信息编码(数字化)知识点

信息编码（数字化）知识点

一、二进制、十六进制与十进制的相互转换

计算机内部的所有信息都采用二进制表示。为了读和写的方便，在实际表示中，人们常常采用等值的十六进制或者十进制的形式。通常用一个下标来表示该数的进位制；或在该数的最后以字母B、D、H分别来标识二进制、十进制和十六进制。

十六进制的数字有：0—9，A, B, C, D, E, F。

1.二进制数由“0”与“1”两个数码组成，运算规则为“逢二进一”，每个数码在不同的数位上，对应不同的权值。

2.将十进制整数转换成二进制整数可用“除二倒取余”法，将二进制转换成十进制数可用“按权展开相加”法，

二进制转换为十进制：

对于任意一个二进制整数a n a n-1…a2a1，可以表示为一般式：

a n * 2n-1 + a n-1 * 2n-2 +… + a2 * 21 + a1 * 20

二进制数中第n位的权值是2n-1

十进制整数转换为二进制数：

除以2倒取余法

•十进制转换为十六进制：

▫短除法：除以16倒取余数

•十六进制数a n a n-1…a2a1转换为十进制：

▫a n * 16n-1 + a n-1 * 16n-2 +… + a2 * 161 + a1 * 160

3.二进制数转换成十六进制数，从二进制数的低位开始，每四位二进制数转换成一位十六进制数；反之，每一位十六进制数转换成四位二进制数,不足四位的用0填充高位以足4位。

例:110110110B＝1B6H 1A2H =110100010B

二、ASCII码和汉字编码

编码:用预先规定的方法将文字、数字或其他对象编成数码

计算机中的所有信息都采用“二进制”来表示.

计算机中信息的存储单位

8个位组成一个字节（Byte，缩写为B），字节是存储信息的基本单位

存储单位换算

1字节（B）＝8位（bit）

1KB＝1024B 1MB＝1024KB

1GB＝1024MB 1TB＝1024GB

1.ASCII码(美国信息交换标准码)

计算机内的英文字符也是以二进制编码的形式来表示的，其中使用最广泛的是ASCII码，即美国国家信息交换标准码。一个ASCII码占一个字节，字节最左边这一位是0，ASCII码表中有128个字符，其中数字、字母是按顺序依次排列的。

2.汉字的编码:

汉字在计算机内同样是以二进制编码形式表示的。

（1）汉字的编码有输入码、交换码（国标码）、处理码（机内码）、字形码。区位码分成94个区，每区包含94个位，分别用1个字节标记区码和位码，交换码（国标码）是区位码的每个字节加上20H得到，机内码（处理码）是交换码的每个字节加上80H得到。

处理码：计算机内部用于信息处理的汉字代码，也称汉字机内码。同一个汉字可以有多

种输入码（外码），但它的处理码（内码）是唯一的。一个常用简体汉字的机内码占2B。

（2）用UltraEdit或WinHex软件观察内码时，1个ASCII码字符占1个字节，ASCII码的最大值用十进制表示是127，十六进制表示是7FH；1个GB2312编码的字符（如常见简体汉字）占2个字节。

三、图像、音频与视频数字化概念

1.位图图像数字化

位图是由像素构成的，通常以800*600像素这样的方式描述一幅位图的宽高。

位图图像数字化是将一幅图像在水平和垂直方向上等间距地分割成矩形网状结构，即被分割成有限个像素点；在量化每个像素点的色彩值（或亮度值）时，采用二进制位数为量化字长，一般可用8位、16位、24位或更高的量化字长来表示图像的颜色；量化字长越长，则越能真实地反映原有图像的颜色，但得到的数字图像的容量也越大。

单位长度（或面积）的像素成为分辨率。在图像的输入或输出设备中，如扫描或打印图像的分辨率单位是DPI（dots per inch），即每英寸中有几个像素。

2.声音数字化

声音信号是通过采样和量化实现模拟量的数字化。采样频率越高，声音就越真实，存储容量也越大。量化位数越大，其量化值越接近采样值，即精度越高，存储容量也越大。常见的量化位数有8bit、16bit、32bit。

3.视频数字化

视频是由一幅幅的静止图像组成的。一幅图像就叫作一帧，因此视频就是由一帧帧静止的图像组成。

PAL制式每秒显示25帧，NTSC制式每秒显示30帧。

四、图像、音频、视频存储量的计算

1.图像存储容量的计算

影响位图图像存储容量的因素有像素总数和量化字长。

未经压缩的BMP图像存储容量的计算方法为：

存储容量= 总像素数×每像素编码位数/ 8 （单位：字节B）

位图图像的量化字长（位深度）越大，图像所支持的颜色数量就越多。例如，一个字节（8位）能够编码的颜色数为28（256）种，而24位能够编码的颜色数多达224（16777216）种。

下面表格以800*600像素的BMP图像为例，计算各种类别BMP图像的存储容量：

未经压缩的Wave文件所占磁盘的存储容量

计算方法一：

存储容量= 采样频率（Hz）×量化位数×声道数×时间（s）/ 8 （单位：字节B）计算方法二：

存储容量=速率*时间（根据具体的速率单位转换）

例：在GoldWave软件中录制了一段10分钟的Wave格式音频，状态信息如图所示：

方法一：10*60*44100*16*2/8 B

方法二：1411*10*60/8 KB

3.视频存储容量的计算

未经压缩的视频文件存储容量

计算方法一：

存储容量= 一帧图像存储容量×帧频×播放时间

计算方法二：

存储容量=速率*时间（根据具体的速率单位转换）

例：一段40秒的600*400像素的16色的视频存储空间为多少？（视频采用的是NTSC 制）

视频的存储量：40*30*600*400*4/8 B =137.33MB

五、多媒体压缩技术

数据能被压缩的原因在于：首先是数据本身存在着冗余，其次在许多情况下媒体本身允许有少量失真。

多媒体数据中存在多种数据冗余：空间冗余、视觉冗余、结构冗余、时间冗余。

空间冗余：在同一幅图像中，规则物体和规则背景的表面物理特性具有相关性，这些相关性的光成像结构在数字化图像中表现为空间冗余。例如：图像中有一片连续的区域，其像素为相同的颜色，空间冗余产生。

结构冗余：在某些场景中，存在着明显的图像分布模式，这种分布模式称作结构。图像中重复出现或相近的纹理结构，结构可以通过特定的过程来生成。例如：方格状的地板，蜂窝，砖墙，草席等图结构上存在冗余。已知分布模式，可以通过某一过程生成图像。

视觉冗余：人类视觉系统一般的分辨能力约为26灰度等级，而一般图像量化采用28灰度等级，这类冗余称为视觉冗余。