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课时2　数据采集与编码(一)
课时目标
1.了解数据采集的常见方法,能通过互联网采集所需数据。2.掌握模拟信号数字化的一般流程,理解采样与量化的概念。3.掌握二进制、十进制、十六进制之间的转换方法。
1.数据采集
(1)早期采用观察、测量、实验、调查等人工方法。
(2)互联网、物联网下以传感器、网络爬虫等机器获取方法为主。
2.数字化
(1)将模拟信号转换为数字信号的过程称为数字化。
(2)将模拟信息转换成数字信号一般需要经过采样、量化与编码。
3.数制及进制转换
(1)数据在计算机内部是以二进制方式进行存储和处理的。
(2)常用的数制有:二进制(B)、八进制(O)、十进制(D)、十六进制(H)
(3)十进制转二进制、十六进制方法(除R取余,倒序连接)
十进制转二进制:除2取余数,直到商为0,将所得余数倒序输出。即:35D=100011B 十进制转十六进制:除16取余数,直到商为0,将所得余数倒序输出。即:35D=23H
(4)二进制、十六进制转十进制方法(位权展开)
二进制、十六进制转十进制方法为位权展开。二进制的权值为2n,十六进制的权值为16n(n为0、1、2…)
(11011)2=1×24+1×23+0×22+1×21+1×20=(27)10,即11011B=27D
(5E)16=5×161+14×160=(94)10,即5EH=94D
(5)二进制与十六进制互换方法
二进制转十六进制:从二进制数的低位开始,每4位二进制数转换为1位十六进制数,位数不够左边补0。例如:1101011B=　　H 即:1101011B=6BH 十六进制转换为二进制:每1位十六进制数转换成4位二进制数,转换为二进制数后最前面的0省去不写。例如:D7H=　　　B 即:D7H=11010111B
　　　　　　　　　　　　　　　　
例1 下列有关数据采集、数字化过程的说法,不正确的是 (　　)
A.只有数字化后的信号才能用计算机来进行处理
B.计算机在获取数据时,只能是传感器、网络爬虫等机器获取的方式
C.采样是将模拟信号从时间(空间)上离散,而量化是将其从取值上离散
D.计算机中的文字、图片、视频、代码都是经过一定规则编码后,以二进制形式存储的
答案　B
解析　本题考查数据的采样和量化。B选项计算机还可以通过输入数据、数据库查找数据等方式获取数据。
变式训练1　下列关于信息数字化的描述,错误的是 (　　)
A.播放音频文件的过程中音响发出的声音属于数字信号
B.可以利用扫描仪、照相机、手机等采集设备对信息进行数字化
C.将模拟信号转换成数字信号一般需要经过采样、量化和编码
D.在信息技术中,数字信号表示的数据是指可被计算机存储、处理的二进制数据
答案　A
解析　本题考查信息数字化。A选项播放音频文件的过程中音响发出的声音属于模拟信号;BCD正确。
例2 将模拟信号转成数字信号,一般需要经过采样、量化和编码,下列说法不正确的是 (　　)
A.图甲是模拟信号采样的过程
B.数字信号是在取值上是离散的、不连续的信号
C.纵坐标划分得越细,量化就越精细,与实际数据也越接近
D.量化就是在纵坐标上进行划分,然后将每个采样点用数字表示出来
答案　A
解析　本题考查数字化的过程,采样—量化的过程,采样是按一定的时间间隔取值,即横坐标,图甲在纵坐标进行划分为量化的过程。
变式训练2　某声音模拟信号的采样如图所示,下列说法正确的是 (　　)
A.M与N采样点位置不同,它们的量化值也不同
B.0.5秒内取样点100个,因此采样频率为100 Hz
C.数字化过程是将离散的模拟信号转换成连续的数字信号
D.图中整个幅度划分为0~7级的小幅度,其量化位数是3 bit
答案　D
解析　本题考查数据采集与编码。M与N虽然采样点位置不同,但都近似取值为5。0.5秒内取样点100个,因此采样频率为100/0.5=200 Hz。将连续的模拟信号转换成离散的数字信号是量化。
例3 对某段声音进行数字化,量化值的范围是0~200,则量化位数最少是 (　　)
A.7 B.8 C.16 D.200
答案　B
解析　本题考查数制的相关知识。n位二进制可以表示2的n次方种情况,201介于128和256之间,因此至少需要8位二进制代码。
变式训练3 将1000个苹果放入若干个箱子,并在每个箱子的封面标注箱子中的苹果数量,并封好箱子。为了在不拆开箱子的情况下,一次性取走 1~1000 中任意个数的苹果,则装苹果时至少要准备的箱子数为 (　　)
A.8 B.9 C.10 D.11
答案　C
解析　本题考查十进制数转换为二进制数。n位二进制数可以表示0至2n-1个整数,表示1-1000的整数需要10位二进制数。
例4 下列有关数制的说法,正确的是 (　　)
A.计算机内部二进制表示较大数时位数太长,可以用十六进制数方式进行存储和处理
B.古代l斤为16两,半斤八两体现了八进制数的思维方式
C.两位十六进制正整数,末位是9,转换为十进制数,最大值是249D
D.将某十六进制数末尾添加一个数l等价于将该数转换为二进制数后末尾添加1111
答案　C
解析　本题考查数制和数制转换。A选项计算机中只能存储和表示二进制信息。B选项半斤八两体现了十六进制数。C选项符合题意,两位十六进制数最大的是F9,转换为十进制数为F*16+9=249。D选项十六进制数末尾添加一个数l等价于二进制数后面添加了0001。
变式训练4 某5位二进制数“1■1■1”,其中两位模糊不清,下列描述正确的是 (　　)
A.该数末位数字“1”对应的权值是21
B.若模糊的那两位数字是1,则对应的十六进制数为F1H
C.该二进制数转换为十进制数后一定是奇数
D.该二进制数对应的十进制数有2种可能
答案　C
解析　本题考查数制和数制转换。A选项最后一位的权值为2^0。B选项从右至左每4位为一组,应为1FH。C选项二进制数的位权为2x-1,x表示从右至左的位数,当x大于1时,位权值均为偶数,因此最后一位决定了该数转换成十进制数后的奇偶。D选项有两个位置上数未知,每个数的可能性有2种,因此有4种可能性。
变式训练5 十进制正整数n转换为二进制数,该二进制数末位是“0”。下列说法正确的是 (　　)
A.无法确定n是奇数还是偶数
B.若该二进制数的位数是4,则n的最大值是15
C.n与n+1分别转换为二进制数,这两个二进制数的位数可能不同
D.该二进制数末位的“0”去掉后,再转换为十进制数,所得的值是n/2
答案　D
解析　由于整数n对应的二进制数末位是“0”,因此可确定正整数n为偶数,因此A选项错误;若该二进制数的位数是4,则n的最大值是14(1110),因此B选项错误;整数n对应的二进制数末位是“0”,因此整数n+1对应的二进制数的末位为“1”,即n与n+1转换为二进制数的位数相同,因此C选项错误;该二进制数末位的“0”去掉后,再转换为十进制数,所得的值是n/2,因此答案为D。
　　　　　　　　　　　　　　　　
1.下列不属于模拟信号的是 (　　)
A.自然界中流水的声音
B.电流表指针指向的电流值
C.水银温度表呈现的温度值
D.存储在计算机中的照片
