模塊一信息的特征及信息的編碼 (2)

1、課本：信息是指課本：信息是指 數(shù)據(jù)、信號、消息中所包含的數(shù)據(jù)、信號、消息中所包含的意義。意義。香農(nóng)：信息是香農(nóng)：信息是“用來消除不確定的東西用來消除不確定的東西”。信息的特征普遍性普遍性依附性依附性共享性共享性價(jià)值性價(jià)值性時效性時效性真?zhèn)涡哉鎮(zhèn)涡圆煌耆圆煌耆?傳遞性傳遞性什么是信息技術(shù)信息技術(shù)是指在信息的信息技術(shù)是指在信息的獲取、整理、加工、存儲、傳獲取、整理、加工、存儲、傳遞和利用遞和利用過程中所采用的過程中所采用的技術(shù)和方法技術(shù)和方法。第一次：語言的產(chǎn)生第一次：語言的產(chǎn)生第二次：文字的發(fā)明第二次：文字的發(fā)明第三次：造紙術(shù)和印刷術(shù)的發(fā)明第三次：造紙術(shù)和印刷術(shù)的發(fā)明第四次：電報(bào)、電話、電視

2、、廣播的發(fā)明第四次：電報(bào)、電話、電視、廣播的發(fā)明第五次：電子計(jì)算機(jī)和現(xiàn)代通訊技術(shù)的發(fā)第五次：電子計(jì)算機(jī)和現(xiàn)代通訊技術(shù)的發(fā)明明計(jì)算機(jī)怎么區(qū)分0和1？高低電平是把高于某一電平的信號作為高電平，把低于某一電平的信號作為低電平，因而產(chǎn)生0、1這樣的二進(jìn)制數(shù)；在計(jì)算例如：5+6=？這樣的式子時，要先把5和6轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)，再相加，然后再轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)那為什么不將電平多分幾段，進(jìn)而使計(jì)算機(jī)用我們習(xí)慣的十進(jìn)制呢？ 因?yàn)樾盘杺鬏斶^程中會出現(xiàn)各種干擾因素，使電平電平水平發(fā)生波動，如果使用10檔電平電平的話，比如5 可能在傳輸中變成6 或者4（變高或變低） 這樣運(yùn)算就出錯了而用兩檔電平電平的好處 就是不論你怎么變

3、 只要不超過那個高低電平高低電平的分界點(diǎn)，他們就不會出錯，這樣準(zhǔn)確度準(zhǔn)確度大大提高另外一個重要因素：雙電平電路設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì)非常簡單，設(shè)計(jì)成本低也是一個重要因素 十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制除二取余運(yùn)算。在學(xué)習(xí)小數(shù)以前，我們遇到5 3=？怎么做的呢？5 3=12 商是1余數(shù)是2對任何一個自然數(shù)除以2會有什么結(jié)果，它的余數(shù)有哪些？數(shù)制數(shù)制數(shù)制：是用一組固定的數(shù)字和一套統(tǒng)一的規(guī)則來表示數(shù)目的方法。常見的數(shù)制：十進(jìn)制，二進(jìn)制，十六進(jìn)制，八進(jìn)制數(shù)制也稱計(jì)數(shù)制，是用一組固定的符號和統(tǒng)一的規(guī)則來表示數(shù)值的方法。人們通常采用的數(shù)制有十進(jìn)制、二進(jìn)制、八進(jìn)制和十六進(jìn)制。 數(shù)碼：數(shù)制中表示基本數(shù)值大小的不同數(shù)字符號。例如，十

4、進(jìn)制有10個數(shù)碼：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。 位權(quán)：數(shù)制中某一位上的所表示數(shù)值的大?。ㄋ幬恢玫膬r(jià)值）。例如，十進(jìn)制的123，1的位權(quán)是100，2的位權(quán)是10，3的位權(quán)是1。 二進(jìn)制代碼的特征二進(jìn)制代碼的特征1、基本數(shù)碼：0、1。2、采用逢二進(jìn)一的進(jìn)位規(guī)則。3、每個數(shù)碼在不同的數(shù)位上，對應(yīng)不同的權(quán)值。例，十進(jìn)制數(shù)157它可以展開為:(157)10=110251017100而二進(jìn)制數(shù)1101它可以展開為：(1101)2 =123+122+021+120其中每一位乘的值：102、101、100 、 23 、 22 、 21 、 20為該位的權(quán)。 （111）a=1a2+1a1+1a0進(jìn)

