计算机概论课件

1、最新計算機概論第3章資料表示法最新計算機概論第3章資料表示法目錄3-1文字表示法 3-2圖形表示法3-3聲音表示法3-4視訊表示法3-5資料壓縮 3-6誤差與錯誤檢查 目錄3-1文字表示法 多媒體的組成要素文字媒體音訊媒體影像媒體視訊媒體動畫媒體多媒體的組成要素文字媒體3-1文字表示法 ASCII (American Standard Code for Information Interchange)ASCII-8EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code)繁體中文編碼系統Unicode回首頁 上一頁 下一頁3-1文字表示法 A

2、SCII (American StanASCII與ASCII-8使用7位元(27)表示128個字元，以基本大小寫英文字母、阿拉伯數字、鍵盤上之特殊字元等等為主。為方便起見，ASCII字元存放在一個位元組裡(28)，其中最高字元為0。ASCII-8為ASCII之擴充應用。前面128字元與ASCII相同(最高字元為0)，剩下128字元用來表示其他控制字元或圖像(最高字元為1) 。ASCII與ASCII-8使用7位元(27)表示128個字元EBCDICIBM於1963年推出的編碼系統，使用8位元表示字元。原本只有58個字元，但根據不同版本與地區的需求，最多可表示256個字元。EBCDICIBM於19

3、63年推出的編碼系統，使用8位元表示中文編碼系統ASCII、ASCII-8或EBCDIC均無法顯示中文。資策會設計之大五碼(BIG5)為最普遍的繁體中文編碼系統。以16位元表示一個繁體中文字。簡體中文編碼系統則是以國標碼GB或漢字碼HZ為主。中文編碼系統ASCII、ASCII-8或EBCDIC均無法顯中文編碼系統BIG-5 碼的內容有常用字 5,401 個、次常用國字 7,693 個及符號 471 個，共計約 13600 字。 台灣的內碼是 BIG5，日本的內碼是 Shift-JIS，但在 Windows 2000/XP 下，藉由核心的 Unicode 作為橋樑，在一般的情況下，應該資料可以互

4、相共享才對。 中文編碼系統BIG-5 碼的內容有常用字 5,401 個、次ASCIIBIG5ASCIIBIG5Unicode目的是為了涵蓋電腦所使用的文字與各種語系，例如英文、中文、日文、拉丁文等等。以16位元表示216個字元，前128個字元與ASCII相同。Unicode目的是為了涵蓋電腦所使用的文字與各種語系，例如常見的文字檔格式 TXT (純文字檔)DOC/DOCX (MS WORD檔案)PDF (Adobe Acrobat文件檔)回首頁 上一頁 下一頁常見的文字檔格式 回首頁 上一頁 下一頁3-2圖形表示法為多媒體中常見與常用的資料類型。可分為點陣圖與向量圖兩大類。3-2圖形表示法為多

5、媒體中常見與常用的資料類型。向量式點陣式畫面特性以幾何圖形構成表達任意內容的影像表示方式將幾何圖案記錄為物件，並依物件種類賦與不同的屬性以點陣式方式表示，每個點必須記錄其顏色值優點1.改變屬性值即可改變圖形2.儲存空間小3.處理速度快1.可作各式影像處理2.效果逼真3.用途廣泛向量式點陣式畫面特性以幾何圖形構成表達任意內容的影像表示方式3-2-1點陣圖 水平解析度V.S.垂直解析度圖形尺寸V.S.列印尺寸色彩深度黑白 (1bit)灰階 (8bit)16色 (4bit)256色 (8bit)高彩: (R:5bit, G:6bit, B:5bit) 全彩: (R:8bit, G:8bit, B:8

6、bit)回首頁 上一頁 下一頁3-2-1點陣圖 回首頁 上一頁 下一頁單色 (Mono)黑色模式每一個像素佔用1位元，在影像中的每一個像素非黑即白。半色調處理(half toning) : 將一個具有較高位元數的影像換為1位元的黑白影像處理過程。藉由黑白像素的排列的疏密，來模擬原始影像的明暗變化。空間解析度對於半色調處理，具有相當重要的意義，空間解析度愈高，就能夠以愈多的黑白像素來進行疏密排列。單色 (Mono)黑色模式每一個像素佔用1位元，在影像中的每256 灰階由黑白兩色構成，但是依明暗度分成 256 個層次，因此稱為 256 灰階一個像素要能表示 256 種不同的黑白明暗度需要 8 個位