答案　D
解析　本题考查的是模拟信号和数字信号的区别。模拟数据一般用模拟信号来表示,它是一些连续变化的物理量所表达的信息,如温度、湿度、压力、长度、电流、电压等。数字信号在取值上是离散的、不连续的信号,在信息技术中,这种信号表示的数据是指可被计算机存储、处理的二进制数据。
2.下列有关数据采集的说法,正确的是 (　　)
A.传感器主要用于随时获取来自计算机的数据
B.人工获取数据的方式已经被机器获取完全替代
C.图书馆是人们获取日常所需数据的主要来源
D.“华为运动手环”可以用于数据的采集
答案　D
解析　本题考查的是数据的采集。早期一般是通过观察、实验等人工方式得到数据,并将其记录下来,数据量较小,可以用传统方式进行处理。互联网、物联网的发展使得数据的获取方式更多、获取速度更快。数据的获取方法已逐渐以机器获取为主,但并没有完全取代人工获取数据的方式。除此之外,互联网也成了人们日常所需数据的主要来源。传感器随时获取来自自然信源的数据。
3.关于计算机中各种类型的数据,以下说法正确的是 (　　)
A.用计算机录制并存储一段声音,需要经历“数模转换”的过程
B.由于编码方式不同,图像文件具有BMP、JPEG、GIF等不同格式
C.位图是用基于数学方程的几何图元描述的,放大后不会失真
D.由反射率相差很大的黑条和白条排成的平行线图案叫作二维码
答案　B
解析　本题主要考查数据类型的相关知识。A选项用计算机录制并存储一段声音,需要经历“模数转换”的过程;B选项正确;C选项矢量图是用基于数学方程的几何图元描述的,放大后不会失真;D选项由反射率相差很大的黑条和白条排成的平行线图案叫作条形码,故选项为B。
4.用坐标轴模拟一段时长为1 ms的声波数字化的过程,每隔0.1 ms取一个采样点,其中A点和B点分别为声波的最高点和最低点,如图所示,下列说法正确的是 (　　)
A.该音频的采样频率为44.1 kHz,量化位数至少是8位
B.该音频的采样频率为44.1 kHz,量化位数至少是7位
C.该音频的采样频率为10 kHz,量化位数至少是8位
D.该音频的采样频率为10 kHz,量化位数至少是7位
答案　C
解析　本题考查声音的采样和量化。每隔0.1 ms取一个采样点,需将ms转换成秒,因此采样频率为1/(0.1/1000)=10000 Hz,量化的最高点和最低点共有-128至0以及0-127,共256个点,因此可以采用8个二进制位来表示。
5.下列数字最大的是 (　　)
A.11011B B.11010B C.25D D.1CH
答案　D
解析　本题考查数制转换。在进制不一时,比较大小最好都将所有的数据转换为最为熟悉的十进制,A选项为27;B选项为26;C选项为25;D选项为28;综合四个选项选择D。
6.下列有关n进制数120的说法,正确的是 (　　)
A.该数转换成十进制后一定是偶数
B.该数转换成十进制后可能小于10
C.该n进制至少包含3个数码
D.该n进制数去掉最低位的“0”后,其对应的十进制值扩大n倍
答案　C
解析　本题考查数制和数制转换。A选项若为三进制,转换后为奇数。B选项该数中最大数为2,进制大于等于三,若为三进制,转换后的值为1*32+2*31+0=15,至少大于等于15。D选项去掉0,该数将减小。
7.若将十进制数n转换成二进制数y,该二进制数y的末位是1,下列说法不正确的是 (　　)
A.可以确定该十进制数n为奇数
B.将该二进制数末位的1去掉后,再转换为十进制数,所得的值是n/2
C.该十进制数n+1转换成二进制数,二进制位数可能比y多
D.若该二进制数末位后加上数码0,则新数是原数的2倍
答案　B
8.二进制数1■■■■■0的首位是1,末位是0,其余数字模糊不清,下列说法正确的是 (　　)
A.在该数后面添加一个0,新数是原数的10倍
B.若将该数转换成十进制数,可以表示成[64,126]范围中任意一个整数
C.该数转换成十进制数,最小值是64D
D.该数用十六进制表示,最大值是7FH
答案　C
解析　本题考查进制的基本知识。A选项错误,二进制数字末尾添加0后新数是原数的2倍;B选项该数转换为十进制最小为64即模糊处全部为0,最大为126,但是末位数字为0决定了该数为偶数,B选项错误;C选项正确,解析见B选项;D选项最大是7EH。
一、基础巩固
1.指纹锁在使用前需要完成数据采集,其工作原理可以分为下列几个步骤:①指纹图像采集　②指纹图像处理　③控制门锁开启　④指纹图像特征值的匹配　
⑤指纹图像特征的提取。正确的顺序是
A.①②⑤④③ B.①⑤②④③
C.①②③④⑤ D.①④⑤②③
答案　A
解析　指纹锁依靠传感器采集信息。本题在考查数据采集的同时,还考查了信息的加工处理、输出等信息技术的重要加工过程。
2.RGB(r,g,b)三个参数r,g,b分别表示红色、绿色、蓝色三种基本色的量,根据三个基本色的量可得到一个合成的颜色值。如图RGB(255,0,0)得到红色,RGB(255,255,255)得到白色。根据描述可知,紫色可表示为 (　　)
A.RGB(0,0,0) B.RGB(255,0,255)
C.RGB(0,255,255) D.RGB(255,255,0)
答案　B
解析　本题考查RGB颜色分量表示。紫色是由红色和蓝色合成,没有绿色。
3.下列有关数据采集和数字化的描述,正确的是 (　　)
A.数据采集必须使用的设备是传感器
B.数据采集后一定要用计算机才能处理
C.数字化工具可将模拟信号可以转换为数字信号,反之则不行
D.在信息技术中,数字信号表示的数据指能被计算机存储和处理的二进制数据
答案　D
解析　本题考查数据的采集和量化。A选项数据可以输入或从数据库获取。B选项人工也可能处理。C选项数字信号也可以转换为模拟信号,如声卡将数字信号转换为音箱可以接受的模拟信号。
4.声卡是实现声音信号“模/数”和“数/模”转换的设备。下列关于在计算机上录、放音的说法,正确的是 (　　)
①录音的过程就是通过采样、量化和编码实现模拟信号的数字化的过程　②放音过程中无需由数字信号转换为模拟信号　③录音时提高采样频率,得到的音频文件音质会提高　④录音时降低量化位数,得到的音频文件音质会提高
A.①② B.②④ C.①③ D.③④
答案　C
解析　录音的过程就是通过采样和量化实现模拟信号的数字化的过程,放音过程就是由数字信号转换为模拟信号的过程。录音时提高采样频率和量化位数,得到的音频文件音质会提高。
5.声音的数字化通过采样和量化来实现,如图所示,其中图甲和图乙分别表示的是对同一段声音采用不同频率进行采样的示意图。下列叙述正确的是 (　　)
A.图乙的采样频率低,数字化后的数据量小
B.图甲的采样频率高,数字化后的数据量小
C.图乙的采样频率高,数字化后的数据量大
D.图甲的采样频率低,数字化后的数据量大
答案　C
解析　同一模拟信号,采样的时间间隔越小,采集到的信号样本数量越多。量化就是将采样到的信号用数字表示出来,即将模拟信号的波形转换为数字。
6.量化位数相同时,按下列参数采集的音频,声音保真程度最好的是 (　　)
答案　D
解析　录音时提高采样频率和量化位数,得到的音频文件音质会提高。