5、位制的轉(zhuǎn)換進(jìn)位制的轉(zhuǎn)換 由于計(jì)算機(jī)中存儲和處理的數(shù)據(jù)都為二進(jìn)制數(shù)，而為了書寫，閱讀方便，用戶在編程中一般使用十、十六進(jìn)制形式表示一個數(shù)，因此各種數(shù)制之間經(jīng)常需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換。十進(jìn)制十進(jìn)制二進(jìn)制二進(jìn)制00 1121031141005101611071118100091001101010書寫規(guī)則： 十進(jìn)制100=100D=(100)10 二進(jìn)制100=100B=(100)2方法是：把各個非十進(jìn)制數(shù)展開求和即可。 數(shù)制間的轉(zhuǎn)換數(shù)制間的轉(zhuǎn)換 （1）二進(jìn)制與十進(jìn)制的轉(zhuǎn)換 二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化成十進(jìn)制 (1011)2=123+022+121+120=(11)10十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制數(shù)：順序規(guī)則可概括為“先余為低，后余

6、為高，即最后的余數(shù)為高位，依次向低位”。當(dāng)把十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制數(shù)時，應(yīng)采用“除二取余”，一直除到商為0結(jié)束十進(jìn)制數(shù)59，在計(jì)算機(jī)內(nèi)對應(yīng)的二進(jìn)制是多少？ 2 5 9 2 2 9 1 20系數(shù) 低 2 1 4 1 21系數(shù) 2 7 0 22系數(shù) 2 3 1 2 1 1 0 1 2n系數(shù) 高 59 10=（111011）2數(shù)制間的轉(zhuǎn)換數(shù)制間的轉(zhuǎn)換 十進(jìn)制十進(jìn)制二進(jìn)制二進(jìn)制十六進(jìn)制十六進(jìn)制00 01112102311341004510156110671117810008910019101010A 111011B121100C131101D141110E151111F書寫規(guī)則： 十六進(jìn)制100=100

7、H=(100)16計(jì)算機(jī)中存儲信息的單位位（bit）：位是表示信息的最小單位，表示一位二進(jìn)制信息。 字節(jié)(byte)：用8位來存放信息，稱為一個字節(jié)。字節(jié)是計(jì)算機(jī)存儲信息的基本單位。 常用的單位有：B 1B=8bKB 1KB=210 B=1024 BMB 1MB=210 KB =1024 KBGB 1GB=210 MB =1024 MBTB 1TB=210 GB =1024 GBPB 1PB=210 TB =1024 TBEB 1EB=210 PB =1024 PB1.2.2字符編碼 為了能讓計(jì)算機(jī)存儲、處理這些數(shù)據(jù)，需要為每個字符規(guī)定一個二進(jìn)制形式的代碼。十進(jìn)制中的運(yùn)算規(guī)則是人為規(guī)定的，同樣

8、的，字符轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制的規(guī)則也是人為規(guī)定的，但是如果每個國家都制定各自的方案，那么世界上將會有成千上萬種的 轉(zhuǎn)換方式，這樣就會給國家或地區(qū)之間的通信造成極大的不方便。因此，為了便于信息之間的交換，使通信變得更加快速，國際上統(tǒng)一制定了一種字符編碼，即ASC碼(美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼)。ASC碼簡介 ASC碼是美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)委員會制定的7位二進(jìn)制碼，共有128種元素(詳見書本的第6頁表1.2.3 ASC字符編碼表)。它包括兩部分：94個圖形字符碼和34個控制符碼，圖形字符碼包括52個大小寫英文字母、10個數(shù)字符號、32個標(biāo)點(diǎn)及其他常用符號(如$%等)。其中34個控制符不可以打印顯示，而其余的94個可

9、以全部打印顯示出來。 為什么7位二進(jìn)制數(shù)就能夠表示出128個代碼呢？計(jì)算機(jī)中的存儲器用來存儲計(jì)算機(jī)運(yùn)行時的數(shù)據(jù)、程序等，它在存放ASCII碼時，占用1個字節(jié)（Byte），相當(dāng)于8位二進(jìn)制數(shù)，在存放ASC碼時占用一個字節(jié)的右面7位，剩下的最左面一位用“0”填充。 例如：小寫字母“a”的ascii碼是65 ，65的二進(jìn)制是1000001，小寫字母“a”在計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲為01000001 如果內(nèi)存中有一個字節(jié)的內(nèi)容是65，它究 竟代表的是65這個數(shù)值，還是表示字母“A”, 或是其它呢？計(jì)算機(jī)中會設(shè)置相應(yīng)的數(shù)據(jù)類型加以區(qū)分這些數(shù)碼，也就是說首先將他們歸類，然后再進(jìn)行相應(yīng)的機(jī)器識別。編程語言會要求程序員指

