【课件】第一单元 项目二 探究计算机中的数据表示-认识数据编码 课件-高中信息技术沪科版（2019）必修1

探秘计算机中的数据表示——认识数据编码项目二【2019沪科教版高中信息技术：必修一数据与计算】项目二：探秘计算机中的数据表示——认识数据编码学习目标Learningobjectives1、了解数据编码的意义和作用，体会数据编码的基本思想与方法。2、经历数值数据编码的过程，掌握数值编码的基本方法。3、了解计算机处理文本数据的基本过程，知道常用的文本数据的编码方式。4、经历声音数字化的过程，掌握声音数据数字化的基本方法。了解声音数字化的基本原理，知道采样频率、量化位数和声道数对数字化音频文件大小及效果的影响。5、经历图像数字化的过程，掌握图像数据数字化的基本方法，了解图像数字化的基本原理，知道分辨率和量化位数对位图的影响。01PART认识编码编码的核心概念项目二：探秘计算机中的数据表示——认识数据编码核心概念编码（encoding）是指预先规定的方法将文字、数值或其他对象转换成规定的符号组合，或将信息、数据转换为规定的脉冲电信号。在计算机中，编码一般是指用预先规定的方法将数字、文字、图像、声音、视频等对象编程二进制代码的过程。身份证号车牌号准考证号手机号二进制代码计算机室由逻辑电路组成的，逻辑电路只有高低两种电位状态，正好可以表示0与1，所以采用二进制来存储和表示数据。项目二：探秘计算机中的数据表示——认识数据编份证号码18位数字组成湖南省怀化市通道县出生年月日前两位当地派出所的编码；倒数第二位双数代表女，单数代表男；最后一位为校验码，可以是0-10的数字，如果是数字10，则用X代替。项目二：探秘计算机中的数据表示——认识数据编码编码的功能和意义1、鉴别：编码是对象的唯一标识。2、排序：编码符号都是有一定顺序的，比较容易进行排序。3、专用含义：如身份证号包含出生日期等计算机如何识别这些数字的？?序号姓名准考证号1张20210012王20210023李20210034杨20210045吴20210056周20210067赵20210078孙20210089钱202100902PART数值数据的编码数制、转换、编码项目二：探秘计算机中的数据表示——认识数据编码1、数值数据的编码要想用计算机存储和处理数据，必须对它们进行编码，将它们转换成有0和1组成的二进制代码。数制十进制（0123456789）二进制（01）八进制（01234567）十六进制（01……9ABCDEF）R进制(01……R-1)数值数据的编码过程数值数据二进制数0、1代码转换编码二进制数与十进制数十进制012345二进制011011100101十进制67891011二进制1101111000100110101011十进制121314151617二进制11001101111011111000010001项目二：探秘计算机中的数据表示——认识数据编码二进制与十进制数的转换将37.375十进制数转换成二进制数是多少（100101.011）？372182924222120…………1…………0…………1…………0…………0…………1余数低位高位整数部分的转换0.375Ⅹ2————0.750Ⅹ2————1.500Ⅹ2————1.000…………1…………0…………1低位高位小数部分的转换练一练十进制数二进制数3551431031001011100011110011101011110011175二进制如何转换成十进制？项目二：探秘计算机中的数据表示——认识数据编码二进制与十进制数的转换100101165432101x26+0x25+0x24+1x23+0x22+1x21+1x20=75数制转换工具https://tool.lu/hexconvert/64+0+0+8+0+2+1按权相加法把二进制数写成加权系数展开式，然后按十进制加法规则求和。权：基数的若干次幂基数：数制树表示数值所需要的数字字符的综合。二进制的基数为：2项目二：探秘计算机中的数据表示——认识数据编码2、编码计算机中数值数据的编码分为原码、反码和补码。通常情况下，计算机用一个数的最高位存放符号，即用0、1表示正负符号，正数为0，负数为1，这个二进制位称为符号位。原码反码补码正数符号位（0）+数字部分（如果原数不足n-1位，在高位补0）同原码同原码负数符号位（1）+数字部分（如果原数不足n-1位，在高位补0在原码的基础上，符号位不变，其余各位取反在反码的基础上+1原码反码补码知识拓展：/wqbin/p/11142873.html03PART文本数据的编码西文编码、汉字编码、Unicode项目二：探秘计算机中的数据表示——认识数据编码1、西文字符的编码应用最广泛的西文字符编码方案是ASCII码。由美国国家标准学会制定的通用单字节字符编码方案。标准ASCII码是用7个二进制位表示一个字符，只能表示128个字符，无法满足西文字符编码的需求，后来又扩充了128个字符，称为扩展ASCII码。例如：字母A：1000001数字9：0111001项目二：探秘计算机中的数据表示——认识数据编码2、汉字的编码常用汉字近5000个，每个汉字占用两个字节即16位二进制编码才能满足。1980年，中国国家标准总局发布了中华人民共和国国家标准GB2312-1980《信息交换用汉字编码字符集——基本集》，又称国标码。计算机中常见存储单位及换算关系B(Byte)字节1B=8b(bit)位KB千字节1KB=1024BMB兆字节1MB=1024KBGB吉字节1GB=1024MBTB太字节1TB=1024GB04PART声音数字化采样、量化、编码项目二：探秘计算机中的数据表示——认识数据编码现实世界的声音是一种连续的波，称为声波。主要有两个参数：幅度和频率。用计算机处理声音数据，必须把连续变化的波形信号转换成为离散的数字信号，将幅度和频率以0和1编码的形式表示出来，这一过程称为声音的数字化。包含三个过程：采样、量化、编码。采样量化编码模拟声音信号数字声音信号项目二：探秘计算机中的数据表示——认识数据编码1、采样采样即每隔一段时间在模拟声音信号的波形上采集一个幅度值。采样时，在波形信号上按时间维度等距离地选取若干个离散的点，并记录下幅度值。计算机每秒钟在模拟声音信号的波形上采样的次数为采样频率。常见的采样频率44.1kHz、22.05kHz、11.025kHz。采样频率越高，即采样的时间间隔越短，则单位时间内得到的声音样本数据越多，对声音的信号波形的表示越精准，声音的保真度越高。项目二：探秘计算机中的数据表示——认识数据编码2、量化在采样之后，要用二进制数将采样得到的幅度值表示出来，这个过程就是量化。第一步：确定量化位数。第二步：将声音信号的幅度值范围划分为2的N次幂个量化级数。第三步：确定采样点的量化值。第四步：用二进制数表示这些采样点的量化值。这里的N是量化位数，量化位数越多，数字化精度越高，声音越保真。项目二：探秘计算机中的数据表示——认识数据编码3、编码在采样和量化之后，模拟声音信号转化为一组二进制数序列，再通过编码将其按照一定的规则记录下来。不同的编码方式形成不同格式的音频文件，如：WAV格式、MP3格式、MIDI格式、APE格式等十余种。数据量（单位：字节）=数据率×次序时间=（采样频率×量化位数×声道数）÷8×持续时间例如：一张CD-ROM中存放1小时的数字音乐，则其数据量计算为：

