1.2.2编码的基本方式 教学课件

第一章 数据与信息 1.2.2编码的基本方式 目录 01 数字编码 02 文字编码 03 图像编码 04 声音编码 数字编码 01 数字编码 我们知道，在计算机中，转换后的数字信号需要用二进制数进行表示，计算机只能识别“0”和“1”符号串组成的二进制数，二进制数“0”和“1”和我们了解的十进制数一样，也是一种数制，那么大家知道二进制数和十进制数是如何进行编码转换的么？除了二进制和十进制，还有哪些常见的进制数呢？ 任务探究1 请同学们阅读老师提供的学习资源包并查阅相关资料，小组合作完成以下问题： 1、什么是进制？除了二进制和十进制之外，还有哪些的常见进制？ 2、如何实现十进制数转换为二进制数？ 3、二进制数如何转换为十进制数？ 什么是进制？ 进制就是数字由零开始到结束时的表达方式 例：十进制: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 (逢10进1) 二进制：0，1（逢2进1） 生活中同学们还知道那些进制的应用？ 生活中进制的应用 7进制，逢7进1 生活中进制的应用 12进制，逢12进1 一轮12年，对应12生肖 一天12个时辰 生活中进制的应用 60进制，逢60进1 1小时=60分钟 1分钟=60秒 3 + 5 0011 0011 0010 1011 0011 0101 输入 处理 00111000 输出 8 ASCII码编码表 ASCII码编码表 计算机中进制 数制包含数码、基数、位权概念 如：十进制 125 125=1X102+2X101+5X100 基数 位权 数码 数制的基本概念 数码：一组用来表示某种数制的符号 十进制：0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 十个数码 八进制：0 1 2 3 4 5 6 7 八个数码 十六进制：0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 十六个数码 二进制：0 1 二个数码 常 见 进 制 进制区别 十进制 二进制 八进制 十六进制 数码 0~9 0~1 0~7 0-9，A-F 基数 10 2 8 16 进位规则 逢十进一 借一当十 逢二进一 借一当二 逢八进一 借一当八 逢十六进一 借一当十六 位权 N进制 整数部分第i位的位权为Ni-1 小数部分第j位的位权为N-j 不同进制的区别 进制的表示方法 方法一、用一个下标表示法 例如：（10）10 (10)2 (10)8 (10)16 十进制 二进制 八进制 十六进制 方法二、用数值后面加上特定的字母来区分 例如： 10D 10B 10O 10H 十进制 二进制 八进制 十六进制 (十进制下标可以省略） Binary 二进制 Octal 八进制 Decimal 十进制 Hexdecimal 十六进制 二进制转换为十进制 按位权展开 (110.01)2 = 1*2^2+1*2^1+0*2^0+0*2^-1+1*2^-2 = 4+2+0+0+0.25 = 6.25 (1011.01)2 = ______D N进制 整数部分第i位的位权为Ni-1 小数部分第j位的位权为N-j 11.25 十进制转换为二进制 短除法： 整数部分： 除二倒取余；直到商为0； 小数部分： 乘二正取整；直到积为1。 演示-- 104.25 正数部分（104） 104 52 ------------ 0 2 26 ------------ 0 2 13 ------------ 0 2 6 ------------ 1 2 3 ------------ 0 2 1 ------------ 1 2 0 ------------ 1 小数部分（0.25） 0.25 2 0.50---------0 2 1.00---------1 结果： (1101000.01)2 2 二进制只有0和1两中状态 二进制进位规则是“逢二进一”， 借位规则是“借一当二”。 