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1、信息的编码,临沭第二中学 李善锋,通过前面第一节的学习，我们已经知道信息本身并不是实体，必须通过载体才能体现，但不会随载体的物理形式而变化。通常人们把用来表示信息的符号组合叫做信息的代码。例如由18位数字组成的公民身份证号码，前6位是居民户籍所在省市县信息，接下来8位是出生年月日，最后4位是序列号和校验码。,世界第一台计算机ENIAC,ENIAC诞生于1946年的美国宾夕法尼亚大学，制作者是约翰莫克莱与布雷斯帕爱科特，他被发明出来主要用于计算大炮射击的弹道问题，内部采用十进制。,在ENIAC即将完成时，著名的数学家 冯诺依曼多次访问建设小组，同时提出了若干极为重要的建议：一条就是建议在内部数据
2、处理采用二进制代替十进制。 所以，我们人类日常的信息要想让计算机能够识别，那么就要转换这些信息为计算机能够识别的形式，因此就要对信息进行编码。,计算机中的编码,计算机中信息的表示二进制,冯诺依曼（计算机之父） 计算机内的信息都应采用二进制代码来表示,当所记录的信息只是数值时，用二进制记数法对数值数据进行编码，这种方法在计算机中信息的存储效率较高。例如：用两个字节存储ASCII码字符的十进制数最多只能存储0-99这一百个数，而采用二进制编码两个字节却能存储0-65535之间的任一整数。,计算机存储信息的最小单位及基本单位,最小单位-二进制位（比特，bit或b） 基本单位-字节（Byte或B） 存
3、储容量（文件大小）单位有B,KB,MB,GB,TB,1字节=8比特，1Byte=8bit，1B=8b,1KB=1024B KB(千字节) 1MB=1024KB MB(兆字节) 1GB=1024MB GB(千兆字节) 1TB=1024GB TB(百万兆字节),0 1 1 0 0 0 0 1,信息和编码,0 1 1 0 0 0 0 1,存储单位换算 1字节（B）8位（bit） 1KB1024B 1MB1024KB 1GB1024MB 1TB1024GB,十进制与二进制,它们分别具有不同的权值与计数规则，十进制与二进制的权值分别为10与2，他们的计数规则如下：,表示方法：891D，,表示方法,*二进
4、制与十进制的转换,11011B=1*20+1*21+0*22+1*23+1*24 =1+2+8+16=27,权值,总结：每个数位上的数乘以它所对应的权值相加的和,练习： 11011B转十进制数,按权展开法,进制的转换,十进制转换二进制,除二取余法,反向取值,请将以下十进制数转换为二进制数： 233D，7 ， 1024，,答案：11101001，111， 10000000000，1011000,假如我们有一个二进制数： 1101001111101001101001101 显然书写不方便，读起来也不方便，也不便于记忆。 因此我们引入十六进制,十六进制,十六进制，顾名思义，它的权值数为16，计数规则
5、如下： （1）它有16个基本数字：0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F （2）逢十六进一 （3）每个数码在不同位置上代表不同的权值,十六进制与二进制，十进制的转换,国际上二进制，十进制，十六进制分别用B,D,H表示，如：1001111B，233D，9FH （1）十六进制二进制,进制对比,（2）二进制十六进制 1 1010 0111 1101 0011 0100 1101 1 A 7 D 3 4 D 所以 1101001111101001101001101B=1A7D34DH,前面位数不够补0,000,(3)十进制十六进制 389D=( ? )H 所以 389D=185
6、H,除十六取余法,(4)十六进制十进制 十六进制转换成十进制的方法与二进制一样，按权展开，如 所以FB59H=64345D,练习：,下列数中最大的是 （ ） A. 1111B B.111D C.1101D D.0AH,C,1111B=15D 0AH=00001010B=10D,课堂习题,二进制计算： 100111+1111=（ ） 111111+1=（ ） 把十进制数转换成二进制数 计算,字符编码,ASCII (American Standard Code for Information Interchange)码，即美国信息标准码。 ASCII码由7位二进制码组成，共128个代码，其中包括9
7、4个图形字符码和34个通用控制字符。图形字符包括10个数字符号，52个英文大小写字母，32个标点及其他常用符号。 控制字符不能打印 要求掌握数字、大小写字母、符号的排列规律，给出一个字母或数字的代码推导另一个字母的代码,*为什么7位二进制码能表示128个元素？,答案：显然7位二进制码表示的范围是：0000000B1111111B 即0127,给每个字符规定一个二进制形式的代码-ASCII码(阿斯克码)，目前计算机在存储、处理字符是普遍采用ASCII码。,英文、数字等字符的编码-ASCII码,ASCII码采用7个二进制位来编码,在计算机中存储时占一个字节 (Byte:8位二进制数），字节的最左位
8、用“0”填充。,ASCII编码表,ASCII编码表的规律,观察书本中ASCII编码表，找到“A”、“a”、“B”、“b”,规律：A+32=a A+1=B a+1=b,1、大写字母B的ASCII编码为1000010B，则大写字母A的编码是（ ） A.1000010B B.1000001B C.1000100B D.1000101B 2、目前最为通用的字符编码方案是 。 3、ASCII码使用 位二进制数对字符进行编码。 4、ASCII码包含 个图形字符码和 个控制字符码。 已知“D”的ASCII码值为67，求F的ASCII码值。,ASCII码,7,94,34,B,课堂习题,69,汉字编码,如何将汉
