信息的编码之多媒体编码课件.ppt

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1、声波示意图声波示意图001.1 信息及其特征信息及其特征回顾1、信息无时不在、无处不在，信息是我们生存的基础，也是我们行动和决策的重要依据；2、，和 是人类社会的三大要素；3、信息的特征：信息具有的特性有好多，如，等等。物质能源信息载体依附性时效性共享性价值性传递性真伪性1 1、信息的编码即采用一定的标准把不可见的信息直观表达；、信息的编码即采用一定的标准把不可见的信息直观表达；2 2、计算机的编码就是把输入计算机的信息全部数字化，也即转化为二进制数；、计算机的编码就是把输入计算机的信息全部数字化，也即转化为二进制数；3 3、二进制编码在计算机内方便表达，存储，处理，电路简单；、二进制编码在计

2、算机内方便表达，存储，处理，电路简单；4 4、十进制编码的编码规则：、十进制编码的编码规则：5 5、二进制编码的编码规则：、二进制编码的编码规则：6 6、二，十进制的互换规则：、二，十进制的互换规则：p二进制数特点：1、两个基本数码：0，1；2、逢二进一，借一当二。3、每个数码在不同的数位上对应着不同权值，权值为2n-1p十进制数特点：1、十个基本数码：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9 2、逢十进一，借一当十。3、每个数码在不同的数位上对应着不同权值，权值为10n-1p二，十进制转换：按权展开法按权展开法p十，二进制转换：除二取余法除二取余法回顾1二进制转化为十进制：每一位系数乘上2（n

3、1）次（n为当前位数）。称为按权展开法（按权展开法（也称为法）法）例：把二进制数10010转化成十进制：二进制转化成十进制数的方法：按权展开按权展开法法(10010)2(18)10(18)10回顾二、十进制数的互相转换：二、十进制数的互相转换：p 十进制 转换为 二进制的方法：除二取余法，除二取余法，示例：示例：4322121021125022121001除到商是除到商是0为止为止从从下下自自上上排排列列（43）10=(1 0 1 0 1 1)2回顾 二进制数不便于书写二进制数不便于书写和记忆，人们经常采用十和记忆，人们经常采用十六进制来表示他们。六进制来表示他们。转换方法为：转换方法为：每每

4、4 4位二进制位二进制数可以用数可以用1 1位十六进制数表位十六进制数表示。示。二二十六进制转换：十六进制转换：分组转换法分组转换法十六十六二进制转换：二进制转换：分组转换法分组转换法分组转换法分组转换法回顾11010010B=1101,0010B=D2H1111011B =0111,1011B=7BH111000B =0011,1000B=38HD2H =1101,0010B =11010010B 7FH =0111,1111B=1111111B1AH =0001,1010B =11010B 回顾216进制转换：进制转换：分组转换法分组转换法:从低位往高位，四位一组，不足从低位往高位，四位一

5、组，不足四位，高位加四位，高位加0，凑足四位，分别转换为一位，凑足四位，分别转换为一位16进制数。进制数。162进制转换：进制转换：分组转换法分组转换法:每位每位16进制数转换为四位进制数转换为四位2进制进制数，转换完成，把高位的数，转换完成，把高位的0去掉。去掉。计算机内字符的编码计算机内字符的编码n计算机内普遍使用的字符编码计算机内普遍使用的字符编码:n ASCII码码(美国信息交换标准码美国信息交换标准码)n（American Standard Code for Information Interchange）。）。nASCII码基本编码数共码基本编码数共128个，刚好可用个，刚好可用7

6、位二进制位二进制位表示该位表示该128个字符编码。个字符编码。nASCII码采用码采用7个二进制位来编码个二进制位来编码,在计算机中存储时在计算机中存储时占一个字节（占一个字节（Byte），字节的最左位用），字节的最左位用“0”填充，填充，共用共用8位二进制位表示一个字符，称为位二进制位表示一个字符，称为1字节（字节（B）。）。回顾计算机存储的最小单位 二进制位（比特、bit或b）计算机存储的基本单位 字节（Byte或B）8位（比特）1个字节、8bit1Byte、8b1B01000001位（位（b）1个字节（个字节（B）计算机内的容量单位计算机内的容量单位回顾存储容量（文件大小）单位B、KB、

