大学计算机基础-课件 第3章 计算机中信息表示

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Contents总目录ABOUTME计算机概述计算机系统计算机中信息表示计算机程序设计计算机网络基础云计算基础大数据基础物联网基础计算机上篇互联网下篇上篇计算机3信息科学与工程学院计算机基础教研室第3章计算机中信息表示4信息科学与工程学院计算机基础教研室目录

Contents目录数制及相互转换壹数值数据在计算机中的表示贰非数值数据在计算机中的表示叁回顾计算机工作原理-“存储程序”冯•诺依曼计算机硬件系统由五大部件组成计算机硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备以及输出设备组成。存储程序通过输入设备输入数据和指令到计算机中存储起来，然后CPU从存储器中取出指令、分析指令、执行指令，直到所有指令全部执行完，最后通过输出设备将结果显示出来信息用二进制格式存储和表示在计算机中，无论何种信息，都是用“0”和“1”来表示，即二进制数。导引

Introduction何谓信息？数值型数据：具有量的含义，可进行加、减等运算；

如23.1、-3、3/4非数值型数据：没有量的含义，不能进行加、减等运算；

如字符，图形，图像，音频，视频，动画等指所有能输入到计算机中并被计算机识别、存储和加工处理的符号的总称信息(数据)的分类引例Example世界上有10种人一种是懂二进制的！一种是不懂的！引例Example猜数字游戏（1-63之间的数）①②③④⑤⑥33343537383941424345464749505153545557585960616263161718192021222324252627282930314849505153545557585960616263891011121314152425262728293031404142434445464756575859606162634567121314152021222328293031363738394445464752535455606162632367101114151819222326273031343538394243464750515455585962631357

91113151719212325272931333537394143454749515355575961633.1数制及相互转换壹NUMBERSYSTEMSANDCONVERSIONBETWEENDIFFERENTNEMBERSYSTEMS常用数制NUMBERSYSTEMS开关（二进制）身高（十进制）星期（七进制）时钟（六十进制）生活中的进制：二十四节气（二十四进制）常用数制NUMBERSYSTEMS十进制(Decimal)

01二进制(Binary)02八进制(Octal)03十六进制(Hexadecimal)04常用数制NUMBERSYSTEMS数制也称为计数制，是指用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。对于任意R进制计数制有基数R,权Ri和按权展开。

基数基数是指计数中所用到的数字符号的个数，进位规律是“逢R进一”

权数值每一位所具有的值称为权。R进制数的位权是R的整数次幂。数值的按权展开任意R进制数的值都可以表示为：各位数值与其权的乘积之和。3.1.1数制的概念及特点常用数制NUMBERSYSTEMS1、十进制有10个不同的数码符号0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。十进制具有以下特点每一个数码符号根据它在这个数中所处的位置（数位），按逢十进一来决定其实际数值，即各数位的位权是以10为底的幂次方。666.66=6×102＋6×101＋6×100＋6×10-1＋6×10-2按权展开常用数制NUMBERSYSTEMS2、二进制有2个不同的数码符号0、1。二进制具有以下特点每一个数码符号根据它在这个数中所处的位置（数位），按逢二进一来决定其实际数值，即各数位的位权是以2为底的幂次方。按权展开例：(101101.11)2

=1×25＋0×24＋1×23＋1×22＋0×21＋1×20＋1×2-1＋1×2-2==32+0+8+4+0+1+0.5+0.25(45.75)10(1010.001)2(111.101)2(10001.110)2+常用数制NUMBERSYSTEMS3、八进制有2个不同的数码符号0、1、2、3、4、5、6、7。八进制具有以下特点每一个数码符号根据它在这个数中所处的位置（数位），按逢八进一来决定其实际数值，即各数位的位权是以8为底的幂次方。按权展开例：(642)8=6×82+4×81+2×80=(418)10常用数制NUMBERSYSTEMS4、十六进制有16个不同的数码符号0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F。十六进制具有以下特点每一个数码符号根据它在这个数中所处的位置（数位），按逢十六进一来决定其实际数值，即各数位的位权是以16为底的幂次方。按权展开例:(9B4.4)16=9×162+11×161+4×160+4×16-1=(2484.25)10数制的书写：752.65(752.65)10

