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1、数据对客观事物的符号表示，如图形符号、数字、字母等。计算机科学中，数据是指所有能输人到计算机并被计算机程序处理的符号总称，是用于输人到计算机中进行处理，具有一定意义的数字、字母、符号和模拟量等的通称。信息消除随机的不确定性的东西（数据中的有意义，有价值的内容）。今我们用手机地图，高德地图会提供信息，让我们判断路应该怎么走，消除了我们对路线的不确定性数据信息经过解释，分析，处理后产生知识加工，归纳知识知识是人类在社会实践中所获得的认识和经验的总和，是人类认识客观世界的成果。知识的获得，是利用自身已有的知识对信息进行加工，归纳，并纳入自己的知识结构。智慧高层次的综合能力，表现为收集，加工，应用，传
2、播知识的能力以及对事物前瞻性看法。时效性信息为事物某一时间的状态，随时间变化载体依附性不能独立存在，必须依附于载体共享性可共享，不会损耗可加工处理性，真伪性可加工处理，转变形态信息有真假价值性显性价值，隐性价值相对价值信息的特征1.3数据采集与编码（一）老师冯文博11.3.1数据采集21.3.2数字化31.3.3数制目录 Contents第 5 页1.3.1数据采集获取信息的方法传统方式：人工方式为主；通过观察，实验等方式现代方式：机器获取为主；传感器获取自然信源的数据；网络爬虫获取网络数据互联网，物联网技术发展传感器：能感应被测量（物理量，化学量，生物量等）并按一定的规律 转换成可用输出信号
3、（电信号）的器件和装置网络爬虫：按照一定规则，按特定关键字，自动抓取网页上数据的程序 或脚本。第 6 页1.3.1数据采集传感器传感器是一种能感受被测量量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。在科研、生产和日常生活中，常需要利用传感器对环境中的物理量、化学量和生物量等进行感知与测量，并转换成电信号，进行适当处理后形成数据。第 7 页1.3.1数据采集传感器随时从自然信源获取数据光线传感器(Ambient Light Sensor)距离传感器(proximity sensor)重力传感器(G-Sensor)磁(场)传感器(Magnetism Sensor)
4、陀螺仪(Gyroscope)GPS指纹传感器气压传感器(气压计，barometer)心率传感器紫外线传感器第 8 页1.3.1数据采集传感器随时从自然信源获取数据生物传感器生物传感器温度温度传感器传感器红外线红外线传感器传感器光学传感器光学传感器声音声音传感器传感器第 9 页1.3.1数据采集python爬虫即网络爬虫，网络爬虫是一种程序,主要用于搜索引擎,它将一个网站的所有内容与链接进行阅读,并建立相关的全文索引到数据库中,然后跳到另一个网站.样子好像一只大蜘蛛.第 10 页1.3.2数字化数字化的定义将模拟信号转换为数字信号的过程称为数字化。模拟信号(Analog)：连续变化的物理量 数字
5、信号(Digital)：离散的、不连续的量（二进制 0和1形式）第 11 页1.3.2数字化数字化的理论依据数字化的理论依据是采样定理，采样定理的基本内容：在一定的条件下，用离散的序列可以完全代表一个连续函数。第 12 页1.3.2数字化模拟信号数字化过程第 13 页1.3.2数字化模拟信号模数转换器ADC（数字化）数模转换器DAC 文文字字图图片片 动动画画声声音音11100101010100110101010101001010110100二二进进制制数字信号第 14 页1.3.3数制数的进制名词概念进制（计数法或位置计数法）一种记数方式。基（基数）组成该数制的数码个数权（权值）每一个数位上
6、的1对应的数值，可以表示为基数的若干次幂153第 15 页1.3.3数制进制标识符号数码范围进位二进制B（Binary）01逢二进一、借一当二八进制O(Octal）07逢八进一、借一当八十进制D(Decimal）09逢十进一、借一当十十六进制H(Hexadecimal）09,AF逢十六进一、借一当十六数的进制第 16 页1.3.3数制十进制举例十进制数的基数为10、十进制数153中的1权值是102,5的权值是101,3的权值是100，所以153可以表示为153=1102+5 101+31001021011001 5 3第 17 页1.3.3数制1.只有两个基本数码：0，12.采用“逢二进一”的
