理学信息技术基础.pptx

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1、信息和信息技术1信息信息 指现实世界事物的存在方式或运动状态的反映。2信息技术信息技术 是以微电子和光电技术为基础，以计算机和通信技术为支撑，以信息的采集、存储、加工、传输和应用等处理技术为主要研究方向的技术系统的总称。第1页/共45页2.1.1 信息和信息技术3信息处理信息处理 是指对大量信息进行存储、加工、分类、统计、查询及报表等，通常用于办公自动化、企业管理、物资管理、信息情报检索和报表统计领域。第2页/共45页2.2信息在计算机内部表示和存储 数制的概念数制的概念 进制转换进制转换 计算机中字符的编码计算机中字符的编码 多媒体数据信息在计算机中的表示多媒体数据信息在计算机中的表示第3页

2、/共45页数制的概念 1进位计数制进位计数制 按进位的方式计数的数制，称为进位计数制，简称进位制。例如：一年有12个月，为十二进制；1小时等于60分钟，为六十进制。两个基本概念：基数和权（也称位权）。基数指计数制中所用到的数字符号的个数。例如，十进制有0、1、9共10个数码，所以十进制的基数为10。第4页/共45页数制的概念 1进位计数制进位计数制 权是指在某一种进位计数制表示的数中，用来表明不同数位上数值大小的一个固定常数。不同数位有不同的权，某一个数位的数值等于这一位的数字符号乘上与该位对应的权。例如，十进制数234，可以写为2102+3101+4100，其中102、101和100即为百位

3、、十位和个位的权。第5页/共45页数制的概念 2计算机常用的数制计算机常用的数制 第6页/共45页数制的概念 1计算机常用的数制计算机常用的数制 为了区分不同计数制的数，常采用括号外面加数字下标的表示方法，或在数字后面加上相应的英文字母来表示。如十进制的36可表示为（36）10或36D。第7页/共45页数制的概念 1计算机常用的数制计算机常用的数制 任何一种进位制数都可以表示成按权展开的多项式之和的形式。(N)R=Kn-1Rn-1+Kn-2Rn-2+K1R1 +K0R0+K-1R-1+K-mR-m 其中，N表示R进制数，K表示数码，R表示基数，n为整数部分的位数，m为小数部分的位数，下标表示位

4、置，上标表示幂的次数。第8页/共45页数制的概念 1计算机常用的数制计算机常用的数制 例如，一个二进制数(1011.01)2可以表示为：(1011.01)2=123+022+121+120 +02-1+12-2第9页/共45页数制转换 1将将R进制数转换为十进制进制数转换为十进制 方法是：按权展开，然后按十进制运算法则将数值相加。【例1-1】将二进制数(1101100.01)2转换为十进制数。(1101100.01)2=126+125+024+123+122+021+020+02-1+12-2 =64+32+0+8+4+0+0+0+0.25 =(108.25)10第10页/共45页数制转换 1

5、将将R进制数转换为十进制进制数转换为十进制【例1-2】将十六进制数(2E.9A)16转换为十进制数。(2E.9A)16=2161+14160+916-1+1016-2 =32+14+0.5625+0.0390625 =(46.6015625)10 第11页/共45页数制转换 1将十进制数转换为将十进制数转换为R进制进制 将十进制数转换为R进制数时，应将整数部分和小数部分分别转换，然后再相加起来即可。整数部分采用“除R取余”的方法，小数部分采用“乘R取整”的方法。【例1-3】将十进制数(35.8125)10转换为二进制数。结果为(35.8125)10=(100011.1101)2 第12页/共4

6、5页数制转换 1将十进制数转换为将十进制数转换为R进制进制 22222248173510100011整 数 部分取余2小数部分取整0.5 20.00.25 20.625 20.8125 21101第13页/共45页数制转换 1二、八、十六进制数的相互转换二、八、十六进制数的相互转换（1）二进制数转换成八进制数 转换时，以小数点为中心向左右两边分组，每3位为一组，两边不足3位补0即可。【例1-5】将二进制数(1101101110.1101011)2转换成八进制数。(001 101 101 110.110 101 100)2 (1 5 5 6 .6 5 4)8第14页/共45页数制转换 1二、八、

7、十六进制数的相互转换二、八、十六进制数的相互转换（2）八进制数转换成二进制数 转换方法为将每位八进制数用3位二进制数替换，按照原有的顺序排列，即可完成转换。【例1-6】将八进制数(652.37)8转换成二进制数。(6 5 2 .3 7 )8 (110 101 010.011 111)2第15页/共45页第16页/共45页数制转换 1二、八、十六进制数的相互转换二、八、十六进制数的相互转换（3）二进制数转换成十六进制数 转换时，以小数点为中心向左右两边分组，每4位为一组，两边不足4位补0即可。【例1-7】将二进制数(1011101011.10101)2转换成十六进制数。(0010 1110 10

