高一《信息与技术》第一章《数据与信息》
2024-10-25 20:28:00 5 举报AI智能生成
高一信息作业
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大纲/内容
1.1数据及其特征
数据大小
一个“0”或“1”为一位（bit）
8个位为一字节（Byte或B）
KB（一千字节）=1024B
MB(一兆字节)=1024²B
GB(一级字节)=1024³B
TB
PB
1.1.1数据
数据是现实世界客观事物的符号记录，是信息的载体
在计算机科学中，数据是对所有输入计算机并被计算机识别、存储和处理的符号的总称，有数值性和非数值性符号
图形
图像
视频
音频
文本
文字
数字
数值
字符
1.1.2数据的基本特征
二进制：在计算机中，数据以二进制的形式存储、加工
语义性：语义是将数据符号解释为客观世界的事物
分散性：数据是分散的记录，分别记录不同客观事物的运动状态
多样性与感知性：数据记录的形式是多样的、可看的、可听的、可感知的，如
图形
图像
视频
音频
文字
1.3信息及其特征
1.3.1信息
信息是经过加工处理的、具有意义的数据
1.3.2信息的基本特征
普遍性：信息不是虚无缥缈的事物，只要有事物运动，有数据存在，就会有信息存在
传递性：信息的传递打破了时间和空间的限制
共享性：信息作为一种资源，通过交流可以在不同个体或群体间共享
依附性和可处理性：各种信息必须依附一定的图像、文字、声音等符号才能够表现出来，为人们所接收，并按照某种需要进行处理和存储
时效性：信息不是一成不变的东西，会随着客观事物的变化而变化
真伪性：人们接收到的信息，并不都是对事物的真实反映，因此，信息具有真伪性
价值相对性：信息作为一种特殊的资源，具有相应的使用价值，能够满足人们某些方面的需要
1.2数据编码
各进制
十进制（D）
二进制（B）
八进制（O）
十六进制（H）
1.2.1模拟信号与数字信号
模拟信号
是指用连续变化的物理量所表达的休息，其信号的幅度、频率或相位随时间作连续变化，如
声音信号
图形信号
模拟信号的波形可以是简单的，也可以是复杂的
简单波形：仅仅包括一个单一频率
复杂波形：包含了许多不同频率的组合
模拟信号是传导能量的一种方式
例如，声波通过空气等介质来向远处传送能量，在传播的过程中，能量会不断被损耗而逐渐衰减
数字信号
是离散时间信号的数字化表示，其信号的自变量、因变量都是离散的，幅度、频率或相位随时间作非连续变化
例如，开关电路中输出电压和电流脉冲就是离散的信号
在计算机中，数字信号的大小常用有限位的二进制数表示。例如，字长为2位的二进制数可表示00、01、10、11四种数字信号
优势
抵抗电路本身干扰和环境干扰的能力强
有利于储存、加密与纠错
有较强的保密性和可靠性
1.2.2编码的基本方式
文字编码（效率相对较低）
单字节码
ASCII
用8位二进制码将一些符号转换为“0”和“1”构成的编码
所以的英文字母（大小写52个）
A为01000001（十进制数65）
a为01100001（十进制数97）
阿拉伯数字（10个）
常用的不可见控制符（33个）
标点符号、运算符号（33个）
莫尔斯码
双字节码
国际码（GBK）
用于处理汉字的简体中文的GB码
1980年《信息交换用汉字编码字符集》（GB 2312）
收录了7445个字符，包括6763个汉字和682个其他符号
编号前127：与ASCII所表示的意义相同，属于单字节码
编号127之后：统一用两个字节表示，包含了几乎所有的简体中文字（中文编码高字节的最高位不为0）
1995年《汉字内码扩展规范》（GBK 1.0）
收录了21886个符号
汉字区（包括21003个字符）
图形符号区
用于繁体中文的BIG5码（大五码）
统一码（Unicode）
图像编码（位图）
位图图像编码
最小单位为光栅点（或称像素），因而也叫点阵图（或像素图）
采用位映射存储格式，即将每一个像素映射为一个数据，存放在以字节为单位的矩阵中
通常图像编码采用十六进制编码
位图文件大小
文件头
包含文件的类型、大小和位图起始位置等信息，共14个字节
位图信息头
用于说明位图的尺寸等信息，共40个字节
颜色信息
用于说明位图中的颜色，有若干个表项，每个表项定义一种颜色。
当图像量化数为1、4、8时，分别有2、16、256种颜色，每个颜色表项占4个字节
当图像量化数为24时，没有颜色表项
图像量化数
指每个像素点记录颜色所用二进制数的位数
1位图像：每个像素有2种颜色（黑、白），黑白图像（2的1次方=2种颜色）
4位图像：每个像素有16种颜色，16色图像（2的4次方=16种颜色）
8位图像：256色图像（2的8次方=256种颜色）
24位图像（2的24次方种颜色）
图形数据
记录位图的每个像素值
顺序：先从左到右，再从下到上
图像分辨率=图像x方向的像素数×图像y方向的像素数
计算公式：文件的大小=文件头+信息头+颜色表项+图像分辨率×图像量化数÷8
声音编码
采样
是把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
奈奎斯特采样定理：如果以一定时间间隔对某个信号f(t)进行采样，并且采样频率高于该信号最高频率的两倍，则采样包含了原信号的全部信息
常用采样频率：44.1kHz、22.05kHz和11.025kHz
量化
是把样值信号的无限多个可能的取值，近似地用有限个数的数值来表示
首先将采样信号幅度划分为若干量化等级，然后将采样后的信号幅度与所划分的各个量化等级进行比较，向下取最接近的量化等级的数值
脉冲幅度调制信号的量化
国际声音量化等级分为256个，即2的8次方个
编码
是将量化后的采样值用二进制数码表示，并转换为由二进制编码0和1组成的数字信号
模拟信号采样后用8位二进制数表示，最高位表示符号，正数为0，负数为1
例：采样值48的二进制编码为00110000
例：采样值-100的二进制编码为11100100
存储空间计算公式：声音存储空间=采样频率×量化位数×声道数×时间（秒）÷8
例：采样频率为44.1kHz、量化位数为16位的立体声（左右声道，即2声道），1秒声音所需字节数为44.1×1000×16×2×1÷8=176400（B）
编码后的信号可以实现无差错的数据传输
视频编码
文字+图像+声音
高一（7）：组长：林皓铭（模拟信号与数字信号） 组员：卢奕安（信息及特征部分） ；梁昇（数据及其特征）； 吴羽桐（编码的基本方式，各进制）
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