第一单元第二课 如何使信息数字化 教学设计 2024——2025学年新世纪版（2018）初中信息技术七年级上册

授课日期 第 周星期 第 节 授课班级 章节或课题 第二课 信息的数学化 目标与要求 1、能说出为什么要将信息数字化，了解ASCII码及字符编码方法。 2、了解汉字编码方案及图像编码方法，知道图像像素及图像压缩。 3、大体了解声音和视频的数字化方法。 重点与难点 重点是字符的数字化及ASCII编码，难点是理解汉字和图像的编码 方式。 授课课时 1节时 授课类型 新授课 一、字符的数学化 1、ASCII码：字母、数字、符号 → 二进制 2、7位二进制 3、汉字编码的作用：汉字 → 二进制 4、国标码 2个字节 二、图像的数字化 图像的数字化:图像 → 二进制 三、声音的数学化 声音数字化:声音 → 二进制 步骤：采样、量化、编码 四、视频的数字化 视频的数字化:图像 → 二进制 教学后记： 教案用纸 20 —20 学年度第 学期 年级： 科目：信息技术 教 学 过 程 直观地说，信息的数字化就是以二进制数的形式来表达信息。由于计算机内部处理的信息都是以二进制形式表示的，所以数字化是计算机处理信息的基础。 信息可识别的符号形式称为数据。是描述信息的数字、字母、和各种符号的集合。 数据是信息的载体，数据所荷载的内容是信息。 师生交流：请学生讨论信息和数据的区别，举例说明。 数据分成两类：数值型数据和非数值型数据，如文字、图像、声音等都是非数值型数据。 由此，当各种数据与二进制代码存在一定的对应关系后，人类才能有效的与计算机交换各种信息。而建立数据与代码之间的对应关系，需要统一的规则，这种规则就称为“编码”。 一、字符的数字化 字符包括英文字母、阿拉伯数字、常用符号以及我们的汉字。 1.ASCII码 ASCII码是美国信息交换标准代码的简称，是目前应用最广泛的一种编码规则，已为世界各国所采用，成为了国际通用标准。 ASCII码用7位二进制代码表示，可表示27=128个不同的字符。包括94个字符（10个阿拉伯数字，大、小写英文字母各26个，常用符号32个）和34个控制符。 在计算机内实际使用时，是用8位二进制数表示一个字符，最高位是“0”。存储时占用一个字节。 ASCII编码表参阅教材P13。 由于这些字符在ASCII码表中占据了一个位置，有了先后顺序，就可以比较大小。 观察ASCII表，（解释高位和低位概念），比较以下内容： (1)同类字母的编码大小关系；（比如”A”和”B”）(按字母顺序排列) (2)大写字母和小写字母的编码大小关系；（比如”A”和”a”）(所有小写字母大于大写字母) (3)字母和数字字符的关系；（所有字母大于数字字符） 我们也可以根据一个字母的位置推算出其他字母的ASCII码或者相反。 例1：已知字符A的十进制编码是65，那么字符E的十进制编码是什么？ 请思考：已知二进制编码1100111B是字符g的ASCII编码，则二进制编码1100100B是哪个字符的ASCII编码？ 教 案 用 纸 教 案 用 纸 教 学 过 程 2．汉字编码 汉字在计算机内部也是以二进制方式存放的。 （1）汉字信息交换码（国标码，GB2312-80）： 1981年颁布。包括6763个汉字（分为一级常用汉字3755个和二级常用汉字3008个）和682个非汉字常用符号。2个字节表示,各字节的最高位为0。 2000年，我国又颁布了国标GB18030，包括27484个汉字。 （2）汉字的机内码（内码）： 计算机内部进行汉字的存储、处理、传输的汉字编码。2个字节表示,各字节的最高位为1。是将国标码的两个字节的最高位分别置为1而得。 所以它与国标码之间具有明显的对应关系，同时也解决了中西文字符机内码的二义性问题。 （3）汉字输入码（外码）： 用于将汉字通过键盘输入计算机而设计。同一个汉字的输入码可能不同，它与汉字的输入法有关。 （4）汉字的字形码： 为显示和打印输出而形成的汉字编码。