10、定數(shù)據(jù)類型以便計(jì)算機(jī)加以區(qū)分。 例：如果規(guī)定顯示的為字符類型，則這個65就表示字母“A”；如果規(guī)定為數(shù)值類型，那么這個65它就表示65這個數(shù)值。 1.2.3漢字編碼 漢字與西文字符一樣，也是一種字符，在計(jì)算機(jī)內(nèi)同樣是以二進(jìn)制代碼形式表示的。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)B漢字輸入漢字編碼處理的有關(guān)部件漢字輸出漢字信息交換計(jì)算機(jī)系統(tǒng)A漢字輸入、處理、輸出編碼關(guān)系圖1.漢字輸入 漢字輸入兩大類方法： 一類是自動識別方式，包括漢字字形的自動識別（例如：手寫輸入）和漢字語音的自動識別（例如：語音輸入）； 另一類就是將漢字編碼輸入，這種用來將漢字輸入計(jì)算機(jī)的編碼稱為輸入碼（又稱外碼）。閱讀教材P7回答輸入碼有那些種類？（1

11、分鐘）按照漢字的音特征編碼，稱為音碼（如只能拼音碼、搜狗拼音輸入法、QQ拼音輸入法等等）；按照漢字的形體結(jié)構(gòu)特征編碼，稱為形碼（如五筆字型碼）以字音為主，輔以字型特征的編碼，稱為音形碼。反之，則稱為型音碼。音碼形碼音形碼音碼1.2.3漢字編碼計(jì)算機(jī)系統(tǒng)B漢字輸入漢字編碼處理的有關(guān)部件漢字輸出漢字信息交換計(jì)算機(jī)系統(tǒng)A漢字輸入、處理、輸出編碼關(guān)系圖2.交換碼 為了方便各種數(shù)字系統(tǒng)（不僅是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)）之間的漢字信息的通信交換，早在1981年，國家頒布了編號為GB2312-80的標(biāo)準(zhǔn)信息交換用漢字編碼及字符集，這種漢字信息交換用的代碼又稱為區(qū)位碼。010203929394010216啊阿埃包褒剝17薄

12、雹保秉餅炳94位區(qū)區(qū)位碼分成94個區(qū)，每個區(qū)包含94個位，構(gòu)成一張9494個單元格。在計(jì)算機(jī)中，用第一個字節(jié)標(biāo)記區(qū)，第二個字節(jié)標(biāo)記位。在計(jì)算機(jī)中，用第一個字節(jié)標(biāo)記區(qū)，第二個字節(jié)標(biāo)記位。一個字節(jié)（一個字節(jié)（byte）占用八位二進(jìn)制數(shù)）占用八位二進(jìn)制數(shù)000000010000001000010000000100010101111000000001000000101.2.3漢字編碼計(jì)算機(jī)系統(tǒng)B漢字輸入漢字編碼處理的有關(guān)部件漢字輸出漢字信息交換計(jì)算機(jī)系統(tǒng)A漢字輸入、處理、輸出編碼關(guān)系圖3.處理碼 處理碼是計(jì)算機(jī)內(nèi)部用于信息處理的漢字代碼，也稱漢字機(jī)內(nèi)碼。 計(jì)算機(jī)內(nèi)部怎么區(qū)分漢字編碼和ASC碼？ 為了在

13、計(jì)算機(jī)內(nèi)部能夠區(qū)分是漢字編碼還是ASC碼，將區(qū)位碼的 每個字節(jié)的最高位設(shè)置為“1”，并將區(qū)號和位號各增加一個適當(dāng)?shù)某?shù)，構(gòu)成漢字機(jī)內(nèi)碼。這樣，漢字機(jī)內(nèi)碼的每個字節(jié)都大于128，而每個西文字符的ASC碼值均小于128。1.2.3漢字編碼計(jì)算機(jī)系統(tǒng)B漢字輸入漢字編碼處理的有關(guān)部件漢字輸出漢字信息交換計(jì)算機(jī)系統(tǒng)A漢字輸入、處理、輸出編碼關(guān)系圖4.字形碼 為了漢字的輸出顯示和打印，需要描述漢字的字形，漢字字形通常有兩種表示方式：點(diǎn)陣方式和矢量方式。這種對漢字字形的編碼，稱為漢字的字形碼。（注意：這里的“形”是形狀的形，意思就是輸出這個漢字的樣子。）字形碼漢字點(diǎn)陣碼是一種用黑白兩色點(diǎn)漢字點(diǎn)陣碼是一種用黑

