数字化与编码 课件 高中信息技术人教中图版（2019）必修1.pptx

数字化与编码第一章 第二节教学目标：1、掌握进位计数制的三要素2、了解二进制、八进制、十进制、十六进制数中三要素的具体含义3、学会不同进位计数制之间的相互转化4、了解数字化的过程与意义，知道字符、声音、图像编码的基本方式数码数码基数基数位权位权(从右向左数，从第0位开始)各个数位上的数字所代表的的数值分别为：各个数位上的数字所代表的的数值分别为：二进制二进制B B（10011001）210011001B B0，1227，26，25，24，23，22，21，201*27，0*26，0*25，1*24，1*23，0*22，0*21，1*20八进制八进制O O（3752）83752O O0,1,2,3,4,5,6,7883，82，81，803*83，7*82，5*81，2*80十进制十进制D D（6872）106872D0,1,2,3,4,5,6,7，8,910103，102，101，1006*103，8*102，7*101，2*100十六进制十六进制H H（208B）16208BH0,1,2,3,4,5,6,7,8,9，A,B,C,D,E,F16163，162，161，1602*163，0*162，8*161，11*1601、十进制转二进制方法：方法：十进制数除十进制数除2取余法，即十进制数除取余法，即十进制数除2，余数为权位上的数，得到的商值继续除，余数为权位上的数，得到的商值继续除2，依此步骤继续向下运算直到商为依此步骤继续向下运算直到商为0为止。

为止除以除以2取余，逆序排列取余，逆序排列”（除二取余法）（除二取余法）例：把十进制数例：把十进制数 150 转换为转换为 二进制数：二进制数：2、二进制转十进制方法为方法为：把二进制数按权展开、相加即得十进制数把二进制数按权展开、相加即得十进制数解析：二进制数中每位数字的权是以二进制数中每位数字的权是以2为底的幂为底的幂，按权展开求和即按权展开求和即:(10011)2=124+023+022+121+120=16+0+0+2+1=(19)103、二进制转八进制方法：方法：3位二进制数按权展开相加得到位二进制数按权展开相加得到1位八进制数位八进制数注意事项，（注意事项，3位二进制转成八进制是从右到左开始转换，不足时补位二进制转成八进制是从右到左开始转换，不足时补0）4.八进制转成二进制八进制转成二进制方法方法：八进制数通过除：八进制数通过除2取余法，得到二进制数，对每个八进制为取余法，得到二进制数，对每个八进制为3个二进制，不足时在最左边补零个二进制，不足时在最左边补零5.二进制转十六进制二进制转十六进制方法：方法：与二进制转八进制方法近似，八进制是取三合一，十六进制是取四合一与二进制转八进制方法近似，八进制是取三合一，十六进制是取四合一。

注意事项，（注意事项，4位二进制转成十六进制是从右到左开始转换，不足时补位二进制转成十六进制是从右到左开始转换，不足时补0）6.十六进制转二进制十六进制转二进制方法：方法：十六进制数通过除十六进制数通过除2取余法，得到二进制数，对每个十六进制为取余法，得到二进制数，对每个十六进制为4个二个二进制，不足时在最左边补零进制，不足时在最左边补零计算机中存储一个“0”或“1”占用1个二进制位(bit)8个二进制位组成1字节(byte)存储单位换算关系B(byte)，字节1B=8b（bit，位）KB(kilobyte)，千字节1KB=1024B=210BMB(megabyte)，兆字节1MB=1024KB=210KB=220BGB(gigabyte)，吉字节1GB=1024MB=210MB=230BTB(terabyte)，太字节1TB=1024GB=210GB=240BPB(petabyte)，拍字节1PB=1024TB=210TB=250BEB(exabyte)，艾字节1EB=1024PB=210PB=260B计算机中常见的存储单位与换算关系计算机中常见的存储单位与换算关系数据的存储单位数据的存储单位二、数字化模拟信号的数字化过程模拟信号的数字化过程模拟信号模拟信号数字信号数字信号时间连续，取值连续时间连续，取值连续时间离散，取值离散时间离散，取值离散t值值采样采样通过采样、量化和编码等步骤可以将模拟信号转换为数字信号。