8、11.1010 1000)2 (2 E B .A 8)16第17页/共45页数制转换 1二、八、十六进制数的相互转换二、八、十六进制数的相互转换（4）十六进制数转换成二进制数 转换方法为将每位十六进制数用4位二进制数替换，按照原有的顺序排列，即可完成转换。【例1-8】将十六进制数(35E.D7)16转换成二进制数。(3 5 E .D 7 )16 (0011 0101 1110.1101 0111)2第18页/共45页计算机中字符的编码 1西文字符编码西文字符编码 计算机最常用的西文字符编码是ASCII（American Standard Code for Information Interc-

9、hange）码。用7位二进制数编码，总共可以表示128个字符，如字符1的ASCII码是 00110001(二进制)，即31H(H表示十六进制)。8位ASCII码是在7位ASCII码基础上加一奇偶检验位构成的，可表示256个字符。第19页/共45页第20页/共45页计算机中字符的编码 2Unicode编码编码 16位编码，能表示65000多个字符，可表示各国的字母和符号，与ASCII码兼容，应用较广。第21页/共45页计算机中字符的编码 3中文字符编码中文字符编码 从汉字编码的角度看，计算机对汉字信息的处理过程实际上是各种汉字编码间的转换过程。这些编码主要包括：汉字输入码、汉字内码、汉字字形码、

10、汉字地址码及汉字信息交换码等。第22页/共45页计算机中字符的编码 3中文字符编码中文字符编码 （1）汉字输入码 为将汉字输入计算机而编制的代码称为汉字输入码，也叫外码。汉字输入码都由键盘上的字符或数字组合而成。如用全拼输入法输入“中”字，就要键入代码“zhong”，再选字。汉字输入码的编码方案已有很多，如全拼输入法、双拼输入法、自然码输入法、五笔型输入法等等。第23页/共45页计算机中字符的编码 3中文字符编码中文字符编码（2）汉字信息交换码（国标码）我国在19801980年制定了信息交换用汉字编码字符集基本集作为国家标准GB2312-GB2312-8080编码字符集，称为国标码。GB231

11、2-80GB2312-80中规定了信息交换用的67636763个汉字和682682个非汉字图形符号（包括字母、数字和符号，例如英文、俄文、日文平、片假名等）的代码。第24页/共45页计算机中字符的编码 3中文字符编码中文字符编码（2）汉字信息交换码（国标码）国标码将67636763个汉字和682682个非汉字字符（共74457445个）划分为9494个区，每个区又分为9494位，称其为区位表。每个汉字在区位表中有唯一的一个区位码（四位十进制数，前两位数是区号，后两位数是位号）与之对应，称之为“区位码”。第25页/共45页计算机中字符的编码 3中文字符编码中文字符编码（2）汉字信息交换码（国标码

12、）将一个汉字的区号和位号分别转换成十六进制数，再分别加上20H，就成为此汉字的国标码。例：“中”字的输入区位码是：5448，分别将其区号54转换为十六进制数36H，位号48转换为十六进制数30H，即3630H；把区号和位号分别加上20H，得“中”字的国标码：3630H+2020H=5650H。第26页/共45页计算机中字符的编码 3中文字符编码中文字符编码（3）汉字内码 是为在计算机内部对汉字进行存储、处理和传输而编制的汉字代码，它应能满足存储、处理和传输的要求。汉字的国标码与其内码有下列关系：汉字的内码=汉字的国标码+8080H。例：“中”字的内码=5650H+8080H=D6D0H 第27

13、页/共45页计算机中字符的编码 3中文字符编码中文字符编码（4）汉字字形码 经过计算机处理的汉字信息，如果要显示或打印出来阅读，则必须将汉字内码转换成人们可读的方块汉字。每个汉字的字形信息是预先存放在计算内的，常称汉字库。汉字内码与汉字字形一一对应。输出时，根据内码在字库中查到字形描述信息，然后显示或打印输出。第28页/共45页多媒体数据信息在计算机中的表示多媒体数据信息在计算机中的表示1多媒体 “多媒体”是指能够同时获取、处理、编辑、存储和展示两个以上不同类型信息媒体的技术。“多媒体”一词译自英文“Multimedia”，是由mutiple和media复合而成的。根据信息被人们感觉、加以表示

14、、使之呈现、实现存储或进行传输的载体的不同，可以将媒体可分为感觉媒体、表示媒体、显示媒体、存储媒体、传输媒体五类第29页/共45页多媒体数据信息在计算机中的表示多媒体数据信息在计算机中的表示模拟信号（Anolog signal）：把在时间和幅度上都连续的信号称为模拟信号。采样（Sampling）在某些特定的时刻对这种模拟信号进行测量叫做采样，得到的信号称为离散时间信号。量化（Measuring）把信号幅度取值的数目加以限定，由有限个数值组成的信号就称为离散幅度信号。数字信号（Digital Signal）把时间和幅度都用离散的数字表示的信号就称为数字信号。(编码)第30页/共45页模拟信号的数

