20117910545数字与编码教学设计

20117910545数字与编码教学设计（精选15篇）

1.20117910545数字与编码教学设计 篇一

《数字与编码》教学设计

教学内容：人教版义务教育课程标准实验教科书五年级上册第114---115页。教学目标：

1.让学生通过观察、比较、猜测来探索数字编码的简单方法，学会用数字进行编码，并运用编码解决实际生活中的简单问题。

2.让学生进一步体会数在日常生活中的广泛应用，培养应用意识和实践能力。3.通过生活中的事例，使学生初步体会数字编码的数学思想。教学过程：

一、活动引入，初步感知。

1、开展游戏，提出问题。

课件出示游戏规则：屏幕上将每次出现两个数字，第一个数字表示组别；第二个数字表示性别，其中男生用“1”表示，女生用“0”表示。例如：“20”表示第2组女生，“31”表示第三组男生。屏幕上出现数字之后，请相应的同学马上起立，看谁的反应最快。（学生读题后，指定组别）

屏幕依次出现：11、30、10、（21、40、）学生做快速反应游戏。

师：刚才在游戏中，老师是用什么来传达命令的？“21”是表示第21号的同学吗？“40”表示有40个同学吗？那它们表示什么？

2、揭示课题

师：像这样用简单的数字按照一定的规则编排起来的号码，我们就把它叫做“数字编码”。

板书课题“数字与编码”。

3、提供生活素材，引导观察思考。

师：屏幕上出现的是与周老师有关的数字编码，大家猜猜它们各表示什么？（屏幕上依次出示老师本人的电话号码，身份证号码，邮政号码，手机号码.）（1）0591——87921152（2）***892（3）350001（4）*** 师：这些都是周老师的私人信息，等会儿周老师还会陆续公布其它私人信息。

二、问题激欲，探究编码。

师：在众多的编码中，哪种编码最能体现一个人的身份特点？（身份证）

1、认识编码，探究意义。

（课前发动学生收集家庭成员的身份证号，有男有女，有老有少。课上随意选个号写在黑板上作为研究对象，明确具体编码的组成。）（1）猜测1：

师：请拿出课前收集的身份证号，老师随意抄个号，谁来猜猜这张身份证的主人是男的还是女的？（让提供身份证号的学生来确定）

师：真棒，被你猜中了，你是随便猜的吗？那你是怎么知道的？（倒数第2个数字或第17个数字是用来表示性别，单数表示男性，双数表示女性。板书：性别—男单、女双）师：看来倒数第2个数字是用来表示性别这一信息，单数表示——男性，双数表示——女性。（2）猜测2：

师：我们再来猜猜这张身份证持有人大约几岁了？你是怎么知道的？（第7到第10个数表示出生的年份，板书：出生年）（3）学生自主探究，自由发言。师：好了，我们知道了身份证持有人的性别和年龄，那其他数字还能表示什么信息呢？（学生自由发言，自由补充，教师适时板书，归纳小结）

Ａ前六位数字我们可以知道这个人的具体地址，所以我们把前六位编码称为地址码。前两位数字表示省份（35代表福建省），第3、4两位数字表示城市（如01表示福州市），第5、6两位数字表示县或区（如02代表）

B 第7—14位上的数字来表示身份证持有人出生的年月日，可以称为日期码。

C 第15—17位上的数字编码是由身份证持有人居住地所在派出所设置的。其中前2位是按照出生当天人口的出生顺序设置的编码，我们称之为顺序码。其中第3位是用来表示某人的性别，我们称之为性别码。单数表示男性，双数表示女性。

D 18位身份证的最后一位数字是计算机根据前面17位数字按一定的公式自动生成的，叫 做校验码。是用来识别身份证真伪的，通常用0—9来表示，当计算结果是10时，就用字母X表示。

1、前两位数字表示省份。如32代表江苏，33代表浙江省，34代表安徽省。

重点研究：（1）为什么要用两位数字来表示省份呢？用1位或3位数字来表示省份不可以吗？（学生说）

（2）（出示全国省份统计表，）带着这个问题请同学们观察省份编码统计表，你能找到答案吗？（学生思考回答，教师做概括）

（一、每个省份只能用一个编码表示，一个编码也只能表示一个省份：这样的编码是一一对应的，是唯一的。这就是编码的唯一性。

二、表示省份的编码用2位编码表示最合适，多了就浪费编码，少了就不能表达清楚，这就是编码的简洁性，板书：唯一性、简洁性

三、编码01和数1的区别。确定编码的位数，如果那一位暂时用不着就用0来占位）

有了这样的知识我们继续来研究下面的编码，下面的编码同样也体现了这样的特点。

2、第3、4两位数字表示城市。（如05表示苏州市）

3、第5、6两位数字表示县（区）。（如20或81代表常熟）

关于这段六位的地址码，你还有什么疑问吗？我们继续研究后面的编码！

4、第7—12位上的数字表示某人的出生年、月、日。而18位身份证则是用第7—14位上的数字来表示年月日。看看有什么不同？

这段编码我们可以知道这个人的年月日，可以称为日期码。

两个人的日期码会相同吗？每个人的身份证编码是绝对不可能相同的，如果日期码相同该怎么办呢？

5、其实日期码后面的三位编码就很好的解决了这一问题。这三位编码是由某人居住地所在派出所设置的。其中前2位是按照出生当天人口的出生顺序设置的编码，我们称之为顺序码。其中第3位是用来表示某人的性别，我们称之为性别码。单数表示男性，双数表示女性。

有了这段编码，即使是双胞胎多胞胎，他们的编码也是唯一的了。5、18位身份证的最后一位数字是计算机根据前面17位数字按一定的公式自动生成的，叫做校验码。是用来识别身份证真伪的，只能用0—9和字母X中的一个表示。（4）

（课件出示一家三口的身份证号码，以身份证号码为研究对象，明确具体编码的组成。）（1）师：这是小华同学提供的他和他的父母一家三口的身份证号码，请你利用课前收集的有关知识和小组同学交流交流，猜一猜：这三个身份证号码的主人分别是谁？并说说你是怎样猜的？（屏幕显示：***52x

***447

***115）

（2）学生汇报：

2、调查汇报，提出问题。

（1）汇报课前搜集材料情况，交流感受。

师：我们的生活已步入到数字化时代，你们在生活中还遇见过哪些数字编码？（学生发言）（2）通过具体情境，让学生感受数码的作用。

师：同学们都是生活的有心人，周老师也不甘落后，用相机拍下一些生活中的数字编码，你们想来看看吗？（课件出示）

师：看完这些生活中的数字编码，你有什么感受？（小结：数字编码运用广泛，使用便捷，这就是他的好处。板书：好处：广泛

便捷）（6）ｚｈｏｕｙａｎｂｉｎ779933@163.com(5)1013515077

2.20117910545数字与编码教学设计 篇二

师:同学们, 你们知道我是谁吗?

生:王赛军。

师:你们怎么知道我是王赛军的呢?

生:屏幕上写的 (泰州市姜堰区实验小学王赛军) 。

师:除了我, 还有很多人叫王赛军这个名字。如果在百度上输入“王赛军”三个字, 搜索一下, 我们一共可以找到1万多条信息。老师从中挑选了几条, 你们能从我给的几条信息中确定, 哪一个不是我, 哪一个可能是我吗?

出示:

1.某公司员工王赛军同志在退休前光荣地加入了中国共产党。

2.湖南省郴州市嘉禾县肖家镇党委副书记王赛军等4名事故责任人因矿难被免职。

3.《小学教学参考》“用分数表示可能性的大小”教学设计与反思作者王赛军。

4.新塑科技有限公司主要联系人王赛军女士。

5.王赛军老师获泰州市小学数学优质课评比一等奖。

生1:第四位一定不是老师您, 因为老师是男的, 而这里写的是女士。

生2:第一位也不是您, 因为他已经退休了, 你还很年轻。

生3:第二位也不是您, 因为他不是教师。

生4:第三位可能是您, 因为他也是老师。

生5:第五位也可能是您, 因为您也是泰州的, 而且, 您能在这里上课, 一定很优秀, 所以上面这个王赛军应该就是您!

片断二:高于生活, 发展学生数学化水平。

师:既然有这么多个王赛军, 那到底怎样才能确定哪一个是我呢?

生:身份证能表示您的身份, 而且不会错。

师:这里有两个身份证, 谁能确定哪个是我?

321284198206280042

321082197911180635

生:第一个肯定不是您, 因为我妈妈跟我说过, 身份证的倒数第二位是双数的是女性, 单数是男性。第一个身份证的倒数第二位是双数, 说明是位女性, 所以不是老师您。

师:你了解得真多。

师:一般什么时候能用到身份证号码?

生:坐飞机, 住宾馆, 出境游……

【教学反思】

数学是一门科学, 它具有严密性和系统性, 是对生活的提炼和升华。教者应充分挖掘学生已有的生活经验, 利用身份证号码中蕴含的一些简单信息, 引导学生进一步熟悉身份证号码中的数字所表示的意思, 让数学与学生生活紧密结合, 使学生乐于学习数学, 使课堂焕发出生命活力。

片断三:基于生活, 提升学生应用数学的能力。

师:身份证里加入身高、体重、鞋码、血型、民族等信息, 行吗?为什么?

生1:身高和体重、鞋码都有可能发生变化, 不准确。

生2:血型和民族可以……

师:不久的将来, 身份证有可能再加18位, 用国际通用码和基因编码来进一步确认身份, 也有利于公安部门进行工作。

【教学反思】

在这部分的教学中, 我努力为学生创设了和谐的教学氛围、宽松的学习环境, 让学生在熟悉的生活情境中进行自主学习, 使学生认识到现实生活中处处都有数学的影子, 激发学生的学习兴趣, 提高学生的数学应用能力。

片断四:用于生活, 巩固学生所学数学知识。

师:其实呀, 编码不仅给我们的生活增添了色彩, 也可以帮助我们解决许多实际问题! 老师这里有一个警察破案的故事, 现在就请大家当一回小警察, 找到有助于解决问题的信息。

(师播放录音。)

师:小警察们找到对破案有帮助的信息了吗?哪位警官先来分析一下这起盗窃案的案情?

生1:根据身份证号码倒数第2位的数字7, 我知道了罪犯是一名男性, 19771016说明他三十多岁。

生2:我知道了犯罪现场在花园小区4号楼401室。

生3:根据电话号码我知道了罪犯的藏身之所。

……

师:根据你们找到的这些有助于破案的信息, 警察成功地抓获了嫌疑人。但案子虽然破了, 老师仍然有一个疑问, 罪犯有主人的身份证和银行存折, 可以到银行取钱吗?为什么?

生:取不出钱, 因为他没有密码。

师:对了, 失主的存折设置了密码。密码也是一种较特殊的编码。像电话号码、密码、身份证号码这些代表个人信息的编码, 我们大家在使用时应注意保密, 妥善保管。

【教学反思】

3.《数字编码》教学设计 篇三

教学目标：

1.了解数字编码在生活中的广泛应用，初步体会数字编码思想在解决实际问题中的运用。

2.通过观察、比较、猜测来探索身份证号码的编排规律，初步学会对身边的事物进行编码，进一步提高学生的思维能力、分析能力和解决问题的能力。

3.通过编码的应用，提高搜集信息、分析、处理信息的能力，体会到数学与现实生活联系紧密，激发对数学学习的兴趣及应用数学的意识。

教学重、难点：探索身份证编码编排的方法，体会编码编排的特点。

一、前置作业

1.请认真阅读课本《数字编码》。

2.搜集信息，认真思考，完成下表。

二、课堂学习

（一）创设情境，导入新课

同学们，老师布置了让大家回去调查家人的身份证号码。现在，只要你说出一个身份证号码，老师就能猜出是你爸爸或是你妈妈的身份证号码！（学生说号码，教师猜）你们想知道老师为什么猜得这么准吗？因为这些信息就藏在这个号码里面！这节课就让我们共同来研究“神奇的数字编码”吧！

板书课题：身份证编码

（二）小组交流

请同学们拿出收集的身份证资料，先分组交流，观察、比较、猜测，探究身份证编码的一般规律。

（三）全班汇报交流

（1）第1、2位上的两个数字表示省份（自治区、直辖市）。

（2）第3、4位上的两个数字表示所在的城市。

（3）第5、6位上的两个数字表示户籍所在的县（区）。

（4）第7-12（或新号码的7-14）位上的数字表示这个人的出生年、月、日。

（5）年、月、日后面的两个数字表示居住地所在的派出所。

（6）身份证的第17位表示某人的性别。（单数表示男性，双数表示女性。）

（7）身份证的最后一个数字是校验码，也就是个人信息码，可以验证身份证的真假，是随机产生的。

（四）深入探讨问题

（1）问题一：刚才我们看到一个人的身份证号是1308041970 1208016Ⅹ，他的第18位为什么是Ⅹ ？

师：其实是通过上面公式的運算后得到10，如果写10，身份证号码就会超过18位，就不符合标准了，所以用Ⅹ代替，Ⅹ是罗马数字10，不是字母“X”或乘号“×”，也不是叉“×”。

