必修1《数据与计算》 第一章 数据与信息 1.3 数据采集与编码-1 案例分析 计算机技术的应用， 使得数据的处理方式发生了巨大的改变， 数据的处理效率也得到了极大的提高。 问题思考 1.计算机如何处理数据信息？ 2-数据在计算机中是如何表示的？ 3-什么是数字化？ 视频1：《数字化》视频 知识讲解 信号数据可用于表示任何信息，如符号、文字、语音、图像等， 从表现形式上可归结为两类：模拟信号和数字信号。 模拟信号与数字信号的区别可根据幅度取值是否离散来确定。 知识讲解 模拟信号指幅度的取值是连续的(幅值可由无限个数值表示)。时间上离散的模拟信号是一种抽样信号，它是对模拟信号每隔时间T抽样一次所得到的信号，虽然其波形在时间上是不连续的，但其幅度取值是连续的，所以仍是模拟信号，称之为脉冲幅度调制(PAM，简称脉幅调制)信号。 平时我们听到的声音、看到的电视图像都是模拟信号。 知识讲解 从模拟信号转换到数字信号一般要经过采样、量化和编码这样三个过程， 最终变成由一连串由0和1来代表的脉冲数字信号。 声音数字化 模拟数据 → 数字数据 模数转换 （A/D） 模拟量 数字量 电流电压 采样”和“量化 声音 声音文件 话筒 声卡 模拟音频信号数字化过程 1、采样：在时间轴上对信号数字化。也就是，按照固定的时间间隔抽取模拟信号的值，这样，采样后就可以使一个时间连续的信息波变为在时间上取值数目有限的离散信号。 2、量化：在幅度轴上对信号数字化。也就是，用有限个幅度值近似还原原来连续变化的幅度值，把模拟信号的连续幅度变为有限数量的有一定间隔的离散值。 3、编码：用二进制数表示每个采样的量化值（十进制数）。 模拟视频信号数字化过程 1、采样：采样的实质就是要用多少点来描述一幅图像，采样结果质量的高低就是用前面所说的图像分辨率来衡量。简单来讲，对二维空间上连续的图像在水平和垂直方向上等间距地分割成矩形网状结构，所形成的微小方格称为像素点。一副图像就被采样成有限个像素点构成的集合。 2、量化：量化是指要使用多大范围的数值来表示图像采样之后的每一个点。量化的结果是图像能够容纳的颜色总数，它反映了采样的质量。 3、压缩编码：数字化后得到的图像数据量十分巨大，必须采用编码技术来压缩其信息量。在一定意义上讲，编码压缩技术是实现图像传输与储存的关键。 图像数字化 图像 图像文件 扫描仪 数码相机 摄像头 模拟视频信号数字化过程 1、采样：在空间上对信号数字化。也就是，用空间上部分点的灰度值来表示图像，这些选取的点称为样点（或像素）。采样时，在图像纵向和横向方向上的像素总数将决定数字图像的质量。与音频信号在时域上对幅度值进行采样的方法不同，视频信号是对表示图像的函数进行采样的。采样后图像被分割成空间上离散的像素，但其灰度仍是连续的。 2、量化：在灰度上对信号数字化，将像素灰度转化成离散的整数值。 一幅数字图像中不同灰度值的个数称为灰度级。例如RGB（R：red红，G：green绿，B：blue蓝）色彩模式中，每一种颜色的个数为256种，那么灰度级就是256。 256=28 ，于是每一种颜色可以用8位二进制数表示，这就将图像信息量化成了二进制数。（从视觉效果来看，采用大于或等于6 bit量化的灰度图像，视觉上就能令人满意，因为人眼一般最多可分辨100个灰度级。） 知识讲解 概念： 用数字符号排列成数位，按由低位到高位的进位方式来表示数的方法叫做进位计数制，也称计数制或进位制、进制。 生活中常见进制： 十进制 十二进制（十二个月为一年） 六十进制（六十分钟为一小时） 知识讲解 进位制 二进制 八进制 十进制 十六进制 规则 逢二进一 逢八进一 逢十进一 逢十六进一 基数 R=2 R=8 R=10 R=16 基本符号 0,1 0,1,2,…,7 0,1,2,…,9 0,1,..,9, ... ...
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