序言

本篇文章将带领各位同学基本了解：
1.编码的作用及意义
2.常见的编码方式
3.声音、图像数字化

注：本篇文章内容较为基础，仅作为信息向科普

编码的作用及意义

我们都知道，计算机的应用很广泛，例如手机、电脑等智能设备。那么，什么是编码呢？

编码是对数据进行一定的规则变换，使之能够被计算机识别和管理。我们知道，软件是由代码构建而成。而所谓的“代码”大多指的是编程语言，例如C++、Java、Python。想必同学们肯定会听说过这些大名鼎鼎的编程语言吧。而编程语言呢，就是我们和计算机进行交流的工具。为什么这么说呢，这就涉及到我们计算机使用的语言了。

要想用计算机储存或处理数据，必须先了解什么是二进制。

二进制数	0	1	10	11	100	101	110	111	1000	1001
十进制数	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9

在看完表格后，相信同学们对于二进制和十进制有所了解。而我们的计算机使用的语言就是二进制。而我们的语言在计算机中又是如何表示的呢？

常见的编码方式

针对于我们所使用的语言，美国信息协会制定了一套最通用的基于拉丁字母的单字节编码系统，各国的相关机构根据各国语言也会进行本地化处理，指定自己的编码标准。

常见的编码方式有很多，它们都是为了让计算机能够识别和处理不同的语言和字符。常见的一些字符编码方式有：Unicode、ASCII、GBK、GB2312、UTF-8等。下面是对这些编码方式的简要介绍：

• Unicode：是一个包含世界上所有字符的符号集，每个字符都有一个唯一的编号，比如U+0639表示阿拉伯字母Ain，U+0041表示英语的大写字母A，U+4E25表示汉字“严”。
• ASCII：是美国标准协会制定的一套字符编码，用一个字节（8位）的后7位表示128个字符，包括英文字符、数字、标点符号和控制符号。最高位统一规定为0。
• GBK/GB2312/GB18030：是针对中文的编码方式，都是双字节编码，可以表示汉字和符号。GB2312只支持6763个汉字，GBK支持21003个汉字，GB18030支持27533个汉字。它们之间是兼容的，也就是说用GB2312编码的汉字可以用GBK或GB18030来解码，并且不会出现乱码。
• UTF-8：是Unicode的一种实现方式，它使用变长的编码方式，可以用1到4个字节表示一个字符。它具有跨平台和兼容性的优点，是互联网上使用最广泛的一种编码方式。

针对于有些对编码有些了解的同学，这里区分下UTF-8和Unicode：

• Unicode只规定了每个字符的二进制值，但没有规定如何存储和传输。UTF-8则规定了如何用1到4个字节来表示一个Unicode字符。
• Unicode是一个固定长度的编码，每个字符都占用两个或四个字节。UTF-8是一个变长的编码，每个字符根据其码点范围占用不同数量的字节。
• Unicode可以直接表示超过100万个字符，而UTF-8需要通过特殊的编码方式来表示超过65536个字符。
• Unicode在ASCII范围内与ASCII编码不兼容，而UTF-8在ASCII范围内与ASCII编码完全兼容。
  