14、白兩色點(diǎn)陣來表示漢字字形的編碼，一個陣來表示漢字字形的編碼，一個16X1616X16點(diǎn)陣字模的存儲容量為點(diǎn)陣字模的存儲容量為A 1A 1字節(jié)字節(jié) B 16B 16字節(jié)字節(jié) C 32C 32字節(jié)字節(jié) D 64D 64字節(jié)字節(jié)在圖中，用16進(jìn)制形式顯示了“PC個人電腦”這幾個字的內(nèi)碼，共10個字節(jié)。其中英文字母使用單字節(jié)的ASCII編碼，漢字使用雙字節(jié)的GB18030-2000編碼?！皞€”字對應(yīng)的內(nèi)碼是 B8F6提示：8位二進(jìn)制數(shù)可以轉(zhuǎn)換為2位16進(jìn)制數(shù)P9實(shí)踐體驗(yàn)查看字母和漢字的內(nèi)碼用UltraEdit查看字符的內(nèi)碼PC 個人電腦1.2.4多媒體信息編碼 汽車的速度、鐘擺的位置和水流量這些都是連

15、續(xù)、平滑變化的量，通常稱為模擬量。 傳感器（sensor）的作用是進(jìn)行能量方式的轉(zhuǎn)換，例如它可以把各種物理量的變化轉(zhuǎn)換成電流或電壓的變化形式。常見的傳感器有話筒、溫度傳感器、光敏傳感器、紅外傳感器、距離傳感器等。通過對它們獲得的電流或電壓波形進(jìn)行取樣和量化，變?yōu)閿?shù)字形式的數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)可以存儲和處理這些信息了。1.2.4多媒體信息編碼 模擬信號怎么轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號？ 模擬量的采樣示意1.2.4多媒體信息編碼 模擬信號怎么轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號？ 對采樣所得的樣本進(jìn)行量化1.2.4多媒體信息編碼 模擬信號怎么轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號？ 采樣和量化。通過采樣和量化可以實(shí)現(xiàn)模擬量的數(shù)字化，這個過程稱為“模數(shù)轉(zhuǎn)換”。相關(guān)定

16、義： 采樣：按一定的頻率，即每隔一小段時間，測得模擬信號的模擬量值。采樣頻率：每秒對聲音波形采樣的次數(shù)，即每秒讀的點(diǎn)數(shù)，單位是赫茲(Hz)。量化：按整個電壓變化的最大幅度劃分成幾個區(qū)段，把落在某個區(qū)段的采樣到的樣本值歸成一類，并給出相應(yīng)的量化值。 2.圖像和視頻數(shù)字化 把一幅圖像看成由許許多多彩色或各種級別灰度的點(diǎn)組成的，這些點(diǎn)按縱橫排列起來構(gòu)成一幅畫，這些點(diǎn)稱為像素（pixel）。 掃描儀、數(shù)碼相機(jī)、攝像頭 每個像素的顏色都被數(shù)字化成一定的數(shù)值50 50 100 100 300 300 每個像素有深淺不同的顏色，像素越多，排列越緊密，圖象就越清晰。黑白圖像容量大?。╞）=圖像水平分辨率垂直分辨率圖像的三種類型 灰度圖像容量大?。╞）=水平方向像素點(diǎn)個數(shù)垂直方向像素點(diǎn)個數(shù)8圖象和視頻的數(shù)字化 彩色圖像圖象和視頻的數(shù)字化 現(xiàn)在我們更多地使用256色或1670萬種顏色來顯示圖像，更高質(zhì)量的照片圖像甚至已經(jīng)開始采用真彩色，這種真彩色圖像帶來優(yōu)越的圖像質(zhì)量，其代價(jià)是需要更多的存儲空間和傳送時間。 容量大?。╞）=分辨率（水平分辨率垂直分辨率）位數(shù)圖象和視頻的數(shù)字化 視頻是由連續(xù)的圖