十进制和二进制之间相互转化 1、整数部分：除二倒取余，直到商为0。 2、小数部分：乘二正取整，直到积为1。 3、二进制按位权展开的方法得到十进制 总结消化 及时巩固： 1、十进制整数100化为二进制数是（ ） A、1100100 B、1101000 C、1100010 D、1110100 2、（65.125）D =( )B 3、十进制整数69转换成二进制数的结果是：（ ） 4、二进制只有 两中状态 5、二进制数1011+100= A 100001. 001 1000101 0和1 1111 2 1 8 11 我们手指只有两种状态，伸值和弯曲两种状态，我们可以用0来表示手指弯曲，伸直代表手指伸直状态 轻松时刻 文字编码 02 任务探究2 请同学们阅读老师提供的学习资源包并查阅相关资料，小组合作完成任务探究2的问题： 1、文字（字符）编码的分类？ 2、文字（字符）是怎么进行编码的？有哪些常见的编码表？ 文字编码 文字（字符）编码是效率相对较低的编码方式，有单字节码和双字节码两种。 双字节码 国标码（GBK） 统一码（Unicode） 单字节码 ASCII码 莫尔斯码 ASCII码 1960年，香农创立了的基本字符编码系统，即ASCII码（美国标准信息交换代码），用7位二进制码为所有的英文字母（大小写52个）、阿拉伯数字（10个）和常用的不可见控制符33个以及标点符号、运算符等（33个）建立了转换码，第一次将符号转化为“0”和“1”构成的编码。 ASCII码 字母A的ASCII码二进制表示：01000001 Hello的二进制表示：10000110 01010110 11000110 11000110 11110110 ASCII码 计算机存储的最小单位——位（bit或b）指一位二进制代码，它只具有“0”和“1”两种状态，是计算机最小的存储单位。 计算机存储的基本单位——字节（Byte或B）8位二进制代码为一个字节，是计算机中表示存储空间的最基本容量单位 1字节=8位 或 1B=8b B ---字节 KB ---千字节 MB ---兆字节 GB ---吉字节 TB ---太字节 1024 1024 1024 1024 拓展知识 中文文字编码 我国在1980年制定了《信息交换用汉字编码字符集·基本集》作为国家标准GB2312编码字符集，称为国标码。 GB2312编码，编号127之前与ASCII编码相同，单字节。编号127之后，每个汉字采用双字节（十六位二进制数）表示，每字节最高位为1，理论上可以表示2^7* 2^7 + 128= 16384+128=16512个字符。现在使用7445个，包含6763个常用汉字和682个非汉字字符。是大多数输入法所采用的字符集。 思路1：根据字体结构 规定字根的编码，将构成这个字的字根的编码相组合。 思路2：根据拼音拼写 参照ASCII码对字母的编码，将构成这个字的拼音的编码相组合，并标记音调。 国标码 国标码 GBK码 Unicode 中文文字编码 输入码 机内码 字形码 中文文字编码 用于存储汉字的编码 GB2312-80——简称GB码，由两个字节组成,即存储一个汉字由16位二进制数组成，含6763个汉字。 如：11010100 11000110 云 11000100 11001111 南 港台地区的BIG5码——繁体字。 近来我国用的GB1300编码，含20902个汉字。 又叫“外码”，是用来将汉字输入到计算机中的一组键盘符号。 按照汉字的读音进行编码，例如：双拼、智能ABC、微软拼音输入法、紫光拼音输入法；sogo拼音输入法 按照形状进行编码，例如：五笔、二笔、郑码、表形码； 又叫“输出码”或“字模”，是描述每个汉字形状的编码，输出汉字时都采用图形方式，无论汉字的笔画多少，每个汉字都可以写在同样大小的方块中，即汉字显示的代码。 如：点阵法和矢量法16*16，24*24，32*32，48*48点阵 图像编码 03 任务探究3 请同学们阅读老师提供的学习资源包并查阅相关资料，小组合作完成任务探究3的问题： 1、图像的分类？ 2、文图图像的编码？