1.2数据编码课件2024-2025学年高一上学期高中信息技术必修1第一章粤教版（2019）

1.2数据与信息 粤教版（2019） 信息技术（高中）（必修一） 第一章 第二节 学校名称 目 录 PART-01 模拟信号与数字信号 PART-02 编码的基本方式 01 模拟信号与数字信号 模拟信号与数字信号 信号 表示消息（信息）的物理量，是运载消息的工具，是消息的载体。 案例 信息 街道的红绿灯，通过灯光传递给人们不同的颜色信息，这是属于光信号 停 or 行 当我们说“你好”，声波传递到他人的耳朵，使他人了解我们的意图，这属于声信号 你好 模拟信号与数字信号 数 据 编 码 将现实世界的事物现象符号化、数据化。 按照编码格式的不同，可以分为模拟信号和数字信号。 模拟信号 是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，如声音信号、图形信号等。 是传导能量的一种方式。例如：声波通过空气等介质来向远处传送能量，在传播的过程中，能量会不断被损耗而衰减。 模拟信号与数字信号 模拟信号 是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，如声音信号、图形信号等。 是传导能量的一种方式。例如：声波通过空气等介质来向远处传送能量，在传播的过程中，能量会不断被损耗而衰减。 说话 声音的变化 模拟信号与数字信号 数字信号 是离散时间信号的数字化表示，其信号的幅度、频率、相位随时间不连续变化。在计算机中，数字信号的大小常用有限位的二进制数表示。如开关电路中输出电压、电流脉冲等。 计算机中的二进制系统 模拟信号与数字信号 数字信号如何传递 是离散时间信号的数字化表示，其信号的幅度、频率、相位随时间不连续变化。在计算机中，数字信号的大小常用有限位的二进制数表示。如开关电路中输出电压、电流脉冲等。 模拟信号与数字信号 电信号 高电平 低电平 光源亮 光源暗 高频率 低频率 光信号 无线信号 无线电波 模拟信号与数字信号 信号转换 计算机只能处理数字信号，如果要处理模拟信号，需要经过模数转换将模拟信号转化为数字信号再进行处理。 模拟信号与数字信号 信号转换 计算机只能处理数字信号，如果要处理模拟信号，需要经过模数转换将模拟信号转化为数字信号再进行处理。 模拟信号与数字信号 优缺点 模拟信号与数字信号 名称 优点 缺点 模拟信号 1.信息密度高 2.容易实现 1.抗干扰能力差 2.保密性差 3.传输距离短 数字信号 1.抗干扰能力强 2.保密性强 3.便于存储、加密、纠错 1.技术要求高 2.模数转化可能带来量化误差 进行远距离传送时用哪种信号比较好？ 数字信号 02 编码的基本方式 编码的基本方式 编码： 1，2，3...... 编码 10101111001..... 数据基本上是通过编码将模拟信号转换为数字信号进行存储和传输，文字、图像、声音等类型的数据都可以经过编码进行存储和传输。 编码的基本方式 编码的单位 01001101B _ _ _ _ _ _ _ _ 1bit （位） 数据存储的最小单位 在计算机二进制数下系统中，每个0或1就是一个位，8个位就称为一个字节。 编码的基本方式 编码的单位 01001101B _ _ _ _ _ _ _ _ 8bit = 1BYTE（字节） 1B 1024B = 1KB 1024KB = 1MB 1024MB = 1GB 1024GB = 1TB 数据存储的基本单位 在计算机二进制数下系统中，每个0或1就是一个位，8个位就称为一个字节。 编码的基本方式 编码的单位 01001101B _ _ _ _ _ _ _ _ 8bit = 1BYTE（字节） 1B 1024B = 1KB 1024KB = 1MB 1024MB = 1GB 1024GB = 1TB 在计算机二进制数下系统中，每个0或1就是一个位，8个位就称为一个字节。 