7、MB、GB、TB1KB=1024B KB（千字节）1MB=1024KBMB（兆字节）1GB=1024MBGB（千兆字节）1TB=1024GB TB（百万兆字节）依次增大，每一级增大1024倍汉字编码方式汉字编码方式1、国标码：国标码：GB231280，编码方式：一级拼音顺序，二级笔画顺序，编码方式：一级拼音顺序，二级笔画顺序2、输入码：外码，输入码：外码，人机交互编码，常见有拼音，五笔等人机交互编码，常见有拼音，五笔等3、区位码：区位码：以国标码为基础，以行列号标示，二字节存储以国标码为基础，以行列号标示，二字节存储4、机内码：内码或处理码，机内码：内码或处理码，把二进制区位码字节首位改成把二

8、进制区位码字节首位改成1，二字节存储，二字节存储5、字形码：字形码：汉字形状编码，显示或打印用编码，以点阵方式存储汉字形状编码，显示或打印用编码，以点阵方式存储计算机系统计算机系统B交换码交换码输入码输入码（外码）（外码）译码译码处理码处理码（内码）（内码）字形码字形码汉字显示汉字显示OS的汉字服务程序的汉字服务程序计算机系统计算机系统A回顾1.2.4 多媒体信息编码多媒体信息编码n一首美丽动听的歌曲在计算机内部是如何数字化的呢？一首美丽动听的歌曲在计算机内部是如何数字化的呢？n转换方法：转换方法：采样和量化采样和量化n部件：模数转换器部件：模数转换器n模数转换模数转换n关系：采样频率越高，量

9、化的分辨率越高，所得数字化关系：采样频率越高，量化的分辨率越高，所得数字化声音的保真程度也越好，数据量也会越大。声音的保真程度也越好，数据量也会越大。录音时模拟信号如何转化为数字信号？录音时模拟信号如何转化为数字信号？采样、量化采样、量化（模数转换器）（模数转换器）模数转换器模数转换器 模拟信号模拟信号 数模转换器（放音）数模转换器（放音）数字信号数字信号1、声音信息数字化、声音信息数字化声音的数字化：基本方法：采样、量化、编码基本方法：采样、量化、编码采样采样量化量化 采样采样采样采样：以固定的时间间隔取得一系列振幅的值；：以固定的时间间隔取得一系列振幅的值；：以固定的时间间隔取得一系列振幅

10、的值；：以固定的时间间隔取得一系列振幅的值；采样时间间隔越小，声波还原度越高，保真度越好，但声音文采样时间间隔越小，声波还原度越高，保真度越好，但声音文采样时间间隔越小，声波还原度越高，保真度越好，但声音文采样时间间隔越小，声波还原度越高，保真度越好，但声音文件容量越大。件容量越大。件容量越大。件容量越大。n n量化量化量化量化：将模拟信号的连续值近似为有限多个离散值，再将：将模拟信号的连续值近似为有限多个离散值，再将：将模拟信号的连续值近似为有限多个离散值，再将：将模拟信号的连续值近似为有限多个离散值，再将这些离散值用若干二进制的位来表示的过程。这些离散值用若干二进制的位来表示的过程。这些离

11、散值用若干二进制的位来表示的过程。这些离散值用若干二进制的位来表示的过程。量化位数越大，声波保真度越高，反之则越差。量化位数越大，声波保真度越高，反之则越差。量化位数越大，声波保真度越高，反之则越差。量化位数越大，声波保真度越高，反之则越差。编码编码编码编码：量化后的二进制音频数据还要按一定的规则进行组：量化后的二进制音频数据还要按一定的规则进行组：量化后的二进制音频数据还要按一定的规则进行组：量化后的二进制音频数据还要按一定的规则进行组织，以利于计算机处理，这就是编码。织，以利于计算机处理，这就是编码。织，以利于计算机处理，这就是编码。织，以利于计算机处理，这就是编码。采样频率采样频率采样频

