1、课题：信息及其特征,一、 信息人类生活离不开信息。,烽火告急,信鸽传书,结绳记事,古代信息传播技术,定义1：信息是指数据、信号、消息中所包含的意义。 电视上有重大新闻的消息，报纸上有足球比赛结果的消息，这些消息都是信息。同学们还能说说哪些是信息呢？例如电视、报刊、杂志中的各类消息是信息。红绿信号灯显示时所代表的含义是信息。 定义2：信息也被理解为事物的运动状态和关于事物运动状态的描述。 世界上的万事万物都在不停地运动、变化，万事万物里都有信息。例如春暖花开传递着春天到了的信息，大雁南飞传递着秋天来临的信息。 定义3：信息也指对消息接受者来说是预先不知道的东西，具有“不确定性”。 如广播天气预报
2、时，收听者预先不知道天气情况，那么对于急需了解天气状况的收听者来说天气预报就是很重要的信息。天气预报越详细，信息量就越大，不确定性就越小。 从以上这些定义中，同学们可以发现信息是一种很难简单地加以描述的东西，它不是一个实体。因此，关于信息的定义也是多种多样，同学们可以从不同的角度与层面去理解、认识。,二、信息的载体和形态从古到今，信息的传递方式在不断的发生变化，从文字、电报、电话到当今的电子邮件，信息传递方式越来越便捷。那么我来考考大家，古代人们点燃的烽火是信息吗？电子邮件是信息吗？ 点燃的烽火本身不是信息，它里面包含的意义即有外敌入侵才是信息，点燃的烽火只是信息的载体。而信息必须通过载体才能
3、呈现。接下来，我们就来了解一下信息和载体的关系。 、信息必须通过载体才能体现，而载体本身不是信息。例如十字路口我们知道红灯停，绿灯行，但红绿灯不是信息，它所包含的意义是红灯停、绿灯行，这才是信息。 、同样的信息可以加载于不同的载体之上。例如要告诉某人一件事，写信给他，信息的载体就是文字和纸张；打电话给他，信息的载体就是语言和电波；发电子邮件给他，信息的载体就是文字和因特网。可见，信息可以有不同的载体呈现，相同的信息可以用多种不同的载体来表示和传播。 载体也称为信息的表现形式。那么信息常见的表现形式有哪些呢？有语言、文字、声音、图像和视频等。大部分的信息都是通过这些载体来呈现的。,信息的概念：
4、信息不是指事物本身，而是指用来表现事物特征的一种普遍形式；信息是事物运动的状态和方式的反应，人们可通过感官或仪器从外部世界感知、获取信息。,信息的界定： 信息就是我们在适应外部世界和控制外部世界的过程中，与外部世界进行交换的内容的名称。,信息、物质、能量构成人类社会发展的三大基础,1、无所不在的信息,2、信息的传输,a. 信息传输的基本过程：,信息可以空间传输， （通信） 也可在时间传输。 （存储）,b. 信息传输的特点,信息的价值体现在它的存储、传输、运用等环节中。,信息与物质、能量的本质差别主要体现在传递过程。,物质、能量：传递（运输）时，从某点发出物质或能量后，其自身的数量就减少。传递过
5、程服从质量守恒或能量守恒定律。,信息：,信源发出后，其自身的信息不减少，而且同一信息可同时供给多个信宿。（这一特性称为信息共享性。）,信息虽反映了事物的状态和运动方式，但并不是事物的本身，所以它不能单独存在。而信息的存储、传输必需借助某种符号，而符号又必需依附某种载体。信息的载体称为媒体,c. 载体与媒体：,三、信息的特征知道了什么是信息，再让我们来总结一下信息的特征，以便更深刻的认识信息的内涵。 1、信息必须依附于载体。信息的表示、传播、存储必须依附于某种载体，载体就是承载信息的事物。不存在没有载体的信息。 2、信息是可以被存储、保留、加工和处理的。信息可以脱离它所反映的事物被存储和保留。信
