資源簡介

(共36張PPT)
數據采集與編碼
Data and information
數據采集
計算機技術的應用，使得數據的處理方式發生了巨大的改變，數據的處理效率也得到了極大的提高。
數據采集
傳感器獲取來自自然信源的數據 。
一種能感受被測量并按照一定的規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成。
地感線圈采集交通數據
應用領域：傳感器的應用領域非常的廣泛，電子計算機、生產自動化、醫療、軍事、交通、化學、環保、能源、海洋開發、遙感、宇航等。
農業生產：記錄農作物生長的環境溫度、空氣濕度、風力強度、土壤中的營養成分等，跟蹤分析數據，提高農產品產量和質量。
智能手機：獲取聲音、圖像、地理位置、海拔高度、運動速度，豐富手機功能，改善了用戶體驗。
運動手表：記錄用戶的運動步數、心率、睡眠等數據，將人們的日常行為量化為數據，為用戶提供個性化服務。
數據采集
數據采集
網絡爬蟲可在短時間內獲取大量網絡數據。
網絡爬蟲也是通過網頁中的超鏈接在網頁間進行跳轉，根據需求按獲取某一方面的網頁數據，然后用專門的軟件進行處理分析。
網絡爬蟲（網頁蜘蛛）
數據采集
不同的采集方式使得所獲取得數據形式多種多樣，用計算機處理這些數據，需要對采集到的數據進行一定的轉換。
1.3.2 模擬信號與數字信號
模擬信號以連續變化的物理量存在，如水銀溫度計呈現的溫度值、電流表指向的電流值、汽車速度表盤指向的速度值等。
數字信號在取值上是離散的、不連續的信號，在信息技術中，這種信號表示的數據是指被計算機存儲、處理的二進制數據。
3、模擬信號數字化過程
數字化是將模擬信號轉換成數字信號的過程。
模擬信號先由采樣器按照一定時間間隔采樣獲得時間上離散的信號，再經過模數轉換器（ADC）在數值上進行離散化（量化），經過編碼轉換成由一連串由0和1來代表的脈沖數字信號。
模數轉換（A/D）
模擬量
數字量
采樣”和“量化
聲音
聲音文件
話筒
聲卡
電流電壓
3、模擬信號數字化過程——采樣
采樣是將信號從連續時間（空間）域上的模擬信號轉換到離散時間（空間）域上的離散信號的過程，通過采樣器實現。
每秒的采樣樣本數叫采樣頻率，單位用赫茲（Hz）表示。在相同時間內，采樣頻率越高，采集的樣本數量越多。
3、模擬信號數字化過程——量化
量化是將采樣到的信號數字表示出來，即將模擬信號的波形轉換為數字。
縱坐標劃分得越細，量化就越精細，與實際數據也越接近。
3、模擬信號數字化過程——編碼
計算機編碼是用二進制數表示每個采樣的量化值（十進制數）。
3、模擬信號數字化過程
例題：聲音的數字化通過采樣與量化來實現,如圖,其中圖a和圖b分別表示的是兩段時長相同的聲音采用不同頻率進行采樣的示意圖。下列敘述正確的是（ ）
A.圖a的采樣頻率高,數字化后的數據量大
B.圖b的采樣頻率高,數字化后的數據量大
C.圖a的采樣頻率低,數字化后的音質好
D.圖b的采樣頻率低,數字化后的音質好
答案：B
數制
1.計算機中的數據是用( )表示的
A.字母 B. ASCII碼 C.二進制代碼 D.英文
2.關于信息數字化的描述，錯誤的是( )
A.可以利用掃描儀、照相機、手機等采集設備
B.非數字化信息轉化成數字信息，只需要經過采樣、編碼兩個過程
C.非數字化信息要轉化成二進制數字
D.需進入數字設備存儲和加工
C
B
課堂小結
數字化
采樣
量化
編碼
信息的編碼
——進制數
— * —
二進制
課堂小結
信息的編碼
1
十進制 → 二進制
二進制 ← 十進制
1 信息的編碼
— * —
課堂小結
信息的編碼
二進制
2
十進制 → 二進制
二進制 → 十進制
2.1 計算機領域的編碼——二進制
計算機只能識別和處理由“0”，“1”符號串組成的代碼，這就需要對符號信息進行編碼，人機交互時敲入的各種字符、漢字、圖像、動畫等，必須轉化成二進制編碼形式存入計算機。
客觀世界的大量事物、概念的存在狀態與變化方式都可以用“0”、“1”兩種符號表示：
門關著 與 門開著 -- 兩態
鈴響著 與 鈴不響 -- 兩態
硬幣的正-反，電梯的上-下……
這種只有數字”0”和”1”兩個數的計數方法，我們稱為二進制。
2.1 二進制（B）
2.2 為什么計算機內部采用二進制
1、技術上實現容易：大部分電子器件有2種狀態。比如：晶體管的導通與截止，電壓的高和低，磁性的有和無等。
三極管
電路板
數字電路
2.2 為什么計算機內部采用二進制
2、可靠性高：二進制中只使用0，1兩個數字，傳輸和處理過程中不易出錯，可以保證計算機具有很高的可靠性。
2.2 為什么計算機內部采用二進制
3、運算規則簡單：二進制的運算規則要簡單的多，方便運算器的速度的提高。
2.3 十進制(D)的特點
十進制(D)的特點：
（1）有10個基本數碼：0~9
（2）采用逢十進一的進位規則
（3）每個數碼在不同的數位上
對應不同的權值
...
