1、引言
計算機是一個可編程的數據處理機器。
2、數據類型
計算機中使用的5種不同的數據類型:數字、文本、音頻、圖像和視頻。
計算機工業中使用術語“多媒體”來定義包含數字、文本、音頻、圖像和視頻的信息。
(1)計算機內部的數據
所有計算機外部的數據類型的數據都採用統一的數據表示法轉換後存入計算機中,當數據從計算機輸出時再還原回來。這種通用的格式稱爲位模式。
①位
②位模式:它是一個序列,有時也稱爲位流。通常長度爲8的位模式被稱爲一個字節。有時用字這個術語指代更長的位模式。
③數據壓縮
④錯誤檢測和糾正
3、存儲數字
兩個問題:
如何存儲數字的符號?
如何顯示十進制小數點?計算機使用兩種不同的表示方法:定點和浮點。第一種用於把數字作爲整數存儲---沒有小數部分,第二種把數字作爲實數部分---帶有小數部分。
(1)存儲整數:整數通常使用的定點表示法存儲在內存中。
①無符號表示法
存儲無符號整數--譯解無符號整數--溢出--無符號整數的應用(計數、尋址、爲其他數據類型排序)
②符號加絕對值表示法
在符號加絕對值格式表示法中,最左位用於定義整數的符號。0表示正整數,1表示負整數。
在符號加絕對值格式表示法中,有兩個0:+0和-0。
符號加絕對值表示法的溢出和符號加絕對值表示法的應用(不用於存儲整數,而用於存儲部分實數,另外通常用於採集模擬信號,例如:音頻)
③二進制補碼錶示法
幾乎所有的計算機都使用二進制補碼錶示法來存儲位於n位存儲單元中的有符號整數。
兩種運算:反碼和補碼。
在二進制補碼錶示法,最左位決定符號。如果它是0,該整數爲正;如果是1,該整數爲負。
*以二進制補碼格式存儲整數
*以二進制補碼格式還原整數
*二進制補碼錶示法僅有一個0
*二進制補碼錶示法的溢出
*二進制補碼錶示法的應用:是計算機中用於存儲整數的標準表示法。
④3種系統的比較
(2)存儲實數
帶有很大的整數部分或很小的小數部分的實數不應該用定點表示法存儲。
①浮點表示法:
用於維持正確度或精度的解決方法是使用浮點表示法。一個數字的浮點表示法由3部分組成:符號、位移量和定點數。科學計數法使用了浮點表示法的概念()。
②規範化:
科學計數法(用於十進制)和浮點表示法(用於二進制)都在小數點左邊使用了唯一的非零數碼,這稱爲規範化。
③符號、指數和尾數:
在一個二進制數規範化之後,我們只存儲了該數的3部分信息:符號、指數和尾數(小數點右邊的位)。注意小數點和定點部分左邊的位並沒有存儲,它們是隱含的。尾數是帶符號的小數部分,像以符號加絕對值表示法存儲的整數那樣對待。
④餘碼系統
⑤IEEE(電氣和電子工程師協會)標準:
兩種最常用的存儲浮點數的標準是單精度數格式(該標準有時稱爲餘127碼)和雙精度數格式(餘1023碼)。
⑥IEEE標準浮點數的存儲
⑦將存儲爲IEEE標準浮點格式的數字還原。
⑧上溢和下溢
⑨存儲零
10截斷誤差:原始數字與還原後數字的差異稱爲截斷誤差。
4、存儲文本
文本由符號組成,我們用位模式來表示任何一個符號。
代碼:不同的位模式集合被設計用於表示文本符號。每一個集合稱爲代碼。表示符號的過程稱爲編碼。
常用代碼:
①ASCII(美國國家標準協會ANSI開發的美國信息交換標準碼)
②Unicode:如今ASCII是其一部分。
③其他編碼不太流行
5、存儲音頻
(1)採樣--採樣率
(2) 量化
(3)編碼--每樣本位(位深度)
(4)聲音編碼標準:主流標準是MP3(MPEG Layer 3)
6、存儲圖像
存儲在計算機中的圖像使用兩種不同的技術:光柵圖或矢量圖
(1)光柵圖
①解析度
②色彩深度
*真彩色
*索引色(調色板色)
③圖像編碼標準
JPEG(聯合圖像專家組)使用真彩色模式,但壓縮圖像來減少位的數量。
GIF(圖形交換模式)使用索引色模式。
(2) 矢量圖(幾何模型或面向對象圖形)
矢量圖圖像編碼方法並不存儲每個像素的位模式。一個圖像被分解成幾何圖形的組合。
矢量圖是由定義如何繪製這些形狀的一系列命令構成的。
矢量圖不適合存儲照片圖像的細微精妙。
7、存儲視頻
視頻是圖像在時間上的表示(稱爲幀),需要注意現在視頻通常是被壓縮存儲的。常見的視頻壓縮技術是MPEG。