图像编码
音频编码
文字编码
视频编码

图像编码探秘

计算机如何用数字表示图像？像素、颜色、分辨率背后的秘密

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像素放大镜

将鼠标移到图片上，用放大镜观察图像是由什么组成的

苹果
提示：放大镜中会显示放大的像素格子，每个小方格就是一个像素(Pixel)

知识检测

1. 计算机中的图像是由什么组成的？

2. 像素数量越多，图像会怎样？

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RGB调色实验室

调整红(R)、绿(G)、蓝(B)三个滑块，探索计算机如何用数字表示颜色

调整滑块
混合颜色
R 红色 128
G 绿色 128
B 蓝色 128
颜色编码
RGB(128, 128, 128)
#808080
快速选择：
每种颜色用0-255表示强度，三种颜色混合可产生1677万种颜色！RGB(255,255,255)=白色，RGB(0,0,0)=黑色

知识检测

1. RGB中的三个字母分别代表什么？

2. RGB(255, 255, 255) 表示什么颜色？

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分辨率与文件大小

理解像素数量、编码长度与文件大小之间的关系

低分辨率

50 x 50 = 2,500 像素

文件大小：约 8 KB

VS

高分辨率

200 x 200 = 40,000 像素

文件大小：约 120 KB

像素越多，需要的编码越长，文件就越大。高清照片清晰但占用空间大，需要在清晰度和文件大小之间权衡。

图像编码知识汇总

像素

图像的最小单位，每个像素记录一个颜色值。放大图像可以看到一个个小方格。

RGB编码

用红(R)、绿(G)、蓝(B)三个0-255的数字表示颜色，可组合出1677万种颜色。

分辨率

图像的像素数量，如1920x1080。分辨率越高，图像越清晰，文件越大。

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图像压缩

通过算法减少文件大小。JPG有损压缩，PNG无损压缩，各有适用场景。

音频编码探秘

声音是如何被数字化存储的？采样、量化、编码的过程

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声波可视化

观察声音的波形，理解模拟信号与数字信号的区别

模拟信号（连续）
数字采样点（离散）
模拟信号是连续的波形，数字音频通过采样在波形上取点，再用数字记录每个点的高度。
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采样率实验

调整采样率，观察采样点数量如何影响声音还原质量

1kHz
电话质量 8kHz
语音 22kHz
广播 44kHz
CD音质

当前：8 kHz 采样率

每秒采集8000个样本，适合语音通话，音乐细节会丢失。

采样率越高，采集的点越多，声音还原越真实。CD音质采用44.1kHz，即每秒采集44100个样本！

知识检测

1. 数字音频的采样是指什么？

2. CD音质的采样率是多少？

音频编码知识汇总

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声波

声音以波的形式传播，模拟信号是连续的波形，需要转换为数字才能存储。

采样

每隔固定时间在声波上取一个点，记录该时刻的振幅值。采样率越高越真实。

量化

将采样得到的振幅值用有限个数字表示。量化精度越高，音质越好。

音频格式

WAV无损格式文件大，MP3有损压缩文件小，AAC是更高效的压缩格式。

文字编码探秘

计算机如何"读懂"文字？ASCII、Unicode编码系统揭秘

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字符编码转换器

输入文字，查看计算机内部如何用二进制数字表示每个字符

二进制表示

每个字符对应一个唯一的数字编码。ASCII用1字节(8位)表示英文字符，Unicode用2-4字节表示全球所有文字。
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ASCII码表探索

探索ASCII编码表，了解数字、字母、符号对应的编码值

点击上方字符查看详细信息
ASCII码用7位二进制(0-127)表示128个字符。大写字母A=65，小写a=97，数字0=48。差值32就是大小写转换的秘诀！

知识检测

1. 字母 'A' 的ASCII编码是多少？

2. Unicode相比ASCII的优势是什么？

文字编码知识汇总

ASCII编码

美国信息交换标准代码，用7位二进制表示128个字符，包括英文字母、数字和常用符号。

Unicode

统一码，为世界上所有字符分配唯一的数字编号，支持中文、日文、阿拉伯文等所有文字。

UTF-8

Unicode的变长编码实现，英文1字节，中文3字节，兼顾兼容性和效率，是网页最常用的编码。

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二进制

计算机底层使用0和1表示所有信息。8位二进制(1字节)可以表示256种不同的状态。

视频编码探秘

视频是如何压缩和传输的？帧率、码率、编码格式全解析

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帧动画原理

视频其实是快速播放的一系列静止图片，调整帧率观察变化

第 1 帧
电影通常使用24帧/秒，电视25或30帧/秒，游戏可达60帧/秒。帧率越高，画面越流畅，但数据量也越大。
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视频压缩原理

了解视频如何通过帧间压缩大幅减少文件大小

原始数据（未压缩）

30帧 x 2MB = 60 MB/秒

压缩

压缩后数据

关键帧 + 变化数据 = 2 MB/秒

■ 关键帧(I帧)：完整保存的画面
■ 变化帧(P/B帧)：只记录与前一帧的差异
视频压缩利用帧与帧之间的相似性，只记录变化的部分。H.264、H.265等编码标准可将视频压缩到原来的1/100甚至更小！

知识检测

1. 视频的本质是什么？

2. 视频压缩主要利用什么原理？

视频编码知识汇总

帧率(FPS)

每秒显示的帧数。24fps是电影标准，60fps是游戏常用高帧率。

码率

每秒传输的数据量，单位kbps或Mbps。码率越高，画质越好，文件越大。

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帧间压缩

利用相邻帧的相似性，只记录变化部分。I帧完整，P/B帧记录差异。

编码格式

H.264最通用，H.265/HEVC效率更高，AV1是新一代开源格式。