1.3 数据采集与编码第二课时导学案-2025-2026学年浙教版高中信息技术必修一

2026学年信息技术学科学案系列7 姓名： 班级： 编号： 第一章 数据与信息 第4节 编码 【知识技能】 理解编码的概念和具体应用，掌握常见的字符编码。 【学习目标】 能计算声音、图像和视频的存储容量。 【知识清单】 1字符编码 编码是信息按照某种规则或格式，从一种形式转换为另一种形式的过程。 是编码的逆过程。 2 ASCII码(美国信息交换标准代码)。 ①ASCII码是一套基于拉丁字母的计算机编码系统，主要用于显示现代英语和其他西欧语言。 ②基本的ASCII码共有 个，用1个字节(即8位二进制数码)中的低7位编码。二进制范围为00000000~01111111,即十六进制的00~ 。 字符“０”的十进制编码是48 十六进制编码是30　　 字符“ａ”的十进制编码是97 十六进制编码是61　　　　　　 字符“Ａ”的十进制编码是65 十六进制编码是41　　　　　　 同一字母的大小写的编码相差32　 3计算机存储容量的单位:KB、MB、GB、TB。 1TB=1024GB;1GB=1024MB;1MB=1024KB;1KB=1024B;1B（字节）=8bit（位）。 4汉字编码。 ①计算机中的汉字也是采用 进行编码的。 ②汉字编码分为外码、交换码、机内码和字形码。 外码 也叫输入码，常用的输入码有拼音码、五笔字形码等 交换码 GB2312，全称为《信息交换用汉字编码字符集》 机内码 也称内码，在计算机内部汉字代码使用机内码，在磁盘上记录汉字代码也使用机内码。不同的字符集有不同的表示方式. GB2312字符集采用2个字节表示1个汉字 字形码 点阵方式、矢量方式 ③使用UltraEdit或WinHex工具软件观察内码时,1个ASCⅡ码字符只占 个字节,1个GB2312编码字符(如汉字、中文输入法下输入的全角字符)占 个字节。 例如： 文字 中国 China 字符(全角/半角) 全角字符 半角字符 字节数量 4B 5B 内码(十六进制H) D6 D0 B9 FA 4368696E 61 注意 在内码观察软件中，ASCII码每个字节都小于80H，而汉字内码的每个字节都大于等于A0H 5条形码和二维码 ①条形码是将宽度不等的多个黑条和白条，按照一定的编码规则排列，用以表达一组信息的图形标识符。 ②二维条码/二维码是用某种特定的几何图形按一定规律在平面上(二维方向)分布的黑白相间的图形记录数据符号信息。 二维码的信息存储量更大，功能也更加强大。 6 声音编码 (1)音频数字化 ①模拟声音经过采样、量化和编码三个过程实现数字化。 ②采样频率越高，声音就越真实、自然，但存储容量也越大。 ③量化位数：量化值的二进制位数。量化位数越大，其量化值越接近采样值，即精度越高，但存储容量也越大。常见的量化位数有8bit、16bit、32bit。 (2)常见的声音文件类型有: Wave、MP3、WMA等。 (3)Wave格式音频文件的存储容量计算公式：存储容量=采样频率(Hz)×量化位数(bit)×声道数×时长(s)(单位:位)。 7 图像编码 (1) 矢量图形与位图图像。 图像类型 矢量图形 位图图像 存储方式 用点、直线或者多边形等基于数学方程的几何 图元表示的图像，矢量图形与分辨率是无关的 以 的形式存储，图像质量与分辨率有关 特征 存储容量小；缩放、扭曲等操作后不会丢失细 节或影响清晰度；主要用于工程图纸等 色彩丰富，存储容量大；缩放、扭曲等操作后易 ；生活中大部分图都是位图 (2) 位图图像的数字化。 采样 把一张图像分解成一个一个大小相同的像素点，点数越多，图像越真实，越能体现细节，需要的存储空间越大 量化 指用多大范围的数值来表示图像采样之后每个像素的颜色信息。一般用二进制数表示，其长度也称为颜色的位深度 编码 对量化后的数据按一定规则进行编码后，数字图像将以文件方式存储于计算机中。