資源簡介

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數
據
編
碼
廣教版高一信息技術
一
什么是模擬信號？
二
什么是數字信號？
目
錄
CONTENTS
三
文字編碼
四
圖像編碼
五
聲音編碼
數據編碼與傳輸
將現實世界的事物現象符號化、數據化。按照編碼格式的不同，可以分為模擬信號和數字信號
數據編碼
A
不同的數據必須轉換為相應的信號才能進行傳輸，在計算機內部，信息只有經過數字化才能表示、存放和傳遞。
數據傳輸
B
一、什么是模擬信號？
模擬信號：是指用連續變化的物理量所表達的信息。其信號的幅度、頻率或相位隨時間作連續變化，如聲音信號、圖形信號等。
二、什么是數字信號？
數字信號：是離散時間信號的數字化表示，其信號的自變量、因變量都是離散的。例如：開關電路中輸出信號和電壓脈沖都是離散的信號。
在計算機中，數字信號的大小常用有限位的二進制表示。字長為2的二進制數可表示00、01、10、11四種數字信號
課堂活動
討論：模擬信號和數字信號的優缺點
名稱
優點
缺點
模擬信號
數字信號
遠距離傳輸哪個更好？
價格低，支持多路頻分復用技術
傳輸距離短、抗抗干擾差，信號放大后噪音也放大
數據壓縮保密性好，智能糾錯
器件成本高，線路要求嚴格
數字信號
文字編碼
A
圖像編碼
B
聲音編碼
C
編碼的基本方式
文字、圖像、聲音等類型的數據都可以經過編碼進行存儲和傳輸，視頻等數據文件也可以被編碼成數據文件，程序設計也屬于編碼，編碼是數據存儲及表現的基礎，也是人們認識世界的基礎。
三、文字編碼
01
ASCII碼
1960年，香農創立了的基本字符編碼系統，即ASCII碼（美國標準信息交換代碼），用7位二進制碼為所有的英文字母（大小寫52個）、阿拉伯數字（10個）和常用的不可見控制符33個以及標點符號、運算符等（33個）建立了轉換碼，第一次將符號轉化為“0”和“1”構成的編碼。
02
國標碼
創建于1980年，目的為了使每個漢字有一個全國統一的代碼而頒布了漢字編碼的國家標準。每個漢字有個二進制編碼，叫漢字國標碼。
在我國漢字代碼標準GB2312-80中有6763個常用漢字規定了二進制編碼。國標碼是一個4位十六進制數。
文字（字符）編碼是效率相對較低的編碼方式，有單字節碼和雙字節碼兩種，其中ASCII碼和莫爾斯碼屬于單字節碼，國標碼（GBK）、統一碼（Unicode）屬于雙字節碼。
ASCII碼
國標碼
字母A的ASCII碼二進制表示：01000001
四、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）數據進行變換、編碼和壓縮，以較少比特數表示圖像或圖像中所包含的信息的技術。
01
02
矢量圖：用直線和曲線描述圖形，數據量小，圖形放大或縮小不失真，但色彩不豐富。
位圖：圖形是由許多像素點組成，數據量大，放大會失真，但色彩豐富。
1、圖像編碼——以位圖為例
位圖，最小單位為光柵點（或稱像素），因而也叫點陣圖或像素圖。位圖采用映射存儲格式，即每個像素映射為一個數據，存放在以字節為單位的矩陣中。
11111111
00000110
10000110
11111111
10000000
01100011
01111100
10000001
1個像素
黑白像素分別映射為0和1，通常采用16進制編碼，表示為：FF,06,86,FF,81,63,7C,81
2、位圖文件的大小
計算機二進制系統中，每個0或1就是1位（bit,數據存儲的最小單位），8位稱為1個字節(Byte)。黑白圖像，每個像素有2種顏色（黑、白）可選，稱為1位圖像（圖像深度），16色圖像，每一個像素有16種可選顏色，稱為4位圖像，256色圖像稱8位圖像。
文件頭
位圖信息頭
顏色信息
圖形數據
包含文件的類型、大小和位圖起始位置等信息，共14個字節
用于說明位圖的尺寸等信息，占40字節
用于說明位圖的顏色，有若干個表項
記錄位圖的每一個像素，記錄順序按從左到右，從下到上的方式掃描
位圖文件組成