7.下列关于数字化的说法正确的是 (　　)
A.水银温度计呈现的温度值是数字信号
B.使用“作业帮”APP拍照搜题获取难题解析的过程中涉及到图像数字化
C.计算机只能处理十进制、十六进制数据,并将它们都转换为二进制形式进行存储
D.经过采样、量化两个步骤即可将模拟信号转换成数字信号
答案　B
解析　A选项数字信号是转换为二进制代码。C选项计算机只能处理二进制。D选项还需编码这个步骤。
8.十进制正整数n转换为二进制数,该二进制数末位是“1”。下列说法正确的是 (　　)
A.无法确定n是奇数还是偶数
B.若该二进制数的位数是4,则n的最大值是14
C.n与n-1分别转换为二进制数,这两个二进制数的位数可能不同
D.将该二进制数末位的“1”去掉后,再转换为十进制数,所得的值是(n-1)/2
答案　D
9.十进制正整数n转换为2位十六进制数m,该十六进制数末位为“F”,下列说法正确的是 (　　)
A.无法确定n是奇数还是偶数
B.十进制数n+1转换为二进制数,该二进制数一定小于8位
C.十六进制数m,去掉末位“F”,所得新数等于m/16
D.十进制数n+1转换为十六进制数,该十六进制数末位一定是0
答案　D
解析　本题考查进制的相关知识。A选项十六进制末位为F,转换为二进制末位为1,因此是奇数;B选项若该十六进制数为FFH,加一后二进制为9位;C选项,十六进制数若是末位是0,去掉末位0后,得到的新数为原数的1/16;D选项正确。
10.设某K进制数n的值为“12”,下列描述正确的是 (　　)
A.该进制数不可能为二进制
B.若为十六进制数则比十六进制数码“E”小
C.数字“1”的权值为K2
D.该数制的数码为1~K这K个数字
答案　A
解析　本题考查数制和数制转换。A选项二进制最大基数为1。B选项12H是两位数,比E大。C选项权值为K1。D选项基数为0-(k-1)。
11.下列关于数制的说法,正确的是 (　　)
A.若二进制数末位为1,则该数可能是偶数
B.二进制数的10110中首位1对应的权值是25
C.二位十六进制数的值小于28
D.二进制数去掉末尾的一位,所得的数值是原来1/2
答案　C
解析　本题考查进制转换知识。选项A二进制数末位为1,则该数不可能是偶数。选项B权值是24。由于最大的两位十六进制是FF,小于256,故选项C正确。选项D错误,例如111B=7D,而11B=3D,不是两倍的关系。
12.关于二进制、十进制与十六进制的整数,下列说法正确的是 (　　)
A.7位二进制数的最大值为128D
B.任何4位二进制数都不可能大于FH
C.仅凭十六进制最末位上的数,无法确定该数的奇偶性
D.在十六进制数最末位后加上一位,此位的值为A,所得新数是原数的16倍
答案　B
解析　本题考查进制转换知识。7位二进制数的最大值为127D,选项A说法不正确;1111B=FH,选项B说法正确;该数的奇偶性由最末位上的数字确定,选项C说法不正确;最后加上一位0,才是16倍,选项D说法不正确。
13.某4位二进制数X末位是“1”,则有关该数说法不正确的是 (　　)
A.X转换为十进制数可能是10
B.X的最大值是(F)16
C.若X+1的数字位数大于X的位数,则X的值是(15)10
D.X末位的“1”去掉后,所得的值是X整除2
答案　A
解析　二进制数X末位是1,则该数是奇数,不可能是10。4位二进制数最大值是(1111)2,即(F)16。若X+1的数字位数大于X的位数,说明X是(1111)2,即(15)10,加1后是(10000)2。二进制数去除一个末位数,所得的值是X整除2。
14.若将十进制数n转换为二进制数,该二进制数的末位是1,下列说法不正确的是 (　　)
A.该十进制数一定是奇数
B.十进制数n和n+1所对应的二进制数的位数可能不同
C.十进制数n*10得到的值与在二进制数末尾添加数字0得到的值相同
D.如在转化后的二进制数的末尾添加一个“1”,此时除以4的余数是3
答案　C
15.下列不同进制的数字中,值最大的是 (　　)
A.103H B.256D
C.FFH D.11111010B
答案　A
16.用RGB模式表示颜色时,每个颜色分量用2位十六进制数表示,不足两位,前面补0。如RGB(255,1,255)可以转换为FF01FF,则RGB(255,64,12)可以转换为 (　　)
A.FF4004 B.FF40C C.FFC840 D.FF400C
答案　D
解析　本题考查十进制转十六进制知识,十进制转十六进制采用除16取余,逆序输出的方法。
17.十进制数n转化为二进制数,该二进制数末位是“1”,下列说法正确的是 (　　)
A.若该二进制数的位数是7,则十进制数n的最大值是128
B.十进制数n和n+1所对应的二进制数的位数可能不同
C.十进制数n×10就是在二进制数末位“1”后面添加数字“0”
D.若该十进制数的位数是2,则对应最小的二进制数是101
答案　B
解析　选项A,若n是七位二进制数,则对应的十进制数最大127。选项C,可以举例说明该选项错误,2D与20D对应的二进制数并不是简单的后面添0。若该十进制数的位数是2,则对应最小的二进制数是1011。
18.下列关于数据采集与数字化的说法,正确的是 (　　)
A.心电监护仪通过传感器采集心率数据
B.心率数据只能通过传感器采集得到
C.传感器采集到的心率信号属于数字信号
D.若主机对信号进行处理得到的二进制数据为“10011101”,也可用十六进制“9C”表示
答案　A
解析　B选项心率数据也可通过人工方式采集得到;C选项传感器采集到的心电图信号是电压信号,还需通过主机进一步处理才能得到数字信号;D选项二进制“10011101”转换成十六进制为“9D”。
二、能力提升
19.下列关于数制的说法,不正确的是 (　　)
A.8位二进制数能表示的最大十进制数为255
B.若二进制数末尾是“0”,则该数转换的十进制数是偶数
C.若十六进制数末尾是“0”,则该数转换的十进制数的末尾也是“0”
D.某3位的十六进制数,转换为二进制数后,有效位数不超过12位
答案　C
解析　若十六进制数末尾是“0”,则该数转换的十进制数是末尾不一定是“0”,如十六进制数10H。
20.八位二进制数10的首位是1,末位是0,其余数字模糊不清,下列说法正确的是 (　　)
A.该数转换成十进制,肯定是偶数
B.该数用十六进制表示,最大值是7FH
C.在该数后面添加一个0,新数是原数的10倍
D.该数转换成十六进制,值的范围是A0至FE
答案　A
解析　该数用十六进制表示,最大值是FEH;在该数后面添加一个0,新数是原数的2倍;最小的数为中间的数全为0,最大的数为中间的数全为1,转成十六进制数的范围是80至FE。
21.某个在100~254的十进制偶数x,将其转化为二进制数y,以下说法不正确的是 (　　)
A.x/2的运算结果转为二进制一定比y少1位
B.二进制数y的最低位一定是0
C.十进制数x+1转化为二进制数不超过8位
D.十进制数x除以16的余数与二进制数y的左侧4位的值相等
答案　D