（2）问题二：出示：130804197012070440

师：看这个身份证，谁知道我的生日是哪一天？

师：确实，生日就是12月7日，那你们想一想，为什么身份证上用两个数字07来表示出我的生日？用一个数字行吗？三个呢？你怎么想的呀？

生：日和月都是两个数字 。

（3）问题三：这是老师以前的身份证号，有区别吗？少了哪几个呀？为什么在生日上增加19？（课件出示：130804197012070440， 1308047012070440）

生：现在有些人说自己都是12年生的，就是不说是2012年生的。

师：比如1912年和2012年出生的人他们的身份证号就可能相同，这样新生儿童和百岁老人就没法区别了，而且为了防止伪造特意添加了验证码，使身份证更加完善。我还听说到2010年左右，中国可能要把基因信息也编进身份证，到那时候，身份证就会表示更多的个人信息了。

（4）问题四：

师：一对龙凤胎，他们的身份证编码会是一样的吗？那至少在哪会有区别呢？

学生说出结果后老师出示张老师家双胞胎的身份证号码。

小结：小小的身份证号码隐藏着一个人这么多的信息！我们一定要注意妥善保管！

师：像身份证这样，把小小的10个数字，通过一定的排序，赋予它们特定的含义，就形成了神奇的数字编码了。（板书：数字编码）

（五）身份证的应用

师：那你知道在生活中，什么时候会用到身份证呀？

（学生举例）

生：出门住旅馆的时候用。

生：坐火车买票或去北京的时候用。

生：到银行办银行卡的时候用。

……

师：身份证号码是数字编码中的一种，我们下节课继续学习其他的数字编码。

三、巩固应用

（1）130832196702223045 这个人的生日是（ ）， 性别是（ ）。

130804201402040036 这个人的生日是（ ）， 性别是（ ）。

（2）在收集身份证号的时候，王鑫查到了爷爷、爸爸、妈妈和自己的身份证号码，可是王鑫忘记了标注，结果搞混了四个人的身份证号，你能说出哪个身份证号分别是谁的吗？

130804200310200724

130804197611061525

13080419480409241Ⅹ

130804197103082133

3.其实，我们班上的每个同学在学校里都可以有一个属于自己的编号，请你尝试运用今天所学到的知识为自己编一个喜欢的学号。

四、反思评价

4.《数字与编码》的优秀教学设计 篇四

《数学课程标准》对数学教学活动提出的基本理念是“数学教学活动应激发学生的学习兴趣，向学生提供充分从事数学活动的机会，帮助他们在自主探究和合作交流的过程中获得广泛的数学活动经验”。基于以上理念，我合理利用学生丰富的生活经验，将其作为教学资源，激发学生的学习积极性，引导学生用网络资源学习这部分内容，并制定出下面的教学目标。

了解身份证编码的编排方法，体会编码编排的特点，初步学会编码。培养学生收集信息的能力和观察比较的能力。使学生体会到数学与现实生活的紧密联系，激发学生对数学的学习兴趣及应用数学的意识。培养学生的创新意识和创新的思维品质。

本课的重点是了解邮政编码和身份证编码，体会编码编排的特点，学会编码;难点是怎样科学合理地编码。

为了体现本课的设计理念，我构建了课内课外相结合的探索性学习的教学模式，，即课外调查收集，课内创设情境-自主探究-拓展思维-实践应用几个环节。

1、调查收集。

学生通过与家长交流了解自己的身份证号码以及身份证号码中包含的信息，了解所住位置的邮政编码。

2、创设情境。

现在我们学生中有很多学生家长是从事商业，所以在导课中教师可以利用多媒体播放一个有趣的商业秘码，这一个生活化的情境引发学生的兴趣，使学生产生自主探索和解决问题的积极心态。学生也因此说出生活中经常见到的数字编码，如车牌号码、火车编码、邮政编码等。再由学生选择与自己联系密切的编码进行研究，学生很自然选择了熟悉的邮政编码和身份证号码，进而引出本课的主要研究对象。

3、自主探究。

现在小孩出生后就已经有了身份证号码，课堂上他们将自己的身份证号码与同学的.比较，观察身份证号码中包含的信息。根据学生查询到的信息，教师提出疑问：“身份证中的每一种信息分别是由哪几位数字所表示的呢?”使学生产生进一步探索的欲望。

①调查身份证号码编排的方法。当学生产生探索欲望和兴趣之后，教师考虑到应当如何提供适当的条件，引导学生通过观察、操作、思考、交流的方式去探索身份证号码的编排方法。可以在网页里为学生提供了一些身份证号码，学生通过观察比较各地区的身份证号码有哪些相同和不同的数字，和小组内的同学交流自己的想法，促进了各个层次学生的多向交流和共同发展。

②体会身份证号码编排的特点。身份证号码的编排虽然很长，但很科学。通过观察，学生发现全班同学的身份证中没有重复的号码。这时学生提出疑问：我的身份证号码中怎么有“X”?“如果是孪生兄弟身份证号码会不会是一样的?”教师可以适时点拨学生到身份证的编排方法里找一找，哪一位数字能够区分相同地区相同年龄、性别的人，学生发现最后一位数字“个人信息码”可以区分，切身体会到身份证号码编排的唯一性、科学性和合理性。

4、拓展思维。

为了拓展学生的学习内容及空间，提高学生的综合素质，让学生的思维更开阔，了解常见编码的编排方法，以丰富学生的编码知识，扩大学生信息量，使学生的思维更加活跃。

5.实践应用。

学习数学知识不是目的，重要的是从中体会到数学在生活中的价值，体验到学习数学的乐趣，获得学习数学的兴趣和信心。教师可以根据学生的生活实际，组织讨论怎么为自己编制一个学籍号。

5.《数字与编码》评课 篇五

学习数学知识不是目的，重要的是从中体会到数学在生活中的价值，体验到学习数学的乐趣，获得学习数学的兴趣和信心。从胡琴老师的课堂上可以看出孩子们的学习热情高涨，在较高层位上提高了学生的思维能力，分析能力和解决问题的能力，本课较为成功。

本课的教学设计创造性的使用了教材，有效运用多种学习方式，为学生营造了一个自主探究合作交流的广阔空间。通过让学生课前调查了解身份证的有关知识，使一些广泛存在于生活，为学生所熟悉的数学一下子展现在学生的眼前，使数字与编码这一看似很抽象的问题变得直观、有趣。全课采取课外收集调查——课内创设情境——自主探究——拓展思维——实践应用几个环节来展开教学。

1、导入环节能够合理利用学生丰富的生活经验，将其作为教学资源，激发学生学习的兴趣。如：课前出示四条信息，让学生猜猜哪个才是我？并说说你这样猜的理由？通过这一生活化的情境，引发学生的学习兴趣，使学生产生自主探索和解决问题的积极心态。

2、新授环节体现一种讲解与探究的合谐。通过采用课内课外相结合的探究模式，让学生课前调查了解身份证号码编排的有关知识，来了解学生的知识基础，在学生已有知识的基础上进行再探究，找准了利于学生发展的最近发展区。学生已会的内容教师尽量少讲，甚至不讲，对于那些还没有完全掌握的地方，教师在引导学生再进一步探究，对于学生不知道的地方，教师更是耐心的适时的给予讲解。如教师首先让学生说说你对身份证已经有了哪些认识，了解了身份证号码编排的哪些规律，当学生回答后，教师在让学生说说你对身份证号码编排还有哪些疑问。充分尊重了学生的个别差异。当学生提出身份证号码的最后一位校验码X表示什么时，教师对学生的疑问进行了及时的讲解。

3、练习的设计层层递进。通过设计男子过海关被抓住的情境来巩固通过顺序码来辨别人的性别这一知识点，通过小明家的客人一题，可以让学生先通过地址码来区分主人和客人的身份，再通过顺序码来辨别主人和客人的性别。

4、注重实践与应用，体验一种编码的思想。教师在教学中反复地问学生为什么使用编码，这样做有什么好处，让学生体会到编码的科学性，合理性。通过说说生活中的编码问题，为自己设计一张身份证等活动，让学生充分体验并认识到数学的简洁美，将这种编码的意识深深地植入学生的心中。

6.数字与编码说课稿 篇六

高峰完小

尹本怀

一、说教材

1、教材的地位及作用

《数字与编码》是人教版数学五年级上册第七单元“数学广角”的内容，是新课标新增加的实践活动课，主要是向学生渗透一些重要的数学思想方法。本课选取的是例2的教学内容作为一课时进行，是通过学习身份证号码编排的知识，使学生初步体会数字编码思想在解决实际问题中的作用，并通过观察、比较、猜测来探索数字编码的简单方法。让学生初步尝试运用数字进行编码，初步培养学生的抽象概括能力，通过实践加以应用，从而体会到数学应用的广泛性，提高学生学习数学兴趣的积极性。

2、说教学目标

知识目标：通过了解身份证编码的含义，体会数字编码编排的特性及广泛性，从而初步尝试编码。

能力目标：通过了解身份证编码的含义，培养学生分析编码的能力。在探索编码含义的过程中培养学生搜集信息、观察、比较、分析的能力。

情感目标：通过编码的应用，使学生体会到数学与现实生活联系紧密，从而培养学生对数学的学习兴趣。

3、本课的重点和难点：探索身份证编码编排方法，体会编码编排的合理性，科学性，尝试编码。

二、说教法

本节课，从学生已有的生活经验和知识基础出发，采用如下教学方法： 情境创设法。教学情境的创设要立足于学生的学生生活，贴近学生的生活经验和知识背景。因此，课前，我布置学生了解身份证号码信息，通过猜游戏引人本课学习，让学生感受到数学就在我们身边。

启发式教学法。通过精心教学设计导入，引发学生兴趣，明确目的，进入课题。组织引导学生通过身份证号码入手探究身份证编码激发学习兴趣。启发式教学方法贯穿整个课堂，使学习变得生动活泼，锻炼学生的灵活性、应变能力等，从而培养学生学习主动性和思考解决问题的能力。

2、说学法

自主探究。对于身份证号码的编码规律是让学生自己去观察、比较、讨论发现的。

小组合作学习。让学生将课前收集到的身份证号码在小组内交流，通过观察、比较发现规律，小组内设计编码等。

三、教学准备：课前，布置学生通过各种方式收集生活中的数字编码及相关的编码知识。

四、说教学过程

（一）创设情境，游戏导入。课堂以游戏方式导入，诱发学生的好奇心，增强趣味性，引发学生的兴趣和探究的欲望，使学生产生自主探索和解决问题的积极心态，并为新课展开埋下伏笔。通过学生收集身份证号码，为学生所熟悉而常被忽略的“数学”一下子展现在学生眼前，使“数字与编码”这一看来似抽象的问题变得直观、有趣。

（二）讨论交流，探索规律。一个学生去分析身份证号码有一定的困难，以小组合作的形式进行探索便于比较、发现规律，6、7个身份证号码更利于学生观察、比较、判断寻找编码的一般规律，在较高层位上提高学生的思维能力、分析能力和解决问题的能力。为了让学生展示自己探索结果，在交流中建构认知，在各小组对自己研究的对象有了一定的认知后，给他们提供一个相互交流的平台，并充分发挥教师的指导作用，帮助学生了解身边身份证编码知识。

（三）实践运用，了解身份证的作用。创设问题情境，运用所学知识解决问题，在实践中巩固。了解身份证在实际生活中的作用，感受数学编码与生活的密切联系。

（四）联系实际，拓展思维。实际生活中的数字编码有很多，与我们的生活紧密联系，使学生体会到数学与现实生活关系紧密，为进一步的学习打下基础。

7.20117910545数字与编码教学设计 篇七

H.264/AVC是由ISO/IEC运动图像专家组(MPEG)与ITU-T视频编码专家组(VCEG)联手制定的最新视频编码标准。其主要特点是具有更高的编码效率和更好的网络适应性[1]。与目前流行的MPEG-2压缩标准相比,在相同重构图像质量条件下,H.264/AVC能节约大概50%的码流[2,3]。H.264/AVC优异的性能使其在高清数字电视广播、视频实时通信等方面有着广泛的应用前景。