(-752.65)8(752.65)16(-101.11)2

752.65D-752.65O752.65H-101.11B

火眼金睛:以下书写正确的是？常用数制NUMBERSYSTEMS×√×√√752.652ABCHABC2B1H101.1H

二进制只有0和1两种状态，正好与物理部件的两种状态相对应,计算机中用低电位表示″0

″

，高电位表示″1

″

，电路结构简单。二进制的1和0可以与逻辑代数中的“真”和“假”对应，便于应用逻辑代数理论研究计算机理论(助记:挺直了堂堂正正做人就是真1）为什么用二进制表示信息？解惑

Answer常用数制NUMBERSYSTEMS1、R进制十进制2、十进制

R进制3、二进制八进制4、二进制十六进制3.1.2不同进位计数制的转换不同数制间的转换CONVERSIONBETWEENDIFFERENTNEMBERSYSTEMS1、R进制数十进制任意R进制数据按权展开、相加即可得十进制数。例1：(101101.11)2=1×25＋0×24＋1×23＋1×22＋0×21＋1×20＋1×2-1＋1×2-232+0+8+4+0+1+0.5+0.25(45.75)10例2：(642)8=6×82+4×81+2×80=(418)10例3:(9B4.4)16=9×162+11×161+4×160+4×16-1(2484.25)10===不同数制间的转换CONVERSIONBETWEENDIFFERENTNEMBERSYSTEMS(101.101)2=1×22+0×21+1×20=4+0+1+0.5+0+0.125+1×2-1+0×2-2+1×2-3练习1：(101.101)2=（）10(学习通提交)=(5.625)10不同数制间的转换CONVERSIONBETWEENDIFFERENTNEMBERSYSTEMS十进制整数转换为二进制整数-“除2取余”十进制小数转换为二进制小数-“乘2取整”带整数和小数的二进制数转换为十进制数则由方法一和方法二综合组成。转换秘籍：2、十进制数

R进制十进制数转换成R进制数，需将整数部分和小数部分分别转换。1）十进制→二进制。不同数制间的转换CONVERSIONBETWEENDIFFERENTNEMBERSYSTEMS1363102222余数1011二进制数低位二进制数高位例1：(13)10=()21101不同数制间的转换CONVERSIONBETWEENDIFFERENTNEMBERSYSTEMS(0.6875)10=()20.68752×37501.2×7502×0.501.2×01.整数1011二进制数高位二进制数低位例2：0.0.0.0.0.1011不同数制间的转换CONVERSIONBETWEENDIFFERENTNEMBERSYSTEMS例3：(13.6875)10=(13)10+(0.6875)10=(1101)2+(0.1011)2=(1101.1011)2练习：(127)10=（）2练习：(93)10=（）2练习：(158)10=（）2练习2：(65.25)10=（）2

(学习通提交)不同数制间的转换CONVERSIONBETWEENDIFFERENTNEMBERSYSTEMS二进制数转换成八进制数：?例：(1111011011.100101011)2

=(001,111,011,011.100,101,011)2=(1733.453)8八进制数转换成二进制数：?例:

(736.4)16=(111011110.100)2=(111011110.1)23、二进制八进制八01234567二

0000010100111001011101115题不同数制间的转换CONVERSIONBETWEENDIFFERENTNEMBERSYSTEMS二进制数转换成十六进制数：?例：(1111011011.100101011)2

=(11,1101,1011.1001,0101,1000)2=(3DB.958)16十六进制数转换成二进制数：?例:

(A3B.C)16=(101000111011.1100)2=(101000111011.11)20123456789二

0000000100100011010001010110011110001001十六

ABCDEF二1010101111001101111011114、二进制十六进制6题引例Example猜数字游戏解密：①②③④⑤⑥33343537383941424345464749505153545557585960616263161718192021222324252627282930314849505153545557585960616263891011121314152425262728293031404142434445464756575859606162634567121314152021222328293031363738394445464752535455606162632367101114151819222326273031343538394243464750515455585962631357

9111315171921232527293133353739414345474951535557596163举一反三Drawsinferences猜姓氏：1北京市(京)、2天津市(津)、3河北省(冀)、4山西省(晋)、5内蒙古自治区(蒙)6辽宁省(辽)

、7吉林省(吉)、8黑龙江省(黑)、9上海市(沪)、10江苏省(苏)11浙江省(浙)、12安徽省(皖)

13福建省(闽)、14江西省(赣)、15山东省(鲁)16河南省(豫)、17湖北省(鄂)、18湖南省(湘)

、19广东省(粤)20广西壮族自治区(桂)、21海南省(琼)、22重庆市(渝)、23四川省(川)

24贵州省(黔)、25云南省(滇)、26西藏自治区(藏)、27陕西省(陕)