根据不同的编码方式，可分为多种图像文件格式，如BMP、JPEG、GIF、PNG等 (3)位图图像容量计算。 ①影响位图图像存储容量的因素有： 和颜色数。 ②计算公式：存储容量=总像素×颜色位深度(单位：位)。 ③以800×600像素的BMP图像为例，计算各种类别BMP图像的存储容量如表所示。 ④由于图片的冗余程度不一样，因此压缩后的图片容量不能用公式进行计算。 8 视频编码 (1)视频由静态的图像连续播放形成，根据帧速率不同分为PAL制式和NTSC制式。PAL制式每秒显示 帧，NTSC制式每秒显示 帧。 (2)未经压缩的视频文件(比如：AVI格式)的存储容量计算公式：存储容量=帧图像存储容量×帧频×播放时间(s)/8(单位：字节)。声音往往有较大的时间冗余，因此压缩以后的声音容量不能用公式进行计算。 (3)常见的视频数据格式主要有：AVI、MPEG、MOV、广播电视制式等。 (4)常见的视频编码方式有:MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4等。 【典例训练】 【例1】使用 UltraEdit 软件观察字符串“期末, Fighting!”的内码,部分界面如图所示, 下列说法正确的是 ( ) A.存储该字符串的内码共需要15b B.该字符串中共有 2个 GB2312字符 C.字符“J”内码用十六进制表示为50 D.字符“期”的二进制编码是11000110 11011010 【例2】 UTF-16LE 编码可以对多种文字字符进行编码，该编码规定任意字符均使用2个字节存储，并且在字符内码前用“FF FE”作为编码标记，编码标记也占用存储空间。 (1)查看字符“我学 code”的内码，如图所示。 图中字符编码共占 B，若英文字符“c”使用UTF-16LE 编码,其内码为 H。 (2)一个采用UTF-16LE 编码的含1200个英文字符的文本文件，该文件所占存储空间约为 KB(保留1位小数)。 【例3】为了保障数据传输过程中数据的安全，人们往往采用多种方式来隐藏数据或者伪装数据。其中一种常用的办法就是把数据插入到一幅图像中，通过把真实数据以二进制的形式插入到图像中，这样即使被截获，表面看起来就是一幅图像。下列几组数据中最有可能存在隐藏数据的是 ( ) 【例4】一幅 1024×512 的 BMP 格式图像，另存为JPG格式后的存储容量约为96 KB，已知压缩比为 16：1，则该 BMP 格式图像的位深度为 ( ) A.32 B.24 C.16 D.8 【例5】现有一段长度为 10 秒钟、采样频率为44.1 kHz、采用 16 位量化的双声道未经压缩的WAV 格式文件，下列说法正确的是 ( ) A.该 Wave 音频文件的存储容量约为13 MB B.将两个声道的音量均+5db后以原格式另存文件，则前后两个文件存储容量比为1:10 C.数字化过程中，提高采样频率则音频保真度也相应提高 D.以压缩比8 ：1将文件压缩成 MP3 格式，压缩后的存储容量约为 27 KB 【例6】某段未经压缩的 WAVE 格式音频属性如图所示，存储该文件需要的磁盘空间大约是 ( ) A.80.8 MB B.40.4 MB C.20.2 MB D.10.1 MB 【例7】将一段图像分辨率为 1024﹡768、32 位真彩色的无声视频 AVI 文件压缩成 MPEG 格式，压缩比为3：1，若该视频以 25 帧/秒的速度播放，该MPEG 格式视频每秒钟播放的数据量约为 ( ) A.25 MB B.75 MB C.600 MB D.800 MB 【例8】李同学从互联网上下载了一段约 10分钟的体育视频，该视频文件为 PAL 制式、单帧画面为 512×340、16 位色,文件容量100M，则该视频的压缩比大约是 ( ) A.30: 1 B.50:1 C.80:1 D.100:1 【附录】 学科网（北京）股份有限公司 $