計(jì)算機(jī)概論課件

1、最新計(jì)算機(jī)概論第3章資料表示法最新計(jì)算機(jī)概論第3章資料表示法目錄3-1文字表示法 3-2圖形表示法3-3聲音表示法3-4視訊表示法3-5資料壓縮 3-6誤差與錯(cuò)誤檢查 目錄3-1文字表示法 多媒體的組成要素文字媒體音訊媒體影像媒體視訊媒體動(dòng)畫(huà)媒體多媒體的組成要素文字媒體3-1文字表示法 ASCII (American Standard Code for Information Interchange)ASCII-8EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code)繁體中文編碼系統(tǒng)Unicode回首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè)3-1文字表示法 A

2、SCII (American StanASCII與ASCII-8使用7位元(27)表示128個(gè)字元，以基本大小寫(xiě)英文字母、阿拉伯?dāng)?shù)字、鍵盤(pán)上之特殊字元等等為主。為方便起見(jiàn)，ASCII字元存放在一個(gè)位元組裡(28)，其中最高字元為0。ASCII-8為ASCII之?dāng)U充應(yīng)用。前面128字元與ASCII相同(最高字元為0)，剩下128字元用來(lái)表示其他控制字元或圖像(最高字元為1) 。ASCII與ASCII-8使用7位元(27)表示128個(gè)字元EBCDICIBM於1963年推出的編碼系統(tǒng)，使用8位元表示字元。原本只有58個(gè)字元，但根據(jù)不同版本與地區(qū)的需求，最多可表示256個(gè)字元。EBCDICIBM於19

3、63年推出的編碼系統(tǒng)，使用8位元表示中文編碼系統(tǒng)ASCII、ASCII-8或EBCDIC均無(wú)法顯示中文。資策會(huì)設(shè)計(jì)之大五碼(BIG5)為最普遍的繁體中文編碼系統(tǒng)。以16位元表示一個(gè)繁體中文字。簡(jiǎn)體中文編碼系統(tǒng)則是以國(guó)標(biāo)碼GB或漢字碼HZ為主。中文編碼系統(tǒng)ASCII、ASCII-8或EBCDIC均無(wú)法顯中文編碼系統(tǒng)BIG-5 碼的內(nèi)容有常用字 5,401 個(gè)、次常用國(guó)字 7,693 個(gè)及符號(hào) 471 個(gè)，共計(jì)約 13600 字。 臺(tái)灣的內(nèi)碼是 BIG5，日本的內(nèi)碼是 Shift-JIS，但在 Windows 2000/XP 下，藉由核心的 Unicode 作為橋樑，在一般的情況下，應(yīng)該資料可以互

4、相共享才對(duì)。 中文編碼系統(tǒng)BIG-5 碼的內(nèi)容有常用字 5,401 個(gè)、次ASCIIBIG5ASCIIBIG5Unicode目的是為了涵蓋電腦所使用的文字與各種語(yǔ)系，例如英文、中文、日文、拉丁文等等。以16位元表示216個(gè)字元，前128個(gè)字元與ASCII相同。Unicode目的是為了涵蓋電腦所使用的文字與各種語(yǔ)系，例如常見(jiàn)的文字檔格式 TXT (純文字檔)DOC/DOCX (MS WORD檔案)PDF (Adobe Acrobat文件檔)回首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè)常見(jiàn)的文字檔格式 回首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè)3-2圖形表示法為多媒體中常見(jiàn)與常用的資料類(lèi)型。可分為點(diǎn)陣圖與向量圖兩大類(lèi)。3-2圖形表示法為多