28甘肃省(甘)、29青海省(青)、30宁夏回族自治区(宁)、31新疆维吾尔自治区(新)资料：

自新冠疫情发生以来，国家每天都要通报全国31省市区(不含港澳台）最新疫情情况，31个省市区分别是：

豫举一反三Drawsinferences？①②豫鄂湘粤桂琼黔川渝请你给这31省市区用所学信息表示知识进行编码。1、需要多少张卡片2、每张卡片上分别为哪些省市区，编码分别是多少......……3.2数值数据在计算机中的表示贰NUMERICALDATAREPRESENTATIONINCOMPUTER计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER计算机中的信息：数值型数据：103D，110B，865O，18FH非数值型数据：字符，图形，图像，音频，视频，动画等计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER计算机中数的有关概念：数的长度：数据长度常以字节(Byte)为单位。1字节（Byte)=8比特（bit）数的符号：对于数值型数据，一般用数的最高位来表示数的正负号。

″

0″

正

″

1″负小数点：隐含规定小数点位置。计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER1.数值数据的表示（1）+13D=1101B

例:一个字节存储表示00001101（2）-13D=-1101B

一个字节存储表示10001101真值机器数3.2.1数值数据在计算机中的表示计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER如果直接利用机器数进行计算，由于符号问题，结果将会出错：为了使符号位可以与数值一样参与计算又保证结果正确，计算机中存储机器数常用原码、反码和补码三种方式。例如：-5+8=3，-5的机器数为10000101，8的机器数为00001000，运算结果为-13，显然是错误的。计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER⑴原码用最高位表示数值的符号，右边各位表示数值的绝对值的方法叫原码表示法。例如：（+1100110）2的原码为01100110

（-1100110）2的原码为11100110

（+0000000）2的原码为00000000（-0000000）2的原码为10000000用原码表示数值数据简单、直观、与真值转换也方便，但不能用原码对两个同号数相减或异号数相加，否则会出现错误的结果。因此，为运算方便，在计算机中通常将减法运算转换为加法运算（两个异号数相加实际是两个同号数相减），由此引入了反码和补码的概念。例如：25+（-36）=[00011001]原码+[10100100]原码=[10111101]原码，结果为-61，是错误的。计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER⑵反码对于正数，反码与其原码相同，对于负数，反码是除符号位外其它各位变反。（+1100110）的反码为01100110（-1100110）的反码为10011001（+0000000）的反码为00000000（-0000000）的反码为11111111由于出现了正0和负0的形式不同。同样不能用反码对两个同号数相减或异号数相加，否则会出现错误的结果。例如：-25+36=[11100110]反码+[00100100]反码=[00001010]反码，将反码再取反码，得到结果的原码[00001010]原码，转换为真值10，结果是错误的。计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER⑶补码对于正数，补码与其原码相同，对于负数，补码是其反码加1。（+1100110）2的补码为01100110（-1100110）2的补码为10011010（+0000000）2的补码为00000000（-0000000）2的补码为00000000练习3：-9的补码是多少？（用8位二进制表示）引入补码的概念后，两数的补码之“和”等于两数“和”的补码，因此，在计算机中的加减法运算可以利用其补码直接做加法，最后再把结果求补码得到真值。例如：25-36=25+(-36)（25）=（00011001）2→[00011001]补码（-36）=（10100100）2→[11011100]补码[00011001]补码+[11011100]补码=[11110101]补码，

将补码再取补码，得到结果的原码并转换为真值-11。在计算机中用补码表示数值数以后，数的加减运算都可以统一化成补码的加法运算，不用单独处理符号，这是十分方便的。反码通常作为求补码的中间形式。3.3非数值数据在计算机中的表示叁NONNUMERICALDATAREPRESENTATIONINCOMPUTER计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER1.西文字符的编码2.汉字字符的编码3.多媒体数据的表示非数值数据=>数值编码=>二进制编码把对某一类信息赋予代码的过程称为编码(Coding)。3.3.1非数值数据在计算机中的表示计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER1、西文字符的编码-ASCII码

目前，国际上使用的字母、数字和符号的信息编码系统是采用美国标准信息交换码（AmericanStandardCodeforInformationInterchange），简称为ASCII码。7题计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER2.汉字编码

汉字编码比常用字符的编码要复杂得多，这是因为汉字的数量比较多，而且汉字的字形也是复杂多变。(1)汉字输入码(2)汉字交换码（国标码）(3)汉字机内码(4)汉字字形码计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER(1)汉字输入码

