資源簡介

(共30張PPT)
第一章
數據與信息
1、感知數據
2、數據、信息和知識
3、數據采集與編碼
4、數據管理與安全
5、數據與大數據
1.3數據采集與編碼
信息技術必修1數據與計算
CONTENTS
01
數據采集
data acquisition
02
數字化
Digitization
03
數制
Number system
04
編碼
Code
CONTENTS
01
數據采集
data acquisition
1.3.1 數據采集
通過觀察、實驗等人工方式獲取
紙、筆等傳統方式記錄
數據　
手工方式輸入到計算機進行處理
機器獲取
傳感器
互聯網（網絡爬蟲）
傳感器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。
動動腦，手機里有多少傳感器？
手機有多少的傳感器
1、攝像頭
2、光線傳感器：可以讓手機石油環境光線的強度
3、距離傳感器：判斷距離有效距離大約在10米左右，如可感知手機是瑣被貼在耳朵上講電話，若是則會關閉暖機構省電
4、重力傳感器：透過壓電效應來實現，可以來切換橫屏或豎屏，游戲中的行車方向等
5、加速傳感器：可用來計步，判斷手機朝向的方向。
6、磁場傳感器、陀螺儀：指南針、導航、地理位置等
互聯網采集數據
CONTENTS
02
數字化
Digitization
數據在計算機中的表示
計算機中所有的信息都是用“0”和“1”來表示的。
在實際中信息的形式是多種多樣的，最常見的是文字、聲音、圖片等等。要用計算機來處理信息，就需要先把這些信息轉化為“0”和“1”的數據形式，即信息數字化。
1.3.2　數字化
計算機中是二進制數碼表示字符、聲音、圖像和視頻等多媒體信息。
如何將多媒體信息變成計算機認識“ 0 ”與“ 1 ”二進制代碼呢？即在計算機內部是如何數字化的呢？
數字化信息，就是任何形式的信息都可以用數字完整、準確的表達出來，無論它是一段聲音、一條記錄、還是一段錄影等。
信息的表達
模擬信號
數字信號
連續信號
離散的、不連續的信號
模擬信號
數信號
模數轉換器
現實生活中的聲音、圖像和視頻等信息都是連續變化的物理量，通過傳感器（如麥克風、聲卡等）將它們轉換成電流或電壓等模擬量的變化形式；然后經過“模數轉換”過程再把它們轉換為數字量。計算機要處理他們模擬量,首先要將它們數字化,將它們變成一系列二進制數據.
數字化
聲音
聲波
數據
計算機處理
傳感器
連續信號
（模擬）
離散信號
（數字）
模數轉換
采樣
量化
聲音模擬信號的采樣
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，通過采樣器來實現
每秒鐘采樣的樣本數
采樣頻率
CD的采樣頻率是44.1kHZ,是指每秒鐘采樣44100次
對于同一模擬信號，采樣的時間間隔越小，采集到的信號樣本
數量越多，在相同時間內，采樣頻率越高，采集的樣本數量越多。
采樣頻率越高，聲音質量越好，圖像越清晰
采樣
離散信號的量化
量化
將信號的連續取值近似為有限個離散值的過程。即將采樣到的信號用數字表示出來。
量化分辨率越高，聲音質量越好,圖像越清晰。
量化分辨率：在量化時采用的二進制位數。
聲音的頻率一般用赫茲表示（HZ），即每秒周期性振動的次數
人可以感知到的聲音頻率范圍是20~20000HZ
采樣頻率越高，量化分辨率越高，聲音質量越好，所需存儲容量越大。
聲音的數字化
采樣頻率越高，量化分辨率越高，聲音質量越好，所需存儲容量越大。
聲音的數字化
采樣頻率：每秒鐘采樣的次數
量化分辨率：在量化時采用的二進制位數。
將模擬信號通過采樣、量化、編碼三個過程
圖像數字化
點（像素）
圖像
黑白圖像
256種灰度
1個字節
彩色圖像
224種顏色
3個字節
紅綠藍
像素越多，分辨率越高，圖像越清晰，存儲容量越大。
50*37
640*480
返回
下面是一個文字稿“上”字的8*8編碼點陣圖，假設空白方塊用“0”表示，黑方塊用“1”表示，
