2019-2020年高一信息技术《第02课信息的编码》教案.doc

2019-2020年高一信息技术第02课信息的编码教案年级：高一 科目： 信息技术 备课人： 石俊峰 上课日期： 年 月 日课 题 第02课信息的编码学习目标 1、了解内码的形式和作用2、初步了解汉字的编码方法3、初步了解多媒体信息的编码方法学习重点汉字的编码方法学习难点汉字的编码 、模数转换学具准备教学过程自主预习合作探究激情展示练习拓展方法措施过程设计回顾引入通过上节课，大家已经知道我们生活在一个充满信息的世界，通过感官接收的各类信息可以用各种载体进行存储。我们还可以利用计算机对信息进行加工处理。例如我们可以把自己的照片存入电脑，再通过图像软件进行适当加工，把自己的形象变得更漂亮，也可加上适当的文字对照片进行说明或留下感言等等 ，这些信息在计算机内部都以二进制形式存储。以下这些问题的回答有助于大家理解今天的学习内容：1、二进制代码的特点是：_2、二进制数的运算规则是：_3、一个字节占用多少个二进制数位？4、英文字符、数字、符号等信息用什么编码表示？5、一个ASCII码要占用多少字节的存储空间？无论是在学习还是生活中，我们都已经习惯把各种文字材料、图像资料、音乐视频等内容保存在我们的计算机里，它几乎就成了我们的信息仓库。通过上节课的学习，我们已经知道计算机内部 采用二进制代码来表示信息，并且ASCII码解决了英文字符、数字、符号等信息的编码问题。但是当用计算机处理汉字或其他一些非字母拼写的文字时，人们发现ASCII码只能用来表达数量非常有限的字符。那么，计算机内部是如何表示数量远远超出ASCII码的汉字以及更复杂的声音、图像等信息的？问题引导本节课，我们需要重点学习以下问题：1、汉字是怎样编码的？2、如何观察汉字的编码？3、汉字的输入码是怎样转换成汉字内码的？4、什么是“模数转换”？5、声音信息如何数字化？6、图像和视频信息如何数字化？教学活动ASCII码是一种通用的字符编码，包含了大小写英文字母、数字等128个字符。可见ASCII码解决了西文字符的编码问题。汉字与西文字符一样，在计算机内也是以二进制代码的形式表示的。那么汉字又是如何编码的呢？计算机内部又该如何表示数量远远超出ASCII码的汉字以及更复杂的声音、图像等信息的？一、汉字编码汉字在计算机内部也是以二进制代码形式表示的，这些代码，称为汉字编码。从1975开始，我国就进行了大规模的汉字统计工作，并在1981年制定国家标准GB2312-80。标准中确定将6763个常用汉字和682个非汉字图形符号（包括外文字母、数字和符号）规定它们的二进制代码，作为汉字编码。这套编码称为汉字信息交换码，简称国标码。在这套编码中涉及到了六千多个汉字加六百多个图形符号，用一个字节存储显然不够，因为1个字节只有8位二进制位，只能表示2的8次方，即256个编码。那么该用几个字节呢？2个字节可以吗？让我们来计算一下，2个字节有16个二进制位，可以表示2的16次方，即65536种不同组合，显然足够表示所有字符。因此国标码规定用2个字节表示1个汉字，每个字节只用低7位，最高位为0。国标码对汉字进行了编码，但汉字在计算机系统内部进行存储、加工处理、传输等工作时使用的代码是汉字机内码或称汉字内码。目前使用最广泛的是一种由两个字节组成的内码，这种格式的内码是将国标码GB2312-80的两个字节的最高位分别置为1而得到的。其最大的优点是表现形式简单，同时解决了中西文内码存在的二义性问题。接下来，就让我们通过软件来观察字符的内码。实践体验“观察字符的内码” 1、实验名称：观察字符的内码 2、实验要求：了解计算机操作系统中字符的编码形式 3、实验方法提示：（1）使用文本编辑器（例如“记事本”工具软件）输入一些英文、汉字和符号，生成文本文件。