5、媒體中常見(jiàn)與常用的資料類(lèi)型。向量式點(diǎn)陣式畫(huà)面特性以幾何圖形構(gòu)成表達(dá)任意內(nèi)容的影像表示方式將幾何圖案記錄為物件，並依物件種類(lèi)賦與不同的屬性以點(diǎn)陣式方式表示，每個(gè)點(diǎn)必須記錄其顏色值優(yōu)點(diǎn)1.改變屬性值即可改變圖形2.儲(chǔ)存空間小3.處理速度快1.可作各式影像處理2.效果逼真3.用途廣泛向量式點(diǎn)陣式畫(huà)面特性以幾何圖形構(gòu)成表達(dá)任意內(nèi)容的影像表示方式3-2-1點(diǎn)陣圖 水平解析度V.S.垂直解析度圖形尺寸V.S.列印尺寸色彩深度黑白 (1bit)灰階 (8bit)16色 (4bit)256色 (8bit)高彩: (R:5bit, G:6bit, B:5bit) 全彩: (R:8bit, G:8bit, B:8

6、bit)回首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè)3-2-1點(diǎn)陣圖 回首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè)單色 (Mono)黑色模式每一個(gè)像素佔(zhàn)用1位元，在影像中的每一個(gè)像素非黑即白。半色調(diào)處理(half toning) : 將一個(gè)具有較高位元數(shù)的影像換為1位元的黑白影像處理過(guò)程。藉由黑白像素的排列的疏密，來(lái)模擬原始影像的明暗變化。空間解析度對(duì)於半色調(diào)處理，具有相當(dāng)重要的意義，空間解析度愈高，就能夠以愈多的黑白像素來(lái)進(jìn)行疏密排列。單色 (Mono)黑色模式每一個(gè)像素佔(zhàn)用1位元，在影像中的每256 灰階由黑白兩色構(gòu)成，但是依明暗度分成 256 個(gè)層次，因此稱(chēng)為 256 灰階一個(gè)像素要能表示 256 種不同的黑白明暗度需要 8 個(gè)位

7、元 (28=256)灰階模式(Grayscale) : 屬於8 bits的無(wú)彩色模式，即影像是以黑色、灰色或白色的像素所組成?；译A模式時(shí)，只能對(duì)其進(jìn)行明度的調(diào)整，因?yàn)闊o(wú)彩色並不具有色相和彩度若將灰階影像加入有彩色，必須先將其轉(zhuǎn)為彩色模式256 灰階由黑白兩色構(gòu)成，但是依明暗度分成 256 個(gè)層次16色模式最簡(jiǎn)單的彩色模式表示 16 種顏色的狀況需要 4 個(gè)位元 (24=16)調(diào)色盤(pán)16色模式最簡(jiǎn)單的彩色模式256 色是一般彩色影像最常採(cǎi)用的模式要表示 256 種不同顏色，和 256 灰階一樣，一個(gè)像素需要 8 個(gè)位元256 色是一般彩色影像最常採(cǎi)用的模式65536 種顏色(Hi-Color)這

8、個(gè)模式中的每一個(gè)像素可以表現(xiàn)出 65536 種顏色本模式下一個(gè)像素以 16 個(gè)位元來(lái)表示其色彩的資訊，其中紅色佔(zhàn) 5 個(gè)位元、藍(lán)色佔(zhàn) 5 個(gè)位元、綠色佔(zhàn) 6 個(gè)位元，所以紅色、藍(lán)色、綠色各有 32、32、64 種明暗度的變化總共可以組合出 65536 種顏色65536 種顏色(Hi-Color)這個(gè)模式中的每一個(gè)像素全彩模式(True Color)紅色、藍(lán)色、綠色各佔(zhàn) 8 個(gè)位元，因此每種原色各有 256 種明暗度的變化，可以表現(xiàn)出的顏色共有 224=16777216 (16.7M，也就是一千六百多萬(wàn)) 種顏色類(lèi)似電視所用的紅、藍(lán)、綠 (RGB)三槍投影映像管的原理，可以真實(shí)的表現(xiàn)出一個(gè)點(diǎn)的顏

