存儲容量取決于采樣頻率、量化位數、聲道數和時長，其計算公式為：
音頻所占的存儲容量 = 采樣頻率 × 量化位數 × 聲道數 × 時長 /8
例 ：一首時長為 100 s 的雙聲道音樂，采樣頻率為 44.1 kHz，量化位數為 16，計
算該音樂的音頻所占的存儲容量。
音頻所占的存儲容量 =44 100 ×16×2×100 /8=17640000 B
=17640000/1024/1024 ≈ 17 MB
圖像編碼
一副圖像可以看作由許多彩色或各種級別灰度的點組成的，這些點按橫縱進行排列，被稱為像素。
圖像的數字化也要經過采樣、量化、編碼三個步驟。
圖像編碼
采樣即采集圖像的像素點，采樣質量的高低用圖像分辨率來表示，也就是圖像在水平和垂直方向上的像素數量，即“水平像素數×垂直像素數”
750×500
200×133
50×33
分辨率越高，圖像質量越高
圖像編碼
量化：用數值來表示圖像每個像素點的顏色。量化的重要參數是圖像能夠容納的顏色總數，由圖像的量化位數決定。
量化位數：也叫做顏色深度，指圖像中像素顏色所占的二進制位。比如圖像中只有黑白兩種顏色，用1個二進制位就能表示出圖中的兩種顏色，即該圖像的顏色深度是1。
圖像編碼
量化位數：4
量化位數：6
量化位數：8
常見的彩色圖像顏色深度有 8 位、16 位、24 位和 32 位等，顏色深度為 n，能表示的顏色就有 2n 種。一般來說，顏色深度越大，圖像的色彩就越豐富，圖像占用的存儲空間也就越大。
圖像編碼
編碼：將圖像上的每個像素都用相應的二進制顏色編碼來表示。
不同顏色深度的圖像中，相同的顏色的二進制編碼不同。比如在黑白圖像中，白色用1位二進制表示，即白色的二進制編碼為 1，但在顏色深度為8位的圖像中，白色要用八位二進制來表示，即11111111。
圖像編碼
位圖圖像所占存儲空間由該圖像的水平像素數、垂直像素數以及顏色深度來決定，計算公式為：
圖像所占的存儲容量=水平像素數×垂直像素數×顏色深度/8
例：圖像尺寸為 90×72 像素，顏色深度為 24 位，計算該圖像所占的存儲容量。
圖像所占的存儲容量 =90×72×24/8=19440B
=19440/1024 ≈ 19 KB
圖像和視頻編碼
視頻畫面是由以一定的速度連續播放的一組靜態圖像形成的，這些靜態圖像被稱為
幀。當連續的圖像變化超過 24 幀/s 時，根據視覺暫留原理，就會形成比較流暢的視頻畫面。
通過智能手機、平板計算機和數字攝像機等設備可以直接錄制數字視頻。此外，通過視頻采集卡的輸入端口可以采集模擬視頻信號，對其進行數字化處理后，就可生成數字視頻文件。
文件格式和文件壓縮
數據壓縮：按照一定的編碼規則對數據進行重新組合，以去除數據冗余以使文件更少地占用存儲空間和縮短傳輸時間。
數據壓縮分為無損壓縮和有損壓縮，無損壓縮指對壓縮后的數據進行還原后，得到的數據與壓縮前完全相同。有損壓縮指在壓縮過程中會損失一定的信息，壓縮后的數據無法還原成壓縮前的樣子。
常用的無損壓縮算法主要有 DEFLATE、LZMA 等算法，可以形成以ZIP和7Z為主流格式的壓縮文件。壓縮后所生成的文件稱為壓縮包，可能只有原來文件的幾分之一，甚至更小。壓縮包中的數據可以用壓縮軟件還原，即恢復到原始狀態，這個過程稱為解壓縮。
常見音頻文件格式
常見視頻文件格式
常見圖像文件格式
WAV格式：無損壓縮格式
APE格式：無損壓縮格式
AMR格式：有損壓縮格式
MP3格式：有損壓縮格式
AVI格式：有損壓縮格式
WMV格式：有損壓縮格式
MP4格式：有損壓縮格式
BMP格式：無損壓縮格式
PNG格式：無損壓縮格式
GIF格式：無損壓縮格式
JPEG格式：有損壓縮格式
JPG格式：有損壓縮格式
文件格式和文件壓縮

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