由于H.264编码算法的高复杂度性,在编码系统实现上,目前主要有基于FPGA解决方案、基于DSP解决方案以及采用ASIC方案等方法[4,5]。FPGA与DSP方案使用方便灵活,但相对成本较高。而采用ASIC方案则成本低,功耗小,而且编码效果更好。本文采用以ASIC实时编码芯片为核心,设计出一种高清数字电视实时编码系统,该系统具有实时性好,体积小,成本较低等特点。

1 H.264实时编码芯片

本文采用的H.264实时编码芯片的内部电路组成框图如图1所示,主要包括视频编解码、音频编解码、视音频输入输出接口、系统复用解复用以及主机控制接口等模块。芯片视频输入和输出支持SMPTE274M,SMPTE296M-2001以及ITU-R BT.656-4标准,支持高清视频信号1 920×1 080p,1 920×1 080i,1 280×720p和标清视频信号,音频信号输入输出则通过I2S实现。主机控制接口HOST工作于串行或者并行方式,外部MCU可以通过该接口完成对编码芯片的参数设置与控制。

2 高清编码系统设计

H.264高清编码系统的总体结构框图如图2所示,主要由视音频输入接口、TS流输出接口、H.264高清编码模块、主控模块等部分组成。视频输入支持HDMI,S-video,CVBS,YPb Pr接口,并支持1路模拟立体声输入。方案支持高清视频信号(1 920×1 080p,1 920×1 080i,1 440×1 080i,1 280×720p)和标清视频信号的H.264视频格式的编码。主控模块MCU采用基于ARM7内核的LPC2210,利用Si I9135芯片设计了HDMI高清视音频输入接口,并运用ADV7401,CS5361设计了模拟视音频输入接口,ASI输出接口则通过CY7B923实现。从HDMI输入的视音频数据以及经过A/D转换的视频音频信号都送到FSTD16211中进行输入信号的选择,MCU通过设置XOE端,选择不同的视音频数据信号进行实时编码。通过以太网接口能实时对编码系统进行监视和控制,获取编码系统的工作状态并对编码参数进行配置。

2.1 HDMI数据接口

HDMI可以实现未压缩的高分辨力视频和多声道音频数据的传输,其传输结构如图3所示[6]。它包括3个不同的TMDS数据通道和1个时钟通道,传输的信号有视频信号、数据岛和控制信号,不同的信号采用不同的编码方式,使得每个时钟周期内每个通道都传输10 bit。显示数据通道(DDC)由美国视频电子标准协会(VESA)规定,发送端可通过DDC通道读取接收端的EDID信息,从而实现发送端和接收端之间的配置以及状态信息的交换。CEC通道则实现相连设备的高层控制功能。

本文采用支持HDMI1.3规范的专用芯片Si I9135。该芯片在音频上支持DTS-HD和杜比True HD格式;在视频上支持10位/12位的颜色深度和1 080p@60 Hz视频格式。芯片内部具有预先编程的HDCP密钥,可提供高级别的HDCP密钥安全机制。HDMI接口硬件框架如图4所示。

Si I9135寄存器逻辑控制模块主要用于实现HDCP的授权、视频音频处理、辅助格式以及省电模式等功能。本文通过2个端口访问Si I9135控制寄存器,第1个端口通过DDC通道,由HDMI电缆与HDMI源设备连接,可以对HDCP操作寄存器和普通寄存器进行设置,实现对HDMI输入接口的HDCP操作;第2个是本地I2C接口,编码器主控MCU可以通过该串行总线访问Si I9135的通用寄存器和普通寄存器,完成有关视频音频等参数的设置。

本文利用E2PROM AT24LS02B存储EDID数据结构,EDID数据信息是以128 byte为一个Block单位的数据结构,符合EDID1.3规范,完整的数据块包含了产品序列号、EDID版本信息等内容,HDMI源设备通过I2C总线从AT24LS02B中读出EDID数据,AT24LS02B采用的是双向供电的方式,分别由HDMI源设备和编码器5 V电源提供。

2.2 模拟视音频输入接口设计

模拟视频输入采用ADV7401实现,ADV7401是高性能的单片多格式视频解码器,内置采样频率高140 MHz的ADC。本文具有多个模拟视频输入端口,包括有S-video,YPb Pr,CVBS接口标准,最高支持1 080i的高清视频信号输入,允许PAL,NTSC,SECAM的标准视频,输出YCr Cb的数字视频信号将送到ASIC编码器中进行编码。

模拟音频输入接口采用24 bit差分输入立体声模数变换器CS5361来实现。通过MCU设置,输出的数字音频信号为I2S格式,采样频率在2~192 k Hz之间选择。其硬件框图如图2所示,其中M1M0设置操作模式,本文支持32 k Hz,44.1 k Hz和48 k Hz这3种采样频率;M/S设置CS5361的工作模式;HPF用于设置高通滤波器和直流偏移校正,由于模拟通道可能引起的直流偏置将影响音频AD的性能,通过MCU控制该管脚对直流偏移进行校正。

2.3 ASI输出接口设计

ASI输出接口通过CY7B923来实现。CY7B923是一种用于点对点之间高速串行数据通信的发送芯片,可兼容DVB-ASI、光纤、IBM ESCON及SMPTE-259M等多种传输协议,适用于光纤、同轴电缆和双绞线等传输媒介。

ASI输出接口框架如图2所示,经过实时压缩的高清码流通过D[7:0]输入CY7B923,从OUTA±差分输出,CKW是时钟信号。MCU实现对CY7B923的控制,通过SC/D进行特殊字符/数据选择,当该脚为低电平时,对输入数据使用8B/10B数据码表进行编码;SVS为高电平时,将发送1个违例字符。

2.4 主控模块设计

MCU采用嵌入式单芯片系统LPC2210[7],如图2所示,将LPC2210外部存储器接口配置成4组,分别接Flash、SRAM、实时编码芯片以及以太网控制器,每个模块的起始地址分别为0x80000000,0x81000000,0x82000000以及0x83000000,分别通过4个外部存储器配置寄存器BCFG0~BCFG4进行设置。以太网控制器采用RTL8019AS,键盘控制器采用FD650。FD650是一种带LED驱动控制的专用键盘扫描电路接口电路,内部集成有MCU输入输出控制数字接口、数据锁存器、LED驱动、键盘扫描、辉度调节等电路。

在控制软件设计方面,采用实时操作系统μCOS II[8],主控模块流程如图5所示,主要完成视频音频输入接口的初始化,ASI输出接口初始化、以太网以及编码芯片的初始化,并根据面板以及以太网接口进行编码参数配置。编码参数主要包括视频格式的选择、压缩码率、视音频PID以及PCR PID等。

为了使播控中心能通过以太网实时监控编码系统,获取编码系统的检测数据和工作状态,并对编码方式、编码图像的质量、码率、分辨力等进行控制,本文设计了基于SNMP协议的网络监控系统。SNMP协议是工作在UDP协议之上,使用UDP传输服务来实现数据报传送[9,10,11]。网络管理站对编码器状态的监视和控制主要通过查询代理MIB中相应对象的值来完成,要获得编码状态时,管理站向编码器代理发送Get Request,Get Next Request报文,设置编码器时则发送Set Request报文,代理都以GetResponse报文应答。本文同时利用代理向管理站发出陷阱的方式产生Trap报文,为编码设备向管理站报告故障和状态变化提供了通道。

编码器SNMP网管代理主要包括3个功能模块:编解码模块使SNMP报文以ASN.1中规定的基本编码规则BER进行编解码;数据请求及处理模块完成编码参数的设置与读取;陷阱触发模块向管理站产生Trap故障报文。

3 小结

H.264高清视频编码技术具有广阔的应用市场,不仅应用于视频广播编码、媒体网管、视频监控等商用产品中,而且也将用于数字媒体适配器、高清视频会议终端、IP视频电话和高清网络摄像机等消费类产品中。本文设计的H.264高清实时编码系统体积小、成本较低,满足了高清数字电视前端音视频编码的需要。

参考文献

[1]毕厚杰.新一代视频压缩编码标准——H.264/AVC[M].北京:人民邮电出版社,2005.

[2]高文,赵德斌,马思伟.数字视频编码技术原理[M].北京:科学出版社,2010.

[3]Advanced video coding for generic audio visual service[EB/OL].[2010-11-23].http://www-ee.uta.edu/dip/courses/ee5356/H264systems.pdf.

[4]韩文俊,张艳艳,任国强,等.基于双DSP的实时高清H.264视频编码器实现[J].电视技术,2010,34(5):33-55.

[5]戴卫平.高清电视发展趋势研究[J].有线电视技术,2010(3):72-75.

[6]High-definition multimedia interface specification version1.3[EB/OL].[2010-11-23].http://2011down.com/detail/uFVSTS.

[7]周立功.ARM微控制器基础与实践[M].北京:北京航空航天大学出版社,2003.

[8]LABROSSE J J.嵌入式实时操作系统μCOS-II[M].邵贝贝,译.北京:北京航空航天大学出版社,2003.

[9]徐明,陈奇,王凌武.SNMP协议分析与协议栈的实现[J].计算机工程与设计,2006,27(14):2669-2672.

[10]李明江.SNMP简单网络管理协议[M].北京:电子工业出版社,2007.

8.20117910545数字与编码教学设计 篇八

关键词：新版ISRC编码 音像出版 版权保护 数字环境

中图分类号：D923.4 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2012）010-124-02

《中国标准录音制品编码》是一项国家标准，为在中国登记的录音制品和音乐录像制品提供在全世界唯一的标准标识代码。之前，音像出版行业使用的是批准于1992年、并于1993年开始推行的《中国标准音像制品编码（CSRC）》（GB 13396-92），根据产业发展和国际对接的需要，ISRC标准在2009年发布了新修订版本，即《中国标准录音制品编码》（GB/T 13396-2009），并于2010年开始试点实施。

从组建成立中国ISRC中心，到2011年的两阶段试点运行工作，到2012年的全国范围的正式全面实施，新版《中国标准录音制品编码》在近两三年紧锣密鼓声势浩大的推行过程中，收获了不少业界的肯定和支持，但也显露出了某些问题。本文中，笔者即以音像出版行业一线从业者的切身体验，对于目前实行的这部新版ISRC编码进行一些探讨。

1 ISRC标准的源流及中国化

ISRC编码对于录音制品而言，就好像“身份证”一样重要。ISRC其实是International Standard Recording Code（国际标准音像制品编码）的字母缩写，由国际标准化组织（ISO）在1986年公布的国际标准（ISO 3901-1986）中提出并确定的，并于1989年授权国际唱片业协会（IFPI）作为ISRC编码的国际注册机构，负责该编码在世界范围内的推广、管理和实施。

ISRC进入中国是以1992年5月中国国家技术监督局批准的一项强制性的国家标准《中国标准音像制品编码（CSRC）》（GB 13396-92）为标志。该标准规定，自1993年1月1日起中国所有音像出版社都必须在其生产的每一种音像制品（包括唱片、录音带、录像带、激光视盘等）上，对所录入的节目以及节目中每一项可以独立使用的部分编加一个以“ISRC”为标识的国际标准音像制品編码。该标准结合了中国音像出版业当时的实际状况，规定每一种音像制品对应一个编码，可谓“有中国特色的ISRC”。

上述标准实施十余年，渐渐不能适应产业发展的要求，于是2009版《中国标准录音制品编码》应运而生，自2011年4月试点施行，2012年1月1日起在全国范围内正式全面实施。比起1992版本，新版《中国标准录音制品编码》更加适应当前的文化传播环境和音乐娱乐消费方式；对于整个中国音像行业来讲，也更加顺应其日益标准化、产业化趋势要求。

2 新旧版ISRC标准的核心区别

仔细甄别不难发现，1992版ISRC标准的全名是《中国标准音像制品编码》，而2009版ISRC标准的全名是《中国标准录音制品编码》，从“音像制品”到“录音制品”，虽然是细微的一字之差，却反映了新旧编码标准的最大区别：标识对象。简单而言，1992版ISRC标准是每一种音像制品对应一个ISRC编码，针对载体；2009版ISRC标准是一首曲目对应一个ISRC编码，针对内容。