12、率采样频率f f：1/T1/T，每秒钟的采样次数，每秒钟的采样次数，每秒钟的采样次数，每秒钟的采样次数 ；采样精度采样精度采样精度采样精度 ：存放采样点振幅值：存放采样点振幅值：存放采样点振幅值：存放采样点振幅值A A的二进制位数的二进制位数的二进制位数的二进制位数 ；声道数声道数声道数声道数 ：声音通道的个数：声音通道的个数：声音通道的个数：声音通道的个数 ，立体声，立体声，立体声，立体声 为双声道。为双声道。为双声道。为双声道。每秒钟存储声音每秒钟存储声音每秒钟存储声音每秒钟存储声音容量容量容量容量的公式为：的公式为：的公式为：的公式为：采样频率采样频率采样频率采样频率 量化位数量化位数量

13、化位数量化位数 声道数声道数声道数声道数/8=/8=字节数字节数字节数字节数 声音文件总容量为：声音文件总容量为：声音文件总容量为：声音文件总容量为：采样频率采样频率采样频率采样频率 量化位数量化位数量化位数量化位数 声道数声道数声道数声道数 时长时长时长时长/8=/8=字节数字节数字节数字节数几种常用的声音文件几种常用的声音文件n nWaveWave格式文件（格式文件（格式文件（格式文件（.WAV.WAV）记录了真实声音的二进制采样数据，通常文件记录了真实声音的二进制采样数据，通常文件记录了真实声音的二进制采样数据，通常文件记录了真实声音的二进制采样数据，通常文件较大。较大。较大。较大。n

14、nMPEGMPEG音频文件（音频文件（音频文件（音频文件（.MP1/.MP2/.MP3/.MP4.MP1/.MP2/.MP3/.MP4）采用采用采用采用MPEGMPEG音频压缩标准进行压缩的文件。音频压缩标准进行压缩的文件。音频压缩标准进行压缩的文件。音频压缩标准进行压缩的文件。n nMIDIMIDI格式文件（格式文件（格式文件（格式文件（.MID.MID）数字音乐的国际标准数字音乐的国际标准数字音乐的国际标准数字音乐的国际标准.记录的是音符数字，文记录的是音符数字，文记录的是音符数字，文记录的是音符数字，文件小。件小。件小。件小。声音的另一种来源：声音的另一种来源：声音的另一种来源：声音的另

15、一种来源：电子合成电子合成电子合成电子合成数字声音的质量取决于采样频率和量化分级采样频率和量化分级的细密程度。采样频率越高，量化的分辨率越高，所得数字化声音的保真程度也越好，但是它的数据量也会越大。声音素材编辑的常用软件GoldWave、CoolEdit、WaveEdit等一般采样频率为一般采样频率为44.1KHZ，量化位数为，量化位数为16位，立位，立体声为双声道。体声为双声道。例：采用44.1KHZ的采样频率，位量化分辨率，立体声双声道，每秒的数据量是多少字节？分析：位量化的细密程度，是每个测试点采用位二进制数表示，即每个点存储信息需要占用个字节。（字节位）（字节位）数据量：44100*2

16、*16/8=176400字节。波形声音文件波形声音文件波形声音文件波形声音文件存储空间的计算公式为存储空间的计算公式为：采样频率采样频率采样频率采样频率 X X 时间（秒）时间（秒）时间（秒）时间（秒）X X 量化位数量化位数量化位数量化位数 X X 声道数声道数声道数声道数 /8/8位位位位 （单位是单位是字节）字节）字节）字节）练习：采用30KHZ的采样频率，位量化分辨率的声音，每分钟的数据量是多少字节？数据量：30000*60*1*8/8=1800000字节。=1800000/1024KB=17578.1KB=17578.1/1024MB=1.72MB采集到的数据点总个数每个点所占用的二

17、制位数练习：采用30KHZ的采样频率，位量化分辨率的声音，单声道，每分钟的数据量是多少字节？数据量：30000*60*1*8/8=1800000字节。=1800000/1024KB=17578.1KB=17578.1/1024MB=1.72MB 1、对一段音乐，分别用、对一段音乐，分别用44kHz和和11kHz的采样的采样频率进行采样后存储，则采样频率大的频率进行采样后存储，则采样频率大的 ()(A)存储的空间小，音质较好存储的空间小，音质较好 (B)存储的空间大，音质较好存储的空间大，音质较好 (C)存储的空间小，音质较差存储的空间小，音质较差 (D)存储的空间大，音质较差存储的空间大，音质

