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最新計算機概論

最新計算機概論. 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 　誤差與錯誤檢查. 多媒體的組成要素. 文字媒體 音訊媒體 影像媒體 視訊媒體 動畫媒體. 3-1 　文字表示法. ASCII (American Standard Code for Information Interchange) ASCII-8 EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) 繁體中文編碼系統

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  1. 最新計算機概論 第3章　資料表示法

  2. 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　誤差與錯誤檢查

  3. 多媒體的組成要素 • 文字媒體 • 音訊媒體 • 影像媒體 • 視訊媒體 • 動畫媒體

  4. 3-1　文字表示法 • ASCII (American Standard Code for Information Interchange) • ASCII-8 • EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) • 繁體中文編碼系統 • Unicode 回首頁上一頁下一頁

  5. ASCII與ASCII-8 • 使用7位元(27)表示128個字元，以基本大小寫英文字母、阿拉伯數字、鍵盤上之特殊字元等等為主。 • 為方便起見，ASCII字元存放在一個位元組裡(28)，其中最高字元為0。 • ASCII-8為ASCII之擴充應用。前面128字元與ASCII相同(最高字元為0)，剩下128字元用來表示其他控制字元或圖像(最高字元為1) 。

  6. EBCDIC • IBM於1963年推出的編碼系統，使用8位元表示字元。 • 原本只有58個字元，但根據不同版本與地區的需求，最多可表示256個字元。

  7. 中文編碼系統 • ASCII、ASCII-8或EBCDIC均無法顯示中文。 • 資策會設計之大五碼(BIG5)為最普遍的繁體中文編碼系統。 • 以16位元表示一個繁體中文字。 • 簡體中文編碼系統則是以國標碼GB或漢字碼HZ為主。

  8. 中文編碼系統 • BIG-5 碼的內容有常用字 5,401 個、次常用國字 7,693 個及符號 471 個，共計約 13600 字。 • 台灣的內碼是 BIG5，日本的內碼是 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，應該資料可以互相共享才對。

  9. BIG5 ASCII

  10. Unicode • 目的是為了涵蓋電腦所使用的文字與各種語系，例如英文、中文、日文、拉丁文等等。 • 以16位元表示216個字元，前128個字元與ASCII相同。

  11. 常見的文字檔格式 • TXT (純文字檔) • DOC/DOCX (MS WORD檔案) • PDF (Adobe Acrobat文件檔) 回首頁上一頁下一頁

  12. 3-2　圖形表示法 • 為多媒體中常見與常用的資料類型。 • 可分為點陣圖與向量圖兩大類。

  13. 3-2-1　點陣圖 • 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:8bit) 回首頁上一頁下一頁

  14. 單色 (Mono) • 黑色模式每一個像素佔用1位元，在影像中的每一個像素非黑即白。 • 半色調處理(half toning) : 將一個具有較高位元數的影像換為1位元的黑白影像處理過程。藉由黑白像素的排列的疏密，來模擬原始影像的明暗變化。 • 空間解析度對於半色調處理，具有相當重要的意義，空間解析度愈高，就能夠以愈多的黑白像素來進行疏密排列。

  15. 256 灰階 • 由黑白兩色構成，但是依明暗度分成 256 個層次，因此稱為 256 灰階 • 一個像素要能表示 256 種不同的黑白明暗度需要 8 個位元 (28=256) • 灰階模式(Grayscale) : 屬於8 bits的無彩色模式，即影像是以黑色、灰色或白色的像素所組成。 • 灰階模式時，只能對其進行明度的調整，因為無彩色並不具有色相和彩度 • 若將灰階影像加入有彩色，必須先將其轉為彩色模式

  16. 16色模式 • 最簡單的彩色模式 • 表示 16 種顏色的狀況需要 4 個位元 (24=16) • 調色盤

  17. 256 色 • 是一般彩色影像最常採用的模式 • 要表示 256 種不同顏色，和 256 灰階一樣，一個像素需要 8 個位元

  18. 65536 種顏色(Hi-Color) • 這個模式中的每一個像素可以表現出 65536 種顏色 • 本模式下一個像素以 16 個位元來表示其色彩的資訊，其中紅色佔 5 個位元、藍色佔 5 個位元、綠色佔 6 個位元，所以紅色、藍色、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

  19. 全彩模式(True Color) • 紅色、藍色、綠色各佔 8 個位元，因此每種原色各有 256 種明暗度的變化，可以表現出的顏色共有 224=16777216 (16.7M，也就是一千六百多萬) 種顏色 • 類似電視所用的『紅、藍、綠 (RGB)』三槍投影映像管的原理，可以真實的表現出一個點的顏色出來

  20. 色彩深度 • 比較不同品質的影像 黑白 灰階 黑白 全彩 16色 256色

  21. 常見的點陣圖檔格式 • BMP • JPEG • GIF • PNG • TIFF(黃, 洋紅, 青, 黑, 四色印刷) • PSD 回首頁上一頁下一頁

  22. 3-2-2　向量圖 • 常見的向量圖檔格式 • EPS (PostScript頁面描述語言) • DXF、DWG(AutoCad圖檔) • WMF (MS Windows 圖檔) 回首頁上一頁下一頁

