一轮复习专题三：声音和图像的数字化
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声音和图像的数字化课件高中信息技术归纳.ppt
存储量(B)=采样频率（HZ）*量化位数 /8*声道数*时间(S)。
五分钟双声道、16位采样位数、44.1kHz 采样频率声音的不压缩数据量是多少？ 16*44.1*1000*2*300/8=52920000B =50.47MB
存在数据冗余，需要进行数据视频的数字化的基本思想是把 一幅图像看成由许许多多的彩色或各 级别的灰度点组成的，这些点按纵横 排列起来构成一幅画，这些点称为像 素。
720*576*25(帧)*60(秒/分)*90(分钟)*2(字节/ 像素)=111,974,400,000字节=104GB 也就是说这段视频如果不经压缩，大约要占 104GB的容量
整理
整理
黑白两色
一位二进制数
黑白照片
一个字节
整理
彩色图象
三个字节
存储量=图像水平分辨率*图像垂 直分辨率*颜色深度
视频存储量=图像水平分辨率*图像垂 直分辨率*颜色深度*25*时间（s）
已知一个视频的分辨率是720 x 576，采用YUY2 的色彩空间（每个像素占用两个字节）表示每 一帧图像，每秒钟播放25帧，共能播放1小时30 分。请计算保存这样的视频文件所需的磁盘空 间要多大？
整理
声音和图像的数字化
—— 俞 颖
整理
声音是通过什么产生的？
振动 声波
模拟信号：时间或幅值上连续的信号。
数字信号：幅值被限制在有限个数值之间。 数字信号经过编码可以被计算机识别。
整理
模数转换：采样和量化。 采样：就是按一定的频率， 每隔一段时间，测得模拟 信号的模拟量值。
量化：把采样时测得的模拟电压值， 进行分级量化。
五分钟双声道、16位采样位数、44.1kHz 采样频率声音的不压缩数据量是多少？ 16*44.1*1000*2*300/8=52920000B =50.47MB
存在数据冗余，需要进行数据视频的数字化的基本思想是把 一幅图像看成由许许多多的彩色或各 级别的灰度点组成的，这些点按纵横 排列起来构成一幅画，这些点称为像 素。
720*576*25(帧)*60(秒/分)*90(分钟)*2(字节/ 像素)=111,974,400,000字节=104GB 也就是说这段视频如果不经压缩，大约要占 104GB的容量
整理
整理
黑白两色
一位二进制数
黑白照片
一个字节
整理
彩色图象
三个字节
存储量=图像水平分辨率*图像垂 直分辨率*颜色深度
视频存储量=图像水平分辨率*图像垂 直分辨率*颜色深度*25*时间（s）
已知一个视频的分辨率是720 x 576，采用YUY2 的色彩空间（每个像素占用两个字节）表示每 一帧图像，每秒钟播放25帧，共能播放1小时30 分。请计算保存这样的视频文件所需的磁盘空 间要多大？
整理
声音和图像的数字化
—— 俞 颖
整理
声音是通过什么产生的？
振动 声波
模拟信号：时间或幅值上连续的信号。
数字信号：幅值被限制在有限个数值之间。 数字信号经过编码可以被计算机识别。
整理
模数转换：采样和量化。 采样：就是按一定的频率， 每隔一段时间，测得模拟 信号的模拟量值。
量化：把采样时测得的模拟电压值， 进行分级量化。
项目二第二课时 了解声音和图像的数字化
第一单元数据与信息项目二探究计算机中的数据表示———认识数据编码第二课时了解声音和图像的数字化■教材分析本项目旨在落实课标中“知道数据编码的基本方式”这一内容要求，让学生在体验数值、文本、声音、图像的基本编码方法的过程中，了解在数字化工具中存储数据的一般原理与方法。
这部分内容理论性强，且对于高中生有一定难度。
教材继续延用“鸟类研究”这一项目情境，从“将鸟类研究过程中采集的数据数字化后存入计算机”这一需求出发，以生活中的编码为切入点，按照各类数据编码的原理及特点设计了三个活动———从树牌号认识编码、了解数值数据和文本数据的编码、了解声音和图像的数字化，引导学生探究各类数据在计算机中的表示方法，学习数值、文本、声音、图像等类型数据的基本编码方法，增强信息意识、发展计算思维、提升数字化学习能力。
■教学目标（1）经历声音数据数字化的过程，掌握声音数据数字化的基本方法，了解声音数字化的基本原理，知道采样频率、量化位数和声道数对数字化音频文件大小及效果的影响。
（2）经历图像数字化的过程，掌握图像数字化的基本方法，了解图像数字化的基本原理，知道分辨率和量化位数对位图的影响。
（3）亲历方案设计、对比分析、探究实验等学习活动，体会运用信息技术开展学习、解决问题的思想与方法。
（4）在数字化学习过程中掌握数字化学习的策略和方法，能够根据需要选用恰当的方法及合适的数字化工具和资源开展有效学习。
■教学准备（１）软硬件环境：机房，音频编辑软件，图像处理软件。
（２）教学素材：各类数据编码实例和编码表，用于体验活动的声音文件和图像文件。
■教学重点数字化过程的三个步骤：采样、量化、编码。
■教学难点声音和图像的数字化■教学过程一、导入播放鸟鸣声的音频，引入：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？学生倾听，思考。