解析　本题考查进制转换知识。选项A,二进制进位规则为“逢二进一”,十进制数x整除2的运算结果转为二进制一定比y少1位。选项B,x为偶数,偶数的二进制最低位一定为0。选项C,x的最大取值为254,转换成二进制为11111110,x+1转换成二进制数不会超过8位。选项D,十进制数x除以16的余数得到的值转换成二进制为二进制数y的右侧4位。
22.十进制正整数n转换为二进制数,该二进制数共4位,下列说法正确的是 (　　)
A.若该二进制数的首位为1,则n必大于9
B.若该二进制数的末位为1,则n+1可能为奇数
C.该二进制数首位去掉,转换为十进制数,所得的值是n/2
D.该二进制数按位取反,转换为十进制数,与n相加的结果必为15
答案　D
解析　本题主要考查进制转化相关知识。若该二进制数的首位为1,最小可取8。若该二进制数的末位为1,则n+1肯定为偶数。若该二进制数为1000,首位去掉后变为0。4位二进制数,每位上的数字非0即1,每位上对应的反码分别是1和0,两者相加的和,每位上都是1,转换成十进制数,即15。
23.如图所示,用黑色代表“1”,白色代表“0”,每行或每列均表示一个二进制数,如第 3 行表示的二进制数为 0010100B,则下列说法正确的是 (　　)
A.第一行表示的二进制数的十六进制表示为65H
B.所有列表示的二进制数之和转化为十进制数为254D
C.前4行表示的二进制数之和转化为十进制数为127D
D.前4行表示的二进制数之和减去后三行表示的二进制数之和的值为1
答案　C
24.录制声音的过程如图所示。
其中ADC模块的主要功能是 (　　)
A.将模拟信号转换为数字信号
B.将数字信号转换为模拟信号
C.对模拟信号进行放大
D.对数字信号进行压缩
答案　A
解析　本题主要涉及对声音信号数字化的理解。音频数字化过程包括:①采集模拟音频信号,②将模拟音频信号转换成数字信号,③存储数字音频信号。在本题中,利用话筒采集模拟音频信号,模数转换器(ADC)将模拟音频信号转换成二进制数字信号,再将数字音频信号存储在存储器中,完成模拟信号的数字化,因此本题选A。
25.模拟信号的采样量化原理如图所示,下列说法不正确的是 (　　)
A.对于同一模拟信号,采样的时间间隔越小,采集到的信号样本数量越多
B.将模拟信号转换成数字信号一般需要经过采样、量化与编码解析
C.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
D.模拟信号以离散的、不连续的物理量存在
答案　D
解析　本题考查数据的采集和量化。A选项时间间隔越小,频率越高,采集的数量越多。D选项模拟信号是连续的。
26.模拟信号的数字化过程,如图所示:
(1)将模拟信号转换成数字一般需要经过三个步骤:①　　　　,②　　　　,
③编码。
(2)声卡是实现声音信号“模数”和“数模”转换的设备,其中录音的过程是实现　　　　转换的过程,放音的过程是实现　　　　转换的过程(选填,填字母,A.模数,B模)。
(3)如图是一段录音文件的参数界面,该录音文件共采集的数据点个数为 　　　　。
答案　(1)①采样　②量化　(2)A　B　(3)44100*12*1
解析　本题考查信息的数字化。(1)将输入的模拟信号按适当的时间间隔得到各个时刻的样本值,使其转换为时间上离散,幅度上连续的脉冲信号称为采样,将采样的信息进行二进制编码称为量化。(2)录音是把模拟信号转换为数字信号,称为模数转换。播放音乐是把数字信号转换为模拟信号,称为数模转换。(3)一共采集到44100*12*1个数据点,每个点用16位表示。
27.图像是人对视觉感知的物质再现,随着数字采集技术和信号处理理论的发展,越来越多的图像以数字形式存储,请结合相关知识回答下列问题:
(1)数字图像包括矢量图形与　　　　。
(2)数字图像以文件形式存储于计算机中,以下不属于图像文件的是　　　　(选填,填字母,A.图像bmp/B.图像.jpg/C.图像.wmv)。
答案　(1)位图图像　(2)C(共56张PPT)
课时2　数据采集与编码(一)
第一章　数据与信息
1.了解数据采集的常见方法,能通过互联网采集所需数据。
2.掌握模拟信号数字化的一般流程,理解采样与量化的概念。
3.掌握二进制、十进制、十六进制之间的转换方法。
目 录
CONTENTS
知识梳理
01
例题精析
02
随堂检测
03
巩固与提升
04
知识梳理
1
1.数据采集
(1)早期采用观察、______、______、调查等人工方法。
(2)互联网、物联网下以________、网络爬虫等机器获取方法为主。
2.数字化
(1)将______信号转换为______信号的过程称为数字化。
(2)将模拟信息转换成数字信号一般需要经过______、______与编码。
测量
实验
传感器
模拟
数字
采样
量化
3.数制及进制转换
(1)数据在计算机内部是以二进制方式进行存储和处理的。
(2)常用的数制有:二进制(B)、八进制(O)、十进制(D)、十六进制(H)
(3)十进制转二进制、十六进制方法(除R取余,倒序连接)
十进制转二进制:除2取余数,直到商为0,将所得余数倒序输出。 即:35D=100011B 十进制转十六进制:除16取余数,直到商为0,将所得余数倒序输出。
即:35D=23H
(4)二进制、十六进制转十进制方法(位权展开)
二进制、十六进制转十进制方法为位权展开。二进制的权值为2n,十六进制的权值为16n(n为0、1、2…)
(11011)2=1×24+1×23+0×22+1×21+1×20=(27)10,即11011B=27D
(5E)16=5×161+14×160=(94)10,即5EH=94D
(5)二进制与十六进制互换方法
二进制转十六进制:从二进制数的低位开始,每4位二进制数转换为1位十六进制数,位数不够左边补0。 例如:1101011B=　　H 即:1101011B=6BH 十六进制转换为二进制:每1位十六进制数转换成4位二进制数,转换为二进制数后最前面的0省去不写。
例如:D7H=　　　B
即:D7H=11010111B
例题精析
2
A.只有数字化后的信号才能用计算机来进行处理
B.计算机在获取数据时,只能是传感器、网络爬虫等机器获取的方式
C.采样是将模拟信号从时间(空间)上离散,而量化是将其从取值上离散
D.计算机中的文字、图片、视频、代码都是经过一定规则编码后,以二进制形式存储的
B
解析　本题考查数据的采样和量化。B选项计算机还可以通过输入数据、数据库查找数据等方式获取数据。
A.播放音频文件的过程中音响发出的声音属于数字信号
B.可以利用扫描仪、照相机、手机等采集设备对信息进行数字化
C.将模拟信号转换成数字信号一般需要经过采样、量化和编码
D.在信息技术中,数字信号表示的数据是指可被计算机存储、处理的二进制数据
解析　本题考查信息数字化。A选项播放音频文件的过程中音响发出的声音属于模拟信号;BCD正确。
A
A.图甲是模拟信号采样的过程
B.数字信号是在取值上是离散的、不连续的信号
C.纵坐标划分得越细,量化就越精细,与实际数据也越接近
D.量化就是在纵坐标上进行划分,然后将每个采样点用数字表示出来
A
解析　本题考查数字化的过程,采样—量化的过程,采样是按一定的时间间隔取值,即横坐标,图甲在纵坐标进行划分为量化的过程。
