3.1 数据编码（上）课件2025-2026学年教科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核心，涵盖模拟与数字信号定义、音频数字化（采样、量化、编码）及文件大小计算，通过“信号定义-数字化步骤（配图表）-公式推导-例题应用”的学习支架，构建知识脉络。 其亮点是结合量化信号图、二进制对应表及计算例题，以计算思维引导学生抽象数字化过程，通过练习题提升信息意识。采用实例教学法，学生能掌握音频文件计算方法，教师可借助清晰结构高效教学。

数据编码 模拟信号：是指用连续变化的物理量所表达的信息，如温度、湿度、压强等。模拟 信号的值是随时间连续变化的。 数字信号：随时间的变化是非连续的，取值上是离散的、不连续的信号，如开关等。 2. 数字化过程 · 数字化的过程：采样→量化→编码。 计算机 数字信号 人 模拟信号 一、数字化 更稳定 3. 音频的数字化 模拟音频信号数字化需要三个步骤：采样、量化和编码。 （1）采样 采样就是每隔一定的时间间隔 T，抽取模拟音频信号的一个瞬时幅度值样本，实现 对模拟音频信号在时间上的离散化处理。 （2）量化 量化就是将采样后的声音幅度划分成为多个幅度区间，将落入同一区间的采样样本 量化为同一个值。量化实现了对模拟信号在幅度上的离散化处理。 1 2 3 4 3 2 2 2 3 3 （3）编码 将样本值用计算机能够存储和处理的二进制数值表示，最后按 PCM 格式打包。编码是将采样和量化之后的音频信号转换为“ 1”和“0”代表的数字信号。 010 011 100 101 111 1000 1001 1010 110 模拟声音数据经历采样->量化->编码的过程,称为声音的数字化。 数字化后的波形 1 0 1 0 1 0 1 0 （1）采样频率 采样频率是指 1s 内采样的次数,单位是赫兹（Hz）。根据奈奎斯特（Harry Nyquist）采样理论：如果对某一模拟信号进行采样，采样频率不应低于模拟音频信号最高频率的两倍。 4. 音频文件大小计算 计算公式：文件大小=采样频率×量化位数×声道数×时间 单位：秒 单位：赫兹(Hz) （单位：B） （3）声道数 有单声道和双声道之分。双声道又称为立体声，在硬件中要占两条线路，音质、音 色好，但立体声数字化后所占空间比单声道多一倍。 （2）量化位数（量化精度、采样精度） 量化位数是对模拟音频信号的幅度轴进行数字化，它决定了模拟信号数字化以后的动态范围。由于计算机按字节运算，一般量化的位数是 8 位和 16 位。量化位数越高， 信号的动态范围越大，数字化后的音频信号就越可能接近原始信号，但所需要的存储空 间也越大。 例如：15秒的的音频，采样频率为44.1khz，量化位数16位，声道数为双声道，求该段音频文件的数据量为多少B。 44.1*1000*16*2*15/8 =2646000(B) 1. 采用下列数字化音频参数采集到的音频文件，质量最好的是（ ）。 A. 采样频率 11.026kHz，量化位数 16 位，单声道 B. 采样频率 22.05kHz，量化位数 8 位，双声道 C 采样频率 22.05kHz，量化位数 16 位，单声道 D. 采样频率 44.1KHz，量化位数 16 位，双声道 1. 采用下列数字化音频参数采集到的音频文件，质量最好的是（ ）。 A. 采样频率 11.026kHz，量化位数 16 位，单声道 B. 采样频率 22.05kHz，量化位数 8 位，双声道 C 采样频率 22.05kHz，量化位数 16 位，单声道 D. 采样频率 44.1KHz，量化位数 16 位，双声道 D 2. 使用Windows 录音机录制一段时长为 1s，采样频率为 22.05khz，量化位数为 16 位，双声道立体声的 wave 格式的音频文件所需的存储空间为（ ）。 A. 11KB B. 22KB C. 44KB D. 88KB 2. 使用Windows 录音机录制一段时长为 1s，采样频率为 22.05khz，量化位数为 16 位，双声道立体声的 wave 格式的音频文件所需的存储空间为（ ）。 A. 11KB B. 22KB C. 44KB D D. 88KB 自助者，天助！ $