如：1975=1000+900+70+5=1*103+9*102+7*101+5*100
十進制 大拇指（16） 食指（8） 中指（4） 無名指（2） 小拇指（1）
0 0
1 1
2 1 0
3 1 1
4 1 0 0
5 1 0 1
6 1 1 0
7 1 1 1
8 1 0 0 0
9
10
11
12
13
14
15
16
1 0 0 1
1 0 1 0
1 0 1 1
1 1 0 0
1 1 0 1
1 1 1 0
1 1 1 1
1 0 0 0 0
2.4 二進制(B)的特點
十進制(D)
二進制(B)
（1）有10個基本數碼：0~9
（2）采用逢十進一的進位規則
（3）每個數碼在不同的數位上
對應不同的權值
（1）有2個基本數碼：0、1
（2）采用逢二進一的進位規則
（3）每個數碼在不同的數位上
對應不同的權值
如：1010B=1*23+0*22+1*21+0*20=10D
...
...
如：1975=1000+900+70+5=1*103+9*102+7*101+5*100
— * —
二進制
課堂小結
信息的編碼
3
十進制 → 二進制
二進制 → 十進制
商
余數
3 十進制（D）→二進制(B)
例2 56D=( )B
111000
56
2
28
0
2
14
0
2
0
7
2
1
3
2
1
1
2
0
1
方法：除2取余，至商為0，余數倒敘（余數從下而上依次書寫）
(1)10D=( )B
(2)100D=( )B
1010
1100100
— * —
二進制
課堂小結
信息的編碼
4
十進制 → 二進制
二進制 → 十進制
4 二進制(B)→十進制(D)
方法：本位上數字*權值展開相加(乘權求和法)
111000B
=0*20+0*21+0*22+1*23+1*24+1*25
=56D
（1）10111B=（ ）D （2）101011B=（ ）D
=1+2+8+32
=1*20+1*21+1*22+0*23+1*24
=1+2+4+16
43
23
4 二進制(B)→十進制(D)
二進制 1 1 1 1 1 1 1 1 1
權 值 28 27 26 25 24 23 22 21 20
256 128 64 32 16 8 4 2 1
課堂小結
進制 表示方式 基數 數碼 權值 進位規則
十進制 D 10 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 10n 逢十進一
二進制 B 2 0,1 2n 逢二進一
八進制 O 8 0,1,2,3,4,5,6,7 8n 逢八進一
十六進制 H 16 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 A,B,C,D,E,F 16n 逢十六進一
十進制
(D) 二進制
(B) 十六進制
(H)
0 0000 0
1 0001 1
2 0010 2
3 0011 3
4 0100 4
5 0101 5
6 0110 6
7 0111 7
8 1000 8
9 1001 9
10 1010 A
11 1011 B
12 1100 C
13 1101 D
14 1110 E
15 1111 F
根據十進制與二進制的轉換方法思考十進制與十六進制應當如何轉換？
⑴ 35 D = H
⑵ 12 H = D
數制
23
18
進制關系對照表
— * —
二進制
信息的編碼
課堂小結
5
十進制 → 二進制
二進制 → 十進制
小結
二進制
十進制
除2取余，至商為0，余數倒敘
位權展開相加
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