《第一单元：项目二 3.了解声音和图像的数字化--沪科版（2019）高中信息技术必修1.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第一单元：项目二 3.了解声音和图像的数字化--沪科版（2019）高中信息技术必修1.pptx（22页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、项目二：探究计算机中的数据表示认识数据编码第一单元数据与信息学习目标了解声音数字化的基本方法了解声音数字化的基本方法了解图像数字化的基本方法了解图像数字化的基本方法编码数值声音图像文本鸟鸣声导入自然界的鸟鸣声被录音设备录制下来并存入计算机自然界的鸟鸣声被录音设备录制下来并存入计算机中，经历了怎样的转换过程？中，经历了怎样的转换过程？认真阅读教材探究声音和图像的数字化，并思考以下问题：探究声音和图像的数字化，并思考以下问题：1、声音和图像数字化的过程是怎样的？、声音和图像数字化的过程是怎样的？2、声音和图像如何采样？、声音和图像如何采样？3、声音和图像如何量化？、声音和图像如何量化？4、什么是声
2、音的编码？什么是图像的编码？什么是声音的编码？什么是图像的编码？了解声音和图像的数字化声音的数字化采样量化编码模拟声音信号数字声音信号声音数字化的过程现实世界的声音是一种连续的波，称为现实世界的声音是一种连续的波，称为声波声波。声音有两个参数：声音有两个参数：幅度和频率幅度和频率。要用计算机处理声音数据，必须要用计算机处理声音数据，必须把连续变化的波形信转换成为离散的数把连续变化的波形信转换成为离散的数字信号字信号编码的形式表示出来，这一过程称为声音编码的形式表示出来，这一过程称为声音1 1和和0 0，将幅度和频率以，将幅度和频率以数字化。数字化。了解声音和图像的数字化声音的数字化1.采样声音
3、的采样声音的采样是指每隔一段时间在模拟声音信号的形上取一个幅度值。均匀采样相隔时间相等的采样为均匀采样(又称为线性采样)，不均匀采样相隔时间不相等的采样为不均匀采样(又称为非线性采样)。采样频率计算机每秒钟在模拟声音信号的波形上采样的次数称为采样频率。了解声音和图像的数字化声音的数字化1.采样幅度幅度时间时间一段鸟鸣声的模拟声音信号一段鸟鸣声的模拟声音信号幅度幅度时间时间等距离等距离的的选取若干个离散的点选取若干个离散的点0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26幅度幅度时间时间采样得到的幅度值被
4、记录下来采样得到的幅度值被记录下来0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26了解声音和图像的数字化声音的数字化2.量化采样之后，要用二进制数将采样得到的幅度值表示出来，这就是量化。采样之后，要用二进制数将采样得到的幅度值表示出来，这就是量化。了解声音和图像的数字化声音的数字化2.量化首先将幅度值范围划分为首先将幅度值范围划分为2 2个级数，每个级数对应一个幅度值，个级数，每个级数对应一个幅度值，然后将采样得到的各个幅度值按一定的规则近似到某个级数值，并用二进然后将采样得到的各个幅度值按一定的规则近
5、似到某个级数值，并用二进制数表示，从而形成一组二进制数序列。制数表示，从而形成一组二进制数序列。这里的这里的n n称为量化位数。量化位数越大，划分的级数越多，采样结果近似到称为量化位数。量化位数越大，划分的级数越多，采样结果近似到某个级数值时产生的误差就越小。某个级数值时产生的误差就越小。量化位数越多，数字化精度越高，声音就越保真。量化位数越多，数字化精度越高，声音就越保真。了解声音和图像的数字化声音的数字化3.编码经过采样和量化，模拟声音信号经过采样和量化，模拟声音信号转化为一组二进制数序列，再通转化为一组二进制数序列，再通过编码将其按照一定的规则记录过编码将其按照一定的规则记录下来。下来。