  23. 記錄影像的座標及圖形種類與相關參數 • 以一個空心方塊為例： • 以 {圖形種類, 起點座標, 長度, 寬度} 表示，結果為： {方形, (1, 1), 6, 6} 向量圖 點陣圖

  24. 3-3　聲音表示法 回首頁上一頁下一頁

  25. 類比-數位轉換 • 取樣(sampling) • 計量(quantization) • 編碼(encoding)

  26. 常見的聲音檔格式 • WAV • MP3 (1:12) • MIDI • Real Audio • WMA • CD-AUDIO • Dolby Digital (1:12) • DTS (1:3) 回首頁上一頁下一頁

  27. 3-4　視訊表示法 • 主要的電視系統視訊標準： • NTSC (national television standards committee) • PAL (phase alteration line) • SECAM (sequential color and memory) • HDTV (high definition TV) 回首頁上一頁下一頁

  28. 常見的視訊檔格式 • AVI • MPEG • Quick Time • Real Video • WMV 回首頁上一頁下一頁

  29. 3-5　資料壓縮 • 非失真壓縮: • 所壓縮的資料在經過解壓縮後會和原始資料相同，不會遺失任何資料。 • 例如變動長度編碼 (run length encoding)、霍夫曼碼 (Huffman coding)、Lempel-Ziv編碼等。 • 失真壓縮 : • 壓縮後會和遠使資料有些微差異，對於圖形、聲音、視訊等資料可以使用此方法。 • 例如JPEG可以用來壓縮圖形、照片，MPEG可以用來壓縮影片，MP3可以用來壓縮聲音。 回首頁上一頁下一頁

  30. 3-5-1　變動長度編碼 原理是記錄符號出現的次數，例如： 回首頁上一頁下一頁

  31. 3-5-2　霍夫曼碼 • 編碼步驟如下： • 找出所有符號的出現頻率。 • 將頻率最低的兩者相加得出另一個頻率。 • 重覆步驟2不斷將頻率最低的兩者相加，直到只剩下一個頻率為止。 • 根據合併的關係分別配置0和1，而形成一個編碼樹 。 回首頁上一頁下一頁

  32. 假設編碼系統中有A、B、C、D、E、F等符號，其出現頻率依序為0.2、0.15、0.3、0.18、0.05、0.12，請據此畫出編碼樹並設計一套霍夫曼碼。 回首頁上一頁下一頁

  33. 3-5-3LZ編碼 回首頁上一頁下一頁

  34. 回首頁上一頁下一頁

  35. 3-6　誤差與錯誤檢查 資料傳輸過程中，會因人為或非人為疏失導致資料出現誤差，而常見的誤差有以下幾種: • 固有誤差 (inherent error) • 捨棄誤差 (round-off error) 回首頁上一頁下一頁

  36. 錯誤檢查方式 • 同位元檢查 • CRC碼 (Cyclic Redundancy Code) • 錯誤更正碼 (ECC: Error Checking and Correcting ) • 漢明碼

  37. 3-6-1　同位位元檢查 • 又分成奇同位檢查和偶同位檢查 回首頁上一頁下一頁

  38. 3-6-2　循環冗餘碼 (CRC) 讓發訊端與收訊端事先協調一個生成多項式，然後發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式，再將得到的餘數 (即CRC碼) 放在資料位元的後面一起傳送出去。 回首頁上一頁下一頁

  39. 假設資料位元為110010101110，生成多項式為X3 + 1 (1001)，試求取CRC碼及加上CRC碼後的完整訊息： • 由於生成多項式X3 + 1 (1001) 的羃次為3，故先在資料位元110010101110的後面加上三個0，得到被除數為110010101110000。 回首頁上一頁下一頁

  40. 以長除法求取110010101110000除以生成多項式X3 + 1 (1001) 的餘數： • CRC碼為餘數11，故完整訊息為11001010111011。 回首頁上一頁下一頁

  41. 3-6-3　錯誤更正碼 (ECC) 當錯誤更正碼的漢明距離大於等於D時，只要發生錯誤的位元不超過D - 1個，系統都能夠偵測出來，而只要發生錯誤的位元不超過 (D - 1) / 2個，系統都能夠加以更正。 回首頁上一頁下一頁

  42. 3-6-4　漢明碼檢查 以訊息0100001101為例，說明漢明碼檢查的運作方式： • 在訊息中2的羃次位置 (1、2、4、8…) 插入漢明碼，如下所示。 回首頁上一頁下一頁

  43. 回首頁上一頁下一頁

  44. 第四個欄位所有位元做XOR運算的結果必須為0，故H1的值為0；同理，H2的值為0；H3的值為1；H4的值為1；加入漢明碼後的完整訊息為00011001001101。 回首頁上一頁下一頁

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