【华东师大版（2020）】高中信息技术必修一+第一章+第二节《数字化与编码》知识点整理

03数字化、字符、声音、图像编码 知识点 班级___________ 姓名___________ 数字化 一、数字化 数字化是计算机处理信息的过程，将现实世界中的各种各样的信息用二进制数来表示的过程就是信息数字化。 1.模拟信号：连续的，简写A，如：水银温度计中的水银汞柱伸缩是连续变化的，反映的是模拟量； 2.数字信号：离散的，简写D，如：数字温度计显示的数字是离散的，反映的是数字量； 3.模拟信号的数字化过程 数字化是将各种各样的信息用二进制数来表示的过程；将模拟信号转换成数字信号（A/D），需要经过采样、量化、编码；反过来将数字信号转换成模拟信号（D/A）不是数字化的过程。采样：在连续的模拟信号中，每隔一段时间（或空间）取一个值得过程；同一模拟信号，采样的时间间隔越小，单位内采集的样本数量越多。每秒采样次数被称为采样频率，单位用赫兹（Hz）表示。 量化：把采样的值用二进制数值表示出来。 编码：对二进制数值进行编码，形成一系列二进制代码。 二、信息编码 信息编码是常用的信息表示方法，是信息处理与传输的前提。 1. 生活中的信息编码：形式多样，采用十进制编码，例如：手机型号、门牌号码、身份证号码、商品条形码、二维码、邮政编码等；信息编码的基本原则：唯一性和实用性。 2. 计算机中的信息编码采用二进制，规律为：2N≥信息数量（N为二进制编码的位数）。 如：采用二进制数表示不同的图形信息： · 使用1位二进制数最多可以表示21=2种不同的图形信息，可规定：△=0，□=1； · 如需表示4种不同的图形信息，如△、□、○则至少需要使用2位二进制数，可规定：△=00、□=01、○=10、◇=11； · 4位二进制数最多可以表示24=16种不同的图形信息。 3. 计算机中的信息编码：人们为了方便信息的存储、检索和使用，常常使用一些符号系统来表示信息，将信息按照一定的规则进行变换，被称为“信息编码”，即“信息的数字化”，在计算机中的信息编码采用二进制。 字符编码 一、英文字符编码 1. ASCII（美国信息交换标准码） 2. 字符集：大小写字母、数字、常用符号等128个字符 3. 七位二进制数表示一个字符，存储时占用一个字节（8位二进制），这种编码使用了每个字节的低7位，最高位为0。共27 =128种不同的组合，表示128个不同的字符。 4. 数字0-9的ASCII码十进制：48-57，大写字母A~Z的ASCII码十进制：65~90 小写字母a~z的ASCII码十进制：97~122 ASCII码大小关系：数字<大写英文字母<小写英文字母，快速记忆法8Hz 0 ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 高位-------------->低位 无论大写字母还是小写字母，按照字母顺序其ASCII码的数值依次增大；数字从0到9，ASCII值也依次增大。如A的ASCII码的十进制大小为65，则D（字母A后面第三个）的ASCII码十进制大小为65+3=68；0的ASCII码十进制大小为48，6的ASCII码十进制为48+6=54_。 二、汉字编码 汉字也是字符，计算机处理汉字也是需要采用二进制表示的编码。目前我国主要采用的汉字编码标准是GB-18030-2005，它支持多种字节的汉字编码，比如单字节、双字节和四字节编码等，大部分常用汉字采用双字节编码 1) 输入码：为方便汉字输入而用键盘上多个键位ASCII码组合定义的汉字编码称为输入码，常见的输入码有音码、形码、音形码、区位码。汉字的输入码规定的是键盘上哪几个键位的ASCII码排列组合对应于某个汉字内码。 2) 机内码（内码）：计算机内部存储、加工、传输时汉字的统一编码，由国际码两个字节每个字节低7位不变，最高位的0改为1演变而来。机内码避免了国际码与ASCII码最高位同为0的冲突问题。 1 1 第1字节 第2字节 高位-------------->低位 3) 字形码：显示和打印输出汉字的汉字编码称为字形码。