18、较差典型题目：典型题目：2、录制一个采样频率为、录制一个采样频率为44.1kHz，量化位数为，量化位数为32，四声道立体环绕的，四声道立体环绕的WAVE格式音频数据格式音频数据40秒，需秒，需要的磁盘存储空间大约是要的磁盘存储空间大约是 ()(A)27MB (B)225MB (C)7MB (D)27KBn2、图像和视频数字化图像的数字化图像的数字化 n n矢量图矢量图矢量图矢量图:图形是指由外部轮廓线条构成的矢量图图形是指由外部轮廓线条构成的矢量图图形是指由外部轮廓线条构成的矢量图图形是指由外部轮廓线条构成的矢量图(vector(vector Graphic)Graphic)，具有不易失真、所

19、占容量小的优点，一般，具有不易失真、所占容量小的优点，一般，具有不易失真、所占容量小的优点，一般，具有不易失真、所占容量小的优点，一般适用于描述结构简单，色彩不是很多的图片。适用于描述结构简单，色彩不是很多的图片。适用于描述结构简单，色彩不是很多的图片。适用于描述结构简单，色彩不是很多的图片。n n位图位图位图位图:图像是由像素点阵构成的位图图像是由像素点阵构成的位图图像是由像素点阵构成的位图图像是由像素点阵构成的位图(Bitmap)(Bitmap)，适用于描述结构、色彩、层次复杂的图片。适用于描述结构、色彩、层次复杂的图片。适用于描述结构、色彩、层次复杂的图片。适用于描述结构、色彩、层次复杂

20、的图片。图形图形图形图形(Graphic)(Graphic)和静态图像和静态图像和静态图像和静态图像(Still Image)(Still Image)：图像的数字化过程图像的数字化过程n n采样采样:分割图像为分割图像为mn个点个点n n量化量化:将连续的颜色值变成有限个值将连续的颜色值变成有限个值n n编码：编码：与图像效果相关：与图像效果相关：与图像效果相关：与图像效果相关：像素像素像素像素:构成图像的最小单位构成图像的最小单位分辨率分辨率分辨率分辨率：单位尺寸中所包含的像素数目。：单位尺寸中所包含的像素数目。：单位尺寸中所包含的像素数目。：单位尺寸中所包含的像素数目。色彩质量色彩质量色

21、彩质量色彩质量：由表示颜色的二进制位数决定，：由表示颜色的二进制位数决定，：由表示颜色的二进制位数决定，：由表示颜色的二进制位数决定，不同色彩图片效果不同色彩图片效果黑白黑白黑白黑白8 8位色（位色（位色（位色（256256种颜色）种颜色）种颜色）种颜色）256256级灰度级灰度级灰度级灰度3232位色（约位色（约位色（约位色（约42.942.9亿种颜色）亿种颜色）亿种颜色）亿种颜色）100X131像素382X500像素不同像素图片效果不同像素图片效果黑 1白 0图像有多少个像素*每个像素几个位。即18*21=378位现在有一幅图像只有黑和白两种颜色，计算机可以怎么来表示呢，它的存储空间如何计

22、算？计算机中的表示存储空间：一幅分辨率为800600的黑白图像需要多少存储空间？（单位：B)计算过程：800600 1/8=60000（B）58.6(KB)分辨率为800600图像有800600=480000个像素黑白图像 黑和白两种状态，一个位就能表示两种状态。（单位：B)B（字节），一个字节=8个位步骤分析：“黑黑”“1”“白白”“0”计算一幅16色图像，分辨率为400*300，存储空间是多少？计算过程：400*300*4/8=60000B 58.6KB红兰浅蓝淡蓝深蓝绿黄青粉红紫黑白深黄浅黄棕褐00000001001000110100010101100111100010011010101

