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(共35张PPT)
1.3数据
采集与编码
目录
CONTENTS
1
数据采集
2
数字化
3
数制
4
编码
01
PART ONE
数据采集
上节课中我们学习了数据，想一想，古代的时候，人们对数据是怎么进行进行采集的呢？
人工采集
01 数据采集
现代进行数据采集的方式发生了什么变化？
更多使用机器采集（传感器）。
01 数据采集
01 数据采集
传感器是一种能感受被测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。
传感器可以持续不断地采集数据。
生活中的传感器：
接电话时手机靠近耳朵会自动熄屏
开车进入小区时会自动识别车牌号
红外线测温仪会自动测量经过的人的 体温
你还能举出其他例子吗？
01 数据采集
从互联网采集数据
从互联网采集数据有很多方法，如借助网络爬虫来获取数据。网络爬虫是一种按照一定的规则，自动地抓取网页上数据的程序或脚本。
与人在浏览网页时的行为相似，网络爬虫也是通过网页中的超链接在网页间跳转，根据需求按特定的关键字获取某一方面的网页数据，然后对这些数据进行处理、存储等操作，并可用专门软件对这些数据进行分析。
02
PART TWO
数字化
02 数字化
信号可用模拟信号或数字信号表达。
模拟信号以连续变化的物理量存在；
数字信号在取值上是离散的、不连续的信号。
在信息技术中数字信号表示的数据可被计算机存储、处理的二进制数据。
模拟信号或数字信号可以相互转换。
补充：数字信号和模拟信号的转化通过调制解调器（猫）来完成。
发送信息：数字信号→模拟信号
接受信息：模拟信号→数字信号
02 数字化
将模拟信号转化为数字信号一般需要经过采样、量化与编码。
采样是将信号从连续时间(空间)域上的模拟信号转换到离散时间(空间)域上的离散信号的过程，通过采样器实现。
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。每秒的采样样本数叫作采样频率，单位用赫兹(Hz)表示。在相同的时间内，采样频率越高，采集的样本数量越多。
02 数字化
将模拟信号转化为数字信号一般需要经过采样、量化与编码。
在数字信号处理领域，量化指将信号的连续取值近似为有限个离散值的过程。连续信号经过采样成为离散信号，离散信号经过量化后可用数值表示。
03
PART THREE
数制
03 数制
请同学们回顾一下，以前学过哪些进制呢？
二进制、十进制
进制是一种记数方式，亦称进位计数法或位值计数法。利用这种记数法，可以使用有限种数字符号来表示所有的数值。
任何一种数制都包含两个基本要素:基和权。基又叫基数，是组成该数制的数码个数；权又叫权值，是指每一个数位上的1对应的数值，可以表示为基数的若干次幂。
03 数制
二进制的数码为0,1，则基数为2
十进制的数码为0,1,2,3,4,5,6,7,8,9，则基数为10
基数
你能推出八进制和十六进制的数码和基数吗？
八进制的数码为0,1,2,3,4,5,6,7，则基数为8
十六进制的数码为0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F（A-F分别对应数字10-15），则基数为16
03 数制
例如：(010)2 ，从左到右 0,1,0 三个数的权依次为22,21,20
(2391)10 ，从左到右 2, 3, 9, 1 四个数的权依次为
103 ,102,101,100
权值
请推出以下八进制和十六进制的权值
(473)8的权值？
(A9)16的权值？
从左到右 4,7,3 三个数的权依次为82,81,80
从左到右 A,9 三个数的权依次为161,160
03 数制
进制的标识
进制 标识
二进制 B
八进制 O
十进制 D
十六进制 H
例如：
（2389）10 可写成 2389D
（0100）2 可写成 0100B
（423）8 可写成
（7CB9）16 可写成
423O
7CB9H
03 数制
进位规则
进制 进位规则
二进制 逢二进一
八进制 逢八进一
十进制 逢十进一
十六进制 逢十六进一
03 数制
十进制 二进制 八进制 十六进制
0 0 0 0
1 1 1 1
2 10 2 2
3 11 3 3
4 100 4 4
5 101 5 5
6 110 6 6
7 111 7 7
8 1000 10 8
9 1001 11 9
10 1010 12 A
11 1011 13 B
12 1100 14 C
13 1101 15 D
14 1110 16 E
15 1111 17 F
每4位二进制数可以用
1位十六进制数字代替。
每3位二进制数可以用
1位八进制数字代替。
十进制、二进制、八进制、十六进制的关系
二进制转十进制：
（10010）2
=1×24+0×23+0×22+1×21+0×20=（18）10
03 数制