汉字的字形码实际就是对汉字字形进行图像的编码，即把汉字的黑白图片转换为二进制数字存储并通过机内码调用。 三、Unicode字符集 Unicode字符集：由于不同语言的编码各不相同，为了统一所有文字的编码 声音编码 一、声音编码 声波是一种连续变化的模拟信号，需要将这种连续变化的模拟量转变为离散、不连续的数字量（二进制编码）。 1、采样：每秒钟采集样本的次数称为采样频率。 2、量化：将采集到的样本的模拟量值序列转化为二进制数保存，常用的量化位数有8位、16位和32位。 3、编码：确立编码规则，优化数据排列，分为未压缩(WAV)、无损压缩(APE)、有损压缩(MP3)三类音频文件格式。 未压缩声音文件存储容量的计算公式=采样频率ⅹ采样时长ⅹ量化位数ⅹ声道数(单位：b) 实际题目中，会要求换算成B/KB/MB/GB等单位，存储容量的单位 tips如下 · 8bit =1 Byte ，简写为 8b=1B · 比特是计算机中最小数据存储单位； · 字节是计算机中信息组织和存储的基本数据存储单位 · 其他： KB ， MB ， GB ， TB ， PB ， EB 等，换算关系如下 4、音频质量的影响因素：采样频率、量化位数、声道数、压缩方式 图像编码 一、图像编码 1、采样：在水平和垂直方向上分割形成矩阵，图像分辨率：单位长度(如每厘米)内像素个数。 2、量化：用若干位二进制数表示采样得到的每个像素点的颜色，每一种颜色用一个二进制数来表示。 3、编码：对这些二进制数进行编码，形成一系列二进制代码，再对其进行压缩，比如：无损压缩、有损压缩。 注：像素，最小的图像单元，每个像素点只能显示一种颜色。 图像分类 概念 格式 优点 缺点 位图 把图像按照行和列分割成许多的点，即像素。 bmp, jpg, tif, gif 可表现色彩层次丰富的逼真图像 放大会失真 矢量图 使用直线或曲线等属性来描述图形，图形通过数学公式计算获得。 ai, eps 无限制放大缩小或旋转而不失真 难以表现色彩层次丰富的逼真图像 4.位图图像存储空间的计算公式：分辨率Χ每像素颜色位数（单位：二进制位/bit）。 每个像素：颜色位数≠颜色数；2颜色位数=颜色数 黑白图片：每个像素用1个二进制位表示21=2种颜色； 16色彩色图片：每个像素用___4___个二进制位表示___24___=16种颜色； 256级灰度图片：每个像素用___8___个二进制位表示___28___=256种颜色； 24位图：每个像素用24个二进制位表示224种颜色。 颜色体系 颜色数量 表示所需二进制位数 关系 黑白 2 1 21=2 16色 16 4 24=16 256级灰度 256 8 28=256 256色 256 8 28=256 16位色 216 16 216 24位色 224 24 224 注意：关键词“位”与“色”的区别 如：16色图像，表示每个像素有16种可选颜色，也就是4位二进制数表示，称作4位图像。 如：8位图像，表示每个像素由8位二进制数表示，因此可以表示2 8种颜色，也就是256色图像。 二、数据编码 1. 数据压缩：采用特殊编码方式去除冗余信息，以较小空间保存数据的编码方法，分有损压缩和无损压缩。bmp图像、wav声音和avi视频格式可保存未压缩的原始数据。 2. 无损压缩：压缩后的数据能还原成与原来数据完全相同的压缩方式。对文档和程序必须进行无损压缩。常用的无损压缩软件有WinZip和WinRAR等。 3. 有损压缩：压缩时丢失了部分原始数据的压缩方式，在保证主要信息的前提下尽可能减少了对磁盘空间和传输带宽的占用。有损压缩被广泛应用于图像、声音、动画和视频中，如JPEG图像、MP3音乐、MPEG视频等格式(图片、声音、视频的有损压缩格式，快速记忆法：3P) 编码方式/文件类型 图片 声音 视频 未压缩 bmp wav avi 有损压缩 JPEG MP3 MPEG 无损压缩 WinZip和WinRAR 1 / 4 学科网（北京）股份有限公司 $$