布置任务：（１）借助教材，自主学习声音数字化的过程。
（２）任选一段声音信号，模拟声音信号的采样和量化。
04-课件：声音信息数字化
声音信息数字化
声音信息数字化 采样、量化、编码
采样是指在模拟音频的波形上 每隔一定的间隔取一个幅度值
量化是将采样得到的幅度值进 行离散、分类并赋值的过程
编码是将量化后的整数值用 二进制来信息数字化
多媒体信息编码 图形图像信息数字化 声音信息数字化 颜色信息数字化
用二进制数字序列表示声音
声音是以声波的形式传播，这种光滑 连续的声波曲线是模拟电信号。
声音信息数字化
声音信息数字化就是将表示声音的 模拟信号转化为数字声音信号，以 便于计算机处理。
专题三数字化教学资源的获取与处理
1、基本概念 图片的类型：
矢量图是用一些数学方式描述的线条和色块组成。 位图是由像素组成的。 动态图像，包括视频影像和动画，它们实质上都是快速 播放的一系列的静态图像。
《现代教育技术实用教程》
南京大学出版社
专题三 数字化教学资源的获取与处理
二、数字化教学资源的获取与处理
（二）图片素材的获取与处理
1、基本概念
《现代教育技术实用教程》
南京大学出版社
专题三 数字化教学资源的获取与处理
二、数字化教学资源的获取与处理 （一）文本素材的获取与处理
1、文本素材的常见格式
扩展 名
TXT
RTF DOC WPS
PDF
编辑工具
记事本 写字板 Word WPS Office Adobe Acrobat
特点
也叫纯文本，是无格式的，即文件里没有任何有关 字体、大小、颜色、位置等格式信息 拥有字体、大小、颜色等部分格式 拥有最丰富的格式
分辨率：
分辨率是指在单位尺寸内包含的像素数量。分辨率的单位是 p pi（点/英寸），如：图像的分辨率是1200ppi 就表示该图像每 英寸长度内包含1200个像素。同一单位内包含的像素越多，图像 分辨率就越高，图像细节就越丰富。图像的分辨率和图像大小之 间有着密切的关系，分辨率越高，所包含的像素越多，文件占用 空间也就越大，所需的图像处理时间也就越多。
《现代教育技术实用教程》
南京大学出版社
专题三 数字化教学资源的获取与处理
二、数字化教学资源的获取与处理 （二）图片素材的获取与处理
1、基本概念 颜色深度：
颜色深度又称颜色位数，是表示色彩或灰度细腻程度的指标。 色彩位数以二进制的位（bit）为单位，用位的多少表示色彩数 的多少。
矢量图是用一些数学方式描述的线条和色块组成。 位图是由像素组成的。 动态图像，包括视频影像和动画，它们实质上都是快速 播放的一系列的静态图像。
《现代教育技术实用教程》
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专题三 数字化教学资源的获取与处理
二、数字化教学资源的获取与处理
（二）图片素材的获取与处理
1、基本概念
《现代教育技术实用教程》
南京大学出版社
专题三 数字化教学资源的获取与处理
二、数字化教学资源的获取与处理 （一）文本素材的获取与处理
1、文本素材的常见格式
扩展 名
TXT
RTF DOC WPS
编辑工具
记事本 写字板 Word WPS Office Adobe Acrobat
特点
也叫纯文本，是无格式的，即文件里没有任何有关 字体、大小、颜色、位置等格式信息 拥有字体、大小、颜色等部分格式 拥有最丰富的格式
分辨率：
分辨率是指在单位尺寸内包含的像素数量。分辨率的单位是 p pi（点/英寸），如：图像的分辨率是1200ppi 就表示该图像每 英寸长度内包含1200个像素。同一单位内包含的像素越多，图像 分辨率就越高，图像细节就越丰富。图像的分辨率和图像大小之 间有着密切的关系，分辨率越高，所包含的像素越多，文件占用 空间也就越大，所需的图像处理时间也就越多。
《现代教育技术实用教程》
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专题三 数字化教学资源的获取与处理
二、数字化教学资源的获取与处理 （二）图片素材的获取与处理
1、基本概念 颜色深度：
颜色深度又称颜色位数，是表示色彩或灰度细腻程度的指标。 色彩位数以二进制的位（bit）为单位，用位的多少表示色彩数 的多少。
初一上 如何使信息数字化 图像、声音、视频的数字化
约2：1~5：1有损压缩：改变了原始图像是，使得还原后的内
容与原始的不一致，但不仔细看看不出来，压缩比可达到50：1
一、图像的数字化 O图像文件的压缩
JPEG：主要用于静态影像压缩，采用改进的压缩技术来提供更 高的解像度，其伸缩能力可以为一个文件提供从无损到有损的多 种画质和解像选择。
BMP：一般不进行压缩，占用存储空间很大
多媒体信息的数字化
一、图像的数字化 O欣赏图像
一、图像的数字化
一、图像的数字化
图像是如何输入计算机的 ？
通过扫描仪、数码相机、绘图软件等
一、图像的数字化
图像通过某种方式输入计算机后，需要在计算机内部进行处 理，这个过程就叫“图像的数字化”。 什么是图像数字化？ 我们平时看到的图片，印在书本上的画面、还有大家肉眼看到 的这些景象，我们都称为模拟图像，存储在计算机中的图像我 们称为数字图像。把模拟图像转化成数字图像的过程就是图像 数字化的过程. 因为计算机只认识0和1，所以数字图像就是由 一串二进制数组成。最后计算机再通过显示器把具体的图像画
