计算机与计算思维课件第2章 计算机信息表示

计算机信息表示章名：0与1的信息世界计算机中的数制与运算数值的表示字符的编码123456条形码的编码多媒体信息的数字化0与1的信息世界1.1信息表示的基础1.数据和信息数据：是表示人、事件、事物和思想等的物理符号。为了描述更丰富的客观世界，需要多样化的数据，所以数据不仅指数字，而且包括字符、文字、图形等。信息：是向人们或机器提供关于现实世界新的事实的知识，是数据、消息中所包含的意义。数据和信息的联系：数据是信息的具体表现形式，数据经过加工处理后就成为信息；而信息要经过数字化转变成数据才能存储和传输。数据和信息的区别：数据是数据采集时提供的，而信息是从采集的数据中获取的有用信息。从信息论的观点来看描述信源的数据是信息和数据冗余之和：即数据=信息+数据冗余。0与1的信息世界2.模拟和数字数字数据是指转换成离散数字（如0和1的序列）的数字、文本、图形、声音和视频等。与之相反，模拟数据是使用无限的数值范围进行表示的。3.编码在计算机硬件中，为了数据存储、管理和分析的目的而转换信息为编码值的过程（最典型的是转换为数字）称为编码。例如：0----男，1----女再如：000----一院001----二院010----三院011----四院

100----五院101----六院110----七院111----其他编码具有三个主要特征，即唯一性、规律性和公共性。将现象抽象为符号，进行符号组合0与1的信息世界1.20和1进一步考虑组合的多样性，以适应更多的语义1021种1101100022种11111010110001101000100023种

26种

0和1思维：易经---语义符号化表达从计算学科角度讲，《易经》其实是一种人工编码系统，用组合的阴阳爻符号来表达特定的信息，其中贯穿着二进制以及编码的重要思想。1.20和1

0和1思维：易经---语义符号化表达0与1的信息世界讨论：为什么计算机要使用二进制呢？

电路中容易实现便于进行加、减运算和计数编码适合逻辑运算物理上最易实现存储抗干扰能力强讨论：为什么计算机要使用二进制呢？0与1的信息世界电子计算机是由电子线路组成，电路通电，于是每个输出端都有了电压，可以用“1”表示高电压，用“0”表示低电压，电压的高低即转换为二进制。

10010

电路中容易实现

便于进行加、减运算和计数编码适合逻辑运算物理上最易实现存储抗干扰能力强讨论：为什么计算机要使用二进制呢？0与1的信息世界十进制加法运算规则55条0+0=01+0=11+1=22+0=22+1=32+2=4......9+0=89+1=109+2=11......9+9=18二进制加法运算规则4条0+0=00+1=11+0=11+1=10运算规则简单，有利于简化计算机的内部构造，提高运行效率

电路中容易实现

便于进行加、减运算和计数编码

适合逻辑运算物理上最易实现存储抗干扰能力强讨论：为什么计算机要使用二进制呢？0与1的信息世界逻辑运算的理论基础是逻辑代数，逻辑运算的值有两个，逻辑“真”和逻辑“假”逻辑真——1逻辑假——0

电路中容易实现

便于进行加、减运算和计数编码

适合逻辑运算

物理上最易实现存储抗干扰能力强讨论：为什么计算机要使用二进制呢？0与1的信息世界

二进制在物理上最容易表示和存储，要找到能存放两种状态的元件很容易，而且表面的凹凸、磁极的取向、光照的有无等都可以记录二进制。对于只写一次的光盘，可以用激光束融化盘面的碲合金薄膜，形成凹坑，记录为“1”，否则记录为“0”

电路中容易实现

便于进行加、减运算和计数编码

适合逻辑运算

物理上最易实现存储

抗干扰能力强讨论：为什么计算机要使用二进制呢？0与1的信息世界由于每位数据只有高和低两种状态，当受到一定程度的干扰时，仍能分辨出高低计算机内部采用二进制是最好的选择进入计算机的各种数据都要进行二进制“编码”转换从计算机输出的数据，要进行逆向的“解码”转换计算机中的数制与运算2.1计算机中的数制1.数制的概念

