電子教案3數(shù)據(jù)在計算機(jī)中表示第一頁，共45頁。計算機(jī)為什么采用二進(jìn)制編碼？

物理上容易實現(xiàn)，可靠性強(qiáng)

運算簡單，通用性強(qiáng)

便于表示和進(jìn)行邏輯運算例如九九乘法55種運算二進(jìn)制3種運算

1×1=10×0=01×0=0×1=02第二頁，共45頁。3.1.1進(jìn)位計數(shù)制十進(jìn)制數(shù)的表示，如678.34的位權(quán)展開式基數(shù)權(quán)數(shù)碼678.34=6×102+7×101+8×100

+3×10-1+4×10-2問題：七進(jìn)制數(shù)4532.1的位權(quán)展開式？4532.1

=4×73+5×72+3×71+2×70+1×7-13第三頁，共45頁。N=an-1×rn-1＋an-2×rn-2＋…＋a0×r0＋a-1×r-1＋…＋a-m×r-m

R進(jìn)制數(shù)N展開式可表示為：R進(jìn)制數(shù)用r個基本符號（0,1,2,…,r-1）表示數(shù)碼4第四頁，共45頁。二進(jìn)制位權(quán)表示：例如：(110111.01)B=32+16+4+2+1+0.25=(55.25)D5第五頁，共45頁。3.1.2不同進(jìn)位計數(shù)制間的轉(zhuǎn)換

r進(jìn)制轉(zhuǎn)化成十進(jìn)制展開式表示，即數(shù)碼乘以各自權(quán)的累加和例：

10101(B)=24+22+20=16+4+1=21101.11(B)=22+20+2-1+2-2=5.75101(O)=82+80=64+1=6571(O)=781+180=57101A(H)=1163+1160+10＝4106進(jìn)制表示符號BbinaryOoctalDdecimalHhexadecimal6第六頁，共45頁。十進(jìn)制轉(zhuǎn)化成r進(jìn)制整數(shù)部分：除以r取余數(shù)，直到商為0，余數(shù)從右到左排列。小數(shù)部分：乘以r取整數(shù)，整數(shù)從左到右排列。100(D)=144(O)=64(H)例100.345(D)≈1.3800.34520.69022

0.7602

1.520210025022521226232100010011

1.04八進(jìn)制100812818044110016604616十六進(jìn)制.01011(B)7第七頁，共45頁。八（十六）進(jìn)制轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制64(H)=0110

0100(B)64144(O)=001

100

100(B)1441

101

101

110.110

101(B)=1556.65(O)155665110110

1110.1101

01(B)=36F.D4(H)36FD4一位八進(jìn)制數(shù)對應(yīng)三位二進(jìn)制數(shù)一位十六進(jìn)制數(shù)對應(yīng)四位二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制轉(zhuǎn)化成八(十六)進(jìn)制

整數(shù)部分：從右向左按三(四)位進(jìn)行分組小數(shù)部分：從左向右按三(四)位進(jìn)行分組不足補零問題：已知456.78（D）如何快速地轉(zhuǎn)換成二、八、十六進(jìn)制？8第八頁，共45頁。二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)間的關(guān)系

八進(jìn)制

對應(yīng)二進(jìn)制

十六進(jìn)制對應(yīng)二進(jìn)制

十六進(jìn)制

對應(yīng)二進(jìn)制0000000008100010011000191001201020010A1010301130011B1011410040100C1100510150101D1101611060110E1110711170111F11119第九頁，共45頁。3.2數(shù)據(jù)存儲單位和內(nèi)存地址3.2.1數(shù)據(jù)的存儲單位bit：數(shù)據(jù)存儲的最小單位Byte：一般用字節(jié)來作為計算機(jī)存儲容量的基本單位

常用的單位之間的換算關(guān)系為：1KB=210B=1024B1MB=220B=1024KB1GB=230B=1024MB1TB=240B=1024GB10第十頁，共45頁。3.2.2內(nèi)存地址和數(shù)據(jù)存放內(nèi)存：以字節(jié)Byte為單位，每個字節(jié)有唯一的地址，