变式训练2　某声音模拟信号的采样如图所示,下列说法正确的是 (　　)
解析　本题考查数据采集与编码。M与N虽然采样点位置不同,但都近似取值为5。0.5秒内取样点100个,因此采样频率为100/0.5=200 Hz。将连续的模拟信号转换成离散的数字信号是量化。
D
A.M与N采样点位置不同,它们的量化值也不同
B.0.5秒内取样点100个,因此采样频率为100 Hz
C.数字化过程是将离散的模拟信号转换成连续的数字信号
D.图中整个幅度划分为0~7级的小幅度,其量化位数是3 bit
例3 对某段声音进行数字化,量化值的范围是0~200,则量化位数最少是 (　　)
A.7 B.8 C.16 D.200
解析　本题考查数制的相关知识。n位二进制可以表示2的n次方种情况,201介于128和256之间,因此至少需要8位二进制代码。
B
变式训练3 将1000个苹果放入若干个箱子,并在每个箱子的封面标注箱子中的苹果数量,并封好箱子。为了在不拆开箱子的情况下,一次性取走 1~1000 中任意个数的苹果,则装苹果时至少要准备的箱子数为 (　　)
A.8 B.9 C.10 D.11
解析　本题考查十进制数转换为二进制数。n位二进制数可以表示0至2n-1个整数,表示1-1000的整数需要10位二进制数。
C
例4 下列有关数制的说法,正确的是 (　　)
A.计算机内部二进制表示较大数时位数太长,可以用十六进制数方式进行存储和处理
B.古代l斤为16两,半斤八两体现了八进制数的思维方式
C.两位十六进制正整数,末位是9,转换为十进制数,最大值是249D
D.将某十六进制数末尾添加一个数l等价于将该数转换为二进制数后末尾添加1111
解析　本题考查数制和数制转换。A选项计算机中只能存储和表示二进制信息。B选项半斤八两体现了十六进制数。C选项符合题意,两位十六进制数最大的是F9,转换为十进制数为F*16+9=249。D选项十六进制数末尾添加一个数l等价于二进制数后面添加了0001。
C
变式训练4 某5位二进制数“1■1■1”,其中两位模糊不清,下列描述正确的是 (　　)
A.该数末位数字“1”对应的权值是21
B.若模糊的那两位数字是1,则对应的十六进制数为F1H
C.该二进制数转换为十进制数后一定是奇数
D.该二进制数对应的十进制数有2种可能
解析　本题考查数制和数制转换。A选项最后一位的权值为2^0。B选项从右至左每4位为一组,应为1FH。C选项二进制数的位权为2x-1,x表示从右至左的位数,当x大于1时,位权值均为偶数,因此最后一位决定了该数转换成十进制数后的奇偶。D选项有两个位置上数未知,每个数的可能性有2种,因此有4种可能性。
C
变式训练5 十进制正整数n转换为二进制数,该二进制数末位是“0”。下列说法正确的是 (　　)
A.无法确定n是奇数还是偶数
B.若该二进制数的位数是4,则n的最大值是15
C.n与n+1分别转换为二进制数,这两个二进制数的位数可能不同
D.该二进制数末位的“0”去掉后,再转换为十进制数,所得的值是n/2
解析　由于整数n对应的二进制数末位是“0”,因此可确定正整数n为偶数,因此A选项错误;若该二进制数的位数是4,则n的最大值是14(1110),因此B选项错误;整数n对应的二进制数末位是“0”,因此整数n+1对应的二进制数的末位为“1”,即n与n+1转换为二进制数的位数相同,因此C选项错误;该二进制数末位的“0”去掉后,再转换为十进制数,所得的值是n/2,因此答案为D。
D
随堂检测
3
A.自然界中流水的声音
B.电流表指针指向的电流值
C.水银温度表呈现的温度值
D.存储在计算机中的照片
D
解析　本题考查的是模拟信号和数字信号的区别。模拟数据一般用模拟信号来表示,它是一些连续变化的物理量所表达的信息,如温度、湿度、压力、长度、电流、电压等。数字信号在取值上是离散的、不连续的信号,在信息技术中,这种信号表示的数据是指可被计算机存储、处理的二进制数据。
2.下列有关数据采集的说法,正确的是 (　　)
A.传感器主要用于随时获取来自计算机的数据
B.人工获取数据的方式已经被机器获取完全替代
C.图书馆是人们获取日常所需数据的主要来源
D.“华为运动手环”可以用于数据的采集
D
解析　本题考查的是数据的采集。早期一般是通过观察、实验等人工方式得到数据,并将其记录下来,数据量较小,可以用传统方式进行处理。互联网、物联网的发展使得数据的获取方式更多、获取速度更快。数据的获取方法已逐渐以机器获取为主,但并没有完全取代人工获取数据的方式。除此之外,互联网也成了人们日常所需数据的主要来源。传感器随时获取来自自然信源的数据。
3.关于计算机中各种类型的数据,以下说法正确的是 (　　)
A.用计算机录制并存储一段声音,需要经历“数模转换”的过程
B.由于编码方式不同,图像文件具有BMP、JPEG、GIF等不同格式
C.位图是用基于数学方程的几何图元描述的,放大后不会失真
D.由反射率相差很大的黑条和白条排成的平行线图案叫作二维码
B
解析　本题主要考查数据类型的相关知识。A选项用计算机录制并存储一段声音,需要经历“模数转换”的过程;B选项正确;C选项矢量图是用基于数学方程的几何图元描述的,放大后不会失真;D选项由反射率相差很大的黑条和白条排成的平行线图案叫作条形码,故选项为B。
4.用坐标轴模拟一段时长为1 ms的声波数字化的过程,每隔0.1 ms取一个采样点,其中A点和B点分别为声波的最高点和最低点,如图所示,下列说法正确的是 (　　)
C
解析　本题考查声音的采样和量化。每隔0.1 ms取一个采样点,需将ms转换成秒,因此采样频率为1/(0.1/1000)=10000 Hz,量化的最高点和最低点共有-128至0以及0-127,共256个点,因此可以采用8个二进制位来表示。
A.该音频的采样频率为44.1 kHz,量化位数至少是8位
B.该音频的采样频率为44.1 kHz,量化位数至少是7位
C.该音频的采样频率为10 kHz,量化位数至少是8位
D.该音频的采样频率为10 kHz,量化位数至少是7位
5.下列数字最大的是 (　　)
A.11011 BB.11010B C.25D D.1CH
D
解析　本题考查数制转换。在进制不一时,比较大小最好都将所有的数据转换为最为熟悉的十进制,A选项为27;B选项为26;C选项为25;D选项为28;综合四个选项选择D。
6.下列有关n进制数120的说法,正确的是 (　　)
A.该数转换成十进制后一定是偶数
B.该数转换成十进制后可能小于10
C.该n进制至少包含3个数码
D.该n进制数去掉最低位的“0”后,其对应的十进制值扩大n倍
C
解析　本题考查数制和数制转换。A选项若为三进制,转换后为奇数。B选项该数中最大数为2,进制大于等于三,若为三进制,转换后的值为1*32+2*31+0=15,至少大于等于15。D选项去掉0,该数将减小。
A.可以确定该十进制数n为奇数
B.将该二进制数末位的1去掉后,再转换为十进制数,所得的值是n/2
C.该十进制数n+1转换成二进制数,二进制位数可能比y多
D.若该二进制数末位后加上数码0,则新数是原数的2倍
B
