编码的基本方式（第2课时） 【知识精讲+能力提升】 高一信息技术 课件（粤教版2019必修1）

中物理第一章

数据与信息粤教版（2019）信息技术（高中）1.2.2编码的基本方式（图像编码和声音编码）（必修一）1课堂导入写在前面上一节课我们了解了文字编码和ASCII码，这节课一起来了解图像编码和声音编码。1学习目标知识目标:1、了解图像和音频等类型数据编码的方式。2、能够根据图像属性确定数据文件的大小。1学习目标素养目标:1、在运用数字化工具的学习活动中，认识到大数据对人们日常生活的影响。2、能够提出改进方案减少声音信号还原时的失真，提高声音的保真度。一图像编码我们平时在使用微信聊天发图片的过程中，图片总是被压缩，这是为什么呢？思考？一图像编码观看视频《图像的数字化》视频来源b站up主：教育技术庄老师图像编码一图像编码图像编码是在满足一定保真度的条件下，对图像数据进行变换、编码和压缩，比较少比特数表示图像或图像中所包含的信息的技术。探究活动一图像编码请打开图片“女生.bmp”,放大眼睛部分，观察是否出现模糊和格锯齿状。图像编码——图像的像素一图像编码根据图的表示和存储方式不同，除矢量图外还有另外一种由许多点组成的点阵图，我们称它为位图（Bitmap），构成位图的点称为像素（Pixel）。图像编码——位图一图像编码位图，最小单位为光栅点（或称为像素），因而也叫做点阵图（或像素图）。图像编码——位图的分辨率一图像编码位图采用位映射存储格式，即将每一个像素映射为一个数据，存放在以字节为单位的矩阵中。图像分辩率：是指图像的水平方向和垂直方向的像素个数。例如右图中，分辨率为9*8=72。图像编码——位图的二进制编码一图像编码将黑、白像素分别映射为1和0，就表示为：000010000000010000011111110010010010011111110000010000000010000000010000映射为1映射为0图像编码——位图文件大小一图像编码在计算机为二进制系统中，每个0或1就是一个位（bit），位是数据存储的最小单位。8个位称为一个字节（Byte）。图像编码——黑白位图文件大小一图像编码右图是一个黑白图像，每一个像素有2中可选颜色（黑和白），称为1位图像。所以，右图需要用9*8=72位，即72/8=9个字节来存储。图像编码——彩色位图文件大小一图像编码对于彩色位图来说，每个像素用1位存储显然不够。比如16种颜色的位图，需要用16个不同的二进制数与每一种颜色对应，因此，最少用4位二进制数表示，即0000、0001、0010......1111共16（即24）个二进制数。这样，每个像素需要用4位存储，因此，16种颜色的9*8像素的位图，需要用9*8*4=288位，即288/8=36个字节来存储。图像编码——彩色位图文件大小一图像编码依此类推，256种颜色的位图，至少需要8个二进制位（即1个字节）来存储1个像素。由此看来，同样大小的位图，其最大颜色数越大，所占用的存储空间也越多。图像编码——色彩深度一图像编码我们将位图所能达到的最大颜色数，称为色彩深度。色彩深度是描述图像质量的重要参数，也可以用一个像素的存储位数来表示，如：256色图像也可以称为8位色图像。随着色彩深度的增大，位图表达的颜色越来越丰富，越来越接近自然界的真实颜色。因此，位图多用于表达真实的景物和创作富于层次、色彩和光感的作品。图像编码——色彩深度一图像编码需要说明的是，位图的放大和缩小都会引起像素的增加和减少，这样会使得原有图像的线条和形状变得参差不齐，与原图像相比出现失真，这是位图的一个缺陷。位图的另一个缺点是数据量太大。位图的数据量不仅与色彩深度有关，还与图像的分辨率有关。图像编码——色彩深度一图像编码图像辨率是指数字化图像的大小，即：用水平的像素点和垂直的像素点来表示和存储一幅图像。因此，由图像分辨率和图像的色彩深度可决定该图像的文件大小。例如：长和宽分别为1024像素和768像素的24位色彩深度的图像，就需要1024*768*24/8=2359296个字节。图像编码——图像量化位数一图像编码图像中每个像素点记录颜色所用二进制数的位数，它决定了彩色图像中可出现的最多颜色数，或者灰度图像中的最大灰度等级数。（同色彩深度联系起来理解）图像编码——位图大小的计算方法一图像编码一个位图文件除了包含图形数据，还包括文件头、位图信息头、颜色信息、图形数据等几部分。文件头：包含文件的类型、大小和位图起始位置等信息，共14个字节。位图信息头：用于说明位图的尺寸等信息，占40个字节。颜色信息：用于说明位图的颜色，有若干个表项，每一个表象定义一种颜色。当图像量化位数位1、4、8时，分别有2、16、256种颜色，每一个颜色表象占4个字节；当图像量化位数为24时，没有颜色表项。图形数据：记录位图的每一个像素值，其记录顺序从左到右，再从下到上。图像编码——位图大小的计算方法一图像编码文件的大小=文件头+信息头+颜色表象+图像分辨率*图像量化位数/814B40B4B/0B量化位数：一个像素的颜色要多少个位表示。像素可以呈现的颜色数=2量化位数课堂练习1一图像编码有一幅24位的位图图像，像素位1024*800，请计算其数据文件的大小。课堂练习1一图像编码有一幅24位的位图图像，像素位1024*800，请计算其数据文件的大小。图像量化位数为24位时，没有颜色表象，所以，文件的大小为：14+40+0+1024*800*24/8=2457654B课堂练习2一图像编码将练习1的图像另存为256色位图图像，则文件大小为多大？课堂练习2一图像编码将练习1的图像另存为256色位图图像，则文件大小为多大？图像为256色位图，那么图像量化位数为8，颜色表象为4个字节，所以，文件的大小为：14+40+4+1024*800*8/8=819258B观看视频《声音的数字化》二声音编码视频来源b站up主：教育技术庄老师声音编码二声音编码对声音进行数据编码，必须经过前期的数据采样和数据量化。数据采样：就是把输入的模拟信号按照适当的时间间隔得到各个时刻的样本值，使其转换为时间上离散、幅度上连续的脉冲信号。采样频率有三种：44.1kHz、22.05kHz、11.025kHz。奈奎斯特采样定理示意图声音编码二声音编码数据量化：就是把样值信号的无限多个可能的取值，近似地用有限个数的数值来表示。脉冲幅度调制信号的量化声音编码二声音编码编码：就是将量化后的采样值用二进制数码表示，并转换为由二进制编码0和1组成的数字信号。模拟信号采样后可用8位二进制数表示，最高位表示符号，正数为0，负数为1。编码时采用的二进制位数越多，数据量越大，占用的存储空间也越大。声音存储空间=采样频率×量化位数×声道数×时间÷8声音编码二声音编码声音存储空