7、元 (28=256)灰階模式(Grayscale) : 屬於8 bits的無彩色模式，即影像是以黑色、灰色或白色的像素所組成。灰階模式時，只能對其進行明度的調整，因為無彩色並不具有色相和彩度若將灰階影像加入有彩色，必須先將其轉為彩色模式256 灰階由黑白兩色構成，但是依明暗度分成 256 個層次16色模式最簡單的彩色模式表示 16 種顏色的狀況需要 4 個位元 (24=16)調色盤16色模式最簡單的彩色模式256 色是一般彩色影像最常採用的模式要表示 256 種不同顏色，和 256 灰階一樣，一個像素需要 8 個位元256 色是一般彩色影像最常採用的模式65536 種顏色(Hi-Color)這

8、個模式中的每一個像素可以表現出 65536 種顏色本模式下一個像素以 16 個位元來表示其色彩的資訊，其中紅色佔 5 個位元、藍色佔 5 個位元、綠色佔 6 個位元，所以紅色、藍色、綠色各有 32、32、64 種明暗度的變化總共可以組合出 65536 種顏色65536 種顏色(Hi-Color)這個模式中的每一個像素全彩模式(True Color)紅色、藍色、綠色各佔 8 個位元，因此每種原色各有 256 種明暗度的變化，可以表現出的顏色共有 224=16777216 (16.7M，也就是一千六百多萬) 種顏色類似電視所用的紅、藍、綠 (RGB)三槍投影映像管的原理，可以真實的表現出一個點的顏

9、色出來全彩模式(True Color)紅色、藍色、綠色各佔 8 個色彩深度比較不同品質的影像 黑白 灰階 16色 256色黑白 全彩色彩深度比較不同品質的影像 黑白 常見的點陣圖檔格式 BMPJPEGGIFPNGTIFF(黃, 洋紅, 青, 黑, 四色印刷)PSD回首頁 上一頁 下一頁常見的點陣圖檔格式 回首頁 上一頁 下一頁常見的向量圖檔格式EPS (PostScript頁面描述語言)DXF、DWG (AutoCad圖檔) WMF (MS Windows 圖檔)回首頁 上一頁 下一頁3-2-2向量圖常見的向量圖檔格式回首頁 上一頁 下一頁3-2-記錄影像的座標及圖形種類與相關參數以一個空心方

10、塊為例：以 圖形種類, 起點座標, 長度, 寬度 表示，結果為：方形, (1, 1), 6, 6 向量圖點陣圖記錄影像的座標及圖形種類與相關參數向量圖點陣圖3-3聲音表示法 回首頁 上一頁 下一頁3-3聲音表示法 回首頁 上一頁 下一頁類比-數位轉換取樣(sampling)計量(quantization)編碼(encoding)類比-數位轉換取樣(sampling)取樣頻率 (Hz) 解析度 (bit) 頻道 所需空間 (每秒) 音質 11025 8 單音 11 KB 電話 22050 8 單音 22 KBAM廣播 22050 16立體 88 KBFM廣播 44100 16立體 176 KBC

11、D Audio 取樣頻率 (Hz) 解析度 (bit) 頻道 所需空間 (每常見的聲音檔格式 WAVMP3 (1:12)MIDIReal AudioWMACD-AUDIODolby Digital (1:12)DTS (1:3)回首頁 上一頁 下一頁常見的聲音檔格式 回首頁 上一頁 下一頁3-4視訊表示法 主要的電視系統視訊標準： NTSC (national television standards committee) PAL (phase alteration line) SECAM (sequential color and memory) HDTV (high definition

12、TV)回首頁 上一頁 下一頁3-4視訊表示法 主要的電視系統視訊標準： 回首頁 常見的視訊檔格式 AVIMPEGQuick TimeReal VideoWMV回首頁 上一頁 下一頁常見的視訊檔格式 回首頁 上一頁 下一頁3-5資料壓縮 非失真壓縮:所壓縮的資料在經過解壓縮後會和原始資料相同，不會遺失任何資料。例如變動長度編碼 (run length encoding)、霍夫曼碼 (Huffman coding)、Lempel-Ziv編碼等。失真壓縮 :壓縮後會和遠使資料有些微差異，對於圖形、聲音、視訊等資料可以使用此方法。例如JPEG可以用來壓縮圖形、照片，MPEG可以用來壓縮影片，MP3可以

