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数据编码
计算机存储单位
计算机中的所有数据都以二进制形式进行存储和处理。计算机中存储一个“0”或“1”占用一个二进制位,称为1比特(bit),比特是计算机存储数据的最小单位。8个二进制位组成一个字节(byte),字节是计算机中存储数据的基本单位。
1比特(bit)
1字节(byte)
计算机存储单位
存储单位
换算关系
B(byte),字节
1B=8b(bit)
KB(kilobyte),千字节
1kB=1024B=210B
MB(megabyte),兆字节
1MB=1024KB=210KB
GB(gigabyte),吉字节
1GB=1024MB=210MB
TB(terabyte),太字节
1TB=1024GB=210GB
PB(petabyte),拍字节
1PB=1024TB=210TB
EB(exabyte),爱字节
1EB=1024PB=210PB
计算机中常见的存储单位与换算关系
字符编码
字符是多种文字和符号的总称,是人和计算机交互过程中不可或缺的重要内容。
Hello 你好
안녕하세요
0123456789
、 \ {} ()
, * $ % #
@ ~ &
文字字符
数字字符
特殊字符
字符编码
由于计算机只能识别二进制数据,所以在处理各种类型的字符数据时,需要将字符转换为计算机可以识别的二进制数据。计算机通过特定的字符编码来将字符转换为二进制数据。
所谓字符编码,即人为地制定常见字符和二进制编码之间的一一对应关系,形成字符编码标准,以实现字符数据的处理。
A字符编码
美国信息交换标准码(America Standard for Information Interchange,ASCII)编码标准是最早的字符编码标准。ASCII编码包括英文字母、数字和特殊字符,使用一个字节(8位)来表示一个字符。
因为ASCII编码包含的字符不能显示其他语言的字符,为了支持显示更多字符,后来出现了其他的字符编码标准,如Unicode。Unicode可以表示几乎所有语言中的所有字符,包括英文、中文、日文、韩文等。
我国目前常用的字符编码标准是GB18030-2005,是强制性国家标准,采用单字节、双字节和4字节的变长编码。除此之外,UTF-8也是我国广泛使用的字符编码标准。
声音编码
振幅
时间
声音是一种波。
振幅反应声音响度的强弱
频率反应声音音调的高低
声音编码
为什么微信语音和现实中说话的声音听起来不一样呢?
模拟信号
数字信号
数字化
声音编码
声音数字化的基本方法是按照一定的时间间隔采集声波的振幅,并将其转换为二进制数序列。声音数字化的基本步骤是采样、量化和编码。
声音编码
采样:以相等的时间间隔来测得声音模拟信号的模拟量值,对其进行离散化提取。
采样频率指每秒声音被测量的次数,以Hz(赫兹)为单位。例如,高保真音乐采样频率一般为44.1kHz,即每秒采样44100次。
量化值
采样
采样频率越高,数字化后的声音质量越好,越接近原声。
6
2.3
5
9
10.5
7
15
9
14
12
声音编码
量化:将采样值变换到最接近的整数值,即用有限个数的数值近似地表示原来连续变化的值。
量化值
6
2
5
9
10
7
15
量化
9
14
12
图中共有 16 个量化级别(0 ~ 15),因此每个量化值可以用 4 位二进制数表示,即量化位数是4。量化位数越多,量化值就会越接近采样值,音频的精度就越高。
声音编码
编码:将量化值转换为二进制数据,形成二进制编码。
量化值
6
2
5
9
10
7
15
采样
量化
样本序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
量化值
6
2
5
9
10
7
9
15
14
12
二进制编码
0110
0010
0101
1001
1010
0111
1001
1111
1110
1100
编码
9
14
12
声音存储容量
音频所占的存储容量取决于采样频率、量化位数、声道数和时长,其计算公式为:
音频所占的存储容量 = 采样频率 × 量化位数 × 声道数 × 时长 /8
例 :一首时长为 100 s 的双声道音乐,采样频率为 44.1 kHz,量化位数为 16,计算该音乐的音频所占的存储容量。
音频所占的存储容量 =44 100 ×16×2×100 /8B
1024/1024 ≈ 17 MB
图像编码
一副图像可以看作由许多彩色或各种级别灰度的点组成的,这些点按横纵进行排列,被称为像素。
图像的数字化也要经过采样、量化、编码三个步骤。
图像编码
采样
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