23、11100110111101111彩色位图图像存储空间计算灰色图像的数字化每一个像素的灰色程度不同，需要更多的二进制位来表示。例如：假如一幅800*600图像具有256级灰度，存储需要多少字节？分析：此图像为256级灰度，每一个像素点的色彩深浅是256种灰度中的一种，要表达256种编码需要8位长度的二进制编码。（28=256）也就是说一个像素存储时需要8位，刚好占用1字节来存储。所以储存量为800*600*8/8=480000，即总存储量等于480000字节。几种常用的图像文件几种常用的图像文件n nBMPBMP和和和和DIBDIB格式文件格式文件格式文件格式文件 与设备无关的位图格式文件，与

24、设备无关的位图格式文件，与设备无关的位图格式文件，与设备无关的位图格式文件，WindowsWindows环境中经常使环境中经常使环境中经常使环境中经常使用用用用.n nGIFGIF格式文件格式文件格式文件格式文件 InternetInternet上的重要文件格式之一，最大不超过上的重要文件格式之一，最大不超过上的重要文件格式之一，最大不超过上的重要文件格式之一，最大不超过64 KB64 KB，256256色以内，压缩比较高，文件较小色以内，压缩比较高，文件较小色以内，压缩比较高，文件较小色以内，压缩比较高，文件较小。n nJPEGJPEG格式文件（格式文件（格式文件（格式文件（.JPG.JPG

25、）利用利用利用利用JPEGJPEG方法压缩方法压缩方法压缩方法压缩,Internet,Internet上重要文件格式之一，上重要文件格式之一，上重要文件格式之一，上重要文件格式之一，适用于处理适用于处理适用于处理适用于处理256256色以上、大幅面图像。色以上、大幅面图像。色以上、大幅面图像。色以上、大幅面图像。n nWMFWMF格式文件格式文件格式文件格式文件 位图与矢量图的混合体位图与矢量图的混合体位图与矢量图的混合体位图与矢量图的混合体,Windows,Windows中许多剪贴画图像中许多剪贴画图像中许多剪贴画图像中许多剪贴画图像 是以该格式存储的。广泛应用于桌面出版印刷领域。是以该格式

26、存储的。广泛应用于桌面出版印刷领域。是以该格式存储的。广泛应用于桌面出版印刷领域。是以该格式存储的。广泛应用于桌面出版印刷领域。n计算计算640480像素的黑白图像至少需要多少字节？像素的黑白图像至少需要多少字节？n一张一张32位色的位色的640480像素图像的位图存储容量是多少：像素图像的位图存储容量是多少：试一试：试一试：图像存储容量（字节）图像存储容量（字节）=图像水平像素数图像水平像素数*图像垂直像素数图像垂直像素数*颜色深度（位数）颜色深度（位数）/8640480/838400B640480X32/81228800B=1228800/1024=1200KB=1200KB/1024=1

27、.17MB（3）一幅分辨率为）一幅分辨率为1024*768像素的彩色图像，每个像像素的彩色图像，每个像素使用素使用3字节表示，那么图像容量是多少？字节表示，那么图像容量是多少？算一算：算一算：（2）一幅分辨率为）一幅分辨率为1024*768像素的像素的256级灰度图像，级灰度图像，容量是多少？容量是多少？（1）一幅分辨率为）一幅分辨率为1024*768像素的彩色图像，每个像素的彩色图像，每个像素使用像素使用16位表示，那么图像容量是多少？位表示，那么图像容量是多少？3、视频的数字化：3、视频的数字化：视频是由连续的图像帧组成的。将连续每个图像帧的存储量求和就是视频的总存储量。我国采用PAL制，

28、每秒钟显示帧。注：NTSC制式的帧频为每秒30帧，美国、加拿大等大部分西半球国家以及中国的台湾、日本、韩国、菲律宾等均采用这种制式。SECAM制式的帧频每秒25帧，主要集中在法国、东欧和中东一带PAL制为西德、英国等一些西欧国家，新加坡、中国大陆及香港、澳大利亚、新西兰等国家采用这种制式。视频数字化视频数字化视频文件视频文件视频文件视频文件存储空间的计算公式为存储空间的计算公式为：时间时间时间时间(秒秒秒秒)X)X 帧频帧频帧频帧频 X X 水平像素数水平像素数水平像素数水平像素数 X X 垂直像素数垂直像素数垂直像素数垂直像素数X X量化位数量化位数量化位数量化位数 /8/8位位位位(字节字