数据量=（44100×16×2）÷8×60×60B=635040000B=606MB采样频率、量化位数和声道数是数字化音频技术的技术指标，被称为数字化的三要素。这三个要素直接影响着数字化后音频的质量及其数据量大大小。一个字节由8个二进制数组成05PART图像数字化采样、量化、编码项目二：探秘计算机中的数据表示——认识数据编码1、采集图像的采集是按一定的空间间隔自左向右、自上而下提取画面信息，将一副连续的模拟图像在空间上转换成若干个离散的像素点。每个像素点呈现不同的颜色和亮度。RBG模式：红蓝绿CMYK模式：青色、品红、黄色、黑色

一幅图片包含的横向和纵向的像素点称为图片分辨率。例如：640x4801680x10501440x900图片分辨率越高，采样精度越高，数字化后图像越清晰，同时所占存储空间越大。项目二：探秘计算机中的数据表示——认识数据编码2、量化图像的量化是将采样得到的每个像素点的颜色或者亮度用若干二进制数表示出来。记录每个像素点的颜色或者亮度所需要的二进制位数，称为颜色深度。一幅24位真彩色RGB图，它的三原色每种光的强度被分成256（0~255）个级别，需要用8个二进制位数来表示。数据量（单位：字节）=图像分辨率×颜色深度÷8例如：右图数据量的计算：1920×1200×24÷8=6912000B=6.59MB相同分辨率图像，颜色深度越大，图像所占存储空间越大。？项目二：探秘计算机中的数据表示——认识数据编码3、编码图像的编码是按照一定的格式将位图上各个像素点的量化数据记录下来的过程。由于位图的数据量大，并且含有大量的重复数据，编码时一般采用数据压缩技术进行压缩和还原处理。不同的编码方法不同形成了不同格式的图像文件。如：