进制转换
十六进制转十进制：
（A3）16
=10×161+3×160=（164）10
八进制转十进制方法同上。
十进制转二进制： 除2取余法（倒着取）
（9）10
03 数制
进制转换
11
2
5
2
2
1
2
1
1
0
余数
=(1011)2
03 数制
进制转换
二进制转换为十六进制
方法：根据它们在数位上的对应关系，将二进制数分别转换成十六进制，每四位一组构成一位十六进制数。从最右边开始，每四位二进制一组，当最后一位不够四位时，应在左侧添加“0”，凑足四位。
例如：将二进制数11110000110111转换为十六进制
11110000110111
0011110000110111
C
7
3
3
(111100001100111)2 ═(3C37)16
8421842184218421
03 数制
进制转换
二进制转换为八进制
方法：根据它们在数位上的对应关系，将二进制数分别转换成八进制，每三位一组构成一位十六进制数。从最右边开始，每四位二进制一组，当最后一位不够四位时，应在左侧添加“0”，凑足四位。
例如：将二进制数11110000110111转换为八进制
11110000110111
011110000110111
0
7
6
6
(111100001100111)2 ═(36067)8
3
421421421421421
练一练
(110110)2=( )10
( )2=( 37 )10
(1011100111) 2 =( )8
(1011100111) 2 =( )16
( ) 2 =( 5 A D )16
( ) 2 =( 7 4 2 )8
( 5 5 )8 = ( )10
( 4 C ) 16 = ( )10
54
100101
1347
2E7
10110101101
111100010
45
76
03 数制
练一练
03 数制
昆明现有6条线路，每条线路不超过29个站点，如果分别为线路和站点设计一个二进制编码方案，则表示线路的二进制编码至少需要 位，站点的二进制编码至少需要 位。
3
5
03 数制
如果用●代表一位数，几个●代表几位数，则( 1 ● 1 )2 表示的数字可能是十进制数中的（ ）和（ ）。
5
7
如果用●代表一位数，几个●代表几位数，则( 1 ● ● ● 1 )2 表示的数字范围是（ ）。
17 - 31
练一练
04
PART THREE
编码
04 编码
编码(Encoding)是信息按照某种规则或格式，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。
计算机对信息进行存储、加工、传递等处理，实际上是对信息的载体--数据进行处理。数据的表现形式可以是文本、图形、图像、声音、视频等，但不管是哪种形式的数据，最终存储在计算机中的都是经过一定规则编码后的二进制数字。
04 编码
字符编码 ASCII码 共有128个，主要显示现代英语、符号、阿拉伯数字。详见最后一页。 一个字母占一个字节
汉字编码 外码、交换码、机内码、字形码 一个汉字占两个字节
条形码 黑条、白条组成
二维码 几何图案分布
声音编码 声音是振动产生的声波，频率一般以HZ表示
图像编码 矢量图形、位图图像
视频编码 MPEG-1、MPEG-2 MPEG-4
04 编码
位（bit）：位是最小的存储单位，存放一位二进制数。
字节(byte)：用8个二进制位一个字节。字节是计算机存储信息的基本单位。
常用的单位有：
B：1B═8b
KB：1KB ═ 210 B ═ 1024 B
MB：1MB ═ 210 KB ═ 1024 KB
GB：1GB ═ 210 MB ═ 1024 MB
TB：1TB ═ 210 GB ═ 1024 GB
计算机中的存储单位
04 编码
矢量图形 位图图像
矢量图形和位图图像对比
04 编码
音频文件、图像文件的存储容量计算公式
声音：
存储容量=采样频率（HZ）*量化位数（bit）*声道数*时长（s） （单位：位）
图像：
存储容量=总像素*颜色位深度（单位：位）
04 编码
音频文件、图像文件的存储容量计算公式
1.一幅RGB静态图像分辨率为1007*663，已知RGB每一种颜色用8bit表示，该图像的数据量为（ ）。
A. 1007*663*8bit
B. 1007*663*3bit
C.1007*663*3*8bit
D. 1007*663bit
C
04 编码
音频文件、图像文件的存储容量计算公式
2. 小华录制了1分钟的声音，双声道、量化位数16位、采样频率为44.1kHz，其数据量约为( )字节。
A.44.1*1000*16*2*60*8
B.44.1*1000*16*2*60*1/8
C.44.1*1000*16*2*1/8
D. 44.1*1000*16*2*60*1*8
B
演示完毕，谢谢观看！
1.3数据
采集与编码

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