就可方便地存取數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存放：不同的數(shù)據(jù)類型占據(jù)的字節(jié)數(shù)不同。intn=100；//占4個字節(jié)doublex=3.56；//占8個字節(jié)11第十一頁，共45頁。3.3信息編碼11111111101

0

0

101存儲處理3.3.1信息編碼概述12第十二頁，共45頁。符號位S3.3.2數(shù)值數(shù)據(jù)11101100問題：數(shù)值在計算機(jī)中二進(jìn)制形式存放，則正負(fù)符號、小數(shù)點如何表示？最高位符號位，“0”表示正，“1”表示負(fù)數(shù)其余位為數(shù)值位。-108解決符號問題：13第十三頁，共45頁。解決運算問題：機(jī)器數(shù)和真值機(jī)器數(shù)：把符號“數(shù)字化”的數(shù)，是數(shù)字在計 算機(jī)中的二進(jìn)制表示形式。真值：直接用“+”、“-”來表示的二進(jìn)制數(shù).例如：-99,機(jī)器數(shù)1

真值-1100011

求：-5+4？問題：若符號位參加運算，結(jié)果錯；若考慮符號位，則運算變得復(fù)雜；怎么解決？引入數(shù)的編碼14第十四頁，共45頁。0X1|X|0<=XX<=0+7：00000111+0：00000000

-7：10000111 -0：10000000[X]原=負(fù)數(shù)原碼：符號位1，其余為該數(shù)的絕對值負(fù)數(shù)反碼：符號位1，其余為該數(shù)的絕對值取反負(fù)數(shù)補碼：符號位1，其余為該數(shù)的絕對值取反加1

數(shù)的編碼實質(zhì)：是對帶符號數(shù)的不同編碼常用：原碼、反碼、補碼。(1)原碼15第十五頁，共45頁。1.在計算機(jī)系統(tǒng)中，數(shù)值一律用補碼來表示。主要原因：使用補碼，可以將符號位和數(shù)值位統(tǒng)一處理2.補碼與原碼的轉(zhuǎn)換過程幾乎是相同的。同時，減法也可按加法來處理。例：（-5）+4已知：-55的補碼為：原碼為？16第十六頁，共45頁。解決小數(shù)點問題：SS

定點整數(shù)

SS小數(shù)點無符號位小數(shù)點

純小數(shù)

問題：若一個數(shù)占1個字節(jié)1.有符號數(shù)最大值多少？超出該值稱為什么?2.無符號數(shù)最大值多少？3.若占2個字節(jié)的有符號數(shù)最大值為多少？17第十七頁，共45頁。問題：

當(dāng)要存放很大或很小的數(shù)怎么辦？解決的方法浮點數(shù)(指數(shù)形式)存放18第十八頁，共45頁。浮點數(shù)(指數(shù)形式)在數(shù)學(xué)中，一個實數(shù)可以用指數(shù)形式表示：

N=±d×10±p

例如:

1233.14=1.23314×103=12331.4×10-1=…式中:d是尾數(shù)，前面的“±”表示數(shù)符；

p是階碼，前面的“±”表示階符。110.011(B)=0.110011×2+3=1.10011×2+2=11001.1×2-2=…同樣，任意二進(jìn)制浮點數(shù)的表示形式：

N=±d×2±p19第十九頁，共45頁。機(jī)內(nèi)存儲規(guī)格化數(shù)表示規(guī)格化的形式：尾數(shù)的絕對值大于等于0.1并且小于1，從而唯一地規(guī)定了小數(shù)點的位置。規(guī)格化數(shù)=±0.1xx…xxx×2±p階符

階碼數(shù)符尾數(shù)定點整數(shù)定點小數(shù)pd1位7位1位23位單精度32位尾數(shù)的位數(shù)決定數(shù)的精度階碼的位數(shù)決定數(shù)的范圍