7、进位规则（满2就向前进1）3.每个数码在不同的数位上，对于不同的权值。二进制举例第 18 页1.3.3数制二进制举例十进制：153=1102+5 101+31001021011001 5 3二进制：11011=124+123+022+121+1201 1 0 1 116(24)8(23)4(22)2(21)1(21(20 0)=27第 19 页1.3.3数制十六进制举例十六进制：A02=10162+0161+2160A 0 2256(162)16(161)1(160)=25621.有十六个基本数码：0，1，2，3，49，A，B，C，D，E，F2.采用“逢十六进一”的进位规则（满16就向前进1）
8、3.每个数码在不同的数位上，对于不同的权值。第 20 页1.3.3数制十进制：153D=1102+5101+3100二进制：10010B =124+023+022+121+020 （位权展开法）十六进制：A02H =10162+0161+2160其中102、101、100、23、22、21、20、162、161、160为该位的权通式：（111）a=1a2+1a1+1a0二进制举例第 21 页1.3.3数制十进制二进制（4位）十六进制0000001000112233445566778100089910A11B121100C13D14E15F16二-十六-十进制对照表第 22 页1.3.3数制十进
9、制二进制（4位）十六进制000000100011200102300113401004501015601106701117810008910019101010A111011B121100C131101D141110E151111F161 000010二-十六-十进制对照表第 23 页1.3.3数制练习101B=1_+0_+1_2FH=2_+15_ 1010B=(_ D)3BH=(D)1059=47D=5D第 24 页1.3.3数制练习1、110011B=_D=_H2、十六进制数后加1个0，新数值比原来大_倍第 25 页1.3.3数制十进制转二进制（方法一：拆分权值法）：25D=16(24)8(2
10、3)4(22)2(21)1(21(20 0)11100权值相加：将二进制每一位上的数字（0或1）乘以它对应的权值，然后相加二进制数字。最有一位的权值应该为2的0次幂第 26 页1.3.3数制十进制转二进制（方法一：拆分权值法）：39D=16(24)8(23)4(22)2(21)1(21(20 0)权值相加：将二进制每一位上的数字（0或1）乘以它对应的权值，然后相加二进制数字。最有一位的权值应该为2的0次幂32(25)32+7=32+4+2+1=100111B第 27 页1.3.3数制十进制转其他进制（方法二:）：十进制转二进制：除2取余数，直到商为0，将所得余数倒排序。13D十进制转十六进制：
11、除16取余数，直到商为0，将所得余数倒排序。60D=1101B=3CH除该种进制取余数，至商为0，余数逆序输出第 28 页1.3.3数制练习37D=_B、_H_O100101B25H45O37D218942122220101002137D16202516第 29 页1.3.3数制二进制数转化为十六进制数：从二进制数的低位开始，每四位二进制数转换成一位十六进制数，位数不够左边补0凑足。二进制、十六进制相互转化方法二进制、十六进制相互转化方法十六进制数转换为二进制数：每一位十六进制数转换成四位二进制数，最前端的0省去不写。所以：111010B=3A H00113 A例如111010B=H10100
12、011 1010111010例如:3AH=B所以：3AH=111010 B0011转十进制为3，十六进制里仍为3。1010转转十十进进制制为为10，即即十六进制为十六进制为A。第 30 页1.3.3数制（B6AC）16=（）2十六进制转二进制1100101001101011每1位十六进制转换为4位二进制，转换为二进制后可把最左边的0省略不写1011011010101100练习第 31 页1.3.3数制练习一个6位二进制数1_1_01，其中两位数字看不到，下列选项中，可能与此二进制相等的是 ()A、2AH B、42H C、41D D、3CH=0011 1101=3DH=3*161+13*160=
13、61D=0010 1001=29H=2*161+9*160=41D=0011 1001=39H=3*161+9*160=57D=0010 1101=2D=2*161+13*160=45D列举出所有可能性，然后将其转换成对应的进制C111101B101001B111001B101101B第 32 页1.3.3数制 例题考题1：10D+A1H=（）A、171H B、AAH C、10101011B D、161D考题2：十进制数81D对应的十六进制数为（）A、51D B、51H C、33H D、129HCB第 33 页1.3.3数制二进制十进制十六进制八进制字母表示BDHO数字范围0,10909,AF