数制是以表示数值所用的数字符号的个数来命名的，并按一定进位规则进行计数的方法叫做进位计数制。每一种数制都有它的基数和各数位的位权。所谓某进位制的基数是指该进制中允许使用的基本数码的个数。例如，十进制数由十个数字组成，既0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，十进制的基数就是10，逢十进一。其中数制中所用的数字符号的个数称为数制的基，数制中每一个数值所具有的值称为数制的位权。对于R进制数，有数字符号0，1，2，…，R–1，共R个数码，基数是R。计算机中的数制与运算2.常用进位计数制（1)二进制：二进制（binary）由0和1两个数字组成，2就是二进制的基数，逢二进一。二进制的位权是2i,i为小数点前后的位序号。（2）八进制：八进制由八个数字组成，即0,1,2,3,4,5,6,7这八个数字组成,八进制的基数就是八,逢八进一。（3）十进制：十进制由十个数字组成，即0,1,2,3,4,5,6,7,8,9这十个数字组成,十进制的基数就是十,逢十进一。（4）十六进制：十六进制由十六个数字组成，即0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,a,b,c,d,e,f这十六个数字组成,十六进制的基数就是16,逢十六进一。计算机中的数制与运算二进制数十进制数八进制数十六进制数000011111022211333100444101555110666111777100081081001911910101012A10111113B11001214C11011315D11101416E11111517F10000162010表2-1

各种数制表示的相互关系计算机中的数制与运算进制表示方法：利用脚标数字表示各种进位计数制

(dn-1dn-2……d2d1d0.d-1d-2……d-m)r其中，r为计数制的数字或汉字形式,di为0,1,…,r-1的一位数码,逢r进一,借一当r例如(365.2)10,（11011.01)2,（3460.32)八,(596.12)十六利用后缀表示各种进位计数制后缀B(binary):二进制数；后缀O(octal):八进制数；后缀H(hex):十六进制数,后缀D(decimal):十进制数。例如365.2D,11011.01B,3460.32O,596.12H计算机中的数制与运算对于不同的数制，它们的共同特点是：每一种数制都有固定的符号集：如十进制，其符号有十个：0，1，2，...

，9；二进制数制，其符号有两个：0和1。都是用位置表示法：即处于不同位置的数符所代表的值不同，与他所在位置的权值有关。可以看出，各种进位计数制中的权的值恰好是基数的某次幂。因此，对任何一种进位计数制表示的数都可以写出按其权展开的多项式之和。2.2不同进制之间的转换N=an-1×rn-1＋an-2×rn-2＋…＋a0×r0＋a-1×r-1＋…＋a-m×r-mR进制数N可表示为：R进制数用r个基本符号（例如0，1，2，…，r-1）表示数值

基数

权

数码678.34=6×102+7×101+8×100+3×10-1+4×10-2计算机中的数制与运算

r进制转化成十进制：将r进制数写成按权展开式，各位数码乘以各自的权值，累加后得到该r进制数对应的十进制数。例2-1将二进制数（1101.011）B转换成十进制数。采用按权展开法，过程如下：

（1

1

0

1.

0

1

1）B

=1×23+1×22+0×21+1×20+0×2-1+1×2-2+1×2-3=8+4+0+1+0+0.25+0.125=（13.375）D8

4210.50.250.125计算机中的数制与运算1、非十进制数转换为十进制数例2-2：将八进制数5675转换成十进制数。(5675)O

=5×83+6×82+7×81+5×80

=2560+384+56+5=(3005)D例2-3：将十六进制数3B转换成十进制数。(3B)H=3×161+11×160=48+11=(59)D1、非十进制数转换为十进制数计算机中的数制与运算（1001.111）B=（）D（4C）H