9、色出來(lái)全彩模式(True Color)紅色、藍(lán)色、綠色各佔(zhàn) 8 個(gè)色彩深度比較不同品質(zhì)的影像 黑白 灰階 16色 256色黑白 全彩色彩深度比較不同品質(zhì)的影像 黑白 常見(jiàn)的點(diǎn)陣圖檔格式 BMPJPEGGIFPNGTIFF(黃, 洋紅, 青, 黑, 四色印刷)PSD回首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè)常見(jiàn)的點(diǎn)陣圖檔格式 回首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè)常見(jiàn)的向量圖檔格式EPS (PostScript頁(yè)面描述語(yǔ)言)DXF、DWG (AutoCad圖檔) WMF (MS Windows 圖檔)回首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè)3-2-2向量圖常見(jiàn)的向量圖檔格式回首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè)3-2-記錄影像的座標(biāo)及圖形種類(lèi)與相關(guān)參數(shù)以一個(gè)空心方

10、塊為例：以 圖形種類(lèi), 起點(diǎn)座標(biāo), 長(zhǎng)度, 寬度 表示，結(jié)果為：方形, (1, 1), 6, 6 向量圖點(diǎn)陣圖記錄影像的座標(biāo)及圖形種類(lèi)與相關(guān)參數(shù)向量圖點(diǎn)陣圖3-3聲音表示法 回首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè)3-3聲音表示法 回首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè)類(lèi)比-數(shù)位轉(zhuǎn)換取樣(sampling)計(jì)量(quantization)編碼(encoding)類(lèi)比-數(shù)位轉(zhuǎn)換取樣(sampling)取樣頻率 (Hz) 解析度 (bit) 頻道 所需空間 (每秒) 音質(zhì) 11025 8 單音 11 KB 電話(huà) 22050 8 單音 22 KBAM廣播 22050 16立體 88 KBFM廣播 44100 16立體 176 KBC

11、D Audio 取樣頻率 (Hz) 解析度 (bit) 頻道 所需空間 (每常見(jiàn)的聲音檔格式 WAVMP3 (1:12)MIDIReal AudioWMACD-AUDIODolby Digital (1:12)DTS (1:3)回首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè)常見(jiàn)的聲音檔格式 回首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè)3-4視訊表示法 主要的電視系統(tǒng)視訊標(biāo)準(zhǔn)： NTSC (national television standards committee) PAL (phase alteration line) SECAM (sequential color and memory) HDTV (high definition

12、TV)回首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè)3-4視訊表示法 主要的電視系統(tǒng)視訊標(biāo)準(zhǔn)： 回首頁(yè) 常見(jiàn)的視訊檔格式 AVIMPEGQuick TimeReal VideoWMV回首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè)常見(jiàn)的視訊檔格式 回首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè)3-5資料壓縮 非失真壓縮:所壓縮的資料在經(jīng)過(guò)解壓縮後會(huì)和原始資料相同，不會(huì)遺失任何資料。例如變動(dòng)長(zhǎng)度編碼 (run length encoding)、霍夫曼碼 (Huffman coding)、Lempel-Ziv編碼等。失真壓縮 :壓縮後會(huì)和遠(yuǎn)使資料有些微差異，對(duì)於圖形、聲音、視訊等資料可以使用此方法。例如JPEG可以用來(lái)壓縮圖形、照片，MPEG可以用來(lái)壓縮影片，MP3可以

13、用來(lái)壓縮聲音?；厥醉?yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè)3-5資料壓縮 非失真壓縮:回首頁(yè) 上一頁(yè) 下3-5-1變動(dòng)長(zhǎng)度編碼 原理是記錄符號(hào)出現(xiàn)的次數(shù)，例如：回首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè)3-5-1變動(dòng)長(zhǎng)度編碼 原理是記錄符號(hào)出現(xiàn)的次數(shù)，例如：回3-5-2霍夫曼碼 編碼步驟如下：找出所有符號(hào)的出現(xiàn)頻率。將頻率最低的兩者相加得出另一個(gè)頻率。重覆步驟2不斷將頻率最低的兩者相加，直到只剩下一個(gè)頻率為止。根據(jù)合併的關(guān)係分別配置0和1，而形成一個(gè)編碼樹(shù) ?；厥醉?yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè)3-5-2霍夫曼碼 編碼步驟如下：回首頁(yè) 上一頁(yè) 假設(shè)編碼系統(tǒng)中有A、B、C、D、E、F等符號(hào)，其出現(xiàn)頻率依序?yàn)?.2、0.15、0.3、0.18、0.05