位图文件的大小计算？ 分别找出矢量图与位图 位图 矢量图 矢量图与位图 位图与矢量图 矢量图形与分辨率无关，可以将它缩放到任意大小和以任意分辨率在输出设备上显示出来，都不会影响清晰度，而位图是由一个一个像素点组成，当放大图像时，像素点也放大显示了，但每个像素点表示的颜色只有一种，所以在位图放大后就会出现马赛克效果。 位图表现的色彩比较丰富，可以表现色彩丰富的图像，可逼真表现自然界各类实物；而矢量图形色彩不丰富，无法表现逼真的实物，矢量图常常用来表示标识、图标、Logo、几何图形等简单直接的图。 位图图像编码 构成 最小单位为光栅点（或称像素），因而也叫点阵图或像素图。位图采用映射存储格式，即每个像素映射为一个数据，存放在以字节为单位的矩阵中。 分辨率：图像的水平方向和垂直方向的像素个数 图像的量化位数：每个像素点记录颜色所用二进制颜色的位数，例如图像的量化为数为8，即每个像素有8个颜色位，表示28=256种颜色，称8位图像，16色图像，每一个像素有16种可选颜色，称为4位图像。 图像分辨率： 图像分辨率的表达方式为“水平像素数×垂直像素数”，也可以叫做图像大小、图像尺寸、像素尺寸。一张图片分辨率是100x80，就是说这张图片1:1显示时，水平方向由100个像素点组成，垂直方向由80个像素点组成。 我们常说的4000万像素相机，说明这张照片大约由4000万个像素单元组成，分辨率决定了位图图像细节的精细程度。 位图图像编码 位图文件大小 BMP位图文件的大小（单位B）= 文件头（14B）+信息头(40B)+颜色表项(颜色数*4，24位无颜色表项）+图像分辨率X图像量化位数÷8 文件头 位图信息头 颜色信息 图形数据 包含文件的类型、大小和位图起始位置等信息，共14个字节 用于说明位图的尺寸等信息，占40字节 用于说明位图的颜色，有若干个表项 记录位图的每一个像素，记录顺序按从左到右，从下到上的方式扫描 位图文件组成 文件大小=文件头+信息头+颜色表项+图像分辨率*图像量化位数/8 举例： 1.一幅24位的BMP位图图像，分辨率为1024X800，其文件大小？ 54+1024*800*24/8=2457654B 2.一幅256色(8位）的BMP位图图像，分辨率为1024X800，其文件大小呢？ 54+1024*800*8/8+256*4=820278B 及时巩固 声音编码 04 任务探究4 请同学们阅读老师提供的学习资源包并查阅相关资料，小组合作完成任务探究4的问题： 1、声音的编码经过了哪几个过程？ 2、如何计算一个音频文件的存储空间大小？ 现实声音是模拟信号，对声音进行数据编码，必须经过前期的数据采样和数据量化。 常用的采样频率有三种：44.1 kHz、22.05 kHz和11.025 kHz。 采样 量化 编码 声音的编码 声音编码的三部曲：采样、量化、编码。 （1）采样。采样就是把输入的模拟信号按适当的时间间隔得到各个时刻的样本值， 使其转换为时间上离散、幅度上连续的脉冲信号。常用的采样频率有三种：44.1 kHz、22.05 kHz和11.025 kHz。 （2）量化。量化是把样值信号的无限多个可能的取值，近似地用有限个数的数值来表示。国标声音量化等级分为256个，即28 个。 （3）编码。编码是将量化后的采样值用二进制数码表示，并转换为由二进制编码0和1组成的数字信号。模拟信号采样后可用8位二进制数表示，最高位表示符号，正数为0， 负数为1。例如，采样值48的二进制编码为00110000，-100的二进制编码为11100100。 声音存储空间 采样 量化 编码 模拟信号 数字信号 采样频率 量化位数 编码规则 时长 声道数 声音存储空间 声音存储空间(Byte)=采样频率(Hz)×量化位数(bit)×声道数×时间(s)÷8 例：采样频率为44.1kHz，量化位数为16位的立体声，3秒声音所需要的字节数为多少？ 44.1kHz=44.1×1000Hz 立体声：双声道 44.1×1000×16 ×2 ×3÷8=529200（B） 内容总结 感谢观看 $$