虽然1992版ISRC标准在“主题内容与适用范围”中明确该标准“使每一种音像制品以及它所包含的每一项独立的节目均可获得一个唯一的国际标准音像制品编码（ISRC），并具有明显的类别区别”，在“ISRC 国家码-出版者码一录制年码-记录码-记录项码/类别代码”的12位标准编码格式中，也以“记录项码”来主要区别同种音像制品中“每一项独立的节目”，但在无论是从国家版权管理部门的编码申领发放原则来看，还是从各个出版单位实际操作的约定俗成而言，ISRC编码的“身份认定”功能还主要是针对“每一种音像制品”而言。

而在2009版ISRC标准中，强调了其标识对象为音像记录本身，而非具体的产品或载体，而这一点在1992版ISRC标准的实际应用中体现不足。2009版《中国标准录音制品编码》第一章第二条规定：“本办法所称的制品，是指录制完成的录音或音乐录像节目，与该节目的载体无关。”从编码申领发放原则和实际操作要求中，也特别凸显了这一点。新标准变制品登记为单曲登记，要求出版单位为每一首（段）节目进行编码申报，由33项制品元数据信息及其他补充文件进行区别。可以说，在新版标准中，ISRC编码真正回归了它“标识音像记录”的原初功能。

这样一来，原先在音像制品版权位置也联袂出现、却常常被弱化乃至忽视其地位的ISBN编码终于“正名”，也真正实现了其标识产品的基本功能。而且，基于“录音制品”四字的编码定位，电影、电视剧等录像节目不再使用ISRC编码，只使用音像制品和电子出版物专用书号，即ISBN。就连音像出版单位向新闻出版总署填报的出版统计月（年）报表、录音录像制品复制委托书，其中的原“ISRC”项目也都由“音像ISBN”项目替代。ISRC与ISBN这一对长相相似、功能迥异的“编码兄弟”，藉由2009版《中国标准录音制品编码》的颁布实施，终于区分清楚。

3 新版ISRC标准的重要意义

虽然1992版ISRC编码在第1条“主题内容与适用范围”中即明言：“本编码不仅为音像制品的出版、发行及收藏等部门进行科学管理和信息交换创造方便条件，也有利于音像制品的版权保护和市场管理。”但从实际效果来看，它对于规范音像出版管理功不可没，在版权保护和贸易方面则显得捉襟见肘，在新业态蓬勃发展、国际音像业交流日益密切的今天，已经明显不能适应时代发展的步伐，ISRC编码标准的推陈出新势在必行。

2009版ISRC标准非常明确地将制品登记变为单曲登记，这一核心转变的目标，显而易见是瞄准与国际同业的接轨、与数字环境下新业态的接轨。可以说，编码登记方式的重大变革将有助于搬移制约行业发展的客观障碍，顺应了中国音像出版业产业化、标准化的趋势和要求。

（1）放眼中国音像出版业近年的发展，音像载体不断演进，数字技术和网络传播引领新的业态方向，音乐作品的发行传播方式发生极大变化，原有的市场格局和商业模式也被颠覆。以前，唱片公司的发行行为被俗称为“发片”、“发碟”，强调的是基于传统唱片载体、以“张”或“套”为计量单位的产品概念。但现今改“发片”为“发单曲”，基于网络传播、手机点播等多种新兴渠道，亦可实现录音制品的传播和销售。因此，要实现基于上述数字网络环境的内容传播、销售、跟踪和进一步的版权交易，必须实施单曲登记并享有独立唯一ISRC编码的标准办法。

（2）新编码实施对于与国际ISRC系统对接、与世界唱片出版业贸易交流有着重要的现实意义。正如前文所述，1992版ISRC标准是对ISO 3901-1986《信息与文献——国际标准音像制品编码（ISRC）》的“非等效采用”，注册管理系统不完备，也未加入国际ISRC体系。随着唱片业的发展，国际标准化组织（ISO）已于2001年将ISO 3901-1986修订为ISO 3901-2001《信息与文献——国际标准音像制品编码（ISRC）》，更凸显对单个作品的版权保护。换句话说，从ISRC标准修订这一行为来说，我国自本世纪初便已显落后，这必然为接轨国际唱片业带来障碍。因此，颁布实行新版ISRC标准可谓刻不容缓，这对于音像出版业的对外交流合作有着显而易见的促进作用。

（3）新版ISRC标准亦被期待在版权保护方面有更大的作为。与旧版标准偏重对于音像制品的规范管理相比，新版标准凸显对于单个作品的版权标识，这为版权保护的深入化、细致化奠定了较好基础。如果能够以法律制度完善、保护力度加强的大环境作为配合，这部新标准可期待为版权保护起到很好的促进作用。

除了以上三点，新版ISRC标准在推行过程中，还促进了音像出版内容资源的规范整理工作。根据旧版标准，同一首曲目在不同年代选编入不同专辑再版，即使不做任何改变，也会获得若干个不同的ISRC编码，这与ISRC标识的唯一性和准确性原则相悖。新版标准即有效规避了这种情况。另一方面，由于所有新版标准实行前出版的节目内容都需要重新申报编码，这在事实上促进了音像出版单位对于自家版库资源进行了重新清点和整理，在整理的过程中很多资源就可以得到重新认识和利用，这也算是新版ISRC标准实行的意外之得。

4 在实际操作过程中出现的问题

《中国标准录音制品编码》及其实施办法毕竟面世不久，在与现实接壤的过程中不可避免会有问题出现。笔者根据两年间新编码试行过程中遇到的实际问题进行了总结归纳，在此提出以期探讨。

（1）新版ISRC标准对版权保护以及版权贸易的促进效果还有待强化。目前，新编码的具体实施工作是由新成立的中国标准录音制品编码（ISRC）中心承担，全面负责ISRC编码的分配、管理和相关数据库维护工作。音像出版单位为了获得ISRC编码，要填报制品元数据信息表并提交符合规定的制品。但這样一个数据库平台，虽然要求申报者填报多达33项的繁琐数据表格，但是对于填报内容的真实性不能进行甄别，甚至对于录音制品的音频内容是否重复也无法提供任何技术手段进行区分。如果出现登记者错误填报、甚至恶意抢注非自有节目内容的情况，新编码标准及其平台将作何处置呢？

请看《中国标准录音制品编码》的第三章“ISRC编码申领”，其中第十一条规定：“登记者应保证其填报的申领信息和所提交的制品真实、准确、完整，制品必须与填报的元数据信息保持一致。”第十二条规定：“制品的内容和版权授权应符合相关法律法规的规定，因制品内容违法或版权侵权而产生的后果由登记者自行承担。”也就是说，这其中并没有监管和约束机制，这个数据库平台不能保证其所载内容完全真实合法。那么，在这个平台基础上再谈版权保护和版权贸易，其可信度和效果也许就大打折扣了。

说到版权贸易，我们也注意到，无论是申报材料的文字要求，还是版权信息公示平台的界面设置，都是完全的中文环境。如果要实现国际版权贸易对接，现有中文数据平台不知是否还会进行语言转换，以实现国外用户的方便查询。

（2）新编码实施办法要求的申报手续复杂，过程繁琐，导致出版申报周期畸长，影响音像制品的出版效率。在线填报的制品元数据信息要求内容多达33项，这固然可以有效地对于不同编码节目进行区别，但某些项目设置的必要性还值得商榷。同时，在线填报和制品提交的格式要求都较为苛刻，尤其是在刚刚试行的时候由于缺乏沟通和经验，一次报过率较低，无形中加长了申报周期。习惯了旧版ISRC标准一年一次申请完全年版号的出版单位，在实行初期都纷纷感到难以适应。尤其是曲目容量多至几百首的大部头音像制品，对于漫长的填报申领过程更需要做好充分的心理准备。

以上问题的解决，需要音像出版单位与主管实施部门共同努力，多进行有效的沟通合作。出版企业应积极改变思路，适应新办法新制度；中国ISRC中心则需根据实际应用情况，改进申领方法，完善编码注册实施细则。新版ISRC标准适应音像产业发展的现状和趋势，如能良好有效运行，实现出版生产力的效益最大化，则可望为中国音像出版业的规范发展和健康成长再添新翼。

参考文献：

[1] 《中国标准音像制品编码（CSRC）》（GB13396-92）[S].

9.《数字编码》教学设计 篇九

教学内容：人教版课程标准实验教材五年级上册第七单元数学广角第114至115页

教学目标：

1、知识目标：通过了解身份证编码的含义，体会编码编排的特性及应用的广泛性，从而初步的学会编码。

2、能力目标：通过了解编码编排的含义，培养学生自己编码的能力。在探索编码含义的过程中培养学生收集信息的能力和观察比较的能力。

3、情感目标：通过编码的应用使学生体会到数学与现实生活联系紧密，从而培养学生对数学的学习兴趣。

教学重点

探索身份证编码的编排方法，体会编码编排的合理性、科学性。教学难点：

探索编码的编排方法，体会编码编排的合理性、科学性，初步学会科学合理的编码。

教学准备：

多媒体课件，学生课前收集家长的身份证号码，并简单了解身份证号码含义。教学过程：

一、导入新课。

昨天老师布置了让大家回去收集爸爸妈妈的身份证号码，现在，你们来考考老师，只要报号码让老师来猜，老师就能猜出是你爸爸或是你妈妈的身份证号码！（学生说号码，教师猜）

奇怪吧，你们想知道老师为什么猜得这么准吗？因为这些信息就藏在这几个小小的数字里面！这些光用数字排列的编码真的有这么神奇吗？这节课就让我们共同来研究“神奇的数字编码”吧！

板书课题：数字编码

二、讨论交流，探索规律。

1、师：身份证在我们的生活中非常重要，那身份证的号码是怎样组成的呢？从这个号码中我们能获得哪些信息呢？下面我们就以学习小组为单位，根据学习提示，进行研究。请一名同学读一下“学习提示”。（课件出示“学习提示”。）

（1）将组内成员调查到的身份证号码统一整理在表格内。（2）仔细观察，这些身份证号码是由多少位数字组成的？

（3）讨论交流，身份证号码各个数位上的数可能代表的含义是什么？

2、小组合作学习,讨论交流。

3、学生汇报学习成果，师补充讲解：

师：好，就到这，刚才同学们学习的非常认真。下面我们开始汇报。哪一组愿意来汇报一下你们的学习成果。（指名）

生:我们小组通过合作学习发现,每组身份证号码都是由18位数字组成的。师：你们组同学真认真，是的，现在人们使用的是第二代居民身份证，号码都是由18位数字组成。而第一代居民身份证的号码只有15位数，相比较，二代身份证存储信息更多，更科学。第二个问题，哪一组来汇报？

生：我们组通过合作学习发现，我们调查到的身份证号码的前六位数字是相同的，都是“430321”，这就说明我们的家长在这些情况上是相同的。经过排除，我们发现他们唯一相同的就是都生活在湘潭县，也就是他们的地址是相同的，所以我们推测这六位数字是用来表示地址的。

师：这位同学分析得有道理，谁愿意再来说一遍，的确是这样。这是老师的身份证号码（板书：***148）我们一起来看前六位数字，其中第一、二位上的43两个数字表示我户口所在的省（板书：省）湖南省。

师：我们接着看，第三、四位上的03两个数字表示湘潭市（板书：县）；

五、六位上的21两个数字表示湘潭县（板书：县）。也就是说前六位数字为地址码。（板书：地址码）那么其余的数字代表什么含义呢？还有哪一小组愿意来汇报。

生：我们小组通过合作学习发现，第七至十四位上的数字正好和这个人的出生年月日相同，所以我们认为这几个数字是用来表示出生年月日的。

师：你们真是细心的孩子，那也就是说身份证号码的第7—14位数字表示的是出生年月日，也就是出生日期码。（板书：出生日期码）你能说说老师的出生年月日吗？（学生说老师的出生年月日。）

师：我有一个问题为什么5月、5日分别用05表示而不直接用5呢？ 生：一年中的月份有的是一位数，有的是两位数，为了使所有的身份证号码都是18位，所以月、日是一位数时要在前面添0。

师：我们继续来看，第15、16位上的数字又表示什么含义呢？老师告诉大家，这两位数字表示所在地派出所的代码。师：谁来说说第17位上的数字的含义。

生：这个数字是用来表示性别的，单数表示男，双数表示女。

师：眼力真好！被你看出来了。第17位上的数字表示性别（板书：性别）现在明白了为什么你只要报号码，老师就能马上猜出是你爸爸或是你妈妈的身份证号码了吧。

那么，这里的第15到17位(边指边画边说)是顺序码。（板书：顺序码）师：那么，身份证号码的最后一位数字的含义是什么呢？老师课前也了解了一些有关身份证号码的知识。派出所的户籍管理人员告诉我：新版身份证的最后一个数字为校验码，（板书：校验码）“校”在这里读jiao。也有的说是个人信息码，一般随计算机的随机产生，用来校验身份证的正确性。检验码分别是“0、1、2、„„10”共11个数字,当检验码为“10”时,为了保证公民身份证号码18位,所以用罗马数字“X”表示。同学们收集到的身份证号码中有这样的情况吗？