13、用來壓縮聲音。回首頁 上一頁 下一頁3-5資料壓縮 非失真壓縮:回首頁 上一頁 下3-5-1變動長度編碼 原理是記錄符號出現的次數，例如：回首頁 上一頁 下一頁3-5-1變動長度編碼 原理是記錄符號出現的次數，例如：回3-5-2霍夫曼碼 編碼步驟如下：找出所有符號的出現頻率。將頻率最低的兩者相加得出另一個頻率。重覆步驟2不斷將頻率最低的兩者相加，直到只剩下一個頻率為止。根據合併的關係分別配置0和1，而形成一個編碼樹 。回首頁 上一頁 下一頁3-5-2霍夫曼碼 編碼步驟如下：回首頁 上一頁 假設編碼系統中有A、B、C、D、E、F等符號，其出現頻率依序為0.2、0.15、0.3、0.18、0.05

14、、0.12，請據此畫出編碼樹並設計一套霍夫曼碼。 回首頁 上一頁 下一頁假設編碼系統中有A、B、C、D、E、F等符號，其出現頻率依序3-5-3LZ編碼 回首頁 上一頁 下一頁3-5-3LZ編碼 回首頁 上一頁 下一頁回首頁 上一頁 下一頁回首頁 上一頁 下一頁3-6誤差與錯誤檢查 資料傳輸過程中，會因人為或非人為疏失導致資料出現誤差，而常見的誤差有以下幾種:固有誤差 (inherent error)捨棄誤差 (round-off error)回首頁 上一頁 下一頁3-6誤差與錯誤檢查 資料傳輸過程中，會因人為或非人為疏錯誤檢查方式同位元檢查CRC碼 (Cyclic Redundancy Cod

15、e)錯誤更正碼 (ECC: Error Checking and Correcting )漢明碼錯誤檢查方式同位元檢查3-6-1同位位元檢查 又分成奇同位檢查和偶同位檢查回首頁 上一頁 下一頁3-6-1同位位元檢查 又分成奇同位檢查和偶同位檢查回首頁3-6-2循環冗餘碼 (CRC) 讓發訊端與收訊端事先協調一個生成多項式，然後發訊端在將資料位元傳送出去之前，先將資料位元除以生成多項式，再將得到的餘數 (即CRC碼) 放在資料位元的後面一起傳送出去。回首頁 上一頁 下一頁3-6-2循環冗餘碼 (CRC) 讓發訊端與收訊端事先協假設資料位元為110010101110，生成多項式為X3 + 1 (1

16、001)，試求取CRC碼及加上CRC碼後的完整訊息：由於生成多項式X3 + 1 (1001) 的羃次為3，故先在資料位元110010101110的後面加上三個0，得到被除數為110010101110000。 回首頁 上一頁 下一頁假設資料位元為110010101110，生成多項式為X3 以長除法求取110010101110000除以生成多項式X3 + 1 (1001) 的餘數：CRC碼為餘數11，故完整訊息為11001010111011。 回首頁 上一頁 下一頁以長除法求取110010101110000除以生成多項式X33-6-3錯誤更正碼 (ECC) 當錯誤更正碼的漢明距離大於等於D時，只要發生錯誤的位元不超過D - 1個，系統都能夠偵測出來，而只要發生錯誤的位元不超過 (D - 1) / 2個，系統都能夠加以更正。 回首頁 上一頁 下一頁3-6-3錯誤更正碼 (ECC) 當錯誤更正碼的漢明距離3-6-4漢明碼檢查 以訊息0100001101為例，說明漢明碼檢查的運作方式： 在訊息中2的羃次位置 (1、2、4、8) 插入漢明碼，如下所示。 位置1234567891011121314值H1H20H3100H4001101回首頁 上一頁 下一頁3-6-4漢明碼檢查 以訊息0100001101為例，說 位置二進位數字12345678910111213140 0 0 H10