6、采用不同的编码方法，会形成不采用不同的编码方法，会形成不同格式的音频文件，如同格式的音频文件，如WAVWAV格式、格式、MP3MP3格式等。格式等。声音数字化的三要素采样频率采样频率量化位数量化位数声道数声道数了解声音和图像的数字化声音的数字化例如，一张例如，一张CD-ROMCD-ROM中存放了中存放了1 1小时的数字音乐小时的数字音乐(未经压缩未经压缩)，则其数据量可按以下方法计算。，则其数据量可按以下方法计算。数据量数据量(单位：字节单位：字节)=)=数据率数据率持续时间持续时间 =(=(采样频率采样频率量化位数量化位数声道数声道数)8)8持续时间持续时间数据量数据量=(44100162)
7、86060B=(44100162)86060B=635040000B635040000B=620156.25KB=620156.25KB606MB606MB标准标准CDCD格式的采样频率为格式的采样频率为44.1kHz,44.1kHz,量化位数为量化位数为1616位，声道数为位，声道数为2(2(双声道双声道)数据量计算公式中数据量计算公式中的的“8”“8”是将位数转换成字节，一个字节由是将位数转换成字节，一个字节由8 8个二进制位组成个二进制位组成1MB=1024KB,1KB=1024B1MB=1024KB,1KB=1024B。小试牛刀1 1、计算机每秒钟在模拟声音信号的波形上采样的次数称为采
8、样频率，采样频率越计算机每秒钟在模拟声音信号的波形上采样的次数称为采样频率，采样频率越（），对声音信号波形的表示越精确，声音的保真度越高。同样在声音的量化），对声音信号波形的表示越精确，声音的保真度越高。同样在声音的量化步骤中，量化位数越（步骤中，量化位数越（），声音的数字化精度越高，声音就越保真。），声音的数字化精度越高，声音就越保真。2 2、请计算请计算1 1分钟双声道、分钟双声道、8 8位采样位数、位采样位数、44.1kHz44.1kHz采样频率声音的不压缩的数据量采样频率声音的不压缩的数据量是多少？是多少？高高多多数据量数据量=(=(采样频率采样频率量化位数量化位数声道数声道数)8)8
9、持续时间持续时间 =（44.144.110103 38 82 260)/60)/（8 8102410241024)1024)5.05MB5.05MB讨论 思考1.1.探究声音数字化参数对音频文件的影响。探究声音数字化参数对音频文件的影响。（）探究采样频率对音频文件大小与音质的影响。（）探究采样频率对音频文件大小与音质的影响。选选择择一一种种音音频频编编辑辑软软件件，新新建建一一个个WAVWAV文文件件，设设置置采采样样 频频率率为为44.1kHz44.1kHz，量量化化位位数数为为3232位位，声声道道数数为为2 2（立立体体声声），录录制制一一段段声声音音，并将其保存为并将其保存为“录音录音
10、1.WAV1.WAV”。保保持持其其他他参参数数不不变变，修修改改采采样样频频率率为为11.025kHz11.025kHz，并并将将文文件件另另 存为存为“录音录音2.WAV2.WAV”，比较两个文件的大小及音质，分析原因。，比较两个文件的大小及音质，分析原因。（2 2）模模仿仿上上述述做做法法，分分别别探探究究量量化化位位数数和和声声道道数数对对音音频频文文件件大大小小及及音音质质影响。影响。了解声音和图像的数字化图像的数字化从小小的商标到大型宣传海报，从各式各样的照片到风格迥异的图画，从茶杯从小小的商标到大型宣传海报，从各式各样的照片到风格迥异的图画，从茶杯上的图案到教材中的插图上的图案到
11、教材中的插图凡此种种，从信息技术的角度看，都凡此种种，从信息技术的角度看，都属于属于模拟图像模拟图像，运用运用扫描技术或数字摄像技术扫描技术或数字摄像技术可以将空间上连续的模拟图像转换成用可以将空间上连续的模拟图像转换成用0 0、1 1表示表示的的数字图像数字图像，这一过程称为，这一过程称为图像数字化图像数字化。模拟图像数字图像采样量化编码了解声音和图像的数字化图像的数字化1.采样图像的采样是图像的采样是按一定的空间间隔自左到右、自而下提取画面信息按一定的空间间隔自左到右、自而下提取画面信息，将一幅，将一幅连续连续的模拟图像的模拟图像在空间上转换成在空间上转换成若干个离散的像素点若干个离散的像
