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(共32张PPT)
专题二　数据采集与编码
思维导图
归纳提炼
一、数据采集与信息数字化
1.数据采集方式
早期:采用观察、测量、实验、调查等人工方法。
现在: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.信息数字化
(1)信息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,模拟信号经过采样量化后可以得到数字信号。数字信号在取值上是离散的、不连续的信号,是可被计算机存储、处理的二进制数据。
(2)模拟信号与数字信号可相互转换,将模拟信号转换成数字信号的过程称为数字化,其中用到的主要设备是模数转换器(ADC)。
(3)将模拟信号转换为数字信号一般需要经过采样、量化与编码。
二、数制
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.常用进制有:二进制(B)、八进制(O)、十进制(D)、十六进制(H)等。
3.十进制转R进制的方法:除以R取余,除到商为0,最后将得到的余数倒序
连接。
4.R进制转十进制
【方法提炼】 常规方法:按位权展开求和法。二进制、十六进制转十进制的方法如下图所示。
【方法优化】 高效方法:标号法。二进制、十六进制转十进制的方法如下图所示。
5.二进制与十六进制互换
【方法提炼】 二进制转十六进制:4位二进制数转换为1位十六进制数。
【方法提炼】 十六进制转二进制:1位十六进制数转换为4位二进制数。
三、编码
1.字符编码
(1)常见的字符编码有ASCII、Unicode及各种汉字编码。
(2)ASCII(美国信息交换标准代码):是现今最通用的单字节编码系统。基本的ASCII码共有128个,用1个字节中的低7位编码。
二进制范围为00000000～01111111,即十六进制的00～7F。
【学习心得】 1个ASCII字符存储时占用1个字节。
(3)汉字编码:计算机中的汉字也是采用二进制进行编码的。汉字编码分为外码(输入码)、交换码、机内码和字形码。
【学习心得】 1个汉字存储时占用2个字节。
(4)UltraEdit查看字符内码(十六进制内码)
内码与对应的字符
【方法提炼】
①中文字符(含全角字符)对应内码中的两组编码,英文字符对应内码中的一组编码。
②英文字符(半角字符)对应的内码范围为00～7F。
2.声音编码
(1)模拟声音数字化的方法:采样、量化、编码。
(2)声音的保真度与采样频率、量化位数成正比;声音保真度越好,其存储容量越大。
(3)录音的过程:将模拟信号转为数字信号。
播放的过程:将数字信号转为模拟信号。
(4)常见的声音文件格式:Wave、MP3、WMA、MID等。
(5)Wave格式音频文件的存储容量计算公式:存储容量=采样频率(Hz)×量化位数(bit)×声道数×时长(s)(单位:位)。
3.图像编码
(1)数字图像包括位图图像和矢量图形两种。
位图与矢量图的区别:
①位图图像(又称栅格图或点阵图)是通过像素来描述图像的,色彩丰富,所需的存储空间较大,放大后会失真。
②矢量图形是指用点、直线或者多边形等基于数学方程的几何图元表示的图像。矢量图形与分辨率无关,任意放大矢量图形,不会丢失细节或影响清晰度。
(2)图像数字化的方法:采样、量化、编码。
(3)常见的图像文件格式:BMP、JPEG、GIF、PNG等。
(4)图像存储容量的计算公式:存储容量=总像素×颜色位深度(单位:位)。
4.视频编码
(1)组成视频的单位是帧,而一帧就是一幅静态的图像。
(2)PAL制式的视频每秒播放25帧图像,NTSC制式的视频每秒播放30帧图像。
(3)数字电视采用了数字传输和存储技术,具有高清晰度、双向交互、多功能多业务等优势。
(4)常见的视频编码方式有MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4等。
(5)常见的视频数据格式主要有:AVI、MPEG、MOV等。
(6)视频存储容量的计算公式:视频容量=1帧图像存储量×帧频×时间(秒)
(单位:位)。
典型例题
[例1] 下列属于数据的采集方式的是(　 　)
①观察　②实验　③互联网　④物联网　⑤传感器
A.①②③ B.①②③④
C.①②③⑤ D.①②③④⑤
D
解析:数据的采集方式主要有观察、实验、互联网、物联网和传感器等,故答案为D。
[例2] 下列数字最大的是(　 　)
A.111101B B.111011B
C.3FH D.62D
