1、信息 技 术Data encoding3月目录What is the data我们的名字诗人创造的诗句奥运会的主题曲它们是数据吗 数据的表现形式多种多样，除了数字以外，还有文字、文字、图形、图像、声音和视频图形、图像、声音和视频等我们的姓名诗人的诗句奥运主题曲视频文字文字声音图形、图像诗人的诗句文字Analog signals and digital signals模拟信号模拟信号：用传感器直接获得的信号，如声音、温度、压强等值随时间连续变化，波形光滑。模拟信号特点模拟信号特点：随时间连续变化的，波形光滑模拟信号缺点模拟信号缺点：抗干扰性差数字信号：数字信号：随时间的变化是非连续的，可以由模拟
2、信号转换而来，用二进制表示数字音频的价值：数字音频的价值：（1）语言信息交流（2）移动支付语言播报（3）地图语言导航（4）语音控制智能家居（5）纪录、保留与再生文化名称名称优点优点缺点缺点模拟信号1.信息密度高2.容易实现1.抗干扰能力差2.保密性差数字信号1.抗干扰能力强2.保密性强3.便于存储、加密、纠错1.技术要求高2.模数转换可能带来量化误差 分析、比较模拟信号与数字信号在通信应用中的优劣分析、比较模拟信号与数字信号在通信应用中的优劣Digitalization of sound数字化：将文字、图像、声音、视频等数据转换成手机或计算机中可以保存、处理、传输、发布的对象即数字化过程。数字
3、化是将复杂多样的事物属性或特征转化为计算机可以 处理对象的过程。优势：便于在数字设备中存储、处理和传输。真实声音VS微信语音思考思考:为什么同一个人说话声音听起来不一样了？为什么同一个人说话声音听起来不一样了？声音的表示声音的表示时间振幅振幅：反应响声的强弱振幅：反应响声的强弱频率：反应音调的高低频率：反应音调的高低人耳能听到声波频率范围是20-20000Hz声音的表示声音的表示传输过程中易受干扰失真、噪音连续变化声音的表示声音的表示多次传输失真严重，不易保存声音数字化的过程（一）声音数字化的过程（一）-采样采样53267340123456781s1.5s2s2.5s3s3.5s4s采样频率
4、每秒采样声音的次数，单位为赫兹（Hz)。采样频率越高声音还原度越好，但记录数据越多，存储容量越高。高保真音乐的采样频率至少为44.1KHZ，即每秒采集44100次。声音数字化的过程（二）声音数字化的过程（二）-量化量化p 在音频信号数字化过程中，声音的保真度不仅受到采样频率的影响，也依赖于量化值。思考：量化位数越高越好吗?量化量化：用有限整数近似表示原来连续变化的值将采样点的值分级量化分级量化，变换到最接近的数字量化位数越多，声音越接近原始信号，音频的质量越好；但所占存储容量也越大声音数字化的过程（二）声音数字化的过程（二）-量化量化声音数字化的过程（三）声音数字化的过程（三）-编码编码样本序
5、号样本序号12345678910量化值（十进制）1234322233二进制编码001001 010010 011011 100100 011011 010010 010010 010010 011011 011011声音数字化的过程（三）声音数字化的过程（三）-编码编码声音编码确定编码规则，优化数据排列常见方式：未压缩、无损压缩、有损压缩AAAEEEEEEEE优化数据优化数据排列方式排列方式A03E08声音数字化的过程（三）声音数字化的过程（三）-编码编码声音编码 确定编码规则，优化数据排列 未压缩、无损压缩、有损压缩 生成音频文件格式类型类型音频文件格式音频文件格式未压缩WAN无损压缩APE
6、有损压缩MP3、AMR实践小活动实践小活动WAN与MP3将原始音频另存为MP3格式，保存后查看两者的大小思考：大小为什么不一样了呢？思考：大小为什么不一样了呢？声音数字化的过程（三）声音数字化的过程（三）-编码编码【未压缩】音频文件存储容量=采样频率*量化位数*声道数*时间（秒）单位：b（位）【未压缩】音频文件存储容量=采样频率*量化位数*声道数*时间（秒）/8 单位：B（字节）声音数字化实现的过程声音数字化实现的过程模拟模拟信号信号声音采样声音量化声音编码数字数字信号信号采集模拟值分级量化确定编码规则声道数：声音录制时的音源数量音源数量或回放时相应的扬声器数量扬声器数量单声道、双声道、环绕声
7、Binary and numeric conversion数制的基本要素：数制的基本要素：数码数码：每位上可能的：每位上可能的基本数字基本数字。基数基数：每位上可能的数码：每位上可能的数码个数个数。位权位权：每位上的：每位上的1 1所表示的所表示的数值大小数值大小。十进制数125：1 2 5位权：125=1102+2101+5100102100101举例 位权：位权：二进制中，每个数字在不同位置上具有不同的二进制中，每个数字在不同位置上具有不同的权值权值，是基数，是基数2 2的若干次幂。的若干次幂。例例：1001010010（2 2），从，从右往左右往左权值依次为权值依次为2 20 0、2 2
8、1 1、2 22 2、2 23 3、2 24 4 数码：二进制只有1 1与与0 0两个数字符号 计数特点计数特点：逢二进一逢二进一，即，即1+1=101+1=10 存储单位存储单位：计算机存储数据最小单位存储数据最小单位是二进制位，用比特（bit）表示，n比特 表示2n种状态。计算机存储数据的基本单位是字节，用B表示。8 8比特构成比特构成1 1字节字节。二进制二进制数制转换数制转换-二进制转十进制：按权展开求和例：二进制10010 十进制数(1 0 0 1 0)22423222120=124+023+022+121+020=16+0+0+2+0=18数制转换数制转换-十进制转二进制：例：十进