6、息是可以加工和处理的。经过加工、处理，特别是经过人的分析、综合和提炼，使信息具有更高的使用价值。例如在EXCEL表中输入每位同学语文考试成绩后，通过函数统计得到班级平均分、标准差和学生排名等信息就是经过加工处理更具价值的信息。 3、信息是可以传递和共享的。电视中播放的节目供许多人一起分享。黑板上的板书所蕴含的信息也是大家共享的。信息可以被重复使用而不会像物质和能源那样产生损耗。例如电视台每晚播放的新闻可以重复播放，并不会因为重播而导致信息的损失。 4、信息具有时效性。有些信息一旦过期就没什么价值了。如昨天的气象信息对今天的出行而言通常就是没有用的。 以上就是关于信息的一些具体特征。 下面，我们
7、一起来探讨一下有关信息重要性和特征的话题。,1、载体依附性,海报、论坛、广播、会议等形式发布通知。 海报、论坛等 以文字形式呈现信息；广播、会议等以声音形式呈现信息； 信 息依赖文字、声音、视频等媒体呈现，依赖海报、纸张、光盘、u 盘、磁带等介质存储，这些信息赖以存在的媒体和介质成为信息的 载体。信息是不能独立存在的，它总是以某种形式（如声音，文字 、图像、视频等）表现出来，并依附在一定的载体上，信息的这个 特征称为载体依附性。,注意：（1）不存在没有载体的信息。（2）同一个信息可以依附于不同的载体， 不同信息可以依附于同一个载体。交通信息既可 通过信号灯显示，也可以警察的手势来传递；同 样一
8、则新闻我们在电视上听到了，在报纸上也看 到了。,2、共享性,英国现实主义戏剧家萧伯纳所说：“两个人在一起交换苹果与两个人在一起交换思想完全不一样。两个人交换苹果，每个人手上还有一个苹果；但是两个人在一起交换了思想，每个人就同时有两个人的思想。”,3、时效性,从前，有两家人是邻居，王家卖油、张家卖日历。王家媳妇每次卖油时都会偷偷省下一小勺油，到年底时，就积攒了一罐油，再卖掉它，就有了过年的钱。而张家媳妇看在眼里十分羡慕，也学王家媳妇的样子，每个月也都偷偷省下一本日历，可等到年底却没换到钱？为什么？,听听小故事,油代表的是物质，而日历 代表了信息，信息的效用会随着时间的 推移逐渐降低，渐渐失去效用
9、。,4、价值性,信息是有价值的，就像不能没有空气和水一样，人类也离不开信息。因此人们常说，物质、能量和信息是构成世界的三大要素,但往往信息的价值也是相对的。首先，信息具有时效性，一些信息会随着时间的推移而失去效用；其次，对于不同的信息接收者，信息的价值是不同的。,汶川地震前，四川省绵竹市西南镇檀木村出现了大规模的蟾蜍迁徙：数十万只大小蟾蜍浩浩荡荡地在一制药厂附近的公路上行走，很多被过往车辆压死，被行人踩死。大量出现的蟾蜍，使一些村民认为会有不好的兆头出现。当地林业部门对此解释说，这是蟾蜍正常的迁徙，并对大量蟾蜍的产生做了科学的解释。,由于人们没有正确地利用 这条信息，造成了很大的 悲剧,信息的
10、价值性,5、可伪性,关于日本地震，网上散布谣言核暴炸会污染到水质，造成很多地方食盐的暂时性短缺。 中奖短信：尊敬的用户您好，恭喜你的号已荣获58000元与三星电脑一台是中央电视台【非常6+1】栏目的,3、信息的处理,信息可以进行整理、分类、编辑等处理，也可以从一种形式变换为另一种形式，或从一种载体转移到另一种载体，并经过收集、存储、处理、传输、应用等环节，使原有信息体现其价值，实现增值。获取原始信息、对其进行加工整理，使之成为有用信息的过程称为信息处理。,a. 信息处理的意义,b. 信息处理的基本过程,广东汕头华侨中学技术组,二、 信息的基本特征,信息特征实例,Eg2.“结绳计数”“烽火告急”