面显示出来。
一、图像的数字化
O计算机内部表示图片的方法
1、用位图表示 2、当你无限放大 时你会看到一块一
块的像素色块，效
果会失真。
一、图像的数字化
3、所谓位图，是由许多像小方块一样的像素组成的点阵图。 简单地说，位图就是以无数的色彩点组成的图案。构成位图的 点称为像素。而我们把构成图像的像素点的个数称作分辨率。
二、声音的数字化
音频存储的计算是：采样频率（赫兹）*时间（秒） *量化位数*声道/8
例如：存储10秒钟采样频率为44.1KHz的16位双声道音频需要的容量为： 44.1*1000*10*16*2/8=1764000byte=1722KB=1.68MB
第一单元 项目3 了解声音和图像数字化 2023—2024学年沪科版(2019)高中信息技术必修1
1. 下列选项不属于声音数字化的步骤是( D )。 A.采样 B.量化 C.编码 D.输入 2. 壮壮要录制一段2分钟的立体声音,采用16位量化，采样频率为44.1kHz,保存为WAVE文件(波形文件, 未压缩的声音文件) .该声音的文件大小约为( B )。[提示:未经压缩的音额文件的数据量(单位:字节)=数 据率x持续时间=(采样频率x量化位数x声道数)÷8x持续时间]
但要注意，在图像分辨率相同的情况下，颜色深度越大，图像所占的 存储空间也越大。
图像编码
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 程。由于位图的数据量大，并且含有大量的重复数据，编码时一般采用数据压 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 BMP格式、JPEG格式等。
图像数字化——探究一
分辨率 100×100 200×200 300×300
文件大小 29.3K 117.2K 263.7K
图像分辨率越高，所占存储空间越大，且成比例关系
图像数字化——探究二
利用“画图”软件打开“原图.bmp”，执行“文件—另存为”这个操作，保存 类型分别选择“24位位图”、“256色位图”、“16色位图”以及“单色位图”， 观察另存后的4张图像，你有什么发现？
图片
图形
图片是指静止的画面。
图像
图形是真实物理的模型 化、抽象化和线条化的 表现方式，一般指用计 算机绘制的由简单的点、 直线、曲线、圆、方框 矢量图 等基本元素组成。
矢量图是用一组指令 集合来描述的，放大、 旋转等操作后清晰度 不会发生变化。
图像是指实际静物的 映像（相当于拍照）
位图
位图是通过对“像素” 的描述来呈现图像效 果的。像素越多，图 像越清晰，放大出现 锯齿状，易失真。
了解声音和图像数字化+课件—2024学年沪科版(2019)高中信息技术+必修1
项目二、探究计算机中的数据表示— 认识数据编码
自然界的人、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？
了解声音和图像的数字化
声音的数字化 现实世界的声音是一种连续的波，称为声波。 声音有两个参数：幅度和频率。 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字信号， 将幅度和频率以0和1编码的形式表示出来，这一过程称为声音数字化。
声音数字化的量化过程
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2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 制数表示，从而形成一组二进制数序列。
这里的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 某个级数值时产生的误差就越小。
位图（无损压缩，图片大）
3.编码：
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 下来的过程。编码时一般采用数据压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BMP格式、JPEG格式等。
C 下列选项中,不属于图像格式的是(
)。
A.JPG
位图照片图片
B.PNG
截图
C.WMV
视频
D.BMP
模拟 声音信号
采样
量化
编码
数字 声音信号
声音数字化的过程
了解声音的数字化
1、采样（sampling） 即每隔一段时间在模拟声音信号的波形上采集一个幅度值。
一段鸟鸣声的模拟声音信号 等距离的选取若干个离散的点 采样得到的幅度值被记录下来 声音数字化的采样过程
了解声音的数字化
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（quantization）。
自然界的人、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？