標(biāo)準(zhǔn)IEEE754，新規(guī)定d20第二十頁，共45頁。26.0D=11010.0B=+0.110100*250000010101101000000…0000000單精度32位

例1：-2.5D=-10.1B=-0.101*22

例2：000000101101000000…000000021第二十一頁，共45頁。3.3.3字符編碼西文字符

ACSII碼(AmericanStandardCodeforInformationInterchange)128個常用字符，用7位二進(jìn)制編碼，從0到127

控制字符：0～32，127；普通字符：94個。例如：“a”字符的編碼為，對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)是97；換行0AH10

回車0DH13

空格 20H 32‘0’～‘9’30H～39H 48～57‘A’～‘Z’41H～5AH 65～90‘a(chǎn)’～‘z’ 61H～7AH 97～122第二十二頁，共45頁。漢字編碼(1)漢字輸入碼

音碼類全拼、雙拼、微軟拼音、自然碼和智能ABC等 形碼類五筆字型法、鄭碼輸入法等。(2)漢字國標(biāo)碼(GB2312－80)

每個漢字占兩個字節(jié)。 一級漢字：3755個；二級漢字：3008個。 漢字分區(qū)，每個區(qū)94個漢字。(3)機(jī)內(nèi)碼漢字在設(shè)備或信息處理系統(tǒng)內(nèi)部最基本的表達(dá)形式。漢字國標(biāo)碼漢字內(nèi)碼

中

8680(0101011001010000)B (1101011011010000)B

華

5942(00111)B (10111)B

區(qū)號區(qū)中位置第二十三頁，共45頁。(4)漢字字形碼點陣：漢字字形點陣的代碼

有16×16、24×24、32×32、48×48等編碼、存儲方式簡單、無需轉(zhuǎn)換直接輸出放大后產(chǎn)生的效果差矢量：存儲的是描述漢字字形的輪廓特征

矢量方式特點正好與點陣相反（5）漢字地址碼每個漢字字形碼在漢字字庫中的相對位移地址地址碼和機(jī)內(nèi)碼要有簡明的對應(yīng)轉(zhuǎn)換關(guān)系第二十四頁，共45頁。組平面行

字位最高位為0基本多文種平面（BMP）：0組0平面，包含字母、音節(jié)及表意文字等。例如：‘A’ 41H(ASCII) 00000041H(UCS) ‘大’ 3473H(GB2312) 00005927H(UCS(6)其他漢字編碼UCS碼、Unicode碼、GBK碼、BIG5碼等

國際標(biāo)準(zhǔn)：通用多八位編碼字符集UCS(UniversalCodeSet)世界各種文字的統(tǒng)一的編碼方案，一個字符占4個字節(jié)。分為：第二十五頁，共45頁。其他漢字編碼Unicode碼

另一國際標(biāo)準(zhǔn)：采用雙字節(jié)編碼統(tǒng)一地表示世界上的主要文字。其字符集內(nèi)容與UCS的BMP相同。

GBK碼

GBK等同于UCS的新的中文編碼擴(kuò)展國家標(biāo)準(zhǔn)，2字節(jié)表示一個漢字第一字節(jié)從81H~FEH，最高位為1；第二字節(jié)從40H~FEH，第二字節(jié)的最高位不一定是1。

BIG5編碼臺灣、香港地區(qū)普遍使用的一種繁體漢字的編碼標(biāo)準(zhǔn)，包括440個符號，一級漢字5401個、二級漢字7652個，共計13060個漢字。第二十六頁，共45頁。1.基本概念聲波：聲源體發(fā)生振動會引起四周空氣 振蕩，振蕩方式就是聲波。 復(fù)雜的聲波由許許多具有不同振幅和頻率的正弦波組成。周期T:重復(fù)出現(xiàn)的時間間隔;振幅A:波形相對基線的最大位移, 表示音量的大小;頻率f:信號每秒鐘變化的次數(shù),即1/T