那么，让我们来领略下最通用的基于拉丁字母的单字节编码系统——ASCII编码的风采吧！

二进制	十进制	十六进制	字符/缩写	解释
00000000	0	00	NUL (NULL)	空字符*
00000001	1	01	SOH (Start Of Headling)	标题开始*
00000010	2	02	STX (Start Of Text)	正文开始*
00000011	3	03	ETX (End Of Text)	正文结束*
00000100	4	04	EOT (End Of Transmission)	传输结束*
00000101	5	05	ENQ (Enquiry)	请求*
00000110	6	06	ACK (Acknowledge)	回应/响应/收到通知*
00000111	7	07	BEL (Bell)	响铃*
00001000	8	08	BS (Backspace)	退格*
00001001	9	09	HT (Horizontal Tab)	水平制表符*
00001010	10	0A	LF/NL(Line Feed/New Line)	换行键*
00001011	11	0B	VT (Vertical Tab)	垂直制表符*
00001100	12	0C	FF/NP (Form Feed/New Page)	换页键*
00001101	13	0D	CR (Carriage Return)	回车键*
00001110	14	0E	SO (Shift Out)	不用切换*
00001111	15	0F	SI (Shift In)	启用切换*
00010000	16	10	DLE (Data Link Escape)	数据链路转义*
00010001	17	11	DC1/XON (Device Control 1/Transmission On)	设备控制1/传输开始*
00010010	18	12	DC2 (Device Control 2)	设备控制2*
00010011	19	13	DC3/XOFF (Device Control 3/Transmission Off)	设备控制3/传输中断*
00010100	20	14	DC4 (Device Control 4)	设备控制4*
00010101	21	15	NAK (Negative Acknowledge)	无响应/非正常响应/拒绝接收*
00010110	22	16	SYN (Synchronous Idle)	同步空闲*
00010111	23	17	ETB (End of Transmission Block)	传输块结束/块传输终止*
00011000	24	18	CAN (Cancel)	取消*
00011001	25	19	EM (End of Medium)	已到介质末端/介质存储已满/介质中断*
00011010	26	1A	SUB (Substitute)	替补/替换*
00011011	27	1B	ESC (Escape)	逃离/取消*
00011100	28	1C	FS (File Separator)	文件分割符*
00011101	29	1D	GS (Group Separator)	组分隔符/分组符*
00011110	30	1E	RS (Record Separator)	记录分离符*
00011111	31	1F	US (Unit Separator)	单元分隔符*
00100000	32	20	(Space)	空格
00100001	33	21	!
00100010	34	22	“
00100011	35	23	#
00100100	36	24	$
00100101	37	25	%
00100110	38	26	&
00100111	39	27	‘
00101000	40	28	(
00101001	41	29	)
00101010	42	2A	*
00101011	43	2B	+
00101100	44	2C	,
00101101	45	2D	–
00101110	46	2E	.
00101111	47	2F	/
00110000	48	30	0
00110001	49	31	1
00110010	50	32	2
00110011	51	33	3
00110100	52	34	4
00110101	53	35	5
00110110	54	36	6
00110111	55	37	7
00111000	56	38	8
00111001	57	39	9
00111010	58	3A	:
00111011	59	3B	;
00111100	60	3C	<
00111101	61	3D	=
00111110	62	3E	>
00111111	63	3F	?
01000000	64	40	@
01000001	65	41	A
01000010	66	42	B
01000011	67	43	C
01000100	68	44	D
01000101	69	45	E
01000110	70	46	F
01000111	71	47	G
01001000	72	48	H
01001001	73	49	I
01001010	74	4A	J
01001011	75	4B	K
01001100	76	4C	L
01001101	77	4D	M
01001110	78	4E	N
01001111	79	4F	O
01010000	80	50	P
01010001	81	51	Q
01010010	82	52	R
01010011	83	53	S
01010100	84	54	T
01010101	85	55	U
01010110	86	56	V
01010111	87	57	W
01011000	88	58	X
01011001	89	59	Y
01011010	90	5A	Z
01011011	91	5B	[
01011100	92	5C	\
01011101	93	5D	]
01011110	94	5E	^
01011111	95	5F	_
01100000	96	60	`
01100001	97	61	a
01100010	98	62	b
01100011	99	63	c
01100100	100	64	d
01100101	101	65	e
01100110	102	66	f
01100111	103	67	g
01101000	104	68	h
01101001	105	69	i
01101010	106	6A	j
01101011	107	6B	k
01101100	108	6C	l
01101101	109	6D	m
01101110	110	6E	n
01101111	111	6F	o
01110000	112	70	p
01110001	113	71	q
01110010	114	72	r
01110011	115	73	s
01110100	116	74	t
01110101	117	75	u
01110110	118	76	v
01110111	119	77	w
01111000	120	78	x
01111001	121	79	y
01111010	122	7A	z
01111011	123	7B	{
01111100	124	7C	|
01111101	125	7D	}
01111110	126	7E	~
01111111	127	7F	DEL (Delete)	删除*

声音、图像数字化

声音数字化

我们根据声波的两个参数：频率和幅度，进行声音数据的处理。而由连续变化的波形信号转换为数字信号，以0和1的方式表达，这一过程就称为声音数字化。

声音数字化需要经过采样、量化、编码三个环节。

量化

量化位数越大，数字化精度越高，声音就越保真。想必有些同学听说过8-bit音乐，这种8-bit音乐是一种电子音乐风格，它模仿或使用早期的游戏机和计算机的声音芯片产生的声音。8-bit音乐的特点是简单、方波、低保真、复古，常见于像素风格的游戏或动画中。而通过8-bit音乐我们就能感知到量化程度区别。

编码

我们大家应该都听说过MP3——这一较为常见的音乐编码形式吧。而MP3的时代，对标的是小内存设备，无法存储多个大文件。所以MP3的格式有着精妙的音频压缩技巧，感兴趣的同学可自行了解。而目前我们更为常见的是flac这一无损音频压缩编码。

图像数字化

从商标到海报，从照片到图画，从茶杯图案到教材插图，从信息技术的角度来看，都属于模拟图像。

图像数字化的过程包含采样、量化、编码三个步骤。

编码

我们常见的格式有PNG、JPG、BMP、webp等。

认识程序和程序设计语言

通过C++简单实现华氏度转摄氏度的示例

// 使用iostream库进行输入输出
#include <iostream>
// 使用标准命名空间
using namespace std;
// 定义一个函数convert，接受一个double类型的参数F，返回一个double类型的值C
double convert(double F) {
    // 根据公式计算C，并返回
    double C = (F - 32) * 5 / 9;
    return C;
}
// 定义主函数
int main() {
    // 定义一个变量F，用于存储华氏温度
    double F;
    // 提示用户输入华氏温度，并读入到变量F中
    cout << "请输入华氏温度：" << endl;
    cin >> F;
    // 调用convert函数，将F作为参数传入，并将返回值赋给变量C
    double C = convert(F);
    // 输出结果，保留两位小数
    cout << "对应的摄氏温度为：" << fixed << setprecision(2) << C << endl;
    // 返回0表示程序正常结束
    return 0;
}