师：我们知道了身份证号码的排列规律，现在你能根据老师的身份证号码，介绍一下我的个人信息吗？

生：陈老师，女，1981年5月5日出生，湖南省湘潭市湘潭县人。

三、走向生活，巩固新知。

1.我们说了这么多关于身份证的知识，那么身份证到底有什么用？ 学生回答。（如：登机、住店、开户、更改户籍资料等等。）

教育学生：看来身份证在生活中用途很广泛，而且非常重要。因为它是我国目前唯一的法定个人身份证件，所以同学们以后有了身份证一定要妥善保管好，不要随意借给他人使用。

2.师：同学们，我们对于身份号码这一编码已经了解很多了，其实生活中的编码还有很多很多，留心观察过吗? 老师也带来了一些编码，咱们一起去看看。(课件：生活中的编码)

边看边介绍：参加比赛运动员身背的号码，车牌号码，门牌号码，标识产品型号、类别的条形码，银行卡的卡号，电话号码，身份证号码。

3.师：编码不但为我们的生活增添了色彩，还能帮助我们解决许多实际问题呢!（播放课件）警方在某次检查网吧身份登记记录时，发现了下面两组身份证号码。请你来当当小警察，判断一下下面两个身份证号码的主人哪一个不能进入网吧：***672、***125。小警察们，准备好了吗?我国《未成年人保护法》中有明确规定，网吧不可以接纳未满18周岁的未成年人哦!4.“小马虎”的难题。

（播放课件）师：有个小朋友叫小马虎，在课前收集了爷爷、奶奶、爸爸和妈妈四个人的身份证号码，但是不记得这四个号码分别是谁的了，你们能帮帮他吗？

***412 ***313 ***42X ***161 指名回答，说说是怎么想的。

师：同学们能够运用学到的数学知识去帮助别人，老师真为你们高兴。我先代表小马虎谢谢大家！

四、实践运用，尝试编码

师：其实我们的学号也和身份证一样是编码。你们都有学号吗？（有）我想找一下14号同学，14号一定是你吗？（对我们班而言是这样的）那么对于我们学校而言14号一定是你吗？

生：不一定，因为别的班还有这个号码的同学。

师：那就说明这个14号不是（唯一的），（板书：唯一）怎样给自己设计一个唯一的编码？可以包含哪些信息呢？

学生尝试编码。

（找出几个有代表的编码，上台板演：20090108、20031203011402）

师：请几位设计师都上台说说，自己编码的意思是什么？

生1： 2009是我们入学的时间，01表示我们是这年级的第一班，08是我的学号。

生2：20031203是我的生日，01也表示一班，14是我的学号，最后的02表示我是女的，要是男的就是01。

师：请同学们比较分析，说说谁设计的号码更好？

生：第二个也不好，只是为了和别的班同学区分，不需要生日，也不要性别。师：这样做，当然是做到唯一了，可是对于我们的要求而言，还不够（板书：简洁）。

生：8号同学设计的最好。既唯一又简洁。为什么8号同学要写08呢？（因为我们班有34人，超过了10要占两个位置）

师：现在就请大家按照这种方式：先写入学年份，再写班次，最后写学号，来统一下我们刚才写的编码。

学生动笔修改刚才的编码。

师：这个编码，可以作为我们的学号，来，把自己的学号和同桌说一说。

学生互相熟悉自己的学号。

师：看来，有了学号，不仅可以对同学们进行区分，还可以便于学校管理。

五、全堂小结：今天，我们了解了身份证编码的知识，初步学会了如何编码。

六、思考：通过今天和同学们的交流，老师把今天上课的时间用数码的形式记下来了，看看谁能够用最快的速度把它破译出来。

出示一个密码：（1312121543）（13年12月12日第15周星期四第三节）

10.《数字编码》教学反思 篇十

数字编码中我主要是让学生了解身份证号码的编排方式，体会编码的特点，初步学会编码，培养学生的实践能力。难点是怎样科学合理地编码。教学中，第一环节我以谈话交流：参加比赛的有110人，这里的数表示数量；小红是第110位比赛的选手，这里的第110位表示顺序，从而引出课题：数字编码。第二环节，寻找嫌疑犯，引发学生探究身份证号码中的秘密的兴趣，了解身份证的每一位数字代表的含义，尤其是会快速找到出生日期和性别，以及感受数字编码的作用和体会生活中的数字编码。第三环节，自主练习，通过运动会编码和学籍号编写，初步学会编码的方法。第四环节，回顾反思，总结本节课的收获。

在课堂上我做到：

一、教学体现了数学与生活的紧密联系。

让学生了解生活中很多地方都用到了编码，例如：图书编码、商品编码、运动员号码牌、门牌号码、银联卡、积分卡、电话、车牌号等等。了解到不同的编码表示的含义。让学生感受数学来源于生活，生活中处处有数学。

二、注重理解与运用。

在学生了解、掌握了生活身份证号码的知识之后，让学生亲身感受运用所学知识解决实际问题：帮助警察寻找嫌疑人的过程，培养了学生的探索精神，也让不同层次的学生在协作中互补，感受到合作交流学习的重要，使学生用积极的情感来学习数学。

上完这节课，我进一步反思自己的教学，发现在以下方面需要改进：不要简单地充当知识的传话筒，也不要把学生当作知识的接收器。而是把自己放在组织者、引导者、合作者的位置上，充分调动学生们的学习积极性和主动性，培养他们自主学习的能力和探索问题的精神。如果能放手让他们课前通过做社会调查，上网搜集资料，向家长咨询等活动，逐渐走“近”数学。

11.数字视频编码技术的研究综述 篇十一

1 视频编码的发展及现状

数字视频分辨率的提高使得原始数据量不断增多, 为了提高视频编码的压缩效率, 新的视频编码标准不断推出。1984年CCITT第15研究组发布了数字基准电视会议编码标准H.120建议。在1988年的时候, CCITT通过了视频编码标准H.261建议。H.261是视频压缩编码的一个里程碑。从这以后, ISO及ITU-T等发布的基于波形的编码标准中的编码方法很多都是基于H.261的混合编码。在1986年, 联合图像专家组成立, 对连续色调静止图像压缩算法的国际标准进行研究, 在1992年通过了JPEG标准。

在1988年, 活动图像专家组成立。并在1991年MPEG-2编码标准, 主要在VCD的视频压缩中进行应用。在1994年公布的MPEG-2编码标准, 不同的码率分别在不同档次、不同级别的视频压缩中应用。MPEG-2已经支持高清晰度视频, 但是要实现全面高清化还需要更高效的编码技术。

在1995年, ITU-T又推出了H.263编码标准。主要用于可视会议和多媒体通信等低码率视频的传输。

在1999年, ISO/IEC通过了MPEG-4编码标准, 此标准强调了多媒体通信的灵活性和交互性。

在2003年, ISO/IEC和ITU-T公布H.264视频压缩标准, 这个标准明显提高了视频压缩效率, 而且网络亲和性也很不错, 对误码及丢包的处理进行了加强。H.264增加了1/4精度预测、整数DCT变换等技术。

在2007年, 作为H.264/AVC标准可伸缩性扩展档次的可伸缩性编码SVC推出, 根据要求将视频分割成一个基本层和多个增强层。

在2013年, HEVC成为国际标准, 可以提供更好的视觉效果。HEVC对预测模型、变换技术等进行了扩展。

2 视频编解码技术基础

在通用的视频编码框器中, 一般使用一个编码框架, 但是使用多种压缩编码方法。不同压缩编码方法的原理也是不同的。这些编码方法是视频编码的基本工具。本节主要对预测编码, 变换编码及熵编码的原理进行详细介绍。

2.1 预测编码

预测编码是比较基本的编码工具, 常用的预测编码方法有帧内预测和帧间预测编码。帧间预测是用于消除时间冗余, 帧内预测用于消除空间冗余。因为时间冗余远远大于时间冗余, 下面主要对帧间预测进行阐述。

2.1.1 预测编码的基本概念

预测编码通过利用已知的信息对未知的信息进行猜测, 对实际值和预测值之间的差值进行编码。通过预测得到一个预测值, 实际值减去预测值得到一个残差:

如果预测方法比较好, 残差值就会比较小, 对残差进行编码的码流也会比较小。在解码端对残差进行解码, 使用与编码端相同的预测方法得到预测值, 进而重构出原始图像:

通常情况下, 可以利用若干已经编码图像像素的线性组合来得到预测值。考虑图像的特点, 预测一般以块为单位进行。需要将图像按照规则分割成具有规则的块。按照顺序对每个块分别进行预测编码。

2.1.2 帧间预测编码

帧间预测的目的是去除时域的冗余信息, 就是使用已经编码的图像对现在要编码的图像进行预测。预测方法的合理性关系到残差的大小。

帧间预测中比较重要的两个概念是运动估计和运动补偿。运动估计就是寻找当前编码的块在已编码图像的最佳对应块。并计算出对应块之间的偏移即运动矢量。如果当前帧是P, 参考帧是Pr, 当前编码块是B, 在Pr中找到与B块相减之后残差最小的块Br, Br就是B的最佳匹配块。这个过程称为运动估计。运动矢量也需要采用合适的方法编码到码流中, 这样在解码端才能解码出原图像。

运动补偿是由运动矢量及帧间预测方法得到当前帧的估计值的过程。它是对当前图像的描述, 说明当前图像的每一块怎么由其他参考图像的像素块得到。

运动估计和运动补偿都是消除时间冗余的重要方法。这两者直接影响到重建图像质量及压缩比。运动估计是动态过程, 而运动补偿只是一个静态的描述。

2.1.3 运动估计

运动估计有两种模型:非参数模型和参数模型。

非参数模型是一种把非参数的平滑度约束条件附加到二维运动场得到的运动估计模型。根据约束条件的种类可以分为确定性模型和随机性模型。常见的有贝叶斯法、块匹配法等。实际中的很多运动估计算法都是基于非参数模型。

参数模型主要对三维运动物体在图像平面上的正交或透视投影进行描述。参数模型只对三维刚体的运动估计适用。

2.2 变换编码

变换编码的编码效率要比预测编码高。K-L变换、傅里叶变换等算法出现比较早, 压缩效率高, 但因高复杂度没有得到广泛应用。离散余弦变换是首个广泛应用的变换编码算法。因为离散余弦变换不需要求解特征向量, 大大降低了复杂度。

2.2.1 变换编码基本原理

变换编码对信号的样本值进行某种形式的函数变换, 从一种空间变换到另一种空间, 后根据信号在一个空间域的特征对信号进编码压缩。变换系统有三个步骤:预处理, 变换及量化编码。变换本身并不压缩数据, 只是把信号变换到另一个域, 变换之后的信号更独立, 更有序, 比较容易压缩。变换编码中, 输入函数和输出函数不同是因为量化误差形成的。量化编码在变换编码系统中是不可缺少的, 量化使数据得以压缩。为了使量化失真最小化可以针对不同的分量使用不一样的量化方式。

2.3 熵编码

熵编码的思想是对出现概率大的符号取较短的码长, 出现概率小的符号取较大的码长。熵编码的基本定理对平均码长的极限进行了描述。

熵编码基本定理是在对信源进行二进制编码时, 假使aj的编码长度是Lj, 在Lj=-log2Pj时, 平均码长取最小值H (X) , H (X) 是信源的熵。基本定理用以下公式表示:

熵编码在实际的压缩编码中很难达到熵值, 越接近熵值, 压缩效果就越好, 压缩比越高。

3 可伸缩编码技术

3.1 可伸缩编码的发展及含义

可伸缩编码技术已经有20年的历史, 早起出现的H.262/MPEG-2, H.263, MPEG-4有若干工具能够满足一些比较重要的可伸缩性需求, 但是因为解码器的复杂度过高, 在实现空间, 质量可伸缩时的编码效率低下, 编码质量存在阶跃性突变等问题, 故以上可伸缩编码技术没有获得广泛的应用。

SVC技术因为可以节省传输带宽, 能够自适应解码显示, 所以具有广阔的发展前景。以下介绍主要针对SVC。

在实际的视频应用中, 传输的带宽是在不断发生变化的, 各种终端的需求也不同, 为了满足实际需求, 可伸缩编码就产生了。可伸缩性编码将输入的视频序列编码为一个基本层, 多个增强层。基本层的视频质量比较低, 增强层的视频质量比较高。服务器可以根据需求发送对应的数据。接收端根据接受到的数据解码出对应质量视频。