以赫茲(Hz)為單位。3.3.4音頻編碼

第二十七頁，共45頁。聲音按頻率分類

正常人所能聽到的聲音頻率范圍為20Hz～20kHz。

聲音質(zhì)量的頻率范圍:CD如隨身聽

FM:調(diào)頻

AM:調(diào)幅

把調(diào)制信號從低頻搬移到了高頻，以便利用電離層傳播,

調(diào)頻聲音的高低變?yōu)轭l率的變化的電信號,調(diào)幅就是用聲音的高低變?yōu)榉鹊淖兓碾娦盘?第二十八頁，共45頁。2.模擬音頻的數(shù)字化用計算機(jī)對音頻信息處理，就要將模擬信號（如語音、音樂等）轉(zhuǎn)換成維數(shù)字信號。采樣

每隔一定時間間隔對模擬 波形上取一個幅度值。量化將每個采樣點得到的幅度值 以數(shù)字存儲。編碼將采樣和量化后的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù) 以一定的格式記錄下來模擬信號采樣量化編碼數(shù)字信號

振幅

頻率1/T

采樣點

T

振幅1/TT第二十九頁，共45頁。3.數(shù)字音頻的技術(shù)指標(biāo)

采樣頻率、量化位數(shù)和聲道數(shù)采樣頻率：

每秒鐘的采樣次數(shù)量化位數(shù)(采樣精度)

：存放采樣點振幅值的二進(jìn)制位數(shù)。通常 量化位數(shù)有8位、16位，分別表示有28、216個等級。聲道數(shù)：聲音通道的個數(shù)，立體聲為雙聲道。每秒鐘存儲聲音容量的公式為：

采樣頻率×采樣精度×聲道數(shù)/8=字節(jié)數(shù)例如，用44.10kHz的采樣頻率，16位的精度存儲，則錄制1秒鐘的立體聲節(jié)目，其WAV文件所需的存儲量為：44100×16×2/8=176400（字節(jié)）第三十頁，共45頁。4.數(shù)字音頻的文件格式

Wave格式文件（.Wav）

記錄了真實聲音的二進(jìn)制采樣數(shù)據(jù)，通常文件較大。

MIDI格式文件（.MID）數(shù)字音樂的國際標(biāo)準(zhǔn).記錄的是音符數(shù)字，文件小。

MPEG音頻文件（.MP1/.MP2/.MP3）采用MPEG音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行壓縮的文件。

RA格式文件（.ra）

RA（RealAudio）是RealNetwork公司制定的音頻壓縮規(guī)范，有較高的壓縮比，采用流媒體的方式在網(wǎng)上實時播放。

第三十一頁，共45頁。3.3.5圖形和圖像編碼1.基本概念

圖形和圖像

圖形：由點、線等組成的有邊界畫面，文件中存放描述圖形的指令。圖像：由圖像設(shè)備輸入的無邊界畫面，數(shù)字化后以位圖形式存儲。圖形與圖像的數(shù)字化分辨率（行、列）和顏色深度真彩色每個像素點占3個字節(jié)，224=16777216種顏色。計算存儲一秒圖像公式：

列數(shù)×行數(shù)×像素的顏色深度/8×幀/秒=字節(jié)數(shù)例：1280×1024分辨率的“真彩色”電視圖像，按每秒30幀計算，顯示1分鐘，則需要：

1280×1024×3×30×60≈6.6GB第三十二頁，共45頁。2.圖像的數(shù)字化采樣

用多少個像素點的“列數(shù)×行數(shù)”表示，分辨率越高，圖像越清晰，存儲量也越大。量化

量化是在圖像離散化后，將表示圖像色彩濃淡的連續(xù)變化值離化為整數(shù)值的過程。把量化時所確定的整數(shù)值取值個數(shù)稱為量化級數(shù),也稱為顏色深度.