14、、0.12，請(qǐng)據(jù)此畫(huà)出編碼樹(shù)並設(shè)計(jì)一套霍夫曼碼。 回首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè)假設(shè)編碼系統(tǒng)中有A、B、C、D、E、F等符號(hào)，其出現(xiàn)頻率依序3-5-3LZ編碼 回首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè)3-5-3LZ編碼 回首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè)回首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè)回首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè)3-6誤差與錯(cuò)誤檢查 資料傳輸過(guò)程中，會(huì)因人為或非人為疏失導(dǎo)致資料出現(xiàn)誤差，而常見(jiàn)的誤差有以下幾種:固有誤差 (inherent error)捨棄誤差 (round-off error)回首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè)3-6誤差與錯(cuò)誤檢查 資料傳輸過(guò)程中，會(huì)因人為或非人為疏錯(cuò)誤檢查方式同位元檢查CRC碼 (Cyclic Redundancy Cod

15、e)錯(cuò)誤更正碼 (ECC: Error Checking and Correcting )漢明碼錯(cuò)誤檢查方式同位元檢查3-6-1同位位元檢查 又分成奇同位檢查和偶同位檢查回首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè)3-6-1同位位元檢查 又分成奇同位檢查和偶同位檢查回首頁(yè)3-6-2循環(huán)冗餘碼 (CRC) 讓發(fā)訊端與收訊端事先協(xié)調(diào)一個(gè)生成多項(xiàng)式，然後發(fā)訊端在將資料位元傳送出去之前，先將資料位元除以生成多項(xiàng)式，再將得到的餘數(shù) (即CRC碼) 放在資料位元的後面一起傳送出去。回首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè)3-6-2循環(huán)冗餘碼 (CRC) 讓發(fā)訊端與收訊端事先協(xié)假設(shè)資料位元為110010101110，生成多項(xiàng)式為X3 + 1 (1

16、001)，試求取CRC碼及加上CRC碼後的完整訊息：由於生成多項(xiàng)式X3 + 1 (1001) 的羃次為3，故先在資料位元110010101110的後面加上三個(gè)0，得到被除數(shù)為110010101110000。 回首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè)假設(shè)資料位元為110010101110，生成多項(xiàng)式為X3 以長(zhǎng)除法求取110010101110000除以生成多項(xiàng)式X3 + 1 (1001) 的餘數(shù)：CRC碼為餘數(shù)11，故完整訊息為11001010111011。 回首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè)以長(zhǎng)除法求取110010101110000除以生成多項(xiàng)式X33-6-3錯(cuò)誤更正碼 (ECC) 當(dāng)錯(cuò)誤更正碼的漢明距離大於等於D時(shí)，只要發(fā)生錯(cuò)誤的位元不超過(guò)D - 1個(gè)，系統(tǒng)都能夠偵測(cè)出來(lái)，而只要發(fā)生錯(cuò)誤的位元不超過(guò) (D - 1) / 2個(gè)，系統(tǒng)都能夠加以更正。 回首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè)3-6-3錯(cuò)誤更正碼 (ECC) 當(dāng)錯(cuò)誤更正碼的漢明距離3-6-4漢明碼檢查 以訊息0100001101為例，說(shuō)明漢明碼檢查的運(yùn)作方式： 在訊息中2的羃次位置 (1、2、4、8) 插入漢明碼，如下所示。 位置1234567891011121314值H1H20H3100H4001101回首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè)3-6-4漢明碼檢查 以訊息0100001101為例，說(shuō) 位置二進(jìn)位數(shù)字12345678910111213140 0 0 H10