大学计算机 课件 【ch06】数据编码

大学计算机数据编码第六章数值与文本信息编码011.1进制进位计数制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。按进位的原则进行计数的方法，称为进位计数制。如十进制是逢十进一，十六进制是逢十六进一，以此类推，X进制就是逢X进位。计算机中通常采用的进位计数制有：(1）十位制（DecimalNotation）。

(2）二进制（BinaryNotation）。

(3）八进制（OctalNotation）。(4）十六进制（HexadecimalNotation）。1.1进制基数与位权：“基数”和“位权”是进位计数制的两个要素。1)基数基数是进位计数制的每位数上可选择的数码的个数。如十进制数每位上的数码有0、1、2、、9共10个数码，所以基数为10。2）位权位权是指一个数值的每位上的数字权值的大小。如十进制数4567从低位到高位（从右向左〕的位权分别为100、101、102、103。3）数的位权表示任何一种进位计数制的数都可以表示成按位权展开的多项式之和。如十进制数435.05按位权展开表示为：435.05=4xl02+3×101+5×10°+0x10-1+5xl一21.1进制常见进制1）二进制计算机采用二进制计数，因为二进制运算简单，电路简单可靠，逻辑性强。二进制数按“逢二进一”的原则进行计数，即每位上计满2时向高位进1。二进制数的最大数码是1，最小数码是0，基数是2。2）八进制数八进制数按“逢八进一”的原则进行计数，即每位上计满8时向高位进10八进制数的数码分别为0、l、2、3、4、5,6、7共8个数码，最大数码是7，最小数码是0，基数是8。1.2进制间的转换

十进制数转换成二进制数

、八进制数和十六进制数整数部分和小数部分要分别转换，整数的转换采用除基逆序取余法。如将十进制数

41转换成二进制数，则采用

“除

2

逆序取余”。01二进制数、八进制数

、十六进制数转换成十进制数

将二进制数、八进制数和十六进制数转换成十进制数的方法是按位

权展开相加。02二进制数与八进制数、十六进制数之间相互转换因为

3

位二进制数正好表示

0

到

7

这

8

个数字

，所以一个二进制数要转换成八进制数时，以小数点为界分别向左

、向右开始，每3

位分为一组，一组一组地转换成对应的八进制数。若最后不足3

位时，整数部分在最高位前面加0

补足

3

位再转换；小数部分在最低位之后加

0

补足

3

位再转换。031.3数值信息编码原码将一个整数转换成二进制数形式，即为其原码。例如，若以1个字节来存储整数，则和一1的原码如下1=00000001-1=10000001。反码正整数的反码为其原码，而负整数的反码是将原码中除符号位以外的所有位按位取反。补码正整数的补码就是其原码，而负整数的补码是其反码加1。例如，若以2个字节存储整数，则6的原码、反码、补码都是0000

0000

0000

0110。1.3数值信息编码实数编码小数点和小数精度是实数编码中主要考虑的两个问题，所以实数编码一般采用定点数表示或浮点数表示。定点数表示法是小数点固定地位于实数所有数字中间的某个位置，其局限性是不能表示很小的数或者很大的数。浮点数表示法是利用指数达到了浮动小数点的效果，从而可以灵活地表达更大范围的实数。1.4文字信息编码ASCIIASCII

(American

Standard

Code

for

Information

Interchange

）

即美国信息交换标准代码，由美国国家标准学会（

American

National

Standard

Institute,

ANSI)

制定。GB2312/GBK要处理中文，显然l个字节是不够的，至少需要2个字节，而且还不能和ASCII编码冲突，所以我国制定了GB2312编码，用来对绝大多数常用汉字进行编码。UnicodeUnicode称为万国码或统一码，把所有语言都统一到一套编码里。Unicode分为两种：UCS-2(2个字节的Unicode编码）和UCS-4(4个字节的Unicode编码〕。1.4文字信息编码UTF-8英文字母的编码只需要1个字节，大部分汉字的编码也只需要2个字节或3个字节。而Unicode编码统一采用4个宇节编码，造成字节浪费，且不利于数据存储与传输。因此，一种对Unicode编码进行压缩的UTF-8编码出现。通用字符编码的工作方式在计算机内存中，统一使用Unicode编码，当需要保存到硬盘或者需要传输时，就转换为UTF-8或其他编码。如用文本文件编辑文本时，从文件读取的UTF-8/GBK字符被转换为Unicode字符传输到内存里，编辑完成，保存时再把Unicode转换为UTF-

