.数据采集与编码-2024-2025学年《信息技术》高中·必修 1 数据与计算（浙教版）

1001B=()O10110B=()H77O=()H练习：1001D=()H456D=()B1101B=()D1BCH=()DCDH=()B第一单元第4课时

数据编码字符

声音图像

视频数字化数字化0、1构成的二进制编码(1)英文字符编码方案——ASCII

在计算机中，所有的数据在存储和运算时都要使用二进制数表示(因为计算机用高电平和低电平分别表示1和0)。为了处理英文字符，美国信息标准协会制定ASCII(AmericanStandardCodeforInformationInterchange)美国信息交换标准代码。

在ASCII编码方案中，制定了包含128个英文字符的字符集，包括英文大小写字母、数字、标点符号等。提问思考：至少需要几个字节可以表示128个字符呢？1个字节为8位，可以表示256种情况。因此，ASCII采用1个字节对128个字符进行编码。

ASCII码采用

7位二进制编码，7位编码的ASCII码字符集包含了27=128个字符。在计算机内，每个字符的ASCII码用

8位二进制（共

1个字节）来存放，字节的最高位为校验位，其值为

0。

中文字符编码方案（1）

GB2312-19801980年，我国颁布了GB2312-1980，即《信息交换用汉字编码字符集——基本集》。共收录了6763个汉字，以及包括数字、拉丁字母、希腊字母等在内的682个字符。GB2312-1980兼容ASCII编码，依然用单字节表示ASCII规定的英文字符，采用2个字节表示1个汉字以及其他字符。（2）GB18030-2005

在GBK的基础上，GB18030-2005又增加了少数民族的文字。采用单字节、双字节和4字节的变长编码，且能够向下兼容GBK、GB2312和ASCII。（3）unicode字符集与编码方案

国际标准化组织和Unicode组织制定了unicode字符集，致力于将世界上所有文字和符号都纳入，以满足使用不同语言的人利用计算机进行信息交流。对于unicode字符集，常见的编码方案有UTF-8、UTF-16、UTF-32等。计算机处理字符的过程

输入码

机内码

输出码/字型码汉字点阵用点阵表示的汉字字形代码，汉字字型经过点阵数字化后构成一串二进制点阵。点阵：用点表示汉字形状的一种方法，一个点用一个2进制位表示，每个点有亮、灭两种状态，用一个2进制位的“1”或“0”来对应表示。汉字点阵有16×16,24×24,32×32等图中是16*16的点阵，需

个字节声音编码010203声音数据如何转换为计算机存储、处理的二进制数？哪些因素影响音频的质量与存储空间？怎样计算未压缩音频在存储容量？模拟信号数字信号数字化传感器可直接获得的可由模拟信号转换得来随时间变化时连续的、波形光滑的随时间变化时非连续的、台阶状模拟信号的值为模拟数据数据信号的值为数字数据不可以直接被电脑处理用二进制数表示，计算机可以直接处理声音模拟信号时间t振幅模拟信号一般经过采样、量化、编码后转化为数字信号时间t振幅1s2s3s4s5s6s声音数字化第一步:采样以相等的时间间隔(通常为1秒)测得多少个声音模拟信号的值123456采样点越多还是越少质量更好?采样频率：每秒采样声音的次数，单位为赫兹（Hz），常用单位千赫兹（1kHz）1kHz=1000Hz时间t振幅1s2s3s4s5s6s123456789101112时间t振幅1s2s3s4s5s6s123456每秒采集1次每秒采集2次比一比采样频率越高声音还原度越好，记录数据越多，存储容量越大。采样频率越高，音质越好，存储容量越大。采样点越多（采样频率越高），越接近真实声音，音质越好。时间t振幅1s2s3s4s5s6s12345670第二步:量化将采样点的值分级量化，按最接近的整数取整。用有限个数近似表示原来连续变化的值。声音数字化量化值244742分级越多还是越少质量会更好？比一比时间t1s2s3s4s5s6s12345670量化值244742时间t1s2s3s4s5s6s12345678量化值4781384910111213141503位二进制几位二进制4位二进制声音数字化量化位数：每个采样值存储的二进制位数。量化位数越多，声音越接近真实声音，音频的质量越好；但所占存储容量越大。时间t1s2s3s4s5s6s12345678量化值478138491011121314150声音数字化第三步:编码确定编码规则，优化数据排列。未压缩、无损压缩与有损压缩类型音频格式文件无压缩WAV无损压缩APE有损压缩MP3、AMR声音数字化模拟信号数字信号采样编码量化采集模拟值分级量化确定编码规则采样频率量化位数数据压缩（文件格式）影响音频质量的因素声道数声音录制时的音源数量或回放时相应的扬声道数量单声道、双声道（立体声）未压缩音频文件存储容量的计算音频文件存储容量(单位：b）