编码的基本方式 编码的单位 01001101B _ _ _ _ _ _ _ _ 8bit = 1BYTE（字节） 1B 1024B = 1KB 1024KB = 1MB 1024MB = 1GB 1024GB = 1TB 在计算机二进制数下系统中，每个0或1就是一个位，8个位就称为一个字节。 编码的基本方式 编码的单位 01001101B _ _ _ _ _ _ _ _ 8bit = 1BYTE（字节） 1B 1024B = 1KB 1024KB = 1MB 1024MB = 1GB 1024GB = 1TB 1000B=1KB 1000KB=1MB 1000MB=1GB 1000GB=1TB 商家的单位进制 计算机的单位进制 在计算机二进制数下系统中，每个0或1就是一个位，8个位就称为一个字节。 编码的基本方式 A. 位bit B. 字节Byte C. 千字节KB D. 兆字节MB 1、在计算机中，数据存储的基本单位是 ( ) ? B A. 8，8 B. 1024，1024 C. 8，1000 D. 8，1024 2、在计算机中，1字节= ( )位，1GB = ( )MB? A. 100 B. 128 C. 500 D. 512 3、若一张图片的大小约为4MB，则一个2GB的U盘理论上可以保存这样的图片大概( ) 张 ? D D 文字编码 文字编码是效率较低的编码方式，有单字节码和双字节码两种。 单字节码：ASCII码、莫尔斯码，双字节码：国标码、统一码。 编码的基本方式 文字编码 文字编码是效率较低的编码方式，有单字节码和双字节码两种。 单字节码：ASCII码、莫尔斯码，双字节码：国标码、统一码。 编码的基本方式 ASCII码是美国信息交换标准代码，用8位二进制位 (1个字节) 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、运算符号等（33个）共计128个文字符号建立了转换码，将符号转换为“0”和“1”构成的编码。 0100 0001 0100 ◆从表中得知：英文字母A的编码为01000001（十进制数65） 文字编码 文字编码是效率较低的编码方式，有单字节码和双字节码两种。 单字节码：ASCII码、莫尔斯码，双字节码：国标码（GB 2312）、统一码。 编码的基本方式 国标码（GB 2312）： 中国国标码 在ASCII码的基础上扩展 英文1个字节，中文2个字节 文字编码 文字编码是效率较低的编码方式，有单字节码和双字节码两种。 单字节码：ASCII码、莫尔斯码，双字节码：国标码（GB 2312）、统一码(Unicode)。 编码的基本方式 统一码(Unicode)： 统一码，万国码 收录了世界几乎所有字符的字符集 英文，中文都占两个字节 常用的编码形式UTF-8,UTF-16 图像编码 位图，最小单位为光栅点(或称像素)，因而也叫做点阵图(或像素图) 图片大小=文件头+信息头+颜色表项+图像分辨率×图像量化位数÷8 编码的基本方式 放大会变模糊 位图由像素点组成 图像编码 位图，最小单位为光栅点(或称像素)，因而也叫做点阵图(或像素图) 图片大小=文件头+信息头+颜色表项+图像分辨率×图像量化位数÷8 编码的基本方式 文件头：包含文件类型、大小、起始位置等信息，共14字节。 信息头：位图的尺寸等信息，占40字节。 颜色表项：说明为种颜色，每个颜色占4字节。当量化位数位1、4、8时，分别有2、16、256种颜色。量化位数为24时无颜色表项。 一般情况下，前三项所占空间很小，其值不大于1.1KB，所以我们一般只算半后部分即可。 某位图格式位256色图像，前三项为最大值，计算结果：14+40+4×256=1078B 图像量化位数: 是指图像中每像素的颜色所占的二进制位。如黑白图像，每一个像素只有两种可能性（黑、白），称为1位图像。 编码的基本方式 ★当图像量化位数为24时，没有颜色表项。 