8.二进制数1■■■■■0的首位是1,末位是0,其余数字模糊不清,下列说法正确的是 (　　)
A.在该数后面添加一个0,新数是原数的10倍
B.若将该数转换成十进制数,可以表示成[64,126]范围中任意一个整数
C.该数转换成十进制数,最小值是64D
D.该数用十六进制表示,最大值是7FH
C
解析　本题考查进制的基本知识。A选项错误,二进制数字末尾添加0后新数是原数的2倍;B选项该数转换为十进制最小为64即模糊处全部为0,最大为126,但是末位数字为0决定了该数为偶数,B选项错误;C选项正确,解析见B选项;D选项最大是7EH。
4
巩固与提升
基础巩固
能力提升
1.指纹锁在使用前需要完成数据采集,其工作原理可以分为下列几个步骤:①指纹图像采集　②指纹图像处理　③控制门锁开启　④指纹图像特征值的匹配　⑤指纹图像特征的提取。正确的顺序是(　　)
A.①②⑤④③ B.①⑤②④③
C.①②③④⑤ D.①④⑤②③
A
解析　指纹锁依靠传感器采集信息。本题在考查数据采集的同时,还考查了信息的加工处理、输出等信息技术的重要加工过程。
2.RGB(r,g,b)三个参数r,g,b分别表示红色、绿色、蓝色三种基本色的量,根据三个基本色的量可得到一个合成的颜色值。如图RGB(255,0,0)得到红色,RGB(255,255,255)得到白色。根据描述可知,紫色可表示为 (　　)
A.RGB(0,0,0) B.RGB(255,0,255)
C.RGB(0,255,255) D.RGB(255,255,0)
B
解析　本题考查RGB颜色分量表示。紫色是由红色和蓝色合成,没有绿色。
3.下列有关数据采集和数字化的描述,正确的是 (　　)
A.数据采集必须使用的设备是传感器
B.数据采集后一定要用计算机才能处理
C.数字化工具可将模拟信号可以转换为数字信号,反之则不行
D.在信息技术中,数字信号表示的数据指能被计算机存储和处理的二进制数据
D
解析　本题考查数据的采集和量化。A选项数据可以输入或从数据库获取。B选项人工也可能处理。C选项数字信号也可以转换为模拟信号,如声卡将数字信号转换为音箱可以接受的模拟信号。
4.声卡是实现声音信号“模/数”和“数/模”转换的设备。下列关于在计算机上录、放音的说法,正确的是 (　　)
①录音的过程就是通过采样、量化和编码实现模拟信号的数字化的过程　②放音过程中无需由数字信号转换为模拟信号　③录音时提高采样频率,得到的音频文件音质会提高　④录音时降低量化位数,得到的音频文件音质会提高
A.①② B.②④ C.①③ D.③④
C
解析　录音的过程就是通过采样和量化实现模拟信号的数字化的过程,放音过程就是由数字信号转换为模拟信号的过程。录音时提高采样频率和量化位数,得到的音频文件音质会提高。
5.声音的数字化通过采样和量化来实现,如图所示,其中图甲和图乙分别表示的是对同一段声音采用不同频率进行采样的示意图。下列叙述正确的是 (　　)
C
解析　同一模拟信号,采样的时间间隔越小,采集到的信号样本数量越多。量化就是将采样到的信号用数字表示出来,即将模拟信号的波形转换为数字。
A.图乙的采样频率低,数字化后的数据量小
B.图甲的采样频率高,数字化后的数据量小
C.图乙的采样频率高,数字化后的数据量大
D.图甲的采样频率低,数字化后的数据量大
6.量化位数相同时,按下列参数采集的音频,声音保真程度最好的是 (　　)
D
解析　录音时提高采样频率和量化位数,得到的音频文件音质会提高。
7.下列关于数字化的说法正确的是 (　　)
A.水银温度计呈现的温度值是数字信号
B.使用“作业帮”APP拍照搜题获取难题解析的过程中涉及到图像数字化
C.计算机只能处理十进制、十六进制数据,并将它们都转换为二进制形式进行存储
D.经过采样、量化两个步骤即可将模拟信号转换成数字信号
B
解析　A选项数字信号是转换为二进制代码。C选项计算机只能处理二进制。D选项还需编码这个步骤。
8.十进制正整数n转换为二进制数,该二进制数末位是“1”。下列说法正确的是 (　　)
A.无法确定n是奇数还是偶数
B.若该二进制数的位数是4,则n的最大值是14
C.n与n-1分别转换为二进制数,这两个二进制数的位数可能不同
D.将该二进制数末位的“1”去掉后,再转换为十进制数,所得的值是(n-1)/2
D
9.十进制正整数n转换为2位十六进制数m,该十六进制数末位为“F”,下列说法正确的是 (　　)
A.无法确定n是奇数还是偶数
B.十进制数n+1转换为二进制数,该二进制数一定小于8位
C.十六进制数m,去掉末位“F”,所得新数等于m/16
D.十进制数n+1转换为十六进制数,该十六进制数末位一定是0
D
解析　本题考查进制的相关知识。A选项十六进制末位为F,转换为二进制末位为1,因此是奇数;B选项若该十六进制数为FFH,加一后二进制为9位;C选项,十六进制数若是末位是0,去掉末位0后,得到的新数为原数的1/16;D选项正确。
10.设某K进制数n的值为“12”,下列描述正确的是 (　　)
A.该进制数不可能为二进制
B.若为十六进制数则比十六进制数码“E”小
C.数字“1”的权值为K2
D.该数制的数码为1~K这K个数字
A
解析　本题考查数制和数制转换。A选项二进制最大基数为1。B选项12H是两位数,比E大。C选项权值为K1。D选项基数为0-(k-1)。
11.下列关于数制的说法,正确的是 (　　)
A.若二进制数末位为1,则该数可能是偶数
B.二进制数的10110中首位1对应的权值是25
C.二位十六进制数的值小于28
D.二进制数去掉末尾的一位,所得的数值是原来1/2
C
解析　本题考查进制转换知识。选项A二进制数末位为1,则该数不可能是偶数。选项B权值是24。由于最大的两位十六进制是FF,小于256,故选项C正确。选项D错误,例如111B=7D,而11B=3D,不是两倍的关系。
12.关于二进制、十进制与十六进制的整数,下列说法正确的是 (　　)
A.7位二进制数的最大值为128D
B.任何4位二进制数都不可能大于FH
C.仅凭十六进制最末位上的数,无法确定该数的奇偶性
D.在十六进制数最末位后加上一位,此位的值为A,所得新数是原数的16倍
B
解析　本题考查进制转换知识。7位二进制数的最大值为127D,选项A说法不正确;1111B=FH,选项B说法正确;该数的奇偶性由最末位上的数字确定,选项C说法不正确;最后加上一位0,才是16倍,选项D说法不正确。
A
解析　二进制数X末位是1,则该数是奇数,不可能是10。4位二进制数最大值是(1111)2,即(F)16。若X+1的数字位数大于X的位数,说明X是(1111)2,即(15)10,加1后是(10000)2。二进制数去除一个末位数,所得的值是X整除2。
A.该十进制数一定是奇数
B.十进制数n和n+1所对应的二进制数的位数可能不同
C.十进制数n*10得到的值与在二进制数末尾添加数字0得到的值相同
D.如在转化后的二进制数的末尾添加一个“1”,此时除以4的余数是3
C
15.下列不同进制的数字中,值最大的是 (　　)
A.103H B.256D
C.FFH D.11111010B
A