（2）使用UltraEdit或WinHex工具软件打开文本文件，以16进制形式显示字符的内码。（3）试着自己编辑修改字符，观察内码的变化。 4、结果呈现：交流本次实验中工具软件的使用方法，查看并记录下列字符的内码（以16进制形式）。5、实验参考：WinHex工具软件的使用方法同学们的实验完成了吗？是不是在实验中看都了下图所示的内码呢？其中十六进制数BFC6代表的就是汉字“科”的内码；C6D5代表的就是汉字“普”的内码；而41代表的就是英文字母“A”的内码。你做对了吗？你也可以点击观看“用WinHex软件观察文字内容”的操作示例，了解具体的操作方法。6、实验评价项 目了解内码的形式和作用评价指标完全理解（6分）较为理解（5分）基本理解（3分）还需帮助（2分）评 价二、比较汉字输入码和内码、字形码的区别1、汉字输入码与汉字编码不同，汉字输入码是解决如何利用西文标准键盘来快捷地输入汉字的编码，它规定了键盘按键与汉字的对应关系，与二进制无关，如果我们的键盘上每个按键就是一个汉字，我们就不需要输入码了。常用的汉字输入码有拼音输入法、五笔字型输入法等。 2、汉字字形码汉字输入码可以帮助我们将汉字输入电脑，但如果要在电脑上显示某个汉字，则还需要一套记录每个汉字字形的编码，这就是汉字字形码。字形码是字库中存储的汉字字形编码，一般采用点阵和矢量方式。例如，以88点阵记录“人”字字形为例说明：每格即1个点，共88=64点，若白色为0，黑色为1，则对于这个“人”字，需记录为右侧二进制形式。这就是使用点阵法将字形与二进制对应的方法。如果将这些点再细分成1616点阵，显示的“人”字是不是会更精细一些呢？是的，但需要用到的二进制位也会更多。因此，点越多文字越精细，占用的存储空间也越大。通过学习，同学们对输入码、内码和字形码都有所了解了吧，那么，你知道不同的汉字输入码对应的内码是否相同呢？在回答这个问题之前，先让我们观察下面的动画，边看边思考这个问题。 现在知道答案了吧，不同的汉字输入码对应的内码是相同的。三、模数转换现实世界中各种各样的信息，通常是连续变化的“模拟量”，计算机如果要存储、处理它们，首先要将它们数字化，即将它们变成一系列二进制数据形式的“数字量”。模拟量怎样才能转换成数字量呢？基本的方法是以很小的时间间隔不断测得模拟量在这些瞬间的样品（幅度）值（采样），并以某种数值（量化）形式加以保存，通过“采样”和“量化”就可以实现模拟量的数字化，这个过程称为“模数转换（A/D转换）”。而反之，将数字信号转换成模拟信号的过程称为“数模转换（D/A转换）”。生活中有各种各样的物理量，通常我们需要先将这些物理量的变化转换成电流或电压的变化形式，然后再通过对获得的电流或电压波形进行采样和量化，变为数字形式的数据，计算机就可以存储和处理这些信息了。而将物理量进行能量方式的转换，变成电流或电压的工作是由传感器完成的。常见的传感器有话筒、温度传感器、光敏传感器、红外传感器、距离传感器等。右图中的就是声音、光敏和红外线传感器。同学们能说出生活中哪些设备用到了哪类传感器吗？例如电视遥控器就用到了红外传感器，当你按下遥控器的按钮时，就向接收设备发出了红外信号，接收设备中的红外传感器就会将接收到的红外信号转换成电流或电压信号，进而执行某项操作。又如，很多办公楼都有自动移门，采用的也是红外线传感器，当你靠近门时，通过红外线反射，传感器就会将接收到的信号转换成电流或电压，进而开启移门。相反，当你离开时，门就会自动关闭。四、声音、图像和视频信息的数字化知道了模数转换，接下来就让我们了解有关声音、图片和视频的数字化问题。