1.2 数据编码课件-2025-2026学年粤教版高中信息技术必修一

1.2 数 据 编 码 刘艺珊 第一章 数据与信息 导入新课 我们日常使用电脑聊天、看图片、听音乐，这些文字、图像、声音都是如何在电脑中存储和传输的呢？为什么远距离视频通话时声音和画面能清晰传递？ 这些现象都离不开 “数据编码” 技术 数据编码是数据存储及表现的基础 信号的 “两种形态”—— 模拟与数字 1、模拟信号：用连续变化的物理量所表达的信息，信号的幅度、频率随时间作连续变化。如传统广播信号、老式电视信号、磁带存储的声音。 信号的 “两种形态”—— 模拟与数字 2、数字信号：离散时间信号的数字化表示，自变量、因变量都是离散的。例如：计算机存储的文件、手机通信信号、网络传输数据。 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 信号的 “两种形态”—— 模拟与数字 小组合作探究 分组讨论模拟信号和数字信号的优缺点，完成表格填写（结合教材给出的核心特点） 分组讨论模拟信号和数字信号的优缺点，完成表格填写（结合教材给出的核心特点） 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 远距离传输中数字信号更具优势，因其抗干扰性强、保密性好，是计算机存储和传输信息的主要形式。 文字的 “二进制身份证”—— 文字编码 01 ASCII码(英文世界的编码规则) 1960 年由香农创立，7 位二进制码编码，可提供 128 个编码位置，包含 94 个图形字符码和 34 个控制字符码。重点记忆常见字符的 ASCII 码值：A 为 65（1000001）、a 为 97、0 为 48。 文字编码分为单字节码（ASCII 码、莫尔斯码）和双字节码（国标码、Unicode）。 趣味记忆：通过 “字母大小写差值 32” 的规律，帮助记忆关键编码值 A（65=1000001），a=65+32=97，0=48。 即时练习：“已知‘B’的 ASCII 码值是 66，请问‘b’的 ASCII 码值是多少？二进制表示是什么？” （答案：98，1100010） 文字的 “二进制身份证”—— 文字编码 02 国标码(汉字世界的统一标准) 1980 年颁布，用于统一汉字编码，GB2312-80 标准包含 6763 个常用汉字，采用 4 位十六进制数（16 位二进制数）编码，存储一个汉字需 2 个字节，且汉字字节最高位为 1（与 ASCII 码最高位为 0 区分）。补充港台地区的 BIG5 码（繁体字）和 GB1300 编码（含 20902 个汉字）。 文字编码分为单字节码（ASCII 码、莫尔斯码）和双字节码（国标码、Unicode）。 图像的 “像素密码本”—— 图像编码 图像编码：在一定保真度条件下，对图像数据进行变换、编码和压缩，以较少比特数表示图像信息的技术。 01 02 矢量图：用直线和曲线描述，数据量小、放大不失真、色彩不丰富 位图：由像素组成，数据量大、放大失真、色彩丰富 位图和矢量图对比图 位图编码核心 位图编码：最小单位为像素，采用映射存储格式，每个像素对应一个数据。 11111111 00000110 10000110 11111111 10000000 01100011 01111100 10000001 1个像素 黑白像素映射为 0 和 1，常用十六进制编码表示。 位图文件组成 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 = X 方向像素数 ×Y 方向像素数 1 个像素占用的位数 × 总像素数 = 总位数，8 位 = 1 字节 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 练一练： 以 800×600 分辨率的 24 位真彩色图像为例，计算其存储空间？ 答：800×600×24÷8=1,440,000 B（字节） ≈1.37MB 声音的 “数字化变身”—— 声音编码 采样 A 按固定时间间隔从连续声波中取样本值（如 44.1kHz 表示每秒采样 44100 次），采样频率越高，音质越接近原声。 B 量化 将采样得到的连续数值，近似转换为有限个离散数值（如 8 位量化可表示 256 种数值）。 将量化后的数值转换为二进制代码存储。 C 编码 数字化三步骤：采样 - 量化 - 编码 声音文件所占用的空间，可以按以下公式计算： 声音存储空间 = 采样频率 × 量化位数 × 声道数 × 时间 ÷8 采样频率（kHz 需转换为 Hz） 量化位数（8/16/32 位等） 声道数（单声道 = 1，立体声 = 2，四声道 = 4） 练一练： 某音频采用 44.1kHz 采样频率、16 位量化、双声道录制，时长 10 秒，其存储空间是多少？答：44100×16×2×10÷8=1,764,000B（ 字节）≈1.68MB 综合巩固：闯关练习大挑战 基础关（选择题）：对一段音乐分别用 44kHz 和 11kHz 采样频率采样存储，下列说法正确的是（ ） A. 44kHz 采样存储容量小，音质好 B. 44kHz 采样存储容量大，音质好 C. 11kHz 采样存储容量大，音质差 D. 11kHz 采样存储容量小，音质好 （答案：B） 提升关（计算题）：录制采样频率 44.1kHz、量化位数 32、四声道的 WAVE 格式音频 40 秒，所需存储空间约为多少？（写出计算过程） （计算：44100×32×4×40÷8=28,224,000 字节≈27MB） 拓展关（思考题）：“为什么同样分辨率的位图，24 位真彩色比 8 位 256 色文件更大？” （结合量化位数与色彩数量的关系分析） 课堂小结 作业布置 1、基础作业 复习教材知识点，完成教材课后练习题，熟记 ASCII 码关键值和两大计算公式。 2、提升作业 ① 查找生活中 3 个数据编码的应用案例（如二维码、身份证号编码等），简要说明其编码逻辑； ② 计算自己手机中一张照片（已知分辨率和色彩模式）的理论存储空间，与实际文件大小对比分析差异原因。 3、拓展作业 尝试用二进制写出自己名字中每个汉字的国标码编码思路（提示：结合国标码存储规则）。 $