主题 1 · 数据表示
文字、声音和图像的表示
ASCII 和 Unicode 等字符集，声音如何被采样，以及像素和颜色深度如何组成一幅图像。
第 3 课，共 4 课大纲 1.2更新于 2026年10月31日
文字与字符集
键盘上的每个字符都被分配一个数字，这个数字以二进制存储。字符及其编号的列表叫作字符集。
ASCII 使用 7 位，共 128 个字符：英文字母、数字、标点和控制码。扩展 ASCII 使用 8 位，共 256 个字符。
Unicode 每个字符最多使用 4 个字节，所以能表示一百多万个字符：所有文字系统、数学符号和表情符号。代价是每个字符可能比 ASCII 占用更多存储空间。
| 字符 | 十进制编码 | 二进制 |
|---|---|---|
| A | 65 | 01000001 |
| B | 66 | 01000010 |
| a | 97 | 01100001 |
| 0 | 48 | 00110000 |
| 空格 | 32 | 00100000 |
声音
声音是一条连续的模拟波。为了存储它，计算机每隔固定时间测量一次波的高度（振幅）。每次测量就是一个采样。
采样率是每秒采样的次数，单位是赫兹（Hz）。CD 音质使用 44,100 Hz。采样分辨率（位深）是存储每个采样所用的位数，它决定了能记录多少种不同的高度。
拖动滑块。采样少或位数少时，实线只是真实波形的粗糙阶梯版。把两者都调高，它就会紧贴曲线，但文件需要更多的位。
对声波采样可交互
12 个采样 × 3 位 = 本窗口共 36 位
图像
位图图像是由叫作像素的小点组成的网格。每个像素的颜色都以一个二进制数存储。
分辨率是像素的数量，写作宽 × 高。颜色深度是每个像素的位数。1 位能表示 2 种颜色，8 位能表示 256 种，24 位约 1670 万种。
在下面画一画。颜色深度为 1 时，黑色是 1，白色是 0。切换颜色深度，看看即使像素数量不变，文件大小也会增长。
一幅 8 × 8 的位图可交互
颜色深度
8 × 8 × 1 = 64 位 = 8 字节
点击像素来绘制。每个黑色像素是 1，每个白色像素是 0。
质量与大小的取舍
无论哪种情况，位数越多，质量越好，文件也越大：
| 提高 | 对质量的影响 | 对文件大小的影响 |
|---|---|---|
| 采样率 | 更接近原始声音 | 变大 |
| 采样分辨率 | 振幅更准确，动态范围更宽 | 变大 |
| 图像分辨率 | 细节更多，不那么像素化 | 变大 |
| 颜色深度 | 颜色更多，过渡更平滑 | 变大 |
关键术语
- 字符集
- 计算机能表示的所有字符，每个字符都有唯一的二进制编码。
- 采样率
- 每秒采集的声音样本数量。
- 采样分辨率
- 存储每个声音样本所用的位数。
- 像素
- 位图图像中最小的单个色点。
- 颜色深度
- 存储每个像素颜色所用的位数。
自我检测
'C' 的 ASCII 码是 67。'E' 的编码是多少？查看答案
69。编码按字母顺序排列。
公司为什么可能选择 Unicode 而不是 ASCII？查看答案
Unicode 能表示所有语言的字符和表情符号，所以任何国家的文字都能存储。
4 位颜色深度能显示多少种颜色？查看答案
2⁴ = 16 种颜色。
描述降低录音采样率的一个影响。查看答案
文件变小，但采样变少，声音不那么准确，可能丢失高频。