1、声音数字化声音是振动产生的波，它是一种模拟信息，话筒以及相关电路可以把声波转换成电压的波形，但这仍然是一种连续平滑变化的模拟信号。只有通过采样和量化，模拟信号才能转换成数字信号。例如，在录制声音的过程中， 声源的声音是一种模拟量，话筒是传感器，声卡则对采样和量化所得的声音信号进行编码，最后形成数字化的声音文件。 数字化声音的质量取决于采样频率和量化分级的细密程度。采样频率越高，量化分辨率越高，所得数字化声音的保真程度也越好，但是它的数据量也会越大。声音文件大小的计算公式：采样频率量化位数声道时间。如一般CD格式音乐采用44.1kHz的采样频率，16位量化分辨率，立体声双声道，你能计算出每秒的数据量是多少吗？数据量为44100（16/2）2 = 176400字节，每分钟的数据量约为10MB。2、图像数字化图像和视频可以通过扫描仪、数码相机和摄像头等设备实现数字化。图像数字化的基本思想是把一幅图像看成由许许多多的点组成，这些点被称为像素，它们按纵横排列起来构成一幅画。每个像素有深浅不同的颜色，像素越多，排列越紧密，分辨率越高，图像就越清晰。如下图中，3幅图像的像素分别为：5050，100100和800800。你觉得哪一幅最清晰呢？ 显然是像素最多、分辨率最高的800800的图片。5050 100100 800800图像文件大小计算：分辨率颜色位数。如一幅彩色图像的分辨率为1024768，采用24位颜色，那么为了记录这幅图像需要多大的存储空间呢？数据存储空间为1024768（24/8）=2359296个字节。如果存储画面为800600像素的黑白两色图像，又至少需要多少字节呢？因为一个黑白两色的像素只需用一个二进制数位表示，所以存储空间为800600/ 8=60000个字节。3、视频数字化视频是由连续的图像帧组成。我国使用的PAL制式的视频每秒显示25帧。如果有一段10秒钟长的分辨率为720576的PAL制式的彩色视频，它包含约300M（72057632510）字节的数据。五、数据压缩声音、图像和视频在经过数字化后产生的数据量很大，为了提高存储、处理和传输这些信息的效率，可以对数据进行压缩。例如用数码相机拍下一张较高像素值的照片，其文件大小往往有几兆，如果你要同时将几张这样的照片一起通过邮件发给你的朋友， 就相当麻烦，一方面邮箱对上传文件都有一定的大小限制，另一方面太大的文件上传起来也非常地缓慢。那么用什么方法解决呢？我们可以利用数据压缩技术将这些照片压缩成较小的文件，同时又不会对照片质量造成太大影响。不同的数据采用不同的压缩方式，如静态图像常用的压缩格式是JPG，音乐信息常用的压缩格式是MP3，VCD和DVD影片分别使用MPEG-1和MPEG-2压缩标准来压缩存储。另外，同学们知道吗？压缩又分为有损压缩和无损压缩，有损压缩会丢弃一些数据，常用于声音和视频文件，如网上的在线视频都是经过压缩的视频文件，虽然图像质量不是很清晰，但换来的是流畅的画面，这也大大改善了因网速慢而造成的画面不连贯的问题。无损压缩算法一般都有严格的校验功能，以使经过压缩后的数据能完整准确地还原。六、小结本节课主要学习了“汉字编码”和“多媒体信息编码”两个内容。在“汉字编码”部分知道了汉字采用的是国标码的编码方式，每个汉字编码占用2个字节。同时，通过汉字输入码、内码和字形码帮助实现汉字的输入、存储和输出。在“多媒体信息编码”部分学习了什么是“模数转换”，知道了采样和量化的作用，声音、图像和视频是如何通过数字化存储在计算机中的。另外，通过数据压缩技术可以提高存储、处理和传输多媒体信息的效率。练习反馈1、什么是汉字编码？2、为了提高信息的存储、处理和传输效率，一般要对数字化了的多媒体信息进行什么处理？3、提高声音和图像数字化精度有哪些途径？受到哪些条件的制约？教学反思