11、“信鸽传书”“学富五车”，其中“信鸽”“竹简”是信息么？,Eg1.名著三国演义在图书馆被人们借了又借，这体现了信息什么特性？,Eg3.南海观光游轮突然故障下沉，求救信号没有回应，凭中国移动手机微弱信号，拯救了一船游客的性命！,信息价值性,载体依附性,信息共享性。,我们了解了信息无处不在，信息的特征。我们说过信息必须依附于一定的载体存在的，那么信息本身是看不见摸不着的。人们通常用表示信息的符号组合叫做信息的代码。比如说身份证号码，330501199609281242，通过前六位可以知道居民的户籍所在地，接下来的八位是出生年月日，而最后的四位是序列号及校验码。从这个可以看出，每个代码都有它特别的意
12、义。比如说，十字路口的路灯，红灯表示停，绿灯表示行等等。那么，在计算机领域中，代码是特指的，是指由0和1组成的数字代码。对于计算机而言，它只认识由0和1组成的代码，其他的符号它一概不认识。那么，为什么要想将其他的符号代码给计算机处理，就必须要将符号转换成由0和1组成的代码。那么这个由0和1组成的代码，到底是什么呢,由莱布尼兹提出二进制。冯。诺依曼提出在计算机中采用二进制代码 (一)十进制的特点 十进制有0、1、2、3到9的基数，逢十进一，就变成10。每个数码在不同的数位上，对应的权值不同。这句话什么意思呢？456，4表示4个100，5表示5个10，而6表示6个1，那么，4所对应的权值就是100
13、，5所对应的权值是10，6所对应的权值是1。这是十进制的特点。 （二）二进制的特点 二进制只有0和1，也就是基数是0和1，在所有的二进制数当中，只会出现0和1，而不会出现其他的符号，比如说（11010）2、（0101110）2（1011111）2，。大家可以看到，所有的二进制数都用括号括起来，并且下面标了一个2，这是为了避免与十进制数相混淆,事实上，我们现在使用的电子计算机大多属于冯诺依曼型计算机，其主要特征是计算机内的信息，包括数据和程序都采用二进制代码表示。 那么，什么是二进制代码呢？同学们可以联系我们熟悉的十进制代码来理解。 十进制代码有0-9十个基本数码，采用逢十进一的进位规则，每个数
14、码在不同数位上有不同的权值。所谓权值就是数码在不同位置上的倍率值。 例如56789这个数是怎么读的呢？五万六千七百八十九。“万”就是右起第五位的倍率值，也就是10的4次方；同样，“千”就是右起第四位的倍率值，也就是10的3次方，以此类推。可见十进制数码的权值可以表示为10的i-1次方（i表示位置）。通过权值可以反映一个数码在一个数中的实际数位。 参照十进制代码的特点，二进制代码的特点就是用0-1两个基本数码，采用逢二进一的进位规则，每个数码在不同数位上的权值是2的i-1次方（i表示位置）。其大小也可以用权值计算。,1.2 数制与数制转换,1.2.1 二进制及二进制的运算规则2、采用二进制的原因
15、电路简单计算机是由逻辑电路组成的，逻辑电路只有两种状态：如开关的接通和断开、晶体管的饱和与截止、电压的高电平与低电平等。 运算简单二进制运算法则简单工作可靠二进制运算规则简单、状态少，数字的存储、传输和处理不易出错逻辑性强二进制的0和1正好与逻辑代数的“真”与“假”相匹配。,P5表1.2.2进位制转换,1.2 数制与数制转换,1.2.2 八进制与十六进制1、八进制 八进制有八个数码：0、1、2、3、4、5、6、7；进位基数为8；加法运算为“逢八进一”；减法运算为“借一为八”。 八进制的数按权展开表示法：D=Qn-1.8n-1+Qn-2.8n-2+Q0.80+Q-1.8-1+Q-m.8-m如：