C
解析:111101B=61D,111011B=59D,3FH=63D,最大的是3FH,故答案为C。
[例3] 求一个十进制负数的8位二进制补码方法是:将其对应的正数7位二进制所有位数取反(1改为0,0改为1)后加 1,并设置符号位(最高位)为 1。如求-3的8位二进制补码方法:3的7位二进制数为0000011,取反后为1111100,加1后为1111101,设置符号位为1,-3的8位二进制补码为11111101。则十进制数-5的8位二进制补码为(　 　)
A.11111011 B.10000101
C.11111010 D.11111100
A
解析:本题主要考查二进制运算。5的7位二进制数为0000101,取反后为1111010,加1后为1111011,设置符号位为1,-5的8位二进制补码为11111011,故答案为A。
[例4] 下列关于信息编码,正确的是(　 　)
A.声音的数字化过程是将离散的模拟信号转换成连续的数字信号
B.汉字的输入码是不唯一的
C.汉字和英文字符在计算机内部编码均采用十六进制
D.任意进制数末位为0,转换为十进制数后,一定为偶数
B
解析:本题主要考查信息编码。声音的数字化过程是将连续的模拟信号转换成离散的数字信号,因此A选项错误;汉字和英文字符在计算机内部编码均采用二进制,因此C选项错误;奇数进制数不一定符合,如五进制数10,转换为十进制数后为5,是奇数,因此D选项错误;汉字的输入码是不唯一的,常用的输入码有拼音码、五笔字形码等,因此B选项正确,故答案为B。
[例5] 某未经压缩的图像文件格式为BMP,分辨率为1 920×1 080 像素,图像容量约为4 MB,则该图像的量化位数为(　 　)
A.2 B.8 C.16 D.32
C
解析:本题主要考查数据的编码。该图像的容量大小为1 920×1 080×量化位数/8/1 024/1 024=4 MB,量化位数=4×1 024×1 024×8/1 920/1 080≈16位,故答案为C。
[例6] 将一幅未经压缩的1024×800像素、24位色BMP图像另存为JPEG格式文件,存储后的JPEG文件存储容量为152 KB,则BMP文件与JPEG文件的存储容量之比约为(　 　)
A.5︰1 B.16︰1 C.63︰1 D.126︰1
B
解析:1024×800像素、24位色BMP图像的存储容量为1024×800×
24/8/1024=2400KB,BMP文件与JPEG文件的存储容量之比为2400∶152≈
16∶1,故答案为B。
[例7] 将下列十六进制数转换为二进制数,其中含有奇数个“1”的是(　 　)
A.B385H B.AB2H
C.8056H D.91F7H
C
解析:B385H=1011001110000101B,共有8个1;AB2H=101010110010B,共有
6个1;91F7H=1001000111110111B,共有10个1;8056H=1000000001010110B,共有5个1,故答案为C。
[例8] 利用UltraEdit查看字符内码,部分界面如图所示。
下列说法正确的是(　 　)
A.字符“,”的内码为A3H
B.图中字符共占14 bit
C.字符“Y”比字符“y”的内码大20 H
D.字符“不”的内码用二进制表示为10110010 10111011
D
解析:字符“,”的内码为A3 AC,故A选项错误;图中字符共占14个字节(B),故B选项错误;字符“Y”比字符“y”的内码小20 H,故C选项错误;字符“不”的内码为B2 BB,用二进制表示为10110010 10111011,故答案为D。
[例9] 某图像处理软件能处理的图像存储容量最大为10 MB,下列参数的图片不能被处理的是(　 　)
A.尺寸1 800×1 024像素,256色位图
B.尺寸1 800×1 024像素,24位位图
C.尺寸3 200×2 048像素,16位位图
D.尺寸3 600×2 048像素,8位位图
C
解析:本题主要考查的是图像的存储容量计算。选择图像容量最大的选项即可,C选项参数的图片容量最大,故答案为C。
[例10] 下列有关编码的说法中,错误的是(　 　)
A.计算机中汉字是采用二进制进行编码的
B.将模拟声音数字化需要经过采样、量化和压缩三个过程
C.图像的量化是指要使用多大范围的数值来表示图像采样之后每个像素的颜色信息
D.视频的编码一般是指通过特定的压缩技术对视频进行压缩
B
解析:将模拟声音数字化需要经过采样、量化和编码三个过程,故答案为B。

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