=（）D此页需要启用宏，方可生效9.875761、非十进制数转换为十进制数计算机中的数制与运算

十进制转化成r进制的方法：

将整数部分和小数部分分别进行转换，然后再组合起来。整数部分：除以r取余数，直到商为0，余数从右到左排列，称为基数除法。

2、十进制数转换为非十进制数计算机中的数制与运算

十进制转化成r进制的方法：

将整数部分和小数部分分别进行转换，然后再组合起来。

小数部分：乘以r取整数，整数从左到右排列，称基数乘法。2、十进制数转换为非十进制数计算机中的数制与运算例2-4(25.3125)D转换为二进制数。

整数部分的转换（除基取余法）:除以2取余数，直到商为0，余数从右到左排列。整数部分：25

除数被除数余数2

25

2

1212

602

302

11

01(25)D=(11001)B

先取的余数为低位，后取的余数为高位。计算机中的数制与运算

乘2

整数

0.3125

×2

0.6250

0

×2

0.2500

1

×2

0.5000

0

×2

0.0000

1(0.3125)D=(0.0101)B则：(25.3125)D=(11001)B+(0.0101)B=(11001.0101)B小数部分的转换（乘基取整法）：乘以2取整数，整数从左到右排列。小数部分：0.3125例2-4(25.3125)D转换为二进制数。计算机中的数制与运算说明：小数部分转化每次都是将整数部分取出，用剩余的小数部分继续“乘r取整”；此外，本题中最后小数部分为0，转化终止，而有些数据转化时可能小数部分永远不会为0，这时小数转化后是不精确的，保留几位小数根据用户需要而定。例2-5(166)D转换为十六进制数。

除数

被除数

余数

16

166

16

10 60

10（A）(166)D=(A6)H注意：十六进制数据中用数符A表示10计算机中的数制与运算此页需要启用宏，方可生效（11.125）D=（）B（27）D=（）H1011.0011B2、十进制数转换为非十进制数计算机中的数制与运算（1）二进制转化成八进制和十六进制整数部分：从右向左进行分组。小数部分：从左向右进行分组。转化成八进制三位一组。转化成十六进制四位一组，不足补零。例2-6:（11

0110

1110.1101

0100）B=（36E.D4）H

36E

D

4（001

101

101

110.110

101）B=（1556.65）O

1556653、二进制和八进制、十六进制间转换计算机中的数制与运算

（2）八进制和十六进制转化成二进制

每一个八进制数对应二进制的三位；每一个十六进制数对应二进制的四位。

八进制数转换成二进制数的方法是：用3位二进制数取代每一位八进制数。十六进制数转换成二进制数的方法是：用4位二进制数取代每一位十六进制数。例2-7（2C.1D）H=（0010

1100

.0001

1101）B

2C

1

D（71.23）O=（111

001

.010

011）B

7

1

23计算机中的数制与运算（11011001）B=（）H（121）O=（）B

D9

10100013、二进制和八进制、十六进制间转换计算机中的数制与运算趣味问答为什么数学家说万圣节（31Oct）和圣诞节（25Dec）是同一天呢？计算机中的数制与运算2.3二进制数的算术运算和逻辑运算1、二进制数的算术运算

基本的算术运算有四种，即加、减、乘、除，且规则简单，举例如下：加法运算规则:0+0=0；0+1=1；

1+0=1；1+1=10例2-8（1101)B+(1011)B=(11000)B被加数(1101)B

...(13)D加数(1011)B...(11)D进位+1111和数(11000)B...(24)D减法运算规则:0-0=0；1-0=1；1-1=0；10-1=1例2-9（1101)B-(0110)B=(0111)B被减数(1101)B...(13)D减数(0110)B...(6)D借位-110差数(0111)B...(7)D计算机中的数制与运算乘法运算规则:0×0=0；0×1=0；1×0=0；1×1=1；例2-10（1101)B×(110)B=(1001110)B被乘数(1101)B...(13)D乘数×(110)B...(6)D部分积000011011101乘积(1001110)B...(78)D计算机中的数制与运算除法运算规则:0÷1=0；1÷1=1例2-11（11011)B÷（101)B=（101)B余10

101...商（5）D除数（5）D...10111011...被除数（27）D10111110110...余数（2）D计算机中的数制与运算逻辑：逻辑是指事物因果之间所遵循的规律，是现实中普适的思维方式。逻辑的基本表现形式是命题与推理，推理即依据由简单命题的判断推导得出复杂命题的判断结论的过程。命题由语句表述，即内容为“真”或为“假”的一个判断语句！1.什么是逻辑?2.有哪些基本的逻辑运算操作?（基本逻辑运算—符号化）

一个命题由X,Y,Z等表示，其值可能为“真”或为“假”！则两个命题X,Y之间是可以进行运算的：“与”运算(AND):

X和Y都为真时,XANDY也为真;其他情况,XANDY均为假。“或”运算(OR):

当X和Y都为假时,XORY也为假;其他情况,XORY均为真。“非”运算(NOT):

当X为真时,NOTX为假;当X为假时,NOTX为真。计算机中的数制与运算ab～aa∧ba∨b11011100010110100100表2-3逻辑运算真值表2、二进制数的逻辑运算计算机中的数制与运算（1）逻辑“与”