3.2 可伸缩编码的分来

实现可伸缩视频编码的方法比较常见的有三种:时间可伸缩, 空间可伸缩以及质量可伸缩。这三种编码方法的实现原理是不同的, 所以编码方法的性能也是不同的。这三种方法的性能一般和特定的参数是紧密相关的。时间可伸缩中GOP的作用是至关重要的, 空间可伸缩的层间预测则较为重要。时间可伸缩以帧率角度进行编码, 空间可伸缩以分辨率角度进行编码, 质量可伸缩以量化步长的角度进行编码。下面对这三种比较常见的压缩编码方法进行阐述。

3.2.1 时间可伸缩编码

时域可伸缩根据人眼对联系性图像的响应时间, 在基本帧率和最高帧率之间提供帧率可伸缩。如果网络带宽比较窄, 则接受基本帧率的视频;如果网络带宽比较大, 则同时接受基本帧率和高帧率视频, 解码出的视频比只接受基本帧率的视频的质量要好。时间可伸缩是通过等级B图像, 运动补偿时域滤波编码实现的。不同层量化参数的选择对等级B图像的编码效率影响是非常大的。基本层是由关键帧组成的, 所以要选择最小的量化参数;增强层对别层的影响较基本层要小, 可以选择稍大的量化参数。等级越高, 量化参数对应的就越大。

3.2.2 空间可伸缩编码

空间可伸缩编码将输入的原始视频序列进行下采样, 从而得到低分辨率的视频。不同的空间分辨率形成不同的编码层。在空间分辨率的基础上可进而实现时间可伸缩和质量可伸缩。每层的编码时互相独立的, 编码参数压实相互独立的, 比如说运动信息, 量化参数及变换参数等。空间可伸缩编码有三种预测方式:层间帧内预测, 层间运动预测及层间残差预测。

3.2.2. 1 层间帧内预测

在对增强层的宏块进行编码时, 首先需要确定当前宏块是否存在与之对应的基本层宏块;如果存在基本层宏块, 再继续判断是否使用帧内预测。如果使用帧内预测, 则对基本层宏块进行上采样之后, 作为增强层宏块的预测块。

3.2.2. 2 层间运动预测

层间运动预测分为基本层模式, 1/4像素修正模式。在基本层模式中, 增强层的运动矢量, 宏块分割等信息是由相对应基本层宏块提供的。基本层宏块的运动信息放大后可以直接应用在增强层宏块。在使用1/4像素修正模式时, 基本层运动矢量信息要在增强层的1/4精度内进行适当的调整。层间预测的使用可以大量减少层内运动估计, 模式判断。

3.2.2. 3 层间残差预测

层间残差预测使用基本层的预测残差信息对增强层的残差信息进行预测, 对两者之间的差值进行编码。只有在基本层和增强层的运动矢量信息相似或相等的情况下, 两层之间的残差的相关性才会比较大, 使用层间残差预测才会比较合适。如果两层运动矢量的差异性比较大, 则不适合使用层间残差预测, 此时, 很有可能会降低编码效率。

3.2.3 质量可伸缩编码

质量可伸缩编码有两种:精细可伸缩编码和粗粒可伸缩编码。两者的思想, 架构都是相同的。

精细可伸缩编码 (FGS, Fine Granular Scalable) 的核心思想是通过使用增强层的图像作预测参考帧, 从而提高编码效率。FGS将原始视频压缩为基本层码流, 增强层码流两个码流。基本层采用的是传统的非可伸缩编码。增强层采用的是位平面编码技术, 解码端根据接受到增强层数据解码质量不同的视频序列。FGS的核心算法是基于DCT系数的位平面编码。

粗粒可伸缩编码 (CGS, Coarse Grain Scalability) 的编码结构和空间可伸缩式非常相似的。但是CGS的增强层的空间分辨率是相同的, 而且增强层的量化系数一般比基本层的要小, 因此食品质量伴着层级的递增就越来越好。编码框架如下所述:对原始图像进行DCT变换之后进行量化参数比较大的粗量化, 然后进行熵编码, 熵编码后形成基本层数据。然后把粗量化的数据进行反量化, 原始图像DCT与之作差。然后对差值进行量化参数比较小的细量化, 进行熵编码之后形成增强层的数据。量化参数大, 解码出来的视频质量比较差;量化参数小, 解码出来的图像的质量比较好。

3.3 SVC在数字电视的应用

现在数字电视采用的编码标准大部分是MPEG-2, SVC还没有在数字电视中推广起来, 因为SVC不被老式机顶盒所支持, 所以这种不兼容性也在一定程度上造成了新标准使用的延迟。

4 结束语

随着视频编码的不断发展, 可分级视频编码是近几年来的研究热点, 它是解决现代视频传输和存储系统中异构问题的非常重要的手段。该文首先对视频编码的发展及现状进行详细的说明, 然后对视频编码的基本原理进行必要的说明。最后对可伸缩编码分类及每个类别进行详细的阐述。

视频编码技术不断发展, 新的编码标准也在不断的推出。现在, 视频编码也在面临新的挑战。

1) 网络视频应用对视频编码码流的“友好性”提出了更高层次的要求。

2) 高清晰度、高质量视频的推广和普及对视频编码压缩效率提出了更高层次的要求。

综上所述, 这两个挑战, 将是当前和未来视频编码技术的研究中需要解决的比较重要的课题。

参考文献

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[4]JVT.ISO/ETC 14496-10:2010 Information Technology—Coding of Audio-Visual Objects—Part 10:Advanced Video Coding.2010

[5]陈靖, 刘京, 曹喜信.深入理解视频编解码技术[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2012.

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[8]柳辉.可伸缩性视频编码的转码及其应用[D].中国科技大学, 2009.

[9]王伟超.基于MPEG_2的多视点视频可分级实时解码器研究[D].天津大学, 2009.

12.三年级《数字编码》教学反思 篇十二

三年级《数字编码》教学反思

《数字编码》是人教版三年级数学上册拓展性知识，教材要求在这里只是让学生通过日常生活中的一些实例，初步体会数字编码在解决实际问题中的应用，并通过观察、比较、猜测来探索数字编码的简单方法，学会运用数字进行编码，初步培养学生的抽象、概括能力。要求学生能从身份证码等的具体实例中初步了解蕴含其中的一些简单信息和编码的含义，探索出数字编码的简单方法，并能在实践活动中加以应用。重点是要了解数字编码的意义，难点是试着学习用数进行编码，初步朝着学生的抽象、概括能力。

本课我通过四个环节进行授课。

一、开门见山，引出课题。

由两个图例进入到身份证应用，进入到数字编码的课题。让学生感受到身份号码在生活中的广泛应用，体会数字化、信息化与我们生活的密切联系，了解学习身份编码的必要性，激发学习兴趣！

二、合作交流，探求新知

课前预习，我让学生收集了家庭成员的身份证号码，在课堂上小组交流各自的发现并汇总到组长，进行全班交流。由孩子们发现，身份证号码是由地区区域码、出生年月日、顺序码和校验码组成。

在感悟中，在学生的预习中，孩子们发现了问题，诸如，为什么我们所有的号码都是43开头，为什么顺序码要放在倒数第二位，这些数字编码有什么用？孩子们是真心有疑问，渴望得到解决的，他们开始学会提有价值的问题了。这让我很欣慰。

通过学习数字编码，让孩子们小组合作通过重要的信息学会编码，这是个难点，孩子们积极性很高，积极主动地思考，并展开合作，合作氛围是很浓烈的。但这次小组合作在内容方面还是需要改进。

三、实践应用、深化新知

安排了三个有意思的练习，形式多样，紧贴生活的练习设计让学生兴趣浓厚，积极思考。

四、总结收获、体验成功

从学习的过程中收获快乐。这不仅仅是符合小学生年龄特点与认知规律，而且是我们每个人都在努力追求的。

以上是我这节课设计的初衷。在执行的同时还是遇到了很多问题。课后我进行了反思，还有许多地方做的不足。

1、一堂四十分钟，设计的内容稍多了些，以致后面三个有趣的练习没有做，这少了五分钟。

2、小组合作进行编码时，孩子们思维还局限在班级学号中，他们未能将所有的信息组合在一起，成为一个完整的学号，如果在小组合作前，我讲清楚或者用一个例子呈现的话，我想小组合作会顺利些，也不用耽误那么多时间。一堂课也能完整了

3、Ppt顺序设计有误，应该先让学生猜一猜数字编码，再进行学前汇报进而进入身份证号码的学习，而不是将猜一猜放在学前汇报和身份证号码学习的中间。

《数字编码》是我这学期的研究课。问题导学是课堂教学的最高层次，主要关键是“是什么？”“为什么？”“怎么做”。在我的三年规划中，这半年主要是用来抓学生的课堂常规，在常规顺利的基础上进行小组合作的探究，学生能慢慢学会提问，并尝试在课堂中进行“是什么？”“为什么？”“怎么做”。今天这节课感到欣慰的地方是，有些孩子能够提出有价值的问题了，不再全由我来提问。虽然距离真正的问题导学模式还是有很大的差距，任重而道远，只要我们用心研究，路是可以走下去的。

13.20117910545数字与编码教学设计 篇十三

1、知识目标：通过对身份证号码的探索，初步体会数字编码的编排特点，知道数字编码在生活中的应用，并能用数字进行简单的编码。

2、能力目标：培养学生收集信息的能力和观察、比较、抽象概括能力，提高学生应用数学知识解决实际问题的能力。

3、情感目标：使学生体会到数学与现实生活的紧密联系，激发学生对数学的学习兴趣，同时养成与人合作的良好习惯。教学重难点

1、是学生通过观察、比较、猜测来探索数字编码的简单方法，体会数字编码的编排特点，试着学习运用数进行编码。

2、在于学生如何在辨析、实践中逐步体会数字编码思想在解决实际问题中的广泛应用。教学过程

一、激趣导入，引入新知

上课之前，我们先来听一个故事：一个不法分子制作了一个假身份证，但当他拿着这个假身份证到银行冒领别人取

款时，却被一个普通营业员识破了。其实这个假身份证确实做得无可挑剔，完全可以以假乱真，可为什么被营业员看了一眼就识破了呢？

身份证号： ***288

师：身份证的号码中的每一个数字，都有它的作用，那么就让我们一起来研究身份证编码的规律，好吗？

(设计意图：从实际生活中的故事方式展开，调动学生的学习兴趣，引发学生的数学思考，可以轻松自然地直奔主题。)

二、出示学习目标，明确学习要求

三、探索组成，小组交流，感悟特性

1、探索身份证号编码的组成

师：课前老师让大家收集了一些的身份证号，在收集号码的过程中有遇到困难的吗？

学生汇报课前搜集到的身份证号的情况，体会身份证属于我国目前唯一的法定的个人身份证件，要妥善保管，不能随便借给他人使用。

师：现在就以老师的身份号码为例，重点研究一下，请同学们把收集到的号码放到一起，和老师的身份号码对比一下，试着想一想、猜一猜看看我的身份号码中的数字都代表什么含义呢？

生小组交流活动，教师注意巡视。

让学生把自己的猜测与发现进行汇报交流。教师进行适当板书：

A、前6位数字，每两位分别表示省（或直辖市）、市、县（区）；

B、中间8位（或6位）数字，分别表示出生年、月、日； C、年月日后面的三位数字表示居住地所在的派出所给你设置的编号。一般每个派出所都有固定的50个号码，按当天人口的出生顺序进行编号；

D、倒数第二位表示性别——单数表示男性，双数表示女性；

E、最后一个数字是电脑根据前17个数字按一定的公式自动生成的，叫做校验码，是电脑用来识别身份证的真伪的。

2、感悟身份证号编码的特性

师：同学们我们刚才一起了解了身份号码的组成？现在请大家看看你收集到的号码你还有什么疑问吗？

生：我的身份号码的最后一位是X。

师：你真是一个善于发现问题的孩子，老师把你的疑问写下来，谁找的号码当中也有这样的问题？看来它还是一个较为普遍的问题。

师：这里的它是一个罗马数字，在一些钟表上大家可能会看到。它表示的是10。

师：现在老师有疑问了，为什么这里不写阿拉伯数10，而要用一个罗马数字来代替呢？

师：说到这，我们再一起来看一下，陈老师的生日应该是哪一天？1980年5月13，可这里为什么要加上一个0呢？

师小结：身份号码前面用0的占位，位数的一增；后面用罗马数字代换，位数的一减，其实都是为了保证同一类编码的位数相同，而这也恰恰正是编码科学性与规范性的最好体现。像身份证号这样用预先规定的方法将文字、数字或其他对象编成数码用来表示一定含义的，我们就把它称之为编码。（板书课题）