通过采样、量化和编码等步骤可以将模拟信号转换为数字信号采样采样是在连续的模拟信号中，每隔一定时间（或空间）取一个值的过程采样频率指每秒采样的次数，以Hz(赫兹)为单位例如，高保真音乐采样频率一般为44.1kHz，即44100次/s频率是单位时间内完成周期性变化的次数，是描述周期运动频繁程度的量，常用符号f或表示，单位为秒分之一，符号为s-1为了纪念德国物理学家赫兹的贡献，人们把频率的单位命名为赫兹，简称“赫”，符号为Hz每个物体都有由它本身性质决定的与振幅无关的频率，叫做固有频率频率概念不仅在力学、声学中应用，在电磁学、光学与无线电技术中也常使用量化对于采样所获得的量值，要进行分级量化，就是将采样值变换到最接近的数字值，即用有限个数的数值近似地表示原来连续变化的值图1.2.8中共有16个量化级别(015)，因此每个量化值可以用4位二进制数表示量化位数越多，量化值就会越接近采样值如果对一段音乐用256个量化级别进行量化，则每个量化值可以用8位二进制数表示编码通过采样和量化，将一个连续的波形转换成由一系列二进制数表示的数据，形成二进制编码三、编码1.字符编码字符编码 在计算机系统应用的早期，计算机只能处理英文字母、数字和常用的英文标点符号，这时期基础的编码标准是美国信息交换标准码(American Standard Code for Information Interchange，ASCII)。

ASCII编码用1字节表示英文字母、数字和常见字符在GB18030-2005中,大部分常用汉字采用2字节编码1991年，国际标准化组织和Unicode组织联合制定统一码，也就是unicode它对世界上大部分的文字系统进行了整理、编码，避免由于编码冲突而产生的乱码问题2、声音编码、声音编码通常，音频所占的存储容量取决于采样频率、量化位数、声道数和时长，其计算公式为：音频所占的存储容量=采样频率 量化位数 声道数8 持续秒数（字节）未经压缩的音频会被保存 为WAV文件格式例7：一一首首时时长长为为100s的的双双声声道道音音乐乐，采采样样频频率率为为44.kHz，量量化化位位数数为为16，计计算算该该音乐的音频所占的存储容量音乐的音频所占的存储容量解析：音频所占的存储容量=44100162100/8=17640000B 17640000/1024/1024 17MB3、图像编码、图像编码通常，图像所占的存储容量可用该图像所有像素的字节数来表示，其计算公式为：图像所占的存储容量=水平像素数 垂直像素数 颜色深度8（字节）未经压缩的位图图像会被保存 为BMP文件格式公式中，图像的颜色深度指图像中每像素的颜色所占的二进制位。

例例8 8：图像尺寸为图像尺寸为90729072像素像素，颜色深度为颜色深度为1 1，计算该图像所占的存储容量计算该图像所占的存储容量解析：解析：图像所占的存储容量图像所占的存储容量=90721=907218=810B8=810B四、数据压缩 数据压缩就是采用特殊的编码方式处理数据，使数据占用的存储空间相对数据压缩就是采用特殊的编码方式处理数据，使数据占用的存储空间相对减少，以便存储和传输减少，以便存储和传输原因：原因：1、数据中存在冗余数据中存在冗余2、相邻数据之间经常存在相关性相邻数据之间经常存在相关性3、人的耳、目对信号的时间变化、人的耳、目对信号的时间变化 和幅度变化的感受能力都有一定的极限和幅度变化的感受能力都有一定的极限常用的压缩方法分为无损压缩和有损压缩。