9、制18二进制数余数18(10)=10010(2)除2反向取余法2222 9 4 2 1 0 01001高位218低位 不同位数的二进制数，能不同位数的二进制数，能表示几种状态？又能表示表示几种状态？又能表示的 十 进 制 数 的 范 围 是 多的 十 进 制 数 的 范 围 是 多少？少？二进制二进制比特比特，计算机中存储数据的最小单位。，计算机中存储数据的最小单位。1 1比特表示两种状态，比特表示两种状态，0 0或或1 1。2 2比特表示四种状态，比特表示四种状态，0000、0101、1010、1111。3 3比特八种状态，比特八种状态，000000、001001、010010、011011
10、、100100、101101、110110、111111字节字节，计算机存储数据的基本单位（，计算机存储数据的基本单位（Byte,Byte,简写简写B B），），1 1字节二进制数表示字节二进制数表示2 28 8(256)(256)存储单位换算关系B（byte），字节1B=8b（bit，位）KB（kilobyte），千字节KB=210B =1024BMB（megabyte），兆字节1MB=210KB=1024 KBGB（gigabyte），吉字节1GB=210MB=1024MB字节单位太小，常用的存储单位有KB,MB,GB等。更高的还有TB太字节、PB拍字节、EB艾字节拓展拓展-存储单位存储单
11、位数制转换数制转换-因二进制书写不便，采用十六进制表示，用数字和字母0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F 代表0-16逢十六进一，即F+1=10u 十进制非负整数转换成R进制数（R2）采用“除R取余法”u 把R进制非负整数转换成十进制数采用“按权展开求和法”1751001616余 数1510低位高位175（10）=af（16）例如，把十进制整数175转换成16进制18 2 0 十进制转R进制：除R反向取余法例：十进制18八进制数22低位高位余数18(10)=22(8)88数制转换数制转换-数制转换数制转换-二进制二进制十六进制十六进制 从右往左，从右往左，4 4位一组
12、，不够补位一组，不够补0 0例：（110110111）2=（1B7）160001 1011 011120*1+21*0+22*0+23*020*1+21*1+22*0+23*120*1+21*1+22*1+23*01 11 7 十六进制十六进制二进制二进制 1 1位十六进制数转换为位十六进制数转换为4 4位二进制位二进制210122102 3112200111-1-00012-10-00103-11-0011(123)16=(100100011)21 B 7 数制转换数制转换-二进制二进制八进制八进制 从右往左，从右往左，3 3位一组，不够补位一组，不够补0 0例：（10110111）2=（2
13、67）8010 110 11120*0+21*1+22*020*0+21*1+22*120*1+21*1+22*12 6 7 八进制八进制二进制二进制 1 1位八进制数转换为位八进制数转换为3 3位二进制位二进制2 101 221023112200111-1-0012-10-0103-11-011(123)8=(1010011)2十进制R进制除R取余法按权展开求和法总结巩固练习巩固练习十进制十进制二进制二进制十六进制十六进制110011012310110000028510011010十进制十进制二进制二进制十六进制十六进制10211001106612311110117b352101100000
14、16028510001110111d154100110109a巩固练习巩固练习Encoding of text data文本数据：用来表示一定意思的一系列字符，包括字母、数字、标点符号、汉字等字符（文字、符号）数字（二进制等）预先确定的规则编码方案每个字符拥有对应的数字编码,便于不同计算机系统间交换信息字符编码字符编码 英文字母（大小写）数字 英文标点符号共128个美国国家信息标准协会制定 ASCII 美国信息交换标准代码 因此，计算机内部用一个字节（8位）即可存放一个ASCII字符，最高位用 0 表示 注：一个字节=8位，1位可存放2个字符，27可存放128个，28可存放256个ASCII码
15、ASCII码字符集ASCIIASCII码（十进码（十进制）制）字符字符031控制字符或通信专用字符（不可见）32空格4857数字096590大写英文字母AZ97122小写英文字母az其他英文标点符号、运算符号、括号汉字的编码汉字的编码GB 2312-1980 字符集，收录 6763 个汉字GBK 字符集，兼容GB 2312-1980 标准，收录21003个汉字GB 18030-2005 字符集，收录70244个汉字GB 18030-2000 字符集，收录27533个汉字ASCII 用一个字节表示。每个汉字至少需要两个字节，16位。Unicode字符集 产生：为了解决传统字符编码方案的局限性，用2个字节表示一个 符号。Unicode码是在原来ASCLL码前加8个0 Unicode字符集，是全球可以共享的编码字符集，涵盖了世界上主要文字的字符，其中包括简繁体汉字，共计74686个汉字。例：汉字“男”，Unicode编码为30007（10）/7573（16）/0111010100110111(2)2022Thank you for watching信息技术3月