（1） 點陣圖第2行用“0”和“1”從左向右排列的信息編碼是怎樣的？
（2） 編碼00011100表示點陣第幾行？
黑白位圖圖像存儲空間計算
1位二進制數表示1個像素
800 × 600的黑白圖像需要多少存儲空間？
480000b/8=60000B≈58.6KB
8位（比特）＝1字節
8b＝1B
800×600 =480000像素
480000像素=480000b
黑白圖像
256種灰度
1個字節（8位）
00000000——11111111
黑白灰度圖像的存儲
黑白照片一個像素需要一個字節的存儲空間。
思考：存儲畫面為640×480像素的黑白照片至少需要
字節（黑白照片是一種單色的灰度圖像）
640*480
現實生活中的黑白圖并并不是單純的用黑與白表示，每個像素必有灰度變化。一般計算機用256級灰度顯示圖像，即一個像素可以用256種不同的灰度來表示
彩色位圖圖像存儲空間計算
16色(24)：4位二進制數表示1個像素
256色(28) ：8位二進制數表示1個像素
800 × 600的16色圖像需要多少存儲空間？
800 × 600的256色圖像需要多少存儲空間？
(800×600 ×4)/8*3=720000B
(800×600 ×8)/8*3=1440000B
圖像的存儲
黑白照片一個像素只需要一個字節的存儲空間
彩色照片一個像素需要三個字節的存儲空間
存儲畫面為640×480像素的黑白兩色圖像至少需要＿＿＿ 字節。
補充練習：存儲畫面為1024×768像素的彩色照片至少需要＿＿＿ 字節。
思考：存儲畫面為640×480像素的黑白照片至少需要＿＿＿ 字節
640*480/8
1024*768 *3
640*480
視頻數字化
視頻是由一幅幅的靜止圖像組成的。一幅圖像就叫作一幀，因此視頻就是由一幀幀靜止的圖像組成。
視頻數字化
視頻每秒顯示的幀數因制式而異：
中國使用的PAL制：25幀/秒（一秒播放25幅圖）
歐美使用的NTSC制：30幀/秒（一秒播放30幅圖）
視頻大小計算公式：
容量 大小＝ 一幅畫面圖像的大小 × 幀數/秒 × 時間
10秒鐘長的分辨率為720*576的PAL制式的彩色視頻，它含約
———————————字節的數據。
（720*576*3*25*10 ）300M
壓縮格式：
為了提高信息的存儲、處理和傳輸效率，數字化了的多媒體信息要進行壓縮處理
靜態圖象：
JPG
bmp
動態圖象：
VCD
MPEG-1
DVD
MPEG-2
avi
音樂：
MP3
wav
字符
漢字
多媒體信息
聲音數字化
圖像和視頻數字化
ASCII碼
GB2312-1980
GBK-1995
GB18030-2000
經過采樣和量化，模擬信號變成一系列二進制數據
圖像由像素組成，每個像素的顏色都被數字化成一定的數值
視頻由連續的圖像幀組成
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.下列工具中不能把模擬圖像轉換成數字圖像的是( )
A.掃描儀 B.數碼相機 C.智能手機 D.打印機

C
D
課堂練習
3. ( )不是將模擬音頻數字化需要經過的步驟
A.采樣 B.量化 C.編碼 D.輸入
4.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

D
B
課堂練習
5.數字化是指現實世界中的事物在計算機中數據化的過程。下列關于數字化的表述正確的是( )
A.數字化是數字信號轉為模擬信號的過程
B.數字化的最終形式是二進制
C.數字化過程不一定要進行編碼
D.數字化后的信息都可以原樣還原。
6.一列應用不涉及傳感與控制技術的是( )
A.智能手機聲控拍照 B.指紋開鎖
C.掃地機器人 D.網上購物
B
課堂練習
D
Thanks

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