1.2 数据编码课件-2025-2026学年粤教版高中信息技术必修一

该高中信息技术课件围绕数据编码展开，涵盖模拟与数字信号、文字编码（ASCII、国标码）、图像编码（位图/矢量图）、声音编码（采样/量化）等核心内容。通过“模拟与数字信号优缺点讨论”导入，以“概念定义-实例解析-公式推导-练习应用”为脉络，构建阶梯式学习支架。 其亮点在于结合信息意识（信号与编码价值判断）和计算思维（编码问题分解与建模），通过ASCII码表、汉字编码实例及图像/声音文件大小计算练习，强化理论与实践结合。采用讲练结合法，学生能提升编码应用能力，教师可借助互动设计丰富教学环节。

数 据 编 码 运城中学 祁晓丽 一 什么是模拟信号？ 二 什么是数字信号？ 三 文字编码 四 图像编码 五 声音编码 一、什么是模拟信号？ 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、频率随时间作连续变化，如声音信号、图形信号等。 二、什么是数字信号？ 数字信号：是离散时间信号的数字化表示，其信号的自变量、因变量都是离散的。例如：开关电路中输出信号和电压脉冲都是离散的信号。 在计算机中，数字信号的大小常用有限位的二进制表示。字长为2的二进制数可表示00、01、10、11四种数字信号 课堂活动 讨论：模拟信号和数字信号的优缺点 名称 优点 缺点 模拟信号 数字信号 远距离传输哪个更好？ 价格低，支持多路频分复用技术 传输距离短、抗抗干扰差，信号放大后噪音也放大 数据压缩保密性好，智能纠错 器件成本高，线路要求严格 数字信号 文字编码 A 图像编码 B 声音编码 C 编码的基本方式 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，视频等数据文件也可以被编码成数据文件，程序设计也属于编码，编码是数据存储及表现的基础 。 三、文字编码 01 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。 02 国标码 创建于1980年，目的为了使每个汉字有一个全国统一的代码而颁布了汉字编码的国家标准。每个汉字有个二进制编码，叫汉字国标码。 在我国汉字代码标准GB2312-80中有6763个常用汉字规定了二进制编码。国标码是一个4位十六进制数。 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，其中ASCII码和莫尔斯码属于单字节码，国标码（GBK）、统一码（Unicode）属于双字节码。 每一个英文字符都对应一个唯一识别的代码，称为ASCII码（American Standard Code for Information Interchange美国国家信息交换标准代码）。 ASCII码使用 7位二进制数对字符进行编码，可以提供128个编码位置。 ASCII码包含 94个图形字符码和 34个控制字符码。 记住几个常见字符的ASCII码值： A为65（1000001）；a为97；0为48 英文字符的编码 ASCII码 字母A的ASCII码二进制表示：01000001 汉字的编码 国标码 用于存储汉字的编码 GB2312-80——简称GB码，由两个字节组成 （16位二进制数），即存储一个汉字2个字节，如： 11010100 11000110——云 11000100 11001111——南 含6763个汉字。 港台地区的BIG5码——繁体字。 近来我国用的GB1300编码，含20902个汉字。 汉字字节的最高位为1 ASCII码字节的最高位为0 四、图像编码 图像编码：在满足一定保真度的条件下，对图像（位图、矢量图）数据进行变换、编码和压缩，以较少比特数表示图像或图像中所包含的信息的技术。 01 02 矢量图：用直线和曲线描述图形，数据量小，图形放大或缩小不失真，但色彩不丰富。 位图：图形是由许多像素点组成，数据量大，放大会失真，但色彩丰富。 1、图像编码——以位图为例 位图，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。 11111111 00000110 10000110 11111111 10000000 01100011 01111100 10000001 1个像素 黑白像素分别映射为0和1，通常采用16进制编码，表示为：FF,06,86,FF,81,63,7C,81 2、位图文件的大小 计算机二进制系统中，每个0或1就是1位（bit,数据存储的最小单位），8位称为1个字节(Byte)。黑白图像，每个像素有2种颜色（黑、白）可选，称为1位图像（图像深度），16色图像，每一个像素有16种可选颜色，称为4位图像，256色图像称8位图像。 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 位图文件所占用的空间，可以按以下公式计算： 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 图像分辨率=图像X方向的像素数*图像Y方向的像素数 图像量化位数，也叫图像深度，是指图像中每个像素点记录颜色所用的二进制位数 （1）、单色图像（黑白） 单色图像中，一个像素点只需要一个二进制位（1bit）来记录，可以表示出两种颜色，黑像素用“0”表示，白像素用“1”表示。 2 = 2 1 3、图像颜色 （2）、灰度图像 每个像素用一个字节来表示，一字节可以表示256种不同的灰度。 2 =256 8 彩色图像即RGB模式：真彩色模式，以红绿蓝为基本颜色，每个分量由8位二进制数表示。可以用3个字节来表示，每个字节分别表示此像素中的红、绿、蓝成分。 （3）、彩色图像 下面表格以分辨率800×600的位图图像为例，计算各种类别位图图像的存储空间。 位图图像类别 总像素 一个像素所占的位数 总的位数(bit位) 容量(B) 黑白 800×600 1位(2^1=2) 800×600×1 800×600×1/8 256级灰度 800×600 8位(2^8=256) 800×600×8 800×600×8/8 16色彩色 800×600 4位(2^4=16) 800×600×4 800×600×4/8 256色彩色 800×600 8位(2^8=256) 800×600×8 800×600×8/8 24位真彩色 800×600 24位 800×600×24 800×600×24/8 补充：计算机相关概念 位（bit）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。 字节（Byte）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 K千，存储空间的容量单位，kilobyte,1K=1024字节 M兆，megabyte,1M=1024K G吉，gigabyte,1G=1024M T太，terabyte,1T=1024G 各存储容量单位之间的换算比是多少？ 4、位图图像存储空间的计算公式： 水平像素*垂直像素*每个像素色彩所需位数/8（字节） 思考：一幅800*600的黑白图像 ，所占的空间？ 灰度图像呢？彩色图像呢？ 800*600*1/8（字节） 800*600*8/8（字节） 800*600*24/8（字节） 练一练： 一幅分辨率为1024*768像素的256级灰度图像，容量是多少？ 五、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。 采样：采样就是把输入的模拟信号按适当的时间间隔（如1秒钟）得到各个时刻的样本值， 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 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。 常用的采样频率有三种：44.1 kHz、22.05 kHz和11.025 kHz。 一、声音的数字化过程 声音的数字化及处理 模拟信号与数字信号： 在时间和幅度上都是连续的信号称为模拟信号。 在时间和幅度上都是离散的信号称为数字信号。 采样：就是每隔一时间段，从连续的波形上取一点。 量化：对采样过来的点，进行数字化。 声音采样 量化编码 存储信息 播放声音 声音文件的大小 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。以声音信息为例，其存储空间遵循如下公式： 声音存储空间=采样频率×量化位数×声道数×时间÷8 对一段音乐，分别用44kHz和11kHz的采样频率进行采样后存储，则采样频率大的 ( ) (A)存储的空间小，音质较好 (B)存储的空间大，音质较好 (C)存储的空间小，音质较差 (D)存储的空间大，音质较差 练一练： B 练一练： 录制一个采样频率为44.1kHz，量化位数为32，四声道立体环绕的WAVE格式音频数据40秒，需要的磁盘存储空间大约是 ( ) (A)27MB (B)225MB (C)7MB (D)27KB A 拓展学习 了解视频编码 $