16、(317)8=382181780(207)10,1.2 数制与数制转换,1.2.2 八进制与十六进制2、十六进制 十六进制有16个数码：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F；进位基数为16；加法运算为“逢十六进一”；减法运算为“借一为十六”。其中：A10、B11、C12、D13、E14、F15 十六进制的数按权展开表示法：D=Qn-1.16n-1+Qn-2.16n-2+Q0.160+Q-1.16-1+Q-m.16-m如： (3C4)16=3162121614160(964)10,1.2 数制与数制转换,1.2.2 八进制与十六进制 各进制数的区别表示：十进制：在数字后
17、加D或不加字母，512D或512；二进制：在数字后加B，1011B；八进制：在数字后加Q，126Q；十六进制：在数字后加H，A804H；,1.2 数制与数制转换,1.2.3 各进制数之间的转换1、二进制数与十进制数 的相互转换二进制数转换为十进制数： 将二进制数按权展开相加即可。二进制的数按权展开的表示法： D=Dn-1.2n-1+Dn-2.2n-2+D0.20+D-1.2-1+D-m.2-m如：(1011.01)2= 123+022+121+120+02-1+12-2= 8+0+2+1+0.25=(11.25)10,1.2 数制与数制转换,1.2.3 各进制数之间的转换1、二进制数与十进制数
18、 的相互转换十进制数转换为二进制数：整数的转换将十进制数反复除以2，直至商为0，然后把第一次相除得到的余数作为最低位K0，最后一次得到的余数作为最高位Kn1，将每次相除所得的余数按次序排列起来，Kn-1Kn-2K0，即为所求的二进制数。,1.2 数制与数制转换,1.2.3 各进制数之间的转换1、二进制数与十进制数 的相互转换十进制数转换为二进制数：整数的转换例：将(121)10转换为二进制数2 121 余数为1 (K0),60,(121)10=K6K5K4K3K2K1K0=(1111001)2,1.2 数制与数制转换,1.2.3 各进制数之间的转换1、二进制数与十进制数 的相互转换十进制数转换
19、为二进制数：纯小数的转换乘二取整法：将十进制的小数乘以2，取乘积的整数部分，作为相应二进制小数点后最高位K-1，然后反复取小数部分乘以2取整数部分，得到K-2K-3K-m，直至乘积的小数部分为零或二进制小数点后的位数达到精度为止，所得的序列0.K-1K-2K-3K-m就是转换后得到的二进制小数。,1.2 数制与数制转换,1.2.3 各进制数之间的转换1、二进制数与十进制数 的相互转换十进制数转换为二进制数：纯小数的转换例：将(0.8125)10转换为二进制数：,0.812521.6250 整数部分为1 (K-1),0.625021.2500 整数部分为1 (K-2),0.25002 0.500
20、0 整数部分为0 (K-3),0.50002 1.0000 整数部分为1 (K-4),(0.8125)10=0.K-1K-2K-3K-4=(0.1101)2,1.2 数制与数制转换,1.2.3 各进制数之间的转换1、二进制数与十进制数 的相互转换十进制数转换为二进制数：对于既有整数又有小数的十进制数，可将其整数部分和小数部分分别转换成二进制数，然后加起来即可。例：将(25.25)10转换为二进制数：整数部分：(25)10(11001)2小数部分：(0.25)10=(0.01)2故: ( 25.25)10=(11001.01)2,1.3 信息在计算机内部的表示,1.3.1 数值信息在计算机内部的