16.用RGB模式表示颜色时,每个颜色分量用2位十六进制数表示,不足两位,前面补0。如RGB(255,1,255)可以转换为FF01FF,则RGB(255,64,12)可以转换为 (　　)
A.FF4004 B.FF40C
C.FFC840 D.FF400C
D
解析　本题考查十进制转十六进制知识,十进制转十六进制采用除16取余,逆序输出的方法。
17.十进制数n转化为二进制数,该二进制数末位是“1”,下列说法正确的是 (　　)
A.若该二进制数的位数是7,则十进制数n的最大值是128
B.十进制数n和n+1所对应的二进制数的位数可能不同
C.十进制数n×10就是在二进制数末位“1”后面添加数字“0”
D.若该十进制数的位数是2,则对应最小的二进制数是101
B
解析　选项A,若n是七位二进制数,则对应的十进制数最大127。选项C,可以举例说明该选项错误,2D与20D对应的二进制数并不是简单的后面添0。若该十进制数的位数是2,则对应最小的二进制数是1011。
A
18.下列关于数据采集与数字化的说法,正确的是 (　　)
A.心电监护仪通过传感器采集心率数据
B.心率数据只能通过传感器采集得到
C.传感器采集到的心率信号属于数字信号
D.若主机对信号进行处理得到的二进制数据为“10011101”,也可用十六进制“9C”表示
解析　B选项心率数据也可通过人工方式采集得到;C选项传感器采集到的心电图信号是电压信号,还需通过主机进一步处理才能得到数字信号;D选项二进制“10011101”转换成十六进制为“9D”。
C
A.8位二进制数能表示的最大十进制数为255
B.若二进制数末尾是“0”,则该数转换的十进制数是偶数
C.若十六进制数末尾是“0”,则该数转换的十进制数的末尾也是“0”
D.某3位的十六进制数,转换为二进制数后,有效位数不超过12位
解析　若十六进制数末尾是“0”,则该数转换的十进制数是末尾不一定是“0”,如十六进制数10H。
A
20.八位二进制数1 0的首位是1,末位是0,其余数字模糊不清,下列说法正确的是(　　)
A.该数转换成十进制,肯定是偶数
B.该数用十六进制表示,最大值是7FH
C.在该数后面添加一个0,新数是原数的10倍
D.该数转换成十六进制,值的范围是A0至FE
解析　该数用十六进制表示,最大值是FEH;在该数后面添加一个0,新数是原数的2倍;最小的数为中间的数全为0,最大的数为中间的数全为1,转成十六进制数的范围是80至FE。
D
A.x/2的运算结果转为二进制一定比y少1位
B.二进制数y的最低位一定是0
C.十进制数x+1转化为二进制数不超过8位
D.十进制数x除以16的余数与二进制数y的左侧4位的值相等
解析　本题考查进制转换知识。选项A,二进制进位规则为“逢二进一”,十进制数x整除2的运算结果转为二进制一定比y少1位。选项B,x为偶数,偶数的二进制最低位一定为0。选项C,x的最大取值为254,转换成二进制为11111110,x+1转换成二进制数不会超过8位。选项D,十进制数x除以16的余数得到的值转换成二进制为二进制数y的右侧4位。
D
22.十进制正整数n转换为二进制数,该二进制数共4位,下列说法正确的是 (　　)
A.若该二进制数的首位为1,则n必大于9
B.若该二进制数的末位为1,则n+1可能为奇数
C.该二进制数首位去掉,转换为十进制数,所得的值是n/2
D.该二进制数按位取反,转换为十进制数,与n相加的结果必为15
解析　本题主要考查进制转化相关知识。若该二进制数的首位为1,最小可取8。若该二进制数的末位为1,则n+1肯定为偶数。若该二进制数为1000,首位去掉后变为0。4位二进制数,每位上的数字非0即1,每位上对应的反码分别是1和0,两者相加的和,每位上都是1,转换成十进制数,即15。
C
23.如图所示,用黑色代表“1”,白色代表“0”,每行或每列均表示一个二进制数,如第 3 行表示的二进制数为 0010100B,则下列说法正确的是 (　　)
A.第一行表示的二进制数的十六进制表示为65H
B.所有列表示的二进制数之和转化为十进制数为254D
C.前4行表示的二进制数之和转化为十进制数为127D
D.前4行表示的二进制数之和减去后三行表示的二进制数之和的值为1
D
24.录制声音的过程如图所示。
解析　本题主要涉及对声音信号数字化的理解。音频数字化过程包括:①采集模拟音频信号,②将模拟音频信号转换成数字信号,③存储数字音频信号。在本题中,利用话筒采集模拟音频信号,模数转换器(ADC)将模拟音频信号转换成二进制数字信号,再将数字音频信号存储在存储器中,完成模拟信号的数字化,因此本题选A。
其中ADC模块的主要功能是 (　　)
A.将模拟信号转换为数字信号 B.将数字信号转换为模拟信号
C.对模拟信号进行放大 D.对数字信号进行压缩
A
D
A.对于同一模拟信号,采样的时间间隔越小,采集到的信号样本数量越多
B.将模拟信号转换成数字信号一般需要经过采样、量化与编码解析
C.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
D.模拟信号以离散的、不连续的物理量存在
解析　本题考查数据的采集和量化。A选项时间间隔越小,频率越高,采集的数量越多。D选项模拟信号是连续的。
26.模拟信号的数字化过程,如图所示:
(1)将模拟信号转换成数字一般需要经过三个步骤:①　　　　,②　　　　,③编码。
(2)声卡是实现声音信号“模数”和“数模”转换的设备,其中录音的过程是实现　　　　转换的过程,放音的过程是实现　　　　转换的过程(选填,填字母,A.模数,B.数模)。
(3)如图是一段录音文件的参数界面,该录音文件共采集的数据点个数为 　　　　。
答案　(1)①采样　②量化　(2)A　B　(3)44100*12*1
解析　本题考查信息的数字化。(1)将输入的模拟信号按适当的时间间隔得到各个时刻的样本值,使其转换为时间上离散,幅度上连续的脉冲信号称为采样,将采样的信息进行二进制编码称为量化。(2)录音是把模拟信号转换为数字信号,称为模数转换。播放音乐是把数字信号转换为模拟信号,称为数模转换。(3)一共采集到44100*12*1个数据点,每个点用16位表示。
27.图像是人对视觉感知的物质再现,随着数字采集技术和信号处理理论的发展,越来越多的图像以数字形式存储,请结合相关知识回答下列问题:
(1)数字图像包括矢量图形与　　　　。
(2)数字图像以文件形式存储于计算机中,以下不属于图像文件的是　　　　(选填,填字母,A.图像bmp/B.图像.jpg/C.图像.wmv)。
答案　(1)位图图像　(2)C课时2　数据采集与编码(一)
课时目标
1.了解数据采集的常见方法，能通过互联网采集所需数据。2.掌握模拟信号数字化的一般流程，理解采样与量化的概念。3.掌握二进制、十进制、十六进制之间的转换方法。
1.数据采集
(1)早期采用观察、________、________、调查等人工方法。
(2)互联网、物联网下以________、网络爬虫等机器获取方法为主。
2.数字化
(1)将________信号转换为________信号的过程称为数字化。
(2)将模拟信息转换成数字信号一般需要经过________、________与编码。