了解声音和图像的数字化
声音的数字化 现实世界的声音是一种连续的波，称为声波。 声音有两个参数：幅度和频率。 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字信号， 将幅度和频率以0和1编码的形式表示出来，这一过程称为声音数字化。
声音数字化的量化过程
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2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 制数表示，从而形成一组二进制数序列。
这里的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 某个级数值时产生的误差就越小。
位图（无损压缩，图片大）
3.编码：
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 下来的过程。编码时一般采用数据压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BMP格式、JPEG格式等。
C 下列选项中,不属于图像格式的是(
)。
A.JPG
位图照片图片
B.PNG
截图
C.WMV
视频
D.BMP
模拟 声音信号
采样
量化
编码
数字 声音信号
声音数字化的过程
了解声音的数字化
1、采样（sampling） 即每隔一段时间在模拟声音信号的波形上采集一个幅度值。
一段鸟鸣声的模拟声音信号 等距离的选取若干个离散的点 采样得到的幅度值被记录下来 声音数字化的采样过程
了解声音的数字化
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（quantization）。
一轮复习专题三声音和图像的数字化
声音数字化
什么是数字化？
数字化是指将任何连续变化的输入（如图画的线 条或声音信号）转化为一串分离的单元，在计算 机中用0和1表示。
即将模拟信号转变为数字信号的过程。我们称之 为数字化。
声音数字化
原始的连续声音模拟信号
声音数字化
0
1
按照一定频率进行采样
【单位时间取若干个采样点】
声音数字化
0
1
采样频率，CD的采样频率为44100HZ，即每秒钟采样44100次
声音数字化
14 12
12
10
8
6
4
4 2
44
4 2
8
2 2
6 4
10
8
6
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2
0
1
将每个采样点分级量化，按整个电压变化的最大幅度划分成几 个区段，把落在某个区段的样本值归为一类，给出量化值
声音数字化
14 12
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4 2
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将每个采样点分级量化，按整个电压变化的最大幅度划分成几 个区段，把落在某个区段的样本值归为一类，给出量化值
声音数字化
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1
声音数字化
声音数字化
声音数字化后存储容量的计算： =单位时间采样点个数*每个采样点量化 值用二进制表示的位数*时间*声道数/8
=采样频率*量化位数*时间*声道数/8
声音数字化
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什么是数字化？
数字化是指将任何连续变化的输入（如图画的线 条或声音信号）转化为一串分离的单元，在计算 机中用0和1表示。
即将模拟信号转变为数字信号的过程。我们称之 为数字化。
声音数字化
原始的连续声音模拟信号
声音数字化
0
1
按照一定频率进行采样
【单位时间取若干个采样点】
声音数字化
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采样频率，CD的采样频率为44100HZ，即每秒钟采样44100次
声音数字化
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将每个采样点分级量化，按整个电压变化的最大幅度划分成几 个区段，把落在某个区段的样本值归为一类，给出量化值
声音数字化
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将每个采样点分级量化，按整个电压变化的最大幅度划分成几 个区段，把落在某个区段的样本值归为一类，给出量化值
声音数字化
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声音数字化
声音数字化
声音数字化后存储容量的计算： =单位时间采样点个数*每个采样点量化 值用二进制表示的位数*时间*声道数/8
=采样频率*量化位数*时间*声道数/8
声音数字化
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声音数字化