21、表示1、机器数与真值计算机内部的数值均用二进制来表示。通常用一个数的最高位作为符号位：0表示正数，1表示负数；如：18= 0001001018=10010010机器数：在计算机内部使用的、连同符号位一起数字化的数字。真值：机器数表示的真实值；如：机器数1011010153(十进制) 或0110101；机器数0010101042(十进制) 或0101010可见，在机器数中，用0、1取代了真值的正负号。,ASCII编码的作用就是给英文字母、数字、标点、字符转换成计算机能识别的二进制数规定了一个大家都认可并遵守的标准。下图就是ASCII编码表。,从ASCII编码表中我们可以观察到ASCII编码规定了
22、哪些字符的二进制代码？有94个字符（包括10个数字符号、26个大写英文字母、26个小写英文字母、标点符号和其他常用符号）和34个控制符，共含128个字符。这128个字符的编码从0-127，相对应的二进制0000000-1111111的二进制代码，每个编码用到7个二进制位，但实际存储时却用了8个二进制位，并将最高位置0，如A的ASCII编码是65，对应的二进制就是01000001，那么为什么要增加这个看似无用的二进制位呢？这是因为计算机软、硬件处理的基本单位是字节，1个字节由8个二进制位组成。也就是说计算机在存储数据时是以8位二进制位为单位存储的，因此，即使ASCII编码只用到7位二进制位，但在
23、实际存储时要占8位，即1个字节。,储容量单位1、比特(Bit)：又称“位”，是计算机最小的数据单位,二进制数的一位所包含的信息就是1比特 ,如二进制数0101就是4比特. 。2、字节（Byte)：计算机中用来表示存储空间大小的最基本的容量单位；，用字母“B”表示，为8位二进制位。3、千字节(KB)：1024个字节（Byte)；4、兆字节(MB)：1024个千字节(KB)；5、吉字节(GB)：1024个兆字节(MB)；转换关系： 1字节(B)=8比特(Bit) 1KB=210B=1024B 1MB=220B=210KB=1024KB 1GB=230B=210MB=1024MB 1TB=240B=
24、210GB=1024GB,了解字符在计算机内的表示方法后，很自然会产生一个问题：究竟怎样区分数值和字符呢？例如，内存中有一个字节的内容是01000001，它究竟表示的是A这个字母，还是65这个数值，或是其他？如果面对一个孤立的字节，确实无法区分，但存放和使用这个数据的软件，会以其他方式保存这些数码所属的数码类型的信息，指明这个数据是数值类型，或是字符类型，或是其他类型。 ASCII码是一种通用的字符编码，包含了大小写英文字母、数字等128个字符。可见ASCII码解决了西文字符的编码问题。汉字与西文字符一样，在计算机内也是以二进制代码的形式表示的。那么汉字又是如何编码的呢？计算机内部又该如何表示
25、数量远远超出ASCII码的汉字以及更复杂的声音、图像等信息的？,SCII码是一种通用的字符编码，包含了大小写英文字母、数字等128个字符。可见ASCII码解决了西文字符的编码问题。汉字与西文字符一样，在计算机内也是以二进制代码的形式表示的。那么汉字又是如何编码的呢？计算机内部又该如何表示数量远远超出ASCII码的汉字以及更复杂的声音、图像等信息的？,汉字在计算机内部也是以二进制代码形式表示的，这些代码，称为汉字编码。 从1975开始，我国就进行了大规模的汉字统计工作，并在1981年制定国家标准GB2312-80。标准中确定将6763个常用汉字和682个非汉字图形符号（包括外文字母、数字和符号）
26、规定它们的二进制代码，作为汉字编码。这套编码称为汉字信息交换码，简称国标码。在这套编码中涉及到了六千多个汉字加六百多个图形符号，用一个字节存储显然不够，因为1个字节只有8位二进制位，只能表示2的8次方，即256个编码。那么该用几个字节呢？2个字节可以吗？让我们来计算一下，2个字节有16个二进制位，可以表示2的16次方，即65536种不同组合，显然足够表示所有字符。因此国标码规定用2个字节表示1个汉字，每个字节只用低7位，最高位为0。 国标码对汉字进行了编码，但汉字在计算机系统内部进行存储、加工处理、传输等工作时使用的代码是汉字机内码或称汉字内码。目前使用最广泛的是一种由两个字节组成的内码，这种