图像编码 位图，最小单位为光栅点(或称像素)，因而也叫做点阵图(或像素图) 图片大小=文件头+信息头+颜色表项+图像分辨率×图像量化位数÷8 编码的基本方式 上图文件大小 = 32 × 2 ×1 ÷8 +4 × 2+40+14= 70 Byte（字节） 图像X方向的像素数×图像Y方向的像素数 图像量化位数 图像分辨率 颜色表项=4*颜色种数 编码的基本方式 （单选题）如图所示的是汉字“口”的8x8信息编码图，只有黑白两种颜色，用“1”表示对应位置是黑方块，“0”表示对应位置是白方块，则图中第七行从左向右排列的二进制信息编码正确的是（ ） A、01000010 B、01000001 C、101111101 D、10111110 A 练一练： 编码的基本方式 练一练： （单选题）一幅未经压缩的16位真彩色图片，其尺寸为1280*720，则该图片的文件大小（不含文件头14字节和位图信息头40字节）为（ ） A、1280*720*16/8/1024 KB B、1280*720*16/8+4*216 KB C、(1280*720*16/8+4*216)/1024 KB D、(1280*720*16/8+4*216)/1024/1024 KB C 颜色表项（4*颜色种数） 声音编码 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。 编码的基本方式 采样 量化 编码 采样：采样频率越高，声音还原度越高，音质就就越好。常见的采样频率有3种，44.1khz、22.05khz、11.025khz。 量化：把样值信号的无限多个可能的取值。 编码：将量化后的采样值用二进制数码表示。 奈奎斯特采样定理： 如果以一定时间间隔对某个信号进行采样，并且采样频率高于该信号最高频率的两倍，则采样值包含了原信号的全部信息。 声音编码 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。 编码的基本方式 采样 量化 编码 采样 时间t 幅度y 量化 编码 声音模拟信号 声音编码 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。 编码时采用的二进制位数越多，数据量越大，占用的存储空间也越大。 编码的基本方式 声音存储空间=采样频率×量化位数×声道数×时间÷8 （单位：字节） （单位:Hz） （单位:s） 例题.一首时长为100s的双声道音乐，采样频率为44.1kHz，量化位数为16，计算该音乐的音频所占的存储容量是多少？ 44.1×1000×16×2×100÷8 编码的基本方式 练一练： （单选题）小明录制了一段时长为1分钟、采样频率为44.1kHZ、量化位数为16位、双声道、WAVE格式的音频，该音频的存储容量约为（ ） A、10.1KB B、10.1MB C、172KB D、172MB B 03 总结 总结 总结 单位 换算关系 备注 b（bit）位 最小单位 B（Byte）字节 1B = 8b 最基本单位 KB 千字节 1KB = 210B = 1024B MB 兆字节 1MB = 210KB = 1024KB GB 吉字节 1GB = 210MB = 1024MB TB 太字节 1TB = 210GB = 1024GB PB、EB…… 更多单位均以1024即210为最基本进率 计算机中常见的数据存储单位与换算关系 拓展 视频画面是由以一定的速度连续播放的一组静态图像形成的，这些静态图像被称为帧。当连续的图像变化超过24帧/s时，根据视觉暂留原理，就会形成比较流畅的视频画面了。因此视频数据的编码就可以看做多张图像的编码。 视频文件大小 = 单张图像大小 × 总张数 分辨率 × 量化位数 × 帧速率 × 时间(s) ÷ 8 (B) 拓展 为什么我们购买U盘的标注容量总比电脑实际显示的容量要小？ 8GB 16GB ≈7.45GB ≈14.9GB 购买的标注容量 电脑实际显示的容量 主要原因：制造商和计算机系统的计算方式不一样 制造商：16GB = 16× 1000 × 1000 × 1000 B = 16000000000B 计算机：16000000000B ÷ 1024 ÷ 1024 ÷ 1024 ≈ 14.90GB 1GB = 1024 MB 1MB = 1024KB 1KB = 1024B $$