目前汉字字形的产生主要有点阵、矢量和曲线轮廓三种方式。汉字字形点阵有16×16、24×24、32×32等，每一个点用一个二进制位保存。保存汉字字形码的文件，就称为汉字字库。 二、图像的数字化： 图像数字化的基本思想： 将一幅图像分割成许多按行列排列的“图像元素”（简称为像素），然后对每一个像素进行采样和量化。 相同面积的图像，分割越细，像素越多，图像就越清晰。像素的数量就是图像的分辨率，表示的形式是X×Y。如1024×768，表示该图像水平方向的像素有1024个，垂直方向的像素有768个。 每个像素可以用1、8、24位等二进制数来表示颜色的信息，位数越多，图像的色彩就越丰富。如 教 案 用 纸 教 学 过 程 果使用1位二进制数，这将是一幅只有黑白两色的图像；如使用8位二进制数，可以表示一幅只有某一种颜色层次（灰度等级）的单色图像；如使用24位二进制数，则可以表示一幅由红、绿、蓝三种颜色层次组合的彩色图像。 以这种思想建立的图像文件称为位图格式。目前我们主要使用微软推出的BMP格式。 例如：一幅分辨率为800×600，24位的彩色图像，其存储数据量为800×600×24÷8=1440000字节 三、声音的数字化： 声音是振动产生的波，是一种模拟信号。通常，声音的数字化需要通过采样和量化两个步骤来实现。声波数字化过程： 1、首先将声波变化转化为电压的连续变化。如使用话筒。 2、定时采样：每隔一定的时间，读取一次声波模拟电压的数值。时间间隔越短，数据精度越高。每秒钟采样样本的数量称为采样频率。 3、量化：将读取到的模拟量数值转化为二进制数序列。目前常用的有单字节和双字节量化，即8位或16位二进制数记录一次采样获得的数据。 在计算机内部我们使用声卡完成以上工作（A/D转换）的。 声音处理软件可以将我们采集的数据保存为声音文件，如Windows中的录音机软件。 目前常见的各种格式的声音文件中，音质最好的是CD音频格式和WAV格式，MP3格式和WMA格式的音质次之，RA格式适合于在线播放。 声音文件播放时，声卡起的作用正好与录音时的作用相反（D/A转换）。 声音存储的数据量与采样频率、量化级数成正比。 例如：为了将一段音乐保存为声音文件，我们使用的采样频率为44.1KHz，量化值使用 16位二进制数，双声道。则保存1秒钟音乐的数据量为44100×16×2÷8=176400字节。 1、 视频的数学化 教 案 用 纸 教 学 过 程 视频是由连续的图像帧组成的。将连续每个图像帧的存储量求和就是视频的总存储量。 我国采用PAL制，每秒钟显示25帧。 例：分辨率为720*576的PAL制式的彩色视频，10秒钟长的视频存储需要多少字节? 分析：720*576*3*25*10B=300MB 多媒体信息的数据量是非常大 练习：我国彩色电影，每秒钟显示24帧，画面分辨率为800*600，那么录制25分钟，其数据量为多少GB? 分析：800*600*3*24*60*25/(1024*1024*1024) 五、压缩技术 为什么采用压缩技术？ 按照一般信息数字化所获得的编码数据量太大，计算机难以存储。 数据压缩就是采用特殊的编码方式来保存数据，使数据占用的存储空间相对减少。不同的数据有不同的压缩方法。 常用的压缩软件有WinRAR，WinZip等。 常用的压缩方法分为无损压缩和有损压缩两种。 无损压缩：在压缩过程中，所有信息都被保留，能够完全恢复原始数据。 解压缩：将压缩包还原为正常编码形式以便于使用。 有损压缩：在压缩过程中，允许损失一些信息，而且损失的信息也不能再完全复原。一般而言，有损压缩以不影响人的使用要求为准。一般使用于声音文件、图像文件和视频文件等。 图像文件中，BMP格式的位图文件没有压缩，JPG、GIF格式是有损压缩，TIF可以有损也可以无损。 音频文件中WAV格式没有压缩，MP3、WMA、RM、RA等都是有损压缩。 各种视频文件都是有损压缩的。 程序文件和文档文件不能进行有损压缩。 3 学科网（北京）股份有限公司 $$