采样频率（Hz）×量化位数（b）×声道数×时长（s）=例：设语音信号的采样频率是10kHz，若量化位数为8位，双声道输出，则每秒钟的数据量约为（

）KB。A.9.77B.19.53C.80D.156.25。总结与练习声音编码声音数字化的过程采样：确定采样点量化：确定量化值编码：确定编码规则音频质量影响因素采样频率量化位数声道数压缩方式（文件格式）无压缩音频文件存储容量计算（b）=采样频率（Hz）×量化位数（bit）×声道数×时长（s）思考010203图像数据如何转换为计算机存储、处理的二进制数？哪些因素影响图像质量？哪些因素影响图像存储空间？24图一图二放大不影响图像质量（不会失真）色彩层次丰富，放大图像不清晰，像马赛克。矢量图位图位图图像每一个方格叫做像素。位图是由一个一个独立的像素构成。位图图像思考：如何将手里的旧照保存到电脑里？带有摄像设备的电脑扫描仪数码照相机智能手机这些设备是如何将图像数字化的？为什么有些图像清晰？有些又模糊不清呢？图像数字化：模拟信号转换成数字信号的过程第一步:采样在水平和垂直方向上，分割形成的像素矩阵。即用有限的像素描述图像。水平：4个像素垂直：4个像素总像素：16个像素分辨率：4×4输入分辨率：单位长度（如每厘米）内像素个数体验活动1：改变像素分辨率：4×4分辨率：8×8单位长度内，像素个数越多，越能表达图像的细节，画质越好。分辨率：16×16256个像素分辨率：64×644096个像素分辨率：512×512262144个像素图像分辨率越高，像素个数就越多，图像就越清晰，存储容量就越大。图像数字化第二步:量化像素属性进行分级量化。每一级对应一个数，用有限的数近似值表示连续变化的各项属性。字符的点阵输出像素颜色、亮度等属性还是连续变化的。

21=2用1位二进制数表示一个像素的颜色信息。颜色分级颜色01量化级为2色编码01量化级为4色22=4用2位二进制数表示一个像素的颜色信息。颜色分级颜色0123编码00011011量化级为16色24=16用4位二进制数表示一个像素的颜色信息。颜色分级颜色0123456789101112131415编码0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111比一比颜色数：2色表示一个像素的二进制位是1位颜色数：4色表示一个像素的二进制位是2位颜色数：16色表示一个像素的二进制位是4位颜色深度：像素颜色所占二进制位数。颜色深度越多，可表达的色彩越丰富，但存储容量也越大。图像数字化第三步:编码为减少存储容量，提高传输速度。确定编码的方法，借助图像压缩技术生成不同文件。

类型未压缩无损压缩有损压缩格式BMPTIFFJPEG/JPG存储容量相对较大不损失信息压缩比小损失一定信息压缩比大压缩编码（无损压缩）AAAAAAAA

A08CCCEEEEEEEETWWWWW

C03E12T01W05

图像数字化模拟信号数字信号采样编码量化输入分辨率(像素矩阵)颜色深度（色阶）数据压缩（文件格式）思考010203图像数据如何转换为计算机存储、处理的二进制数？采样量化编码分辨率颜色深度文件格式哪些因素影响图像质量？哪些因素影响图像存储空间？未压缩图像存储容量的计算存储容量（单位：b）水平像素×垂直像素×颜色深度（b）

=例：图像尺寸为90×72像素，256色，该图像所占存储容量是多少字节？体验RGB模式R红色（Red）：0-255G红色（Green）:0-255B红色（Blue）：0-255分析：RGB模式颜色深度是()位。拓展延伸RGB（Red，Green，Blue）色彩模式十进制表示RGB（64，224，208）十六进制表示：#40E0D0，用两位表示一种颜色颜色

十进制表示十六进制表示红色

RGB（255，0，0）#FF00