27、格式的内码是将国标码GB2312-80的两个字节的最高位分别置为1而得到的。其最大的优点是表现形式简单，同时解决了中西文内码存在的二义性问题。,一、汉字编码,1、汉字输入码 与汉字编码不同，汉字输入码是解决如何利用西文标准键盘来快捷地输入汉字的编码，它规定了键盘按键与汉字的对应关系，与二进制无关，如果我们的键盘上每个按键就是一个汉字，我们就不需要输入码了。常用的汉字输入码有拼音输入法、五笔字型输入法等。 2、汉字字形码 汉字输入码可以帮助我们将汉字输入电脑，但如果要在电脑上显示某个汉字，则还需要一套记录每个汉字字形的编码，这就是汉字字形码。 字形码是字库中存储的汉字字形编码，一般采用点阵和矢量
28、方式。,象形文字,公元前5000至4000年左右，有了埃及象形文字 1799年，法国古文字学家们发掘出一块黑石碑。碑文用3种文字写成，分别是希腊文、古埃及象形文字和后期的埃及文字。法国古代语学者研究并设法释读了古埃及的象形文字。,象形文字,汉字虽然还保留象形文字的特征，但由于汉字除了象形以外，还有其他构成文字的方式；而汉字经过数千年的演变，已跟原来的形象相去甚远，所以不属于象形文字，而属于形、音、义相结合的“表意文字”。,2. 汉字的0、1编码,汉字编码方案, GB2312-1980和GB2312-1990，共收录6763个简体汉字、682个符号，其中汉字分为两级：一级字3755，以拼音排序，
29、二级字3008，以偏旁排序。 BIG5编码，是目前台湾、香港地区普遍使用的一种繁体汉字的编码标准，包括440个符号，一级汉字5401个、二级汉字7652个，共计13053个汉字。 GBK编码汉字内码扩展规范（俗称大字符集），兼容GB2312，共收录汉字21003个、符号883个，并提供1894个造字码位，简、繁体字融于一库。 Unicode编码(Universal Multiple Octet Coded Character Set)，国际标准组织ISO的标准，V2.0于1996公布，内容包含符号6811个，汉字20902个，韩文拼音11172个，造字区6400个，保留20249个，共计655
30、34个。 GB 18030-20002000年3月国家信息产业部和质量技术监督局在北京联合发布的信息技术和信息交换用汉字编码字符集、基本集的扩充，收录了27484个汉字，还收录了藏、蒙、维等主要少数民族的文字。该标准于2000年12月31日强制执行。 GB 18030-2000 作为 GBK for Unicode,汉字的输入汉字外码,按排列顺序形成的汉字编码（流水码）：如区位码； 按读音规则形成的汉字编码（音码），如全拼、简拼、双拼等； 按字形形成的汉字编码（形码），如五笔字型、郑码等； 按音、形结合形成的汉字编码（音形码），如自然码、智能ABC。,汉字的字模,汉字字模的原理与西文字符的字模
31、基本相同，只是由于汉字笔画复杂，为了表达清晰，要比西文字符须要更多的点阵。,图1.34 一个2424点阵的汉字字模示例,汉字系统的工作过程, 用一种输入方法从键盘输入汉字。 键盘管理程序按照码表将外码变换成机内码。 机内码经字库模检索程序查对应的点阵信息在字模库的地址，从字库取出字模。 字模送显示驱动程序，产生显示控制信号。 显示器按照字模点阵将汉字字形在屏幕上显示出来。,王永民与五笔字型,出生河南南阳农民家庭，家境贫寒，父母扒房供其读书 从小立大志：“翻开物理课本、化学课本，为什么都是外国人的名字和人头像？中国人为什么不能有自己的发明创造，然后把自己印进课本去？”，考入中国科技大学 1982