逻辑“与”亦称为逻辑乘，使用的运算符有“∧”或者“∩”，均读为“与”。它的运算规则是参加运算的两个数都是1时，“与”的结果为1。规则如下：0∧1=0；0∧0=0；1∧1=1；1∧0=0；例2-12：1100∧1011=1000

1

1

0

0

∧1

0

1

1

1

0

0

0

计算机中的数制与运算2、二进制数的逻辑运算（2）逻辑“或”逻辑“或”亦称为逻辑加，使用的运算符有“∨”或者“∪”，均读为“或”。它的运算规则是参加运算的两个数中至少有一个为1时，“或”的结果为1。规则如下：

0∨0=0；0∨1=1；1∨0=1；1∨1=1；例2-13：1001∨1101=1101

1

0

0

1

∨1

1

0

1

1

1

0

1

计算机中的数制与运算（3）逻辑“非”逻辑“非”亦称为取反。当逻辑数位的值为1时，“非”运算的结果为0；逻辑数位的值为0时，“非”运算的结果为1。使用的运算符为“～”，称为“非”号。规则如下：～0=1；～1=0例2-14设X=1001，则～X=0110。计算机中的数制与运算3.1数据存储单位1.位（bit）：在计算机的内部，信息的最小单位是一个二进制位（bit，简写为b），音译为“比特”。一位可存储一个二进制数0或1。2.字节（byte）：通常将8个二进制位编成一组称为一个字节（byte，简写为B），音译为“拜特”。字节是计算机中数据处理的基本单位，计算机中以字节为单位存储和解释信息。数值的表示8bit=1B1KB=1,024B1MB=1,024KB=1,048,576B1GB=1,024MB=1,048,576KB1TB=1,024GB=1,048,576MB1PB=1,024TB=1,048,576GB1EB=1,024PB=1,048,576TB1ZB=1,024EB=1,048,576PB1YB=1,024ZB=1,048,576EB1BB=1,024YB=1,048,576ZB3.字长CPU一次处理的二进制数叫做一个计算机的“字”，这组二进制数的位数就是“字长”。字长是衡量计算机性能的一个重要指标，字长越长CPU一次处理的数字位数越多，速度越快。

b15b14b13b12b11b10b9b8b7b6b5b4b3b2b1b0字、字长

1个字节（byte）1个二进制位（bit）位、字节和字长之间的关系数值的表示正负数的表示

机器数：一个数及其符号在机器中的数值化表示。

真值：机器数所代表的数。

十进制数-9,若在计算机中用一个字节来表示,则如下所示:10001001数符：0为正，1为负此时，10001001为机器数，而-0001001为此机器数的真值。3.2整数的表示数值的表示1、原码

原码正数的符号为0，负数的符号为1，其它位的值按一般的方法表示数的绝对值，用这种方法得到的数码就是该数的原码。

例如:[+7]原：00000111[+0]原：

00000000

[-7]原：

10000111[-0]原：10000000原码简单易懂，与真值之间转换方便，但也存在一些问题。1）在原码表示中，0有两种表示形式。0的二义性给机器判断带来了麻烦。2）使用原码进行两个异号数相加或两个同号数相减时都不方便。数值的表示例2-1534+（-33）转换为原码运算如下。转换为原码后的求解过程如下：[34]原=00100010[-33]原=10100001

00100010......34的原码+10100001......-33的原码

11000011......-67的原码计算结果符号位为“1”表示是负数；真值为“1000011”，相当于67。所以转换成原码计算的结果为-67。由于符号位也参与运算，所以结果和预期不同。为了使原码在如上情况下运算也能得出正确结果，需要将符号位提出来单独处理。这使得原码运算变得复杂。为了弥补原码的这些不足之处，引入了反码和补码。数值的表示2、反码

反码编码规则：正数的反码与原码相同；负数的反码为其原码除符号位外的各位按位取反（0变1，而1变0）。

例如:[+7]反：00000111[+0]反：

00000000

[-7]反：

11111000[-0]反：10000000使用反码表示时，数值“0”仍然有两种表示方法，数据表示的二义性仍然存在。反码运算不方便，一般不单独使用，仅作为求补过程的中间形式。数值的表示补数的意义时钟有12个表示小时的刻度，当时针超过后，理应为13，但因为表盘上没有13这个刻度，所以仍用1来表示当钟表不准，需要对时，若显示为11点，实际为3点，怎么调整时间呢？（1）将时针逆时针拨8个格（-8）（2）将时针顺时针拨4个格（+4）数值的表示3、补码-8和4是模为12的补数，模数即为被丢掉的数值。11-8≡3（mod12)11+4≡15≡12+3