29、节字节字节B)B)在时间段内所播放的图像总幅数每幅图总像素数量每个像素进行编码所要用的二进制位数例如：分辨率为720*576的PAL制式的24位彩色视频，10秒钟长的视频存储需要多少字节？存储量：存储量：10 X 25 X 720 X 576 X 24/810 X 25 X 720 X 576 X 24/8=311040000B=311040000B=303750 KB=303750 KB=296.63MB=296.63MB视频数字化视频数字化试计算试计算一段长一段长5秒钟的分辨率为秒钟的分辨率为1024768的的PAL制式的制式的32位彩色视频所包含的数据量是多少？位彩色视频所包含的数据量是

30、多少？1024X768X32X25X5/8=393216000B=393216000B/1024=384000KB=384000KB/1024=375MB波形声音文件波形声音文件存储空间的计算公式为：采样频率采样频率X时间时间(秒秒)X量化位数量化位数X声道数声道数/8位位 （单位是字节）字节）（立体声为2个声道）图像文件图像文件存储空间的计算公式为：分辨率分辨率X量化位数量化位数/8位位（如16位既2字节，黑白图片为1位）（本公式的单位是字节）字节）视频文件视频文件存储空间的计算公式为：时间时间(秒秒)X帧频帧频X分辨率分辨率X量化位数量化位数/8位位（如24位色既3字节）（本公式的单位是字

31、节）字节）单位：位 b 最小单位 字节 B 基本单位 （转换关系：转换关系：1 B8 b、1 KB1024 B、1 MB1024 KB、1 GB1024 MB、1 TB1024 GB）采集到的数据点总个数每个点所占用的二制位数每幅图总像素数量每个像素进行编码所要用的二进制位数在时间段内所播放的图像总幅数每幅图总像素数量每个像素进行编码所要用的二进制位数 以上计算公式是对未压缩的多媒体文件存储容量的计算，若已进以上计算公式是对未压缩的多媒体文件存储容量的计算，若已进行压缩则还应再除以行压缩则还应再除以压缩比压缩比。10.关于计算器的使用n开始-程序-附件-计算器-查看-科学型n尝试二进制-十进制

32、-十六进制的转换信息技术的发展历程信息技术的发展历程从一般意义上说的信息技术在远古时代就已经有了。随着生产力的发展和时代的进步，人们的通信方式从古老的原始方式发展到近代的邮政信函、电报电话、广播电视，直到当今的计算机网络。1、古代的信息技术信息作为一种社会资源自古就有，人类也是自古以来就在利用信息资源，只是利用的能力和水平较低而已。语言和文字的出现是信息技术史上的重大事件。造纸术作为我国古代四大发明之一，对世界文明的进步产生了重大影响。印刷术的应用是世界上的书籍数量激增，促进了知识和文化的广泛传播。文字、纸和印刷术的使用是人类信息技术发展史上的一次飞跃。信息技术展望信息技术展望1、量子计算机2

33、、生物计算机3、网格计算4、机器人技术5、数字地球和智能化社区6、因特网2和下一代因特网7、虚拟现实的实用化n当今社会是信息社会，计算机由旧时王谢当今社会是信息社会，计算机由旧时王谢堂前燕，如今也飞入了寻常百姓家。通过堂前燕，如今也飞入了寻常百姓家。通过这节课的学习，我们知道：计算机中所处这节课的学习，我们知道：计算机中所处理的一切信息都要转化成数字才能进行传理的一切信息都要转化成数字才能进行传播和交流，用数字表示各种信息，也就是播和交流，用数字表示各种信息，也就是信息的编码，在今后的学习中，我们要更信息的编码，在今后的学习中，我们要更好的利用计算机获取信息、处理信息、使好的利用计算机获取信息、处理信息、使用信息。用信息。小结：小结：