师：个人信息都可以用文字表示，为什么还要用数字进行编码呢？

（感受编码的科学、合理、简洁与方便）

（设计意图：这一环节是重点，培养了学生搜集信息的能力，使学生通过观察、比较、猜测来探索数字编码的简单方法，培养学生的数学思维能力和创新意识。也让学生知道了身份号码中的数字所代表的含义及特性（当然也是所有编码的特点：科学性及编排上的规律性），为后来的学生自己进行简单编码打下基础。）

3、尝试应用，拓展思维

（1）师：如果给你一个身份证号你能知道他的哪些信息呢？

生：可以知道他的户口所在地、他的出生年月日以及他的性

别。

（2）（回到课前）一个不法分子制作了一个假身份证，但当他拿着这个假身份证到银行冒领别人取款时，却被一个普通营业员识破了。其实这个假身份证确实做得无可挑剔，完全可以以假乱真，可为什么被营业员看了一眼就识破了呢？

身份证号： ***288

（3）“小马虎”在课前收集了爷爷、奶奶、爸爸和妈妈四个人的身份证号码，但是不记得这四个号码分别是谁的了，你们能帮帮他吗？

①***41X

爷爷 ②***150

奶奶 ③***161

爸爸 ④***040

妈妈

(设计意图：学生在通过这样的应用，加深了对身份证编码的理解，并且能够马上把尝到的知识加以运用，提高了学生的学习兴趣，也让学生在与同伴的合作交流中或者在聆听其他同学的意见中，得到共同的提高。)

四、自主学习，实例验证

1、师：看来身份证的确是一个非常重要的证件，昨天老师还利用身份证到邮局取回一封挂号信，你知道信封的左上角那排数是什么吗？（邮政编码）

师：你想知道这些邮政编码是怎样编排的吗？ 师生共同学习书P113的邮编448268是怎样编排的？ 邮政编码由六位数字组成：

前两位数字表示省（直辖市、自治区）；

前三位数字表示邮区；

前四位数字表示县（市）；

最后两位数字表示投递局（所）。

2、师你知道我们本地邮政编码是多少吗？结合自学内容说说441200所表示的含义。

3、师：同学们写过信吗？谁知道信件是怎样传递的呢？

4、指名介绍邮政编码的作用是什么？（邮政编码是我国的邮政代码。机器能根据邮政编码对信件进行分拣，这样就大大提高了信件传递的速度）

(设计意图：对于身份证号的编码已经详细了解，而邮政编码在这样信息发展的时代用的要少一些，并用编码的数学也要少一些，所以对于这部分的学习我采用让学生自学的方法，再加以实例的拓展基本也就能掌握了，同时也培养了学生的自学能力和逻辑思维能力。)

五、走向生活，实践应用

1、师：我们已经了解了身份号码和邮政编码，其实生活中的编码还有很多很，你留心观察过吗？生汇报

2、欣赏老师课件里的编码图片。

(设计意图：这一环节重要是透过学生的汇报，以及课件的演示让学生体会数字编码在生活中的广泛应用，从而学习探究数字编码秘密的需求。大量的图片给学生以视觉的冲击，体会到数学与生活的紧密联系，初步感知数字编码的用途。)

3、师：看来编码在生活中无处不在，同学们想不想自己也来编一编呀？

小小设计师：阳光小区新建了4幢楼房，每幢楼房有6个单元，共11层，每层2户。陈老师家在5单元8层1号（如图），请以陈老师家为例编号码。

师：你们认为我们在编码的时候一定要体现出哪些必要的信息，才能迅速准确。板书设计

数字编码

①***41X

爷爷 ②***150

奶奶 ③***161

爸爸 ④***040

妈妈

教学反思

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

14.20117910545数字与编码教学设计 篇十四

数字音频信号往往占用较大的存储空间,在传输时需要很高的码率承载,因此在实际应用时,需要对其进行压缩编码,以降低存储和传输的成本。目前支持高品质多声道环绕声的主流音频编码算法包括MPEG-2的AAC[1]、杜比的AC-3、DTS的相关声学算法[2]以及国内的DRA[3,4,5,6,7]算法等。这些算法均采用了感知音频编码的基本理论框架,如图1所示。

图1所示的基本理论框架在具体实施时可依其时频分析(Time-Frequency Analysis)的分辨率高低分为两条技术路线[8]:子带编码(Sub-band Coding低频率分辨率)和变换编码(Transform Coding高频率分辨率)。

子带编码是一种在频率域中进行数据压缩的方法。在子带编码中,首先用一组带通滤波器将输入信号分成若干个不同频段的子带信号,然后将这些子带信号经过频率搬移转变成基带信号,再对它们按照奈奎斯特速率分别重新取样。取样后的信号经过量化编码,且合并成一个总的码流传送给接收端。子带编码的优点是旁瓣衰减大,有利于减小混叠(Aliasing)引起的失真;另外每个子带的量化噪声都局限在本子带内,不会扩散到其他频带,即使某个子带内的能量较小,也不会被其他子带的量化噪声掩盖。但是,由于子带编码中子带的划分是有限的(通常为32个),因此提供的频率分辨率很低,压缩效率很有限。

变换编码首先将信号从时域变到频域,然后再对其频谱系数进行量化编码。由于音频信号的动态特性随时间有很大变化,不可能做到同时在时间和频率上都得到高的分辨率。变换编码对于信号的稳态部分用高的频率分辨率,以达到高的压缩性能;对于信号的暂态部分用高的时间分辨率,以更多地保留原始信号在时域的精细结构。实现解决这种时间分辨率和频率分辨率矛盾的方法是采用可变窗口,可以根据信号时频分析的结果选用不同尺度的窗口函数。如果音频信号帧中不含暂态成分,选用长窗口处理,以达到高的压缩性能;如果音频信号帧中包含暂态成分,选用短窗口处理,以增加信号的时间分辨率。

DRA(Digital Rise Audio)多声道数字音频信号的压缩编码算法基于变换编码的基本框架,算法在最初的设计上,其应用主要定位在针对固定码率的实时播放需求,但在无线信道、移动互联网等应用中,网络的状况是经常变化的,需要对DRA算法进行改进,用可变的DRA码流适应可变的网络状况,使在网络条件较差时也能透明地传输DRA码流。

2 DRA编码算法

DRA编码算法框图如图2所示。

图2中输入音频PCM信号经过分帧后得到固定样本数的音频帧信号,在可变分辨率时频分解器中对输入音频PCM信号作最优时频分解。人耳心理模型用于估计输入信号的信号遮盖功率,以及分析输入信号的暂态响应情况;全局比特分配根据人耳心理模型分析的信号遮盖功率来分配比特资源,以达到量化噪声功率低于信号遮盖功率的目的;量化模块根据全局比特分配指定的量化步长来对每个量化单元的子带样本进行量化;虚线部分的交叉重组是可选择模块,如果样本量化指数重新排序能减小传送量化指数的总比特数,则此模块被启用,否则此重新排序的结果被抛弃。量化指数熵编码器用码书选择器选定的码书及其应用范围来对所有的量化指数进行Huffman编码。DRA算法对熵编码码书以及其适用的量化指数的个数进行Run-Length编码,对量化指数进行熵编码,连同其他辅助信息打包(多路复用)成一个完整的音频帧并将其输出。

2.1 窗口函数

DRA算法采用变换编码的基本理论框架,最主要创新在于可变分辨率时频分解滤波器组和基于统计特性的量化指数熵编码码书选择这两个模块。通常音频信号由准稳态的声音片断组成,这些声音片断包含一系列声音频率分量,并被突变的瞬态信号间插分隔。因此,音频编解码算法需要使用一个可根据音频信号的动态特性来调整时频分辨率的滤波器组,该滤波器组对于准稳态的声音片断具有高的频域分辨率,而对瞬态信号具有高的时域分辨率。DRA算法采用长窗和短窗结合来解决频率分辨率和时间分辨率的矛盾,用长窗处理稳态信号,用短窗处理瞬态信号,为进一步提高对瞬态信号的时域分辨率DRA算法还引入了“暂窗口函数”。DRA算法使用的窗函数定义为

长窗和短窗:

暂窗为

暂窗口函数的使用使得DRA编码算法在保证较高压缩效率的同时,减少了声音信号(特别是瞬态信号)的编码损伤。

2.2 比特分配及熵编码

感知音频编码器在对量化指数的熵编码中,一般熵码书的应用范围与量化单元相同,所以熵码书由量化单元内的量化指数来确定,如图3所示。

图3中最大的量化指数属于量化单元d。为此,必须为量化单元d选择一个大码书。这个大码书显然不是一个很好的选择,因为量化单元d中的大多数量化指数都很小。这无疑增加了传输量化指数的比特数,从而降低了音频编码算法的压缩效率。DRA算法在进行量化指数的熵编码时,码书选择会根据每个量化指数的特性分配最优的码书指数,然后合并码书指数形成较大的段,共享一个码书指数。图4是DRA算法码书选择方案的示意图。

在图4中,量化单元d中最大量化指数被分配到了码书段c。虽然该最大量化指数仍需要一个同样大的码书,但它却是与其他的大量化指数一起共享,因而该大码书是与该码书段内的量化指数的统计特性相匹配的。此外,码书段d中的所有量化指数都很小,可选择一个小码书。这样也能做到码书与其码书段内的量化指数的统计特性相匹配,可减少传输量化指数所需要的比特数。DRA算法的量化指数熵编码码书选择和可变分辨率时频分解方案的使用极大地提高了算法的编码效率。

3 DRA算法的改进

DRA多声道音频编码算法主要是针对固定码率的实时播放应用平台需求开发的,但在无线网络、移动互联网等中应用时,网络的状况是变化的。智能移动终端用户可能到达一个无线网络信号覆盖非常弱的位置,网络流量会受到极大的限制;大量用户同时使用网络出口的数据服务,会造成网络的拥塞。由于在不同的时间、不同的位置,用户可用带宽是动态变化的,因此,对DRA在线流的带宽分配在不同的时间和位置也要能动态变化,以达到动态分配带宽的能力,这就需要对DRA算法进行改进,用可变的DRA码流适应变化的网络条件。本文采用两遍扫描优化比特分配和金字塔形编码模块对算法进行改进,实现在变化的网络条件下,DRA码流的透明传输。

3.1 两遍扫描编码优化比特分配

现有的DRA编码器是针对实时播放需求开发的,它对所有的DRA音频帧分配同样的、数目固定的比特,比如:3 000 bit/帧。如果直接在无线网络、移动互联网下使用,会造成在音频信号对比特需求小时浪费比特,而在音频信号对比特需求大时又出现分配的比特不够用,引起信号失真。改进的DRA算法将会依据音频信号帧对比特需求的情况,优化比特分配,在音频信号比特需求小时,分配较少比特,比如100 bit/帧、300 bit/帧等。在音频信号比特需求大时,分配较多比特,比如6 000 bit/帧。这样的优化比特分配方案,可非常有效地增大对整个音频文件的压缩效率。

图5所示的音频信号片断,第N-1帧变化缓慢,第N帧变化剧烈,第N+1帧的变化剧烈程度介于第N-1帧和第N帧之间。按照原来的DRA算法,对所有的DRA音频帧分配同样的、数目固定的比特,比如:3 000 bit/帧,比特分配的结果如图5所示。显然,这样的分配方法不尽合理,因为对于信号变化剧烈的帧需要更多的比特表示,而对信号变化缓慢的帧,只需要较少的比特资源。如果对于图5所示的音频信号片断,第N-1帧需要100 bit、第N+1帧需要300 bit、第N帧需要6 000 bit,则按照原来的DRA算法比特分配方案,第N-1帧浪费2 900 bit资源、第N+1帧浪费2 700 bit资源,而对于第N帧由于分配的比特不够,会引起音频信号失真。