≡3（mod12）加上4和减去8可以得到相同的数值利用“补数”，可以把减法转化为加法数值的表示补数的意义3、补码

补码的编码思想：把负数转化为正数，使减法变为加法，从而使正负数的加减运算转化为简单的正数相加运算；此外用补码表示的数相加时，如果最高位（符号位）有进位，则进位被舍弃，不会改变符号位。

例2-1634+（-33）转换为补码后运算如下。[34]原=00100010[34]反=00100010[34]补=00100010

[-33]原=10100001[-33]反=11011110[-33]补=11011111

00100010......34的补码

+

11011111......-33的补码

00000001......1的补码3、补码数值的表示

例2-17计算127+1的运算结果。

01111111......127的补码+

00000001......1的补码

10000000......-128的补码

说明：两个正整数相加，结果却变成了一个负数，原因就是结果“128”超出了该数的有效存放范围。所以存储机器数时，要根据数据的大小分配合理的内存空间，在程序设计时，一般是根据数据类型来指定数据占几个字节。4、取值范围数值的表示

定点整数

1、定点数S小数点无符号位S小数点

定点小数

3.3浮点数的表示数值的表示2、浮点数浮点数是指小数点位置不固定的数。它既有整数部分又有小数部分。浮点数由阶码和尾数两部分组成。浮点数：N=数符×尾数×2阶符×阶码例如:（110.001）B=1.10001×2+10=11000.1×2-10=0.110001×2+11尾数的位数决定数的精度，阶码的位数决定数的范围。00000011011001100阶符阶码7位数符尾数23位3130...242322212019

181716...0数值的表示1、ASCII码----英文字母符号的编码ASCII码是计算机领域普遍应用的英文字母与符号的0,1型编码方法，是用7位0和１的不同组合来表示10个数字、26个英文大写字母、26个英文小写字母及其一些特殊符号的编码方法，是信息交换的标准编码。

B7B6B5B4B3B2B1B0

0xxxxxxx字符编码4.1西文与符号的编码排列次序：D6D5D4D3D2D1D0‘A’的ASCII码为：1000001一个字节

：01000001对应的十进制数：97字符编码ASCII码的编码规律每个字符占一个字节，用7位，最高位不用，一般为0如：数字字符0~9用

00110000~0011

1001来表示字符AB...YZ二进制0100000101000010...0101100101011010十进制6566...8990字符ab...yz二进制0110000101100010...0111100101111010十进制9798...121122对应大小写字母ASCII码值相差32该位为1字符编码字符编码

常用字符ASCII码十六进制和十进制表示

换行

0AH 10

回车

0DH 13

空格

20H 32

‘0’～‘9’30H～39H 48～57

‘A’～‘Z’ 41H～5AH 65～90

‘a’～‘z’ 61H～7AH 97～122

提问：已知'A'的ASCII码值为65，问'E'的ASCII码值是多少？答：69信息存储解析规则Wearestudents0101011101100101001000000110000101110010011001010010000001110011011101000111010101100100011001010110111001110100011100110/1串按8位分隔一个字符，查找ASCII码表映射成相应符号字符编码1、ASCII码----英文字母符号的编码245的十进制记为245245的二进制记为11110101245的八进制记为365245的十六进制记为F5245的ASCII码记为00110010

00110100

00110101同一信息不同表示方法的对比信息在计算机中为什么需要区分不同的类型?字符编码2、EBCDIC码

西文字符除了常用的ASCII编码外，还有另外一种EBCDIC码（ExtendedBinaryCodedDecimalInterchangeCode，扩展的二-十进制交换码），主要用在IBM公司的计算机中。采用EBCDIC码编码时一个字符占一个字节，用8位二进制码表示信息，最多可以表示256个不同代码，但只选用其中的一部分。例如，数字“0”的EBCDIC码为11110000，即十六进制F0H字母“A”的EBCDIC码为11000001，即十六进制C1H字符编码思考题日常生活中字符是不能参与运算的，而为什么计算机中可以？例：编程时可以出现表达式‘A’+32