8保存到文件中。多媒体信息编码022.1音频编码数字音频采样在某些特定的时刻对原始模拟信号进行测量称为来采样根据奈奎斯特来样定理，需要按照声音最高频率2倍以上的频率进行采样。数字音频编码按照一定的格式记录采样和量化后的数据称为编码。音频编码的格式有多种，通常所说的音频裸数据指的是脉冲编码调制（PCM）。音频音频一般指声音的频率。声音是物体振动产生的波，频率表示音阶，振幅表示响度，波形表示音色。数字音频量化量化就是把幅度上连续取值（模拟量）的每一个样本转换为离散值（数字值）表示，量化过程也称为AID转换（模／数转换〉。音频编码音频编码音频编码音频编码010203042.1音频编码波形编码波形编码的基本原理：在时间轴上对模拟语音信号按一定的速率抽样

，然后将幅度样

本分层量化

，并用代码表示

。01参数编码参数编码是从语音波形信号中提取生成语音的参数

，使用这些参数通过语音生成模型重构出语音，使重构的语音信号尽可能地保持原始语音信号的语意。参数编码是把语音信

号产生的数字模型作为基础，然后求出数字模型的模型参数，再按照这些参数还原数字模

型，进而合成语音

。02混合编码混合编码是指同时使用两种或两种以上的编码方法进行编码

。这种编码方法克服

了波形编码和参数编码的弱点

，并结合了波形编码高质量和参数编码低编码

率的优点，能够取得比较好的效果。032.1音频编码WAV编码WAV编码是在源PCM数据格式的前面加上44个字节，分别用来描述PCM的采样率、声道数、数据格式等信息。音质非常高，大量软件都支持其播放。

MP3编码MP3编码具有较高的压缩比，而且听感也接近于WAV文件，兼容性高。AAC编码AAC编码是目前比较热门的有损压缩编码技术，衍生了LC-AAC、HE-AAC、HE­AACv2三种主要编码格式。2.2图像编码采样采样就是指用多少点来描述一幅图像，采样质量的高低通过图像分辨率来衡量

。将二维空间上连续的图像在水平和垂直方向上等间距地分割成矩形网状结构，所形成的微小方

格称为像素点。01量化量化是指要使用多大范围的数值来表示图像采样之后的每一个点。量化的结果是

图像能够容纳的颜色总数，它反映了采样的质量。02编码图像编码也称图像压缩，是指在满足一定质量的条件下

，以较少比特数表示图像中所包含信息的技术。032.3视频编码AVI格式AVI(AudioVideoInterleaved）即音频视频交错格式。它是1992

年由微软公司开发的。音频视频交错是指将视频和音频交织在一起进行同步播放。MPEG格式MPEG(MovingPictureExp创Group）即运动图像专家组格式，常见的VCD、DVD就是这种格式。MOV格式MOV是Apple公司开发的一种视频格式，默认播放器是QuickTimePlayer。4.1条形码WMV格式WMV(WindowsMediaVideo）是微软公司推出的一种采用独立编码方式并且

可以直接在网上实时观看视频节目

的文件压缩格式。RM格式RM(RealMedia〉是Networks公司制定的音频视频压缩规范

。用户可以使用

RealPla）耐

或

RealOne

Player

对符合

RM

技术规范的网络音频／视频资源进行实

况转播。RMVB格式RMVB是一种由RM格式升级延伸出的新视频格式，它的优点在于打破了原先RM格式那种平均压缩采样的方式。2.4条形码条形码的概念条形码是将宽度不等的多个黑条和自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。一般分为一维条形码和二维条形码（简称为二维码〉。常见的条形码是由反射率相差很大的黑条（简称为条〉和白条（简称为空）排成的平行线图案。条形码可以标出物品的生产国、制造厂家、商品名称、生产日期等信息，因而在商品流通、图书管理、邮政管理等领域得到广泛应用。2.4条形码二维码二维码是指