14
萧
12
山 八
中
10
8
信 息
技
6
术
4
徐
玲
2
玲
0
1
如何让数字化后的声音更大程度的贴近原来的模拟信号？
声音数字化
单位时间采样点越多（采样频率越高）
数据量化分级越细密（量化位数越多）
声音的保真度越高
萧 山
14
付出的代价是存储量越多
八 中
12
信
息
10
技
术
8
徐
6
玲 玲
4
2
0
1
声音数字化-练习
信 息 技
6
4
4
术
4
4
2
4 2
2
2
2
徐 玲
2
玲
0
1
将每个采样点分级量化，按整个电压变化的最大幅度划分成几 个区段，把落在某个区段的样本值归为一类，给出量化值
声音数字化
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萧
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山
10
八 中
10
8
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6
8 6 44
信 息 技
6
4
4
术
4
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2
4 2222徐 玲2玲
0
1
将每个采样点分级量化，按整个电压变化的最大幅度划分成几 个区段，把落在某个区段的样本值归为一类，给出量化值
原始的连续声音模拟信号
声音数字化
0 按照一定频率进行采样 【单位时间取若干个采样点】
萧 山 八 中
信 息 技 术
徐 玲 玲
1
声音数字化
萧 山 八 中
信 息 技 术
徐 玲 玲
0
1
采样频率，CD的采样频率为44100HZ，即每秒钟采样44100次
声音数字化
14 12
萧
12
山
10
八 中
10
8
8
6
8 6 44
某同学使用GoldWave软件编辑音频文件，其操作 界面如下图所示，下列说法错误的是( )
萧 山 八 中
信 息
技 术
A.如需将没有选定的音频部分删除可以点击
徐
玲
B.当前选中部分的音频区间为30秒到50秒共20秒音频数据 玲
C.这是一首立体声的采用MPEG Layer-3压缩的音频文件
D.如需要选中1秒到30秒区间的音频可以使用
声音数字化
14 12 10 8 6 4 2 0
萧 山 八 中
信 息 技 术
徐 玲 玲
1
声音数字化
萧 山 八 中
信 息 技 术 徐 玲 玲
声音数字化
声音数字化后存储容量的计算：
萧
山
=单位时间采样点个数*每个采样点量化
八 中
值用二进制表示的位数*时间*声道数/8
信 息
技
术
徐 玲
=采样频率*量化位数*时间*声道数/8 玲
声音数字化
萧 山 八 中
信 息 技 术
徐 玲 玲
什么是数字化？
数字化是指将任何连续变化的输入（如图画的线
萧
条或声音信号）转化为一串分离的单元，在计算
山 八
机中用0和1表示。
中
信
息
技
即将模拟信号转变为数字信号的过程。我们称之 术
徐
为数字化。
玲 玲
声音数字化
萧 山 八 中 信 息 技 术 徐 玲 玲
萧
以下说法正确的是：（ ）
山 八
A.声音的采样频率越高，音质越差
中
B.声音的量化位数越小，音质越好
信 息
C.采样频率越高产生的声音文件越大
技 术
D.声音的量化位数与文件大小无关
徐
玲
玲
声音数字化-练习
萧
录制一段时长10秒，采样频率为24KHZ、
山 八
量化位数为16位、双声道立体声的WAVE
中
格式音频，需要的磁盘存储空间大约是( )
信 息
技
术
A.47KB B. 94KB C. 470KB D. 938KB
徐
玲
玲
音频文件处理
萧 山 八 中
信 息 技 术 徐 玲 玲
音频文件处理
我们要学会：
萧 山
八
1、观察，通过观察得到一些基本数据
中
2、推断，推断相关操作后文件的变化
信
3、计算，根据数据计算文件的存储量
息 技
术
徐 玲 玲
音频文件处理-练习
常见音频格式
Wav：波形文件，实际声音的采样和编码，
萧 山
文件较大
八 中
Mp3：mpeg-3压缩标准有损压缩后的文件，
容量较小，当前流行的格式
信 息
技
Mid：乐器数字接口指令序列组成的乐谱，
术
文件较小
徐 玲
Wma：微软开发，压缩比和音质优于mp3
玲
A. 该音频素材是wave 格式，这是一种常用的音频压缩格式
萧
B. 该音频素材的采样频率是 44.1KHZ，即每秒钟采样 44.1个样本
山
C. 执行“删除”操作，其他参数不变，音频文件的存储量将变为原来的2/3
八 中
D. 将该音频左声道设为静音，其他参数不变，音频文件的存储容量将显著变小
信
息
技
术
徐 玲 玲
音频文件处理-练习
小左用GoldWave软件编辑音乐“我可喜欢你.wav”， 界面如图所示：
萧 山 八 中
信 息
技 术
徐
执行①剪裁②左声道静音两步操作后以原参数保
玲 玲
存文件，则保存后的文件存储容量约为
A.2.75MB
B.5.49MB
C.12.82MB
D.18.30MB
音频文件处理-练习
使用GoldWave软件编辑音频素材，部分操作界面如图所示。下列说法正确的是 （）