编码必须是有唯一解释的，而西文字符在计算机内部是对应的二进制数，那么计算机内部是如何区别数值和字符呢？例：整数97和‘a’在内存中用1个字节里存放时都是01100001，那么如何区别呢？总结：由于所有信息都是以二进制代码形式存放，所以编程时要指定数据类型。“型”输入码有若干：拼音码、字型码、区位码……拼音码：xing双拼码：x；其中,‘x’表声母x,而‘；’表韵母ing五笔字型码：gajf其中,g表字根“-”,a表开下的草字头,j表右侧立刀,f表下面土字计算机内部由外到内由内到外汉字输入码：汉字依据输入码通过键盘输入汉字。汉字输入码是用键盘上的字母符号编码每一汉字的编码,它使人们通过键入字母符号代替键入汉字。4.2中文与符号的编码字符编码“大”汉字内码：汉字在计算机内部采用汉字内码存储。汉字内码是一两字节且最高位均为1的0,1型编码计算机内部由外到内由内到外b7

b6b5b4b3b2b1b0

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用0和1编码汉字,每个汉字在计算机内部由2个字节表示0011010001110111国标码1011010011110111(机)内码4.2中文与符号的编码字符编码“大”用0和1编码无亮点和有亮点形成字形信息,便于显示……汉字字形码是一种字模点阵码。也有不同的处理汉字点阵信息的编码，如向量编码等oooooo11oooooooooooooo11oooooooooooooo11oooooooooooooo11ooooo1oo1111111111111111oooooo11oooooooooooooo11oooooooooooooo11oooooooooooooo11oooooooooooooo111oooooooooooo11oo1oooooooooo11oooo1oooooooo11ooooo11ooooooo1ooooooo11ooooo1ooooooooo111o

11ooooooooooo1oo计算机内部由外到内由内到外大汉字字形码：汉字依据字形码通过显示器或打印机输出汉字。汉字字形码是用0和1编码无亮点和有亮点像素,形成字形的一种编码。字符编码4.2中文与符号的编码“大”da1011010011110111oooooo11oooooooooooooo11oooooooooooooo11oooooooooooooo11ooooo1oo1111111111111111oooooo11oooooooooooooo11oooooooooooooo11oooooooooooooo11oooooooooooooo111oooooooooooo11oo1oooooooooo11oooo1oooooooo11ooooo11ooooooo1ooooooo11ooooo1ooooooooo111o11ooooooooooo1oo计算机内部由外到内由内到外汉字处理过程:通过汉字外码输入,以汉字内码存储,以汉字字形码输出字符编码4.2中文与符号的编码1、模拟音频

人类最早记录声音的技术是将声波引起的空气压力的连续变化，转化为一些机械的、电的或磁的参数，通过参数的变化模拟和记录自然的声音。多媒体信息的数字化5.1声音信息的数字化2、数字音频的采样、量化和编码声音的数字化：将连续的模拟声音信号，转化为时间和幅度都离散的数字信号。

声音的数字化过程采样、量化和编码模拟声音信号采样量化编码数字音频多媒体信息的数字化

采样采样指的是时间轴上连续的信号每隔一段时间间隔抽取出一个信号的幅度样本，把连续的模拟量用一个个离散的点来表示，使其成为时间上离散的脉冲序列。采样频率即对声音每秒钟采样的次数常用的采样频率为16KHz、22.05KHz、37.8KHz、44.1KHz、48KHz等多媒体信息的数字化模拟声音信号

声音信号的采样

离散的音频信号量化量化采样采样后得到的音频信息数字化的过程称为量化。量化位数（即采样精度）表示每个采样点的数据表示范围。目前常用的有8位、16位和32位三种，分别表示有28、216、232个等级。采样位数越高，存贮数据量越大，音质也越好例如图中：量化位数4位0000~1111共16个等级多媒体信息的数字化

编码：编码指的是把量化后的信号转换成代码的过程，也就是将已经量化的信号幅值用二进制数码表示。每一组二进制数码代表一个采样的量化等级，然后把它们排列起来，得到由二进制脉冲组成的信息流采样点t1t2t3t4t5t6t7t8编码00110101010110001000101011011110多媒体信息的数字化

声音表示的三个重要参数为：采样频率、量化位数和声道数采样频率量化位数声道数每秒钟抽取声波样本的次数每个采样点用多少二进制位表示数据范围使用声音通道的个数，即一次采样所记录的声音波形的个数采样频率越高声音质量越好数据量也越大量化位数越多音质越好数据量也越大立体声比单声道的表现力丰富，但数据量翻倍多媒体信息的数字化未经压缩，声音的数据量可由下式推算：