9、字输入计算机？ 各计算机系统之间怎样交换汉字信息？ 在计算机内部怎样处理文字？ 计算机怎样实现汉字信息的输出（显示）？,汉字与西文字符一样，也是一种字符，在计算机内同样是以二进制代码形式表示，用计算机处理汉字信息有下面几个问题需要解决：,汉字的输入,（1）自动识别方式,语音识别,汉字字形的自动识别,（2）将汉字编码输入，这种用来将汉字输入计算机的编码也叫输入码(外码)。 汉字编码的输入方式 音码：按照汉字的字音特征编码 搜狗拼音，紫光拼音，微软拼音等 形码：汉字的形体结构编码 极点五笔，万能五笔，智能五笔等 音形码：以字音为主，辅助以字型特征 汉码输入法，加加输入法等 形音码：以字型为主，辅助
10、以字音特征 世纪形音码输入法等,为了适应计算机处理汉字信息的需要，1981年我国颁布了编号为GB2312-80国家标准，即信息交换用汉字编码及字符集。该标准选出6763个常用汉字（其中，一级常用汉字3755个，二级汉字3008个）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。,区位码(是一个四位的十进制数),区位码分成94个区，每个区又分成94个位，构成一张9494个单元的表格。 每个字符占一个单元，所以每个字符都可以用其所处的单元位置进行表示。 为了处理与存储的方便，每个汉字的区号和位号在计算机内部分别用一个字节来表示。例如，“学”字的区号为4
11、9，位号为07，它的区位码即为4907，用2个字节的二进制数表示为： 00110001 00000111,交换码,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（00H1FH）（即031）发生冲突。ISO2022规定每个汉字的区号和位号必须分别加上32（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，“学”字的国标交换码计算为： 00110001 00000111 +00100000 +00100000 - - 01010001 00100111,处理码（汉字机内码）,汉字机内码组成原理： 通常一个汉字机内码是用相连的2个字节来表示的。,那么为什么
12、不能用区位码来表示汉字机内码呢？,因为操作系统有时很难区分他们表示的是一个汉字还是2个ASCII码字符，因为汉字区位码的两个字节最高位都是0，而ASCII也是0,汉字机内码组成原理： 一个汉字机内码是用相连的二个字节来表示的，将区位码每个字节的最高位设置为1，并将区号与位号各增加一个适当的常数。 具体编码方法如下： (A0H) （内码的第一个字节）=（区码）+10100000B （内码的第二个字节）=（位码）+10100000B 我们通常称这种内码为国标码。,汉字的输出（显示）,点阵式 矢量式,点阵举例,汉字输出为16*16的点阵，问：需要多少字节？,16*16/8=32B 每个点需要一位存储
13、，除以8得出有多少字节。 一位=1比特，8比特=1字节,汉字输入计算机后，还要转换成汉字的（ ）才能够输出汉字 1外码 2内码 3字型码 4交换码,多媒体信息编码,声音的编码 图像的编码 视频编码,模拟量：连续的，平滑变化的量，我们称为模拟量。,如何将模拟信号转换成数字信号呢？,采样：指的是按一定的频率，即每隔一段时间，测得模拟信号的值。 采样频率：每秒对声音波形采样的次数，即每秒读的点数，单位：赫兹（Hz） 量化：“采样”测得的模拟电压值，进行分级量化。具体方法是按照整个电压变化的最大幅度划分成几个区段，把落在某个区段的采样到的样本值归成一类，并给出相应的量化值。,1.若有一首歌，它的采样频
14、率是44.1KHz，量化位数为8位，单声道，时长5分钟，请问它的存储容量是多少？ 答案：44100*8*1*5*60/8=13230000B12.6MB 2.,存储量=采样频率量化位数声道数时间（秒）/8 时间单位换算：1分=60秒 采样频率单位换算：1kHz=1000Hz 数据量单位换算：1MB=10241024=1048576B,答案：22000*16*1*（7*60+14）/8=19096000B 18.2MB,声音处理过程,数字化声音的质量取决于采样频率和量化分级的细密程度。采样频率越高，量化分辨率越高，所得数字化声音的保真程度也越好，但是它的数据量会越大。,图像在电脑中是怎么保存的呢
15、？,用数字化方法来表示图像的技术有两类： 位图方法：将图看成是点的集合，每个点称为像素。 矢量方法：当用矢量方法表示一张图像时，是将一张图像表示为由直线段，弧，三角形等图形元素组成的集合。,如何计算一张图像的存储容量呢？,一般的黑白文字稿，只要区分黑白两色，所以每个像素可以用一位二进制数表示。 黑白照片类的图像是一种单色的灰度图像，每个像素可以用一个字节表示，一个字节可以表示256种灰度。 彩色图像中的每个像素，可以用3个字节表示，每个字节分别表示三原色红R,绿G,蓝B的灰度。,1.一幅分辨率为1024768的黑白照片需要多少存储空间？ 未经压缩的图片存储容量计算公式： 存储量=水平像素垂直像
16、素每个像素所需的位数/8 答案：1024*768*8/8=786432B 768KB 2.一幅500400的真彩色照片需要多少存储空间? 答案：500*400*24/8=600000B 498KB,视频编码,视频原理：视频由一连串静止的图像构成，一幅图像称为一个帧。 制式：PAL(中国）25帧/秒 NTSC（美国）30帧/秒,1.一秒钟NTSC制式640480像素256色视频的存储空间是多少？ 未经压缩的视频文件存储容量计算公式： 存储量=一帧图像的存储量帧数播放时间（秒） 答案：6404801301=9216000B 2.5分钟的PAL制式1024768像素真彩色视频的存储空间是多少？ 答案：102476832556
