1.2 数据编码 学案 2023—2024学年粤教版（2019）高中信息技术必修1

数据与计算 学教案 1.2 数据编码 【学习目标】： 1、 了解模拟信号与数字信号的优劣。 2、 掌握不同数据类型编码的方式。 3、 会计算文件的大小和声音存储空间。 【重点和难点】： 重点： 文字、声音和图片的编码方式 难点： 文件的大小和声音存储空间的计算 【学法提示】：自主探究，小组合作等 【课时安排】：2课时 第1课时 【检查复习】： 1、 什么是数据？ （数据是现实世界客观事物的符号记录，是信息的载体，是计算机加工的对象。） 2、 二进制与十进制的转换。 3、 数据的基本特征。（二进制、语义性、分散性、多样性与感知性） 【课堂探究】： 科学探究一：模拟信号与数字信号 简单来说，自然界中各种事物变化，都是模拟信号，比如，随着时间的流逝，太阳缓缓升起，在这里，时间是连续变化的，太阳的位置也是连续变化的，每一个时间点，对应于一个太阳的位置。现在，为了研究太阳位置的变化规律，要将时间与太阳的位置变化关系交给计算机研究。 问题：时间是连续的，可以无限分下去的，同样的，太阳的位置点也可以有无穷多个，该如何把这么多的数据存储起来呢？并且，对于研究来说，真的需要将这么多的数据存储下来吗？ （进行离散化的处理，比如早晨8点到10点，每隔5分钟，记录一个太阳的位置，这样，储存的数据是不是大大减少了？现在，对于这个问题，时间变量，变成了每隔五分钟一个，太阳位置，也相对应的变成了离散化的，也就是说，时间是离散化的，幅值也是离散化的。变成了一个数字信号，也就可以交给计算机处理了。） 【精讲点拨】： 微课：模拟信号与数字信号 1、 模拟信号 模拟信号：指用连续变化的物理量所表达的信息。其信号的幅度、频率或相位随时间作连续变化。 模拟信号是一种不仅在时间上连续、数值上也连续的物理量，具有无穷多的数值，从自然界感知的大部分物理量都是模拟性质的，如速度、压力、温度、声音、重量等都是最常见的模拟信号。我们通常又把模拟信号称为连续信号。 模拟信号是传导能量的一种方式，在传播过程中，能量会不断被损耗而逐渐减弱。 模拟信号传输过程中,先把信息信号转换成几乎“一模一样”的波动电信号(因此叫“模拟”),再通过有线或无线的方式传输出去,电信号被接收下来后,通过接收设备还原成信息信号 。 实际生产生活中的各种物理量，如摄相机摄下的图像、录音机录下的声音、车间控制室所记录的压力、流t、转速、湿度等等都是模拟信号。 2、 数字信号 数字信号：是离散时间信号的数字化表示，数字信号是不连续的、离散的，其自变量、因变量都是离散的，是对模拟信号进行采样得到。 数字信号抵抗电路本身干扰和环境干扰的能力强，有利于存储、加密和纠错，具有较强的保密性和可靠性。 总结：模拟信号与数字信号的优缺点 名称 模拟信号 数字信号 优点 1、精确的分辨率，在理想情况下，它具有无穷大的分辨率。与数字信号相比，模拟信号的信息密度更高，它可以对自然界物理量的真实值进行尽可能逼近的描述。 2、模拟信号的处理过程更简单 1、抗干扰能力特别强 2、有利于存储、加密和纠错，具有较强的保密性和可靠性。 缺点 1、容易受到噪声影响； 2、长距离传输会因能量损耗而衰减。 1、算法复杂，技术要求高 2、数字信号是不连续的、离散的 3、 模拟信号与数字信号之间的转换 我们要用计算机来探索现实世界的客观事物并表示出来，就要把基于现实世界客观事物的模拟信号与基于计算机的数字信号之间进行互相转换。 基本要求是：数据的表示、存放和传递要方便、可靠、易处理。显然，在计算机内部，数据只有经过数字化编码后才能表示、存放和传递。这就涉及到编码问题。 就如同下棋要有制作的棋子棋盘，打扑克打麻将也要有相应的扑克麻将，上下课有相应的课表时间表一样，编码就是一种人为的设定。 编码：是用预先规定的方法将文字、数字或其它对象编成数码，或将信息、数据转换成规定的电脉冲信号。是信息从一种形式或格式转换为另一种形式的过程。 为保证编码正确性，编码要规范化、标准化，即需要编码格式。常见的编码格式有：莫尔斯密码、 ASCII码、 GB2312码、位图图像编码、矢量图像编码等，也可以按类型分为:文字编码、图像编码、声音编码、视频编码等。 有了提前设定的编码，我们就可以将基于现实世界客观事物的模拟信号与基于计算机的数字信号之间进行互相转换。 总之，编码是数据在计算机中存储及其表现的基础，也是人们利用计算机认识世界的基础。 4、 计算机中的数制 计算机存储的最小单位—— 二进制位，也叫比特（bit或b） 计算机存储的基本单位—— 字节（Byte或B）