数据量=（采样频率×每个采样位数×声道数）×时间/8（字节/秒）例：一张CD盘，存放一小时的数字音乐（未经压缩），请计算其数据容

量是多少M？数据量=（44100×16×2）×60×60/8

=635040000B=620156.25KB≈606MB采样频率：44.1KHz采样位数：16位双声道多媒体信息的数字化常见声音文件格式

.WAV：Microsoft公司开发的,音质与CD相差无几,但对存储空间需求太大，不便于交流和传播。.MIDI：比波形文件小，节省空间，但缺乏重现真实自然声音的能力，常用来存放背景音乐.MP3：有损压缩格式，压缩比高，基本不失真.WMA：与MP3格式类似的一种音频格式，压缩比更高，适合网络实时低速率传输多媒体信息的数字化5.2图像信息的数字化多媒体信息的数字化

RGB模型国际照明委员会（CIE）规定：将700nm（红），546.1nm（绿），435.8nm（蓝）这三个色光定为三基色。每种光的强度：256个级别（0~255）每种光的颜色用一个字节来表示

图像是由大量的不同颜色的点来表示信息的。与文本相比，图像的信息量更大，也是多媒体领域研究的重点。

1、数字图像的分类模拟图像:通过某种物理量（光、电）的强弱变化来记录图像上的灰度信息；数字图像:用数字来记录图像灰度信息的，是一种可在计算机上显示、编辑、保存和输出的图像，是由大量0和1组合的、计算机唯一能够识别的数字式数据。数字图像比模拟图像更易于保存，不会因保存时间过长而发生失真现象。

多媒体信息的数字化5.2图像信息的数字化

目前，计算机绘制的数字图像有两大类：一类为位图，另一类为矢量图。前者是以点阵形式描述图像的，后者是以数学方法描述的一种由几何元素组成的图像。

（1）位图图像位图图像是指在空间和亮度上已经离散化了的图像。优点：色彩丰富、清晰、美观、逼真缺点：存储容量大（2）矢量图像矢量图像是不存储图像数据的每一个点，而是存储图像数据的轮廓部分，显示图像时从文件中读取指令并转化为屏幕上的形状。优点：进行放大、缩小或旋转等操作时不会失真；需要的内存空间相对较小缺点：色彩梯度和表现力远远比不上位图图像多媒体信息的数字化2、图像的数字化过程：采样、量化和编码图像的采样：空间连续坐标（x,y）的离散化→将图像编程若干个点→像素点沿x方向以等间隔采样，采样点为m沿y方向以等间隔采样，采样点为n得到一个m×n的离散样本矩阵像素点就是m×n个多媒体信息的数字化图像的量化：每个像素颜色所使用的二进制位数称为像素深度1位黑白图像8位256色或256级灰度图像32位真彩色（表示224种颜色）图像的编码：对每个像素编码，然后按行组织起一行中所有像素的编码，再按顺序将所有行的编码连起来，就构成了整幅图像的编码。模拟图像采样量化编码数字图像0100100011011101......多媒体信息的数字化数字图像的重要属性：分辨率图像采样的点数叫做“图像分辨率”，用点的“行数×列数”表示3840×21601920×1080相同尺幅的图像，分辨率越高，像素深度值越大，图像越逼真，占用存储空间越大多媒体信息的数字化数字图像大小的计算公式

图像字节数=行数×列数×颜色深度÷8（位）例：问一张分辨率为3264*2448的24位真彩图像占用的存储空间是多少？3264×2448×24÷8÷1024÷1024≈22.86M多媒体信息的数字化常见的图像文件.BMP：位图格式文件，图形和图像通用，不压缩，占用磁盘空间大.GIF：压缩比高，磁盘占用空间小，适合网上传输交换，不能存储超过256色图像，可以包含动画的图片文件.TIF：支持压缩和非压缩，适合不同平台之间图像交换.JPEG,JPG：压缩比高占用磁盘空间小，适合大量图像处理，网络传输.WMF：Windows剪贴板及印刷领域使用，属于矢量图形.PNG：流式图像文件，压缩比高，无损压缩，适合网上传输，支持Alpha通道图像制作，不支持动画功能多媒体信息的数字化

1、模拟视频模拟信号就是模拟的表示声音、图像信息的物理量。以前所接触的视频信号都是模拟信号，摄像机是获取视频信号的来源，为了记录下模拟视频信号，一般采用磁带作为记录载体。

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