14、07运算规则“逢二进一”“逢十进一”“逢十六进一”“逢八进一”归纳整理第 34 页1.3.3数制注意：十进制转其他进制：1、权值相加；2、除进制取余，逆序输出十六进制：如9后面是A不是熟知的10，而10前面的是F而不是9第 35 页1.3.3数制练习：0011 1100 0011 0111C7333C37H1.3.4编码老师冯文博第 37 页1.3.4二进制位位（Bit）：计算机中最小的存储单元。由数字0和1组成，用字母b表示。字节（Byte）：计算机中数据处理的基本单位或信息的最小单位。8个二进制位成为一个字节，用字母B表示。计算机中所有数据占用的容量大小以这些数据占用了几位二进制来衡量。3
15、位（bit）：占用计算机容量大小为3比特。1字节（Byte）：占用计算机容量大小为1字节，容量大小也为8位。1B=8b第 38 页1.3.4二进制位BKBMBGBTB1Byte=8bit1Byte=8bit1KB 1KB=1024 Byte=1024 Byte1MB 1MB=1024 KB=1024 KB1GB 1GB=1024 MB1024 MB 1TB=1024 GB1TB=1024 GB 计算机中的信息单位第 39 页1.3.4二进制位 一张段视频是1.03GB，请问这段视频是多少位 1.031024 1024 8MB1024KBKBB文字、音频、视频等数据以什么方式存储在计算机中二进制
16、这些数据如何变成二进制的？编码第 41 页1.3.4二进制位 生活中的编码：邮政编码：一二位代表省份成直辖市，第三四位代表地、市，第五六位代表县、镇。身份证号：（1）前1、2位数字表示：所在省份的代码；（2）第3、4位数字表示：所在城市的代码；（3）第5、6位数字表示：所在区县的代码；（4）第714位数字表示：出生年、月、日；（5）第15、16位数字表示：所在地的派出所的代码；计算机以二进制形式存储和处理数据，因此，字符必须按特定的规则进行编码才能进入计算机条形码与二维码：第 42 页1.3.4二进制位 1比特的数据，即一位二进制数，他的编码有两种可能，即0或1 2比特的数据，即一位二进制数，
17、他的编码有四种可能，即00、01、11、10 n比特的数据，即一位二进制数，他的编码有_可能2n 练习1：如果将你们班所有人编号用二进制编码，需要几位二进制？练习2：用二进制对所有英文字母进行编码，需要几位二进制？每一种可能具有唯一性。第 43 页1.3.4ASCII和汉字编码是信息按照某种规格和格式，从一种形式转换为另一种形式的过程，解码是编码的逆过程。编码编码u国际上普遍采用的西文字符编码是ASCII码（美国信息交换标准码）英文编码英文编码英文编码英文编码 ASCIIASCIIASCIIASCII码码码码u常用的汉字编码有GB2312-80GB2312-80GB2312-80GB2312-
18、80、GBKGBKGBKGBK等，编码方式不唯一。u其他编码方式：Unicode、UTF-8第 44 页1.3.4ASCII和汉字编码ASCII码是美国信息交换标准代码，是对一套西文字符（字幕、数字、符号）进行二进制编码的体系。ASCII由33个控制字符、10个数字、26个大写字母、26个小写字母、英文标点符号组成。第 45 页1.3.4编码ASCII码表（见课本最后一页）0的ASCII码值是48A的ASCII码值是65a的ASCII码值是97空格的ASCII码值是32第 46 页1.3.4编码ASCII码表（见课本最后一页）ASCII码用一个字节的后一个字节的后7位位来表示字符，最高位不用，
19、一般为0表示校验码0MAX值：01111111B=127DMAX值：00000000B=0D7位二进制位最多能表示128种不同的编码状态n个二进制位最多能表示2n种不同的编码状态第 47 页1.3.4编码ASCII码编码特点1.大写字母的ASCII码值比相对应的小写字母小32 例：A的ASCII值为65，而a的ASCII值为972.数字、字母都是按顺序排列的；3.ASCII码值大小关系：4.计算机存储器在存放ASCII码时，占用一个字节1Byte=8bit(计算机在存放ASCII码时,只占用1个字节后7位,最左位补0;形式如0 xxxxxxx)。第 48 页1.3.4编码汉字编码计算机中汉字的
