3.1数据编码课件 课件 2022—2023学年高中信息技术教科版（2019）必修1

3.1数据编码——模拟数据的数字化及数制转换 在当今信息时代，计算机已成为数据处理的主要工具。那么，数据是如何进入计算机中的？它们在计算机内部是如何储存的？ 3.1 数据编码 德州市陵城区第一中学 信息技术组 崔怡心 ——模拟数据的数字化及数制转换 什么是编码呢？ 理解数据编码是我们进一步学习数据加工与处理的重要基础。 编码是信息从一种形式或格式转换为另一种形式或格式的过程。 信息技术中的编码是指用预先规定的方法将文字、数字或其他对象编成可以存储在计算机里的数值。 Eg：邮政编码 电话区号 身份证号码 摩斯密码 10101010101010 11010111000111 活动 ACTIVITIES 回想一下，我们在开学办理校园卡、胸卡时，都收集了哪些数据？如何采集的？ 想一想 生活中还有哪些数据可以采集？如何采集？ 表现形式 实例 采集该类型数据的设备 用什么软件处理 文本 姓名、 键盘、 数字 年龄、 图像 声音 讲话的声音、 视频 监控视频、 摄像机、 录像、 手写输入、 语音输入、 键盘、 数字化采集仪、 手机、 相机、 扫描仪、 录音机、 话筒、 摄像头、 各类数据的处理不仅需要硬件支持，而且离不开软件的支持 文字处理软件、数据库 电子表格、数据库 美图秀秀、PS 录音机、CoolEdit QQ影音、剪映、绘声绘影 家庭住址、 身高、 肺活量、 照片 音乐、 活动 ACTIVITIES 以声音为例进行数据编码 输入 10101010101010 11010111000111 11101011100011 11010101101101 模拟信号 数字信号 模拟信号与数字信号 按照取值特征，可以将信号分为模拟信号和数字信号。 用传感器直接获得的信号一般为模拟信号，如声音、温度、压强等。模拟信号的值是随时间连续变化的，波形光滑。模拟信号的值称为模拟数据。 模拟信号与数字信号 按照取值特征，可以将信号分为模拟信号和数字信号。 数字信号随时间的变化是非连续的。数字信号可以由模拟信号转换得来，数字信号的值即数字数据，直接用计算机所能理解的二进制表示，以方便计算机对其进行处理。 用传感器直接获得的信号一般为模拟信号，如声音、温度、压强等。模拟信号的值是随时间连续变化的，波形光滑。模拟信号的值称为模拟数据。 数字信号随时间的变化是非连续的。数字信号可以由模拟信号转换得来，数字信号的值即数字数据，直接用计算机所能理解的二进制表示，以方便计算机对其进行处理。 声音的数字化 时间t 声波的振幅 将语音模拟数据转换为数字数据 声波的振幅是反映波形从波峰到波谷压力变化的物理量。音量与振幅成正比 第一步，采样。在时间轴上按照一定的时间间隔取一系列时刻，得到每个时刻对应的声波信号的瞬时振幅。如图3.1.4所示，在横轴上取n个时刻采集样本，纵坐标Xn 即为每个样本所对应的声波振幅的离散值，当前n=10。 声音的数字化 将语音模拟数据转换为数字数据 第二步，量化。将第一步所得的振幅瞬时值往最接近的整数取整，每个样本所对应的整数值即为纵坐标，在图中标出这些整数值，如图3.1.5所示。 在横轴上按照一定的时间间隔信号中取一个瞬时值，这个过程称为采样。录音设备在1秒内对声音信号的采样次数称为采样频率，常用的CD音质的采样频率是44.1kHZ。在一定的时间内，采集的信号样本越多，对纵轴的刻度划分越细密，对信号波形的表示就越精确。 第二步，量化。将第一步所得的振幅瞬时值往最接近的整数取整，每个样本所对应的整数值即为纵坐标，在图中标出这些整数值，如图3.1.5所示。 第三步，编码。请参照边栏中的“十进制与二进制对应表”将上一步标出的整数值用二进制数值表示，即可以得到一串二进制数，将结果填入表3.1.2。我们可以将这些二进制数值理解为该声音信号的数字数据。 声音的数字化 将语音模拟数据转换为数字数据 将信号波形的纵轴划分为若干个区间，落到某一区间的采样点按四舍五入的规则取整选值，这个过程称为量化。 十进制与二进制数对应表 十进制数 二进制数 1 001 2 010 3 011 4 100 1 2 声音的数字化 将语音模拟数据转换为数字数据 时刻 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 二进制数值 001 010 011 100 011 010 010 010 011 011 我们不能把连续的音频信号存放在计算机中，必须将模拟声音数据转换为数字数据。将模拟声音数据转换为数字数据的这一过程，称为声音的数字化。通常先对模拟声音信号按给定的时间间隔进行采样，然后对采样数据进行量化，最后将