位圖文件所占用的空間，可以按以下公式計算：
文件大小=文件頭+信息頭+顏色表項+圖像分辨率
圖像量化位數/8
圖像分辨率=圖像X方向的像素數
圖像Y方向的像素數
圖像量化位數，也叫圖像深度，是指圖像中每個像素點記錄顏色所用的二進制位數
3、計算機相關概念
位（bit）指一位二進制代碼，它只具有“0”和“1”兩種狀態，是計算機最小的存儲單位。
字節（Byte）8位二進制代碼為一個字節，是計算機中表示存儲空間的最基本容量單位
K千，存儲空間的容量單位，kilobyte,1K=1024字節
M兆，megabyte,1M=1024K
G吉，gigabyte,1G=1024M
T太，terabyte,1T=1024G
各存儲容量單位之間的換算比是多少？
五、聲音編碼
聲音是模擬信號，對聲音進行數據編碼，必須經過前期的數據采樣和數據量化。
采樣：采樣就是把輸入的模擬信號按適當的時間間隔（如1秒鐘）得到各個時刻的樣本值，
量化：是把樣值信號的無限多個可能的取值，近似地用有限個數的數值來表示
編碼：是將量化后的采樣值用二進制數碼表示，并轉換為由二進制編碼0和1組成的數字信號。
常用的采樣頻率有三種：44.1
kHz、22.05
kHz和11.025
kHz。
聲音文件的大小
編碼時采用的二進制位數越多，數據量越大，占用的存儲空間也越大。以聲音信息為例，其存儲空間遵循如下公式：
聲音存儲空間=采樣頻率×量化位數×聲道數×時間÷8
拓展學習
了解視頻編碼
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第一章第二節數據編碼課后練習
1.下列編碼方式中，屬于圖像編碼的是（　?。?。
A.
ASCII碼　　　　
　B.
GBK
C.
圖像壓縮
D.
統一碼
2．ASCII碼一共表示了128種不同字符，至少需要幾位二進制來表示？（
）
A.
6　　　　
B.
7
C.
8
D.
9
3.在計算機內部，信息的存儲和處理都采用二進制，最主要的原因是（
）
A.
便于存儲　　　　
B.
數據輸入方便
C.可以增大計算機存儲容量
D.
易于用電子元件實現
4.一幅16色圖像，分辨率為1024
768，存儲空間是多少？
KB
MB。
5．錄制一段長5秒，采樣頻率為24kHZ、量化位數為16位、雙聲道立體聲的WAVE格式音頻，需要的磁盤存儲空間大約是（
）KB。
6.
數據壓縮。
RLE（Run-Length
Encoding，行程長度編碼）是一種編碼方式，也是一種簡單的無損
壓縮法，壓縮和解壓縮效率高。
RLE壓縮法：利用控制字節的最高位來標識是否進行了壓縮。當最高位為1時，則后面7位表示的是數據的重復次數；當最高位為0時，則后面7個位的數是被壓縮的數據。
例如，如果有15個十六進制數都是30，那么，壓縮后的編碼為8F
30。
說明：十六進制數8F轉換為二進制是10001111，最高位是1，后面的7位0001111表示
字節的重復次數15；十六進制數30轉換為二進制是00110000，最高位是0，30是被重復的
數據。采取這種方法，一個字符只有重復兩次以上，才能被壓縮。即使一個數據只重復3次，也可以獲得30%的壓縮比。
問題1：如果經過RLE方法壓縮后的數據為8A
6F，那么解壓縮前的數據是什么？
問題2：根據RLE壓縮方法，下列字符數據經過壓縮后的數據是什么？
20，30，30，30，35，35，…，35，64。其中，十六進制數30共有3個，35共有60個。
參考答案：1.C
2.B
3.D
4.384
0.375
5.480
6.(1)6F
6F
6F
6F
6F
6F
6F
6F
6F
6F
6F
(2)920
B30
E035
964
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精品試卷·第
2
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（共
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