汉字输入码是指用户从键盘上输入汉字时所使用的编码。音码如标准拼音；形码如五笔字型；计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER(2)汉字交换码（国标码）

汉字交换码是用于电脑信息交换的一种汉字编码，是电脑之间传递信息（汉字）的一种协议，计算机只能识别二进制编码，故所有的汉字都得转成二进制编码形式，要想在计算机中识别汉字必须在电脑中包含汉字交换码。就相当于人们说话都用汉语一样，大家才能沟通。计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER1981年我国颁布了GB2312国家标准。该标准选出6763个常用汉字和682个非汉字字符，并为每个字符规定了标准代码，以便在不同的计算机系统之间进行汉字文本交换。GB2312字符集构成一个94行、94列的二维表，行号称为区号，列号称为位号，每一个汉字或符号在码表中的位置用它所在的区号和位号来表示国标码规定，每个汉字由一个2字节代码组成。每个字节的最高位恒为0，其余7位用于组成各种不同的码值。

啊区号16位号01区位码：“1601”用十六进制表示为：1001H计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER

区位码无法用于汉字通信，因为它可能与通信使用的控制码（00H~1FH）（即0~31）发生冲突。又规定每个汉字的区号和位号必须分别加上20H（即二进制数00100000），经过这样的处理而得的代码称为国标交换码，简称交换码，

因此，“啊”字的国标交换码计算为：交换码高位：区码+20H=16H+20H=36H

交换码低位：位码+20H=01H+20H=21H

交换码=3621H计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER(3)汉字机内码

汉字机内码，也称汉字内码，是指汉字在计算机中存储、加工、处理时所用的代码。汉字机内码以汉字交换码为基础，在得到汉字交换码后，将汉字交换码的每个最高位置加1，即加80H,就得到了汉字机内码。

“啊”字的机内码计算为：机内码高位：交换码高位+80H=B6H机内码低位：交换码低位+80H=A1H

机内码=B6A1H计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER区位码：计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER国标码：计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER机内码：计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER练习4：某汉字的区位码是3453H，它的国标码是()H？机内码是()H？（学习通提交）计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER(4)汉字字形码汉字字形码即汉字输出码，用于显示或打印汉字时产生字形。汉字的字形称为字模，以点阵表示。点阵中的点对应存储器中的一位，对于16

16点阵的汉字，其有256个点，即256位。由于计算机中，8个二进制位作为一个字节，所以16

16点阵汉字需要2

16=32字节表示一个汉字的点阵数字信息称为字模。点阵数越大，分辨率越高，字形越美观，但占用的存储空间越多。例：以16*16点阵为例01234567891011121314150123456789101112131415十六进制0000F0000000112C3333F333336C80000000F000084231000004E000000008C7请问：以16*16点阵存储一个汉字，需要多少字节？计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER练习5：以8*8，24*24点阵存储一个汉字各需要多少字节？（学习通提交）练习6：请写出右图中的汉字的点阵数字信息？

计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER(1)多媒体技术概述a、媒体、多媒体、多媒体计算机技术概念b、多媒体系统的应用(2)多媒体信息表示a、图形b、图像c、音频d、动画(3)多媒体数据特点(4)多媒体计算机系统构成3.多媒体数据的表示(1)多媒体技术概述

a、概念

媒体：在计算机领域有两种含义①用以存储信息的实体（如磁盘、光盘等）②指信息的载体（如文本、声音、图形、图像等）而多媒体信息技术中指后者多媒体：文本、声音、图形、图像及动画等信息载体中，两个或多于两个的组合多媒体计算机技术：让计算机能综合处理多媒体信息的技术。它使计算机能综合处理声、文、图等信息，将信息的存储、传输和输出有机结合起来，且具有集成性和交互性，引领人们走进一个多姿多彩的世界。计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTERb、常见的多媒体系统应用

多媒体信息咨询系统（如房地产交易咨询系统、酒店信息咨询系统等）多媒体管理系统（如超级市场管理系统等）多媒体通信系统（如可视电话、视频会议系统等）多媒体娱乐系统（如KTV点歌系统）多媒体辅助教育系统计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER

文字人与计算机进行信息交换的主要媒体。在计算机发展早期，主要为文字终端，出现图形、图像、声音等媒体后，相应出现了多种终端。

计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER（2）

多媒体信息表示a、图形

也称为矢量图形，是把图像按某个标准进行分析而产生的结果。它不直接描述数据的每一点，而是描述产生这些点的过程和方法，是用一个指令集合来描述的。优点：分别控制处理图中各部分，如移动、放大等不失真计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER例1：一个矩形可定义为Rect，0，0，200，200，Red，Blue即画一个矩形，从荧光屏左上角开始，水平走200个像素，然后向下走200个像素，边框线是红色，方框中填蓝色。例2：画一个圆可定义为：Circle，x，y，r即圆心由x和y指明，圆的大小由r表示计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTERb图像

分为静态图像和活动视频，由输入设备捕捉的实际场景画面或以数字化形式存储的任意画面

静态图像：以位映射矩阵的方法来表示每一像素点的颜色数据，每个像素点独立赋予颜色和亮度。如单色用1位表示，4位可表示16种色，8位可表示256种色，24位可达到1600多万种色，达到照片逼真水平，当然，相应所占存储空间也越大，目前许多位图图像均为24位。计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER视频：若干图像数据连续播放形成视频，以帧来组织，一般一秒内形成24~30帧。帧越多，画质与图像转变越平滑。计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER电视视频为模拟视频，计算机视频为数字视频，而高清电视（HDTV）是为迎合与计算机兼容而开发出来的，采用的数字化视频技术。NTSC（NationalTelevisionStandardCommittee）美国研制的NTSC制式目前最久最广泛使用的电视制式。以525条横扫描线来组成一个屏幕帧，每秒30帧，图像改变采用偶数线和奇数线相互交错更新方式，造成视觉的动态图像。采用这种制式的主要国家有美国、加拿大和日本等。PAL（PhaseAlternatingLine）中国、英国等国采用的，以625条扫描线组成屏幕帧，每秒25帧，也是以奇偶数扫描线交错方式造成动态图像。标准的数字化PAL电视标准分辨率为720*576,24比特的色彩位深，画面的宽高比为4：3。SECAM（SequentialColorandMemory）法国、俄罗斯等国采用，同样采用625条线和25帧，与上两种比，其基础技术采用频率调制，传播方式也不同。计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER目前国际上对模拟电视输出视频处理所用标准如下模拟视频：计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER数字视频：常见数字视频文件格式很多1、MPEG（MovingPictureExpertsGroup运动图像专家组）于1988年成立的专门针对运动图像和语音压缩制定国际标准的组织。MPEG标准主要有MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7及MPEG-21等，大家现时泛指的MPEG-X版本，就是由ISO所制定而发布的视频、音频、数据的压缩标准。2、AVIAVI这个由微软公司发布的视频格式，在视频领域可以说是最悠久的格式之一。AVI格式调用方便、图像质量好，压缩标准可任意选择，是应用最广泛、也是应用时间最长的格式之一。3、movMOV即QuickTime影片格式，它是Apple公司开发的一种音频、视频文件格式，用于存储常用数字媒体类型。用于保存音频和视频信息,甚至WINDOWS7在内的所有主流电脑平台支持。4、rmvbRMVB是一种视频文件格式，其中的VB指VariableBitRate（可变比特率）。较上一代RM格式画面要清晰很多，原因是降低了静态画面下的比特率。5、WMV，一种独立于编码方式的在Internet上实时传播多媒体的技术标准，Microsoft公司希望用其取代QuickTime之类的技术标准以及WAV、AVI之类的文件扩展名。位图产生方法①用画图程序获取②用荧光屏抓取③windows徽标+shift+s④用扫描仪或数字化视频图像抓取设备⑤购买计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER常用数字化图像的保存格式BMP：BMP（Bitmap）是Windows操作系统中的标准图像文件格式，能够被多种Windows应用程序所支持。这种格式的特点是包含的图像信息较丰富，几乎不进行压缩，但文件占用了较大的存储空间。JPEG：JPEG是由联合照片专家组（JointPhotographicExpertsGroup）开发的。既是一种文件格式，又是一种压缩技术。它用有损压缩方式去除冗余的图像和彩色数据，在获取极高的压缩率的同时能展现十分丰富生动的图像GIF：GIF(GraphicsInterchangeFormat)是CompuServe公司开发的图像文件格式，GIF格式的特点是压缩比高，磁盘空间占用较少、下载速度快、可以存储简单的动画。由于GIF图像格式采用了渐显方式，在图像传输过程中，用户先看到图像的大致轮廓，然后随着传输过程的继续而逐步看清图像中的细节。计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER常用图像格式转换工具：ConverItNow，windows自带画板常用静态图像处理软件：Adobephotoshop常用视频编辑软件：AdobePremiere常用图像、音频、视频格式转换工具：格式工厂常见视频格式介绍：搜索引挚查找，知识扩充计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTERc音频