12、素点，每个像素点呈现不同的，每个像素点呈现不同的颜色颜色(彩色图像彩色图像)或或亮度亮度(灰度图像灰度图像)。了解声音和图像的数字化图像的数字化1.采样一幅图像所包含的横向和纵向的像素点一幅图像所包含的横向和纵向的像素点的数目称为的数目称为图像分辨率图像分辨率。例如，一幅图像的分辨率为例如，一幅图像的分辨率为640480640480，表示该图像由横向表示该图像由横向640640个像素点、纵向个像素点、纵向480480个像素点，共个像素点，共640480=307200640480=307200个像个像素点组成。素点组成。了解声音和图像的数字化图像的数字化2.量化图像的量化是将采样得到的每个图像的
13、量化是将采样得到的每个像素点的颜色或亮度用若干位二像素点的颜色或亮度用若干位二进制数表示出来，其方法与声音进制数表示出来，其方法与声音数据量化的方法类似。数据量化的方法类似。了解声音和图像的数字化图像的数字化2.量化记录每个像素点的颜色或亮度所需的二记录每个像素点的颜色或亮度所需的二进制位数，称为进制位数，称为颜色深度颜色深度（也称色彩位（也称色彩位数）。对于彩色图像来说，颜色深度决数）。对于彩色图像来说，颜色深度决定了该图像可以用的最多颜色数目，定了该图像可以用的最多颜色数目，颜颜色深度越大，显示的图像色彩越丰富色深度越大，显示的图像色彩越丰富，画面越自然、逼真。画面越自然、逼真。但要注意，
14、在图像分辨率相同的情况下，但要注意，在图像分辨率相同的情况下，颜色深度越大颜色深度越大，图像，图像所占的存储空间也所占的存储空间也越大越大。了解声音和图像的数字化图像的数字化2.量化这种这种由纵横排列的像素点组成的图像由纵横排列的像素点组成的图像称为称为位图位图（又称点阵图）。位图的质量主（又称点阵图）。位图的质量主要由要由图像分辨率图像分辨率和和颜色深度颜色深度决定。决定。上图呈现的是采用不同分辨率和颜色深度数字化后的位图。上图呈现的是采用不同分辨率和颜色深度数字化后的位图。未经压缩的未经压缩的位图图像的数据量位图图像的数据量(单位：字节单位：字节)=图像分辨率图像分辨率颜色深度颜色深度88
15、。了解声音和图像的数字化图像的数字化3.编码图像的编码就是按照一定的格式图像的编码就是按照一定的格式将位图上各个像素点的量化数据记录下来的过将位图上各个像素点的量化数据记录下来的过程程。由于位图的数据量大，并且含有大量的重复数据，编码时一般。由于位图的数据量大，并且含有大量的重复数据，编码时一般采用数据压采用数据压缩技术进行压缩和还原处理缩技术进行压缩和还原处理。不同的编码方法形成了不同格式的图像文件，如。不同的编码方法形成了不同格式的图像文件，如BMPBMP格式、格式、JPEGJPEG格式等。格式等。小试牛刀1 1、小明使用高清扫描仪采集了一幅海报图像，分辨率为小明使用高清扫描仪采集了一幅海
16、报图像，分辨率为409640962560,242560,24位真彩色，位真彩色，理论上该图像未压缩时文件大小为（理论上该图像未压缩时文件大小为（）MBMB。2 2、网页设计中常用网页设计中常用“”加加6 6位十六进制数来表示颜色，如位十六进制数来表示颜色，如“天空蓝天空蓝”颜色的颜色的RGBRGB值为（值为（135,206,235)135,206,235)，用，用87CEEB87CEEB（135135的十六进制为的十六进制为8787，206206的十六进制为的十六进制为CECE，235235的十六进制为的十六进制为EBEB）来表示，那么在网页设计中）来表示，那么在网页设计中“西红柿红西红柿红”的的RGBRGB值为值为（255,99,71),255,99,71),则对应的表示为（则对应的表示为（）。）。3030(4096(40962560256024)/(824)/(81024102410241024）=30MB=30MB#FF6347#FF6347课后作业课后作业（1 1）了解常见的音频文件格式）了解常见的音频文件格式（2 2）了解常用的图像文件格式）了解常用的图像文件格式（WAVWAV、MP3MP3、WMAWMA）（BMPBMP、JPGJPG、PNGPNG、BMPBMP、TIFTIF、GIFGIF、SVGSVG、PSDPSD