20、表示也是用二进制编码，同样是人为编码的。根据应用目的的不 同，汉字编码分为外码、交换码、机内码和字形码。一类：自动识别方式，；另一类汉字编码输入。(1)怎样将汉字输入计算机输入输入码码(外码外码)(2)输入码的类型大致分为：音码和形码音码：用汉子拼音字母组成的编码。如拼音码等形码：是吧汉字的基本构件如偏旁、部首和字根等分类，以不同的键相队形，组成的编码。如五笔字形码等输入码输入码(外码外码)第 49 页1.3.4编码交换码交换码是用于各种数字系统（不仅是计算机系统）之间信息的标准汉字代码。这种代码的编制单位通常是国家或国际标准化组织，带有法定的强制性。第 50 页1.3.4编码处理码是字计算机
21、内部处理和存储汉字时所用的代码，简称内码。目前汉字机内码尚未有统一的标准码，但对于一个系统而言，内容是统一的。不管用何种输入码将汉字从键盘输入到系统，都由相应的处理软件将其转换为统一的机内码。处理码GB2312UnicodeUTF-8一个汉字占用两个字节第 51 页1.3.4编码字形码点阵式和矢量方式，一般采用点阵形式例如：以8*8点阵记录“七中”字形为例每一格即一个点，若白色为0，黑色为1，这就使用点阵法将字形与二进制对应的方法。点越多越精细，占用的存储空间也就越大。第 52 页1.3.4编码UltraEdit编码软件第 53 页1.3.4编码UltraEdit编码软件查看内码，查看大写A、
22、0、“七中”的内码，对比ASCII码表第 54 页1.3.4编码UltraEdit编码软件查看内码，查看大写A、0、“七中”的内码，对比ASCII码表UltraEdit编码软件查看内码，字符“挑”的内码是_，G的内码是_数字，英文字符占用一个字节，十六进制第一位最大是7汉字和全角字符占用两个字符，十六进制第一位最小为A第 55 页1.3.4编码UltraEdit软件查看字符内码，部分界面如下图所示，图中内码对应的字符是（）第 56 页1.3.4声音编码声音数字化采样：每隔一段时间在模拟音频波形上取一个幅度值。产生一组离散的数值序列单位时间采样次数称为采样频率采样频率采样频率采样频率，单位Hz。
23、第 57 页1.3.4声音编码声音数字化量化：将各个采样结果提升或降低到级数值。形成一组二进制数字序列第 58 页1.3.4声音编码例：对如图原始模拟波形（红色曲线）进行采样和量化例：对如图原始模拟波形（红色曲线）进行采样和量化。思考：声音的数字化思考：声音的数字化过程中，声音信号会过程中，声音信号会不会失真？不会失真？用什么方法可以提高用什么方法可以提高用什么方法可以提高用什么方法可以提高数字音频质量，减小数字音频质量，减小数字音频质量，减小数字音频质量，减小失真？失真？失真？失真？第 59 页1.3.4声音编码思考：声音的数字化思考：声音的数字化过程中，声音信号会过程中，声音信号会不会失真
24、？不会失真？用什么方法可以提高用什么方法可以提高用什么方法可以提高用什么方法可以提高数字音频质量，减小数字音频质量，减小数字音频质量，减小数字音频质量，减小失真？失真？失真？失真？采样率和量化等级提高一倍，信号的失真明显减少，信号质量得到了提高,同时存储容量变大。第 60 页1.3.4图像编码找出图中与声音容量有关系的参数，计算声音容量。WAV音频容量采样频率量化位数声道数时长WAV音频容量=比特率x时间方法一：10*60*44100*16*2/8/1024/1024MB方法二：10*60*1411/8/1024 MB第 61 页1.3.4图像编码61数一数图像中的像素点个数，推算每个像素点所
25、占的位数，计算图像的容量。图像的存储空间=总的像素点个数 每个像素点所占的位数 像素点个数 水平像素点的个数垂直像素点的个数。55 每个像素点所占的位数 图像的颜色数黑白图像：1位 2种颜色图像的存储空间=551位0 1 0 1 01 0 1 0 11 0 1 0 01 1 0 1 11 0 1 0 1第 62 页1.3.4图像编码623333333332222223321111233210012332100123321111233222222333333333111111111111111111 10 10 10 10 10 10 1111 10 01 01 01 01 10 1111 10
26、 01 00 00 01 10 1111 10 01 00 00 01 10 1111 10 01 01 01 01 10 1111 10 10 10 10 10 10 111111111111111111 像素点个数 水平像素点的个数垂直像素点的个数。88 每个像素点所占的位数 图像的颜色数2位 4种颜色图像的存储空间=882位第 63 页1.3.4视频编码63视频是如何数字化的呢？静态的图像连续播放就形成视频。视频存储空间视频存储空间水平像素水平像素垂直像素垂直像素每个像素所需位数每个像素所需位数帧频帧频时间时间帧图像容量总帧数我国使用的PAL制式的视频每秒显示25帧。NTSC制式每秒显示30帧