圖像采樣量化數(shù)字圖像第三十三頁，共45頁。顏色深度①黑白圖

圖像的顏色深度為1，則用一個二進(jìn)制位1和0表示純白、純黑兩種情況；②灰度圖

圖像的顏色深度為8，占一個字節(jié)，灰度級別為256級。通過調(diào)整黑白兩色的程度（稱顏色灰度）來有效地顯示單色圖像；③RGB24位真彩色彩色圖像顯示時，由紅、綠、藍(lán)三基色通過不同的強(qiáng)度混合而成，當(dāng)強(qiáng)度分成256級（值為0～255），占24位，就構(gòu)成了224=16777216種顏色的“真彩色”圖像?；叶葓D彩色圖第三十四頁，共45頁。

圖像的分辨率和像素位的顏色深度決定了圖像文件的大小，計算公式為：

列數(shù)×行數(shù)×顏色深度÷8=圖像字節(jié)數(shù)例

當(dāng)要表示一個分辨率為640×480的“24位真彩色”圖像，則需要：

640×480×24÷8≈1MB

由此可見，數(shù)字化后的圖像數(shù)據(jù)量十分巨大，必須采用編碼技術(shù)來壓縮信息。它是圖像傳輸與存儲的關(guān)鍵。第三十五頁，共45頁。2.常用圖像文件格式BMP和DIB格式文件與設(shè)備無關(guān)的位圖格式文件，Windows環(huán)境中經(jīng)常使用.GIF格式文件

Internet上的重要文件格式之一，最大不超過64KB，

256色以內(nèi)，壓縮比較高，與設(shè)備無關(guān)。JPEG格式文件（.JPG）

利用JPEG方法壓縮,Internet上重要文件格式之一，適用于處理256色以上、大幅面圖像。WMF格式文件位圖與矢量圖的混合體,Windows中許多剪貼畫圖像是以該格式存儲的。廣泛應(yīng)用于桌面出版印刷領(lǐng)域。

第三十六頁，共45頁。3.3.6視頻編碼視頻是將一幅幅獨立圖像組成的序列按照一定的速率連續(xù)播放，利用視覺暫留現(xiàn)象在人的眼前呈現(xiàn)出連續(xù)運動的畫面。模擬視頻常用兩種標(biāo)準(zhǔn)：NTSC制式(30幀/秒，525行/幀)PAL制式（25幀/秒，625行/幀），我國采用PAL制式。

例1分鐘的數(shù)字視頻容量640×480×3×30×60=1658880000字節(jié)分辨率幀/秒采樣深度

時間第三十七頁，共45頁。常用視頻文件格式AVI（Audio-VideoInterleaved）文件將視頻與音頻信息交錯地保存在一個文件中，較好地解決了音頻與視頻的同步問題，已成為Windows視頻標(biāo)準(zhǔn)格式文件。MOV文件利用它可以合成視頻、音頻、動畫、靜止圖像等多種素材。MPG(mpg)文件是按照MPEG標(biāo)準(zhǔn)壓縮的全屏視頻的標(biāo)準(zhǔn)文件。DAT文件是VCD專用的格式文件，文件結(jié)構(gòu)與MPG文件格式基本相同。

第三十八頁，共45頁。流媒體概述流媒體一種可以使音頻、視頻等多媒體文件能在Internet上以實時的、無需下載等待的流式傳輸方式進(jìn)行播放的技術(shù)應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)直播視頻點播遠(yuǎn)程教育視頻會議系統(tǒng)第三十九頁，共45頁。常用流媒體文件RealMedia(RealNetworks)RA（RealAudio）用來傳輸接近CD音質(zhì)的音頻數(shù)據(jù)RM（RealVideo）在低速率的網(wǎng)絡(luò)上實時傳輸活動視頻影像RF（RealFlash）一種高壓縮比的動畫格式QuickTime(Apple)是數(shù)字媒體領(lǐng)域事實上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，是創(chuàng)建3D動畫、實時效果、虛擬現(xiàn)實、A/V和其他數(shù)字流媒體的重要基礎(chǔ)。ASF與WMA(Micros