指的是大约在20HZ~20KHZ的频率范围，属于听觉类媒体。计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER音频分类：波形声音：实际上包含所有声音形式，因为在计算机中，任何声音信号都要先对其数字化，并能恰当恢复出来（如可把麦克风、磁带录音、电视广播等各种声源所产生的声音数字化转换）语音：人的声音不仅是一种波形，而且还有内在的语言、语音学内涵。音乐：符号化了的声音，这种符号就是乐曲，乐谱是转化为符号媒体的声音。如MIDI就是一种十分规范的形式。计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER声音三要素：音调、音强、音色音调：与频率高低有关音强：与幅度有关，即声音的响度音色：由混入基音的泛音决定，音的感觉特性。即不同发生体的材料、结构不同，发出声音的音色也就不同，每一种乐器、不同的人以及所有能发声的物体发出的声音，除了一个基音外，还有许多不同频率的泛音伴随，正是这些泛音决定了其不同的音色音调、音强与音色示意图音调与频率有关，音强与幅度有关计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER吉他拔弦后产生的波形号角发出的声波波形计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER数字音频：指音频信号用一系列的数字表示计算机中的音频必须是数字形式的，因此必须把模拟音频信号转换成有限个数字表示的离散序列，即音频数字化，在这一处理技术中，要考虑采样、量化、编码的问题计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER开始音频信号频率采样频率采样量化保存为声音文件结束音频信号处理过程流程图计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTERSTEP1：选择采样频率，即进行采样采样：也称为离散化，其作用是把时间上连续的信号，变成在时间不上连续的信号序列（如图示）根据采样定理，采样频率至少高于信号最高频率的2倍，采样的频率越高，声音“回放”质量越好，但存储容量也越大。常用3种采样频率：

44.1KHZ、22.05KHZ、（最常用）11.025KHZ计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTERSTEP2：选择分辨率，即进行量化，选择用多少二进制位来表示模拟量。国际标准的语音编码采用8位，即可有256个量化级；在多媒体中，对于音频，分辨率可采用16位，其对应65536个量化级。STEP3：形成声音文件要求声音质量越好，则量化级数和采样频率越高，保存这段声音相应的文件也就越大，即要求存储空间越大。计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER采样频率、分辨率与存储空间关系采样频率分辨率立体声或单声道1分钟所需字节44.1KHZ16位立体声10.5MB44.1KHZ16位单声道5.25MB44.1KHZ8位立体声5.25MB44.1KHZ8位单声道2.6MB22.05KHZ16位立体声5.25MB22.05KHZ16位单声道2.5MB22.05KHZ8位立体声2.6MB22.05KHZ8位单声道1.3MB计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER决定数字录音文件大小的公式：

S=R*D*(r/8)*1(或者2)S：文件大小，单位字节R：采样频率，单位KHZD：录音的时间，单位sr：分辨率，单位二进制位bit1：单声道2：立体声计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER例：用44.1KHZ的采样频率对声波进行采样,每个采样点的量化位数选用16位,则录制1秒的立体声节目,其波形文件所需用的存储容量为:S=44100*1*16/8*2=176.4KB计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER练习与思考:采样频率为44.1KHZ，分辨率为16位，立体声，上述条件符合CD质量的红皮书音频标准，录音时间长度为10s的情况下，文件大小S为多少?S=（44100*10*16/8）*2=1764KB计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER常用的数字化声音文件类型

WAV：微软公司开发的一种声音文件格式，用于保存Windows平台的音频信息资源，被Windows平台及其应用程序支持MIDI：一种技术规范，是数字音乐的国际标准。规定了各种电子乐器和计算机之间连接的电缆和硬件接口标准及设备间数据传输规程。音序器是一种为MIDI作曲而设计的软件或设备，可用来记录、播放及编辑MIDI文件。这种文件是一系列指令而不是波形数据的集合，所以要求存储空间较小MP3：当前主流数字化声音保存格式，指MPEG标准中的音频部分，MPEG音频文件是一种有损压缩，相同长度音乐文件，容量比WAV格式要小很多。计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER音频格式转换工具：格式工厂一款功能全面的格式转换软件，支持转