3.数制及进制转换
(1)数据在计算机内部是以二进制方式进行存储和处理的。
(2)常用的数制有：二进制(B)、八进制(O)、十进制(D)、十六进制(H)
(3)十进制转二进制、十六进制方法(除R取余，倒序连接)
十进制转二进制：除2取余数，直到商为0，将所得余数倒序输出。即：35D＝100011B 十进制转十六进制：除16取余数，直到商为0，将所得余数倒序输出。即：35D＝23H
(4)二进制、十六进制转十进制方法(位权展开)
二进制、十六进制转十进制方法为位权展开。二进制的权值为2n，十六进制的权值为16n(n为0、1、2…)
(11011)2＝1×24＋1×23＋0×22＋1×21＋1×20＝(27)10，即11011B＝27D
(5E)16＝5×161＋14×160＝(94)10，即5EH＝94D
(5)二进制与十六进制互换方法
二进制转十六进制：从二进制数的低位开始，每4位二进制数转换为1位十六进制数，位数不够左边补0。例如：1101011B＝____H即：1101011B＝6BH 十六进制转换为二进制：每1位十六进制数转换成4位二进制数，转换为二进制数后最前面的0省去不写。例如：D7H＝______B即：D7H＝11010111B
例1 下列有关数据采集、数字化过程的说法，不正确的是(　　)
A.只有数字化后的信号才能用计算机来进行处理
B.计算机在获取数据时，只能是传感器、网络爬虫等机器获取的方式
C.采样是将模拟信号从时间(空间)上离散，而量化是将其从取值上离散
D.计算机中的文字、图片、视频、代码都是经过一定规则编码后，以二进制形式存储的
听课笔记：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
变式训练1　下列关于信息数字化的描述，错误的是(　　)
A.播放音频文件的过程中音响发出的声音属于数字信号
B.可以利用扫描仪、照相机、手机等采集设备对信息进行数字化
C.将模拟信号转换成数字信号一般需要经过采样、量化和编码
D.在信息技术中，数字信号表示的数据是指可被计算机存储、处理的二进制数据
例2 将模拟信号转成数字信号，一般需要经过采样、量化和编码，下列说法不正确的是(　　)
A.图甲是模拟信号采样的过程
B.数字信号是在取值上是离散的、不连续的信号
C.纵坐标划分得越细，量化就越精细，与实际数据也越接近
D.量化就是在纵坐标上进行划分，然后将每个采样点用数字表示出来
听课笔记：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
变式训练2　某声音模拟信号的采样如图所示，下列说法正确的是(　　)
A.M与N采样点位置不同，它们的量化值也不同
B.0.5秒内取样点100个，因此采样频率为100 Hz
C.数字化过程是将离散的模拟信号转换成连续的数字信号
D.图中整个幅度划分为0～7级的小幅度，其量化位数是3 bit
例3 对某段声音进行数字化，量化值的范围是0～200，则量化位数最少是(　　)
A.7 B.8
C.16 D.200
听课笔记：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
变式训练3 将1000个苹果放入若干个箱子，并在每个箱子的封面标注箱子中的苹果数量，并封好箱子。为了在不拆开箱子的情况下，一次性取走 1～1000 中任意个数的苹果，则装苹果时至少要准备的箱子数为(　　)
A.8 B.9
C.10 D.11
例4 下列有关数制的说法，正确的是(　　)
A.计算机内部二进制表示较大数时位数太长，可以用十六进制数方式进行存储和处理
B.古代l斤为16两，半斤八两体现了八进制数的思维方式
C.两位十六进制正整数，末位是9，转换为十进制数，最大值是249D
D.将某十六进制数末尾添加一个数l等价于将该数转换为二进制数后末尾添加1111
听课笔记：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
变式训练4 某5位二进制数“1■1■1”，其中两位模糊不清，下列描述正确的是(　　)
A.该数末位数字“1”对应的权值是21
B.若模糊的那两位数字是1，则对应的十六进制数为F1H
C.该二进制数转换为十进制数后一定是奇数
D.该二进制数对应的十进制数有2种可能
变式训练5 十进制正整数n转换为二进制数，该二进制数末位是“0”。下列说法正确的是(　　)
A.无法确定n是奇数还是偶数
B.若该二进制数的位数是4，则n的最大值是15
C.n与n＋1分别转换为二进制数，这两个二进制数的位数可能不同
D.该二进制数末位的“0”去掉后，再转换为十进制数，所得的值是n/2
1.下列不属于模拟信号的是(　　)
A.自然界中流水的声音
B.电流表指针指向的电流值
C.水银温度表呈现的温度值
D.存储在计算机中的照片
2.下列有关数据采集的说法，正确的是(　　)
A.传感器主要用于随时获取来自计算机的数据
B.人工获取数据的方式已经被机器获取完全替代
C.图书馆是人们获取日常所需数据的主要来源
D.“华为运动手环”可以用于数据的采集
3.关于计算机中各种类型的数据，以下说法正确的是(　　)
A.用计算机录制并存储一段声音，需要经历“数模转换”的过程
B.由于编码方式不同，图像文件具有BMP、JPEG、GIF等不同格式
C.位图是用基于数学方程的几何图元描述的，放大后不会失真
D.由反射率相差很大的黑条和白条排成的平行线图案叫作二维码
4.用坐标轴模拟一段时长为1 ms的声波数字化的过程，每隔0.1 ms取一个采样点，其中A点和B点分别为声波的最高点和最低点，如图所示，下列说法正确的是(　　)
A.该音频的采样频率为44.1 kHz，量化位数至少是8位
B.该音频的采样频率为44.1 kHz，量化位数至少是7位
C.该音频的采样频率为10 kHz，量化位数至少是8位
D.该音频的采样频率为10 kHz，量化位数至少是7位
5.下列数字最大的是(　　)
A.11011B B.11010B
C.25D D.1CH
6.下列有关n进制数120的说法，正确的是(　　)
A.该数转换成十进制后一定是偶数
B.该数转换成十进制后可能小于10
C.该n进制至少包含3个数码
D.该n进制数去掉最低位的“0”后，其对应的十进制值扩大n倍
7.若将十进制数n转换成二进制数y，该二进制数y的末位是1，下列说法不正确的是(　　)
A.可以确定该十进制数n为奇数
B.将该二进制数末位的1去掉后，再转换为十进制数，所得的值是n/2
C.该十进制数n＋1转换成二进制数，二进制位数可能比y多
D.若该二进制数末位后加上数码0，则新数是原数的2倍
8.二进制数1■■■■■0的首位是1，末位是0，其余数字模糊不清，下列说法正确的是(　　)
A.在该数后面添加一个0，新数是原数的10倍
B.若将该数转换成十进制数，可以表示成[64，126]范围中任意一个整数
C.该数转换成十进制数，最小值是64D
D.该数用十六进制表示，最大值是7FH

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