改进的DRA算法采用2遍扫描编码技术分配比特:第1遍扫描,对所有音频帧估计比特需求量;第2遍扫描依据第1遍扫描计算的比特实际需求为音频信号帧分配比特资源。对于图6所示的音频信号片断,第1遍扫描估算出第N-1帧需要100 bit、第N帧需要6 000 bit、第N+1帧需要300 bit,分别是原来DRA算法分配比特的1/30,2,0.1倍。第2遍扫描时根据第1遍扫描的结果分别为第N-1帧、第N帧、第N+1帧分配100 bit,6 000 bit,300 bit资源,改进的DRA算法对音频信号帧的比特分配情况如图6所示。其中,对于音频信号变化缓慢的第N-1帧、第N+1帧分别分配100 bit,300 bit资源,没有比特资源浪费,对于音频信号变化剧烈的第N帧分配6 000 bit,由于有足够的比特表示该帧,不会引起听觉失真。

3.2 金字塔形编码

对于无线网络、移动互联网等应用的具体情况,需要对原来DRA算法做出优化,达到在低比特率的情况下也能透明传送DRA音频码流的目的,同时根据网络情况,自适应传输比特率。即如果网络情况好,传输高比特率DRA码流,以获得最好的音质;如果网络情况变差,则减少传递比特率,使用户仍然能欣赏音质较好的DRA音乐。编码算法的优化可以在对所有DRA帧采用2遍扫描优化比特分配后再增加金字塔形编码模块的方法实现。

如图7所示,使用金子塔形编码技术依据网络情况自适应DRA比特率。即如果网络情况很差,仅传送基本比特到解码器;如果网络情况略有变好,可以选择传送比特增量1,2,…,N;在网络情况很好的情况下,可以选择传送所有比特增量。图7中的箭头方向表明随着网络情况越来越好,所传输的比特信息不断增加,解码器收集基本比特和所有收到的比特增量,合成的音频信号的质量就越来越高。

3.3 DRA比特流容器

DRA多声道音频编码算法改进后,还必须在编码端配置DRA格式文件,以便解码器能够读取DRA格式媒体源,解析DRA比特流,填充DRA帧以恢复同步、解码DRA帧等。DRA格式文件的配置使用DRA比特流容器,它除了包含DRA音频数据外,还包含DRA比特流的描述,它传送必要的同步机制,以便DRA解码器能解析并解码DRA流。此外,还可以辅助解码器高效地完成初始化、高效解码DRA帧,以降低算法复杂度和智能终端的电力消耗。如果传输音乐数据,还可能包含的一些诸如音乐名称、歌手、相薄等信息以增加用户体验。一个DRA比特流容器格式的例子如图8所示。

3.4 DRA改进算法的测试

DRA的改进算法结合云计算平台,实现为智能移动终端用户提供在任何时间、任何地点享受高品质数字音乐服务的目的。算法的测试环境如图9所示。利用DRA控制台编码器,将成批编码的DRA格式音乐文件以曲目库的形式存储在云端、智能移动终端,比如手机、PDA、iPad等,在安装了DRA解码插件后,通过用户交互接口连接到云端,为了模拟变化的网络条件,假定距离WiFi路由器5 m,网络状况最好,距离WiFi路由器10 m网络状况次之,GPRS网络状况最差,在手机上对改进前后的DRA算法编码曲目进行100次播放,结果如表1所示。从表1中可见,改进的DRA算法,在网络条件较差的情况下,也能流畅播放DRA码流。

4 结论

DRA多声道数字音频编码算法适用于各种数字音频广播、数字电视伴音、家庭影院、网络流媒体以及个人媒体播放器等应用领域。该技术不仅拥有压缩效率高、音质好、解码器复杂度低和容错能力强的优点,它还是一个能同时满足从音视频节目制作、传送、剪辑、广播等各个环节需要的多声道数字音频压缩编码技术,但DRA多声道音频编码技术主要针对固定码率的实时播放应用平台,在无线网络、移动互联网等应用中,网络的状况是经常变化的。这就需要对DRA算法进行改进,用可变的DRA码流适应变化的网络条件。本文采用2遍扫描优化比特分配和金字塔形编码模块对算法进行了改进,实现了在变化的网络条件下,DRA码流的透明传输。用DRA比特流容器配置的DRA码流音乐在移动智能终端的测试结果表明在网络状况较差的情况下DRA格式的音乐也能流畅播放。

摘要：采用2遍扫描和金字塔编码技术对DRA(Digital Rise Audio)多声道数字音频编码算法进行了改进,新算法会依据网络的状况自适应调整传输码率,用可变的DRA码流适应可变的网络条件。当网络条件较好时,用户可欣赏高质量DRA音乐;当网络条件变差时,传输的DRA码流减少,但用户仍可以欣赏流畅的DRA音乐。用比特流容器配置的DRA格式音乐码流在移动智能终端上的播放测试结果表明,在网络状况较差的情况下DRA格式的音乐也能流畅播放。

关键词：DRA算法,数字音频编码,金字塔编码,两遍扫描,无线传输

参考文献

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[3]GB/T 22726—2008,DRA digital audio coding technology specifica tion[S].2008.

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[7]YOU Yuli,MA Wenhua.DRA audio coding standard:an overview[EB/OL].[2012-12-20].http://link.springer.com/chapter/10.1007/978-0-387-78263-8_20#page-1.

15.20117910545数字与编码教学设计 篇十五

教学内容：

人教版三年级上册第77-78页，数学广角。教学目标：

1．让学生通过观察、比较了解身份证编码和邮政编码的结构和含义。让学生能在具体情境中初步体会数字编码思想。

2．让学生经历设计编码的过程，体会在信息化、数字化时代下数字在表达、交流和传递信息中的作用，初步学会用数字进行编码 教学重点：探究编码的特点，感知编码思想。教学难点：体会编码的简洁性、唯一性规范性。学情分析：

本节课是原人教版五上教学内容，现调整到三年级上册。日常生活中，数有着非常广泛的应用，在第一阶段学生已经有了初步体会，特别是在一年级上册认识数的时候，教材在“生活中的数”板块中就已经出现了像邮政编码、门牌号这样的数在生活中的使用实例。数不仅可以用来表示数量和顺序，还可以用来编码。本课就是在学生的生活经验和已有知识的基础上，进一步体会数字编码在日常生活中的应用，并通过实践活动进行简单的数字编码，以培养学生的数学思维能力。教学过程：

一、情景引入

听说王老师要来给大家上课，我班一个同学特意让我给大家带来一封信。出示信封，看到信封你知道了什么？

二、探索新知

(一）了解邮政编码，初识数字编码

师：是的，在信封的左上角和右下角的方框里各有一组数它们叫？（出示：邮政编码）关于邮政编码你都知道些什么？

生：我知道邮政编码有6位数字。

生2：它代表的是地址，不同地区邮政编码是不一样的

师：是的，邮政编码是我国的邮政代码。分拣机器能根据邮政编码对信件进行分拣，这样大大提高了邮件传递的速度。所以咱们在写信或汇款时不但要写上详细地址还要写上邮政编码。下面就以咱们实验二小邮政编码为例，分析一下每组数字各代表什么含义，你还知道哪些地方的邮政编码？

小结课题：像邮政编码这样，用预先规定的方法将文字、数字或者其他对象编成数码用来表示一定含义的，我们把他称之为编码 这节课咱们就来学习数字编码。（出示课题：数字编码）

（设计意图：通过分析政编码的结构，使学生初步感知数字编码的思想。由于学生对邮政编码比较陌生，所以有必要让学生提前到生活中去调查邮政编码的相关知识，在学生搜集过程中，让学生感受到学习方法的多样性）

（二）探究身份证号码 感知编码特性

刚才，通过观察信封了解了邮政编码的组成。大家想不想看看信里说了些什么？

1.身份证号码的结构和含义（课件出示信件内容）原来想和我们交朋友，可是，他只告诉了我们他叫刘硕。如果在百度里输入刘硕会搜到160 0000多条关于刘硕的信息，说的都是都是这位同学吗？（不是）是啊全国同名同姓的人太多了，但是要想确定一个人的身份，只要知道一个号码就行了，是？（身份证号码）对！我国每一位公民都有一个用来表示自己身份的号码就是身份证号码。课前我们已经调查搜集了有关身份证号码的知识，都带来了吗？请你拿出课前搜集的身份证号码，放在小组中观察比较看看从这些数字中你能获得那些信息？

（学生活动）哪个组的同学来汇报？

组1：我收集的是妈妈的身份号码是371302 xxxxxxxx xxx x我妈妈是山东省临沂市兰山区人。。。倒数第二位是双数。女性倒数第二位是双数。

组2.。。

师：看王老师还带来了刘硕的身份证号码。你从这些数字中又能知道刘硕的哪些信息？

2.归纳总结身份号码结构和含义

通过刚才的交流咱们对身份号码的了解渐渐深入了，看，这三组身份证号码，前六位都表示居民户口所在地，我们称之为地址码！从第7位到第14位都表示居民的出生日期。叫出生日期码。刘硕的出生日期是？为什么4前面要写一个0呢？

生：因为有可能是10.11.12月份出生的。师 ：你说的很有道理。月份可能是1位数也可能是两位数，生日前面多一个0是占位的作用。后面这三位数字是？

生：是顺序码。他表示在同一居住地同年、同月、同日出生的人在办理身份证时的顺序。

师：当然这里有一个原则就是把倒数第二位数字单数分配给了男性，双数分配给了女性。它也叫性别码。最后一位数字是校验码。它有什么作用呢？让我们听听专业人士的解答。

（设计意图：学生对于身份证号码，较熟悉。所以用身份政编码作为本课重点研究对象。在课前搜集调查的基础上进行讨论、交流让学生自行探究、了解身份证各部分的含义，进一步感知数字编码的思想）

(三).感悟数字编码的规范性、唯一性、简洁性。

原来每一个数字的编排都有他重要的作用。看这里怎么有有个x。其实这是罗马数字10。如果你的末尾数字是0--9中的任意一个数字就不会出现这个x号。当你的校验码正好是10.那就要用罗马数字来代替？为什么用罗马数字代替阿拉伯数字10？

生：这样为了保证是18位数字。

师：我们回头看刚才出生日期用0占位增加一位数字，在这里用罗马数字代替10减少一位数字，都是为了保证同一类编码位数的相同。这恰恰是数字编码规范性的体现。（板书：规范）

看，咱们的身份号码虽然只有短短的18位数字组成，但它却表达出我们13亿人口大国的每 一个公民的基本信息。那身份证编码是如何做到在13亿人口的范围内确定唯一的你我他的呢？咱们看一看。（课件演示）这也是数字编码唯一性的体现！（出示：唯一性）

（设计意图：通过罗马数字和出生日期占位问题让学生感受到数字编码的规范性又通过直观的课件地图演示让学生深切体会到数字编码的的结构和唯一性。也是本课重要环节）4.小练习

游戏：刚才我们解了身份证编码的组成和含义。下面来做个小游戏怎么样？游戏的名字叫“猜猜我是谁”。这是 王老师快乐的五口之家，有爷爷奶奶爸爸妈妈和一个可爱的孩子。待会王老师随机出示一个编码，你来猜猜是谁的身份证号码，明白了吗？

（四）生活中的编码

生活中还有哪些地方用到了数字编码？其实数字编码与我们的生活是息息相关的！不信，请看（课件出示生活中各种各样的编码）

我们的生活处处离不开编码，可是很多信息完全可以用 文字来描述，为什么要用数字编码来表示呢？（出示：简洁）

小结特性：通过这节课的学习我们体会到数字编码具有简洁性、唯一性和规范性。

三、实践：自主编码

1.既然数字编码有这么多好处咱们试着用数字为自己编排一个学号怎么样？ 快速默读。（出示编排要求）2.编排的这个号码中要体现哪些信息？

生：得知道我们是几年级

师：写个 3可以吗 ？年级是不断变化的，那怎么表示？ 生：根据入学年份就能推断出我们是哪一年级的。

（出示入学年份）

师：还要知道什么？（根据学生回答出示：班级）怎么找到唯一的你呢？对，在这个班级里的序号很重要！（出示：班内序号）

师：通过刚才的交流我们制定好了编排方案，组长拿出信封里的设计卡开始编排,生编学号。

汇报：哪个组推选一名同学来展示？

组1：我编的是2013 02 08 1表示我是。。。

组2：我编的学号是。。你的学号里表达的信息很完整。祝贺你！师：你的学号不仅简洁根据这个号码还一下就能找到你。你成功了！

同学们，你们太伟大了！这么短的时间就会运用编码给自己编了学号，这些学号如果放到兰山区甚至全国它还具有唯一性吗？我国约有20000多万小学生为了方便管理教育部于2013年出台了《中小学生学籍管理办法》出示新闻报道视频。

3.介绍全国通用学籍号“一人一号”编排规则。

四、课堂小结

今天我们认识了解了数字编码它给你最深的感受是什么？