15、字化过程模拟信号的数字化过程第31页/共45页模拟信号转换数字信号过程示意图 模拟信号采样量化0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1数字信号（编码）第32页/共45页数字化音频的过程如下图所示。(a)模拟音频信号(b)音频信号的采样(c)采样信号的量化第33页/共45页例2-1 计算存储5分30秒的一首CD音质的立体声歌曲所需的存储空间。解：在CD的音质下采样频率为44.1kHz，振幅量子化为2B，在考虑立体声，1秒钟的数据量为：44.1kHz2B2=176.4kB所以5分30秒的一首歌曲需要的存储空间为：176.4kB330秒58212kB56.8M第34页/共45页多媒体数据信息在计算

16、机中的表示多媒体数据信息在计算机中的表示1.位图图像位图(bitmap)，亦称为点阵图像(dotmap)，是由称作像素（图片元素）的单个点组成的。当放大位图时，可以看见赖以构成整个图像的像素。处理位图时，输出图像的质量决定于设置的分辨率高低。操作位图时，分辨率既会影响最后输出的质量，也会影响文件的大小。第35页/共45页多媒体数据信息在计算机中的表示多媒体数据信息在计算机中的表示2.矢量图像矢量图使用点、线、矩形、多边形、圆和弧线等可以通过数学公式描述的几何元素来描述图形。例如一幅花的矢量图形由线段形成外框轮廓，由外框的颜色以及外框所封闭的颜色决定花显示出的颜色。由于矢量图形可通过公式计算获得

17、，所以矢量图形文件体积一般较小。矢量图形最大的优点是无论放大、缩小或旋转等均不会失真。常见矢量图形设计软件：Adobe的Illustrator、Corel的CorelDRAW、Macromedia的Flash MX。第36页/共45页矢量图放大仍然光滑第37页/共45页多媒体数据信息在计算机中的表示多媒体数据信息在计算机中的表示3.矢量图与位图的区别矢量图与位图最大的区别是：矢量图不受分辨率的影响，因此在印刷时，可以任意放大或缩小矢量图而不会影响出图的清晰度。第38页/共45页多媒体数据信息在计算机中的表示多媒体数据信息在计算机中的表示颜色是人的视觉系统对可见光的感知结果。在多媒体计算机系统中

18、，可通过多种模式来描述颜色。灰度颜色模式灰度颜色模式RGB颜色模式颜色模式(加色加色)CMYK颜色模式颜色模式(减色减色)每对减色产生一种加色每对减色产生一种加色每对加色产生一种减色每对加色产生一种减色YUV颜色模式颜色模式第39页/共45页RGB颜色模式用红(R)、绿(G)、蓝(B)三原色的光学强度来表示一种颜色。这是最常见的位图编码方法，可直接用于屏幕显示。每种原色的强度表示范围为0255，或十六进制的00至FF。例如：黑色#000000白色#FFFFFF红色#FF0000绿色#00FF00蓝色#0000FF黄色#FFFF00青色#00FFFF电视机和计算机的监视器都是基于RGB颜色模式来

19、创建其颜色的。第40页/共45页多媒体数据信息在计算机中的表示多媒体数据信息在计算机中的表示图像数字化是计算机图像处理之前的基本步骤，目的是把真实的图像转变成计算机能够接受的存储格式。数字化过程分为采样与量化处理两个步骤.采样的实质就是要用多少点来描述一张图像，比如，一幅640480的图像，就表示这幅图像是由307200个点所组成。由于图像是一种二维分布的信息，为了对它进行采样操作，需要先将二维信号变为一维信号，再对一维信号完成采样。具体做法是，先沿垂直方向按一定间隔从上到下顺序地沿水平方向直线扫描，取出各水平线上灰度值的一维扫描；而后再对一维扫描线信号按一定间隔采样得到离散信号，即先沿垂直方

20、向采样，再沿水平方向采样这两个步骤完成采样操作。第41页/共45页将连续图像离散化采样:对空间连续坐标（x，y）的离散化将图像分为MN个网格，每一网格用一个亮度值表示。量化幅值f（x，y）的离散化将采样点上对应的亮度连续变化区间转换为有限个特定数的过程。采样量化多媒体数据信息在计算机中的表示多媒体数据信息在计算机中的表示第42页/共45页图像 采样 量化 数字图像多媒体数据信息在计算机中的表示多媒体数据信息在计算机中的表示第43页/共45页多媒体数据信息在计算机中的表示多媒体数据信息在计算机中的表示数字图像文件大小的计算公式为：数字图像文件大小的计算公式为：图像大小行数图像大小行数列数列数颜色深度颜色深度字节数字节数其中，行数其中，行数列数即为图像的分辨率。例如：一列数即为图像的分辨率。例如：一幅分辨率为幅分辨率为640480640480像素的像素的“2424位真彩色位真彩色”图像所图像所占的存储空间大小为：占的存储空间大小为：6404802481MB6404802481MB第44页/共45页感谢您的观看！第45页/共45页