32、年五笔字型汉字输入法和时任河南省副省长、河南省科委主任的罗干 1978至1983年，发明“五笔字型”，提出“形码设计三原理”，首创“汉字字根周期表”，发明25键 4码高效汉字输入法和字词兼容技术。在世界上，首破电脑汉字输入每分钟 100字大关，获中、美、英三国专利。 王永民现任中国科协委员、中国民营科技实业家协会副理事长、北京王码电脑总公司总裁,例如，以88点阵记录“人”字字形为例说明：每格即1个点，共88=64点，若白色为0，黑色为1，则对于这个“人”字，需记录为右侧二进制形式。这就是使用点阵法将字形与二进制对应的方法。如果将这些点再细分成1616点阵，显示的“人”字是不是会更精细一些呢？是
33、的，但需要用到的二进制位也会更多。因此，点越多文字越精细，占用的存储空间也越大,现实世界中各种各样的信息，通常是连续变化的“模拟量”，计算机如果要存储、处理它们，首先要将它们数字化，即将它们变成一系列二进制数据形式的“数字量”。 模拟量怎样才能转换成数字量呢？基本的方法是以很小的时间间隔不断测得模拟量在这些瞬间的样品（幅度）值（采样），并以某种数值（量化）形式加以保存，通过“采样”和“量化”就可以实现模拟量的数字化，这个过程称为“模数转换（A/D转换）”。而反之，将数字信号转换成模拟信号的过程称为“数模转换（D/A转换）”,多媒体信息编码,生活中有各种各样的物理量，通常我们需要先将这些物理量的
34、变化转换成电流或电压的变化形式，然后再通过对获得的电流或电压波形进行采样和量化，变为数字形式的数据，计算机就可以存储和处理这些信息了。而将物理量进行能量方式的转换，变成电流或电压的工作是由传感器完成的。常见的传感器有话筒、温度传感器、光敏传感器、红外传感器、距离传感器等。右图中的就是声音、光敏和红外线传感器。 同学们能说出生活中哪些设备用到了哪类传感器吗？例如电视遥控器就用到了红外传感器，当你按下遥控器的按钮时，就向接收设备发出了红外信号，接收设备中的红外传感器就会将接收到的红外信号转换成电流或电压信号，进而执行某项操作。又如，很多办公楼都有自动移门，采用的也是红外线传感器，当你靠近门时，通过
35、红外线反射，传感器就会将接收到的信号转换成电流或电压，进而开启移门。相反，当你离开时，门就会自动关闭。,声音是振动产生的波，它是一种模拟信息，话筒以及相关电路可以把声波转换成电压的波形，但这仍然是一种连续平滑变化的模拟信号。只有通过采样和量化，模拟信号才能转换成数字信号。例如，在录制声音的过程中， 声源的声音是一种模拟量，话筒是传感器，声卡则对采样和量化所得的声音信号进行编码，最后形成数字化的声音文件。数字化声音的质量取决于采样频率和量化分级的细密程度。采样频率越高，量化分辨率越高，所得数字化声音的保真程度也越好，但是它的数据量也会越大。 声音文件大小的计算公式：采样频率量化位数声道时间。如一
36、般CD格式音乐采用44.1kHz的采样频率，16位量化分辨率，立体声双声道，你能计算出每秒的数据量是多少吗？数据量为44100（16/2）2 = 176400字节，每分钟的数据量约为10MB。,四、声音、图像和视频信息的数字化,数字化声音的质量取决于采样频率和量化分级的细密程度。采样频率越高，量化分辨率越高，所得数字化声音的保真程度也越好，但是它的数据量也会越大。 声音文件大小的计算公式：采样频率量化位数声道时间。如一般CD格式音乐采用44.1kHz的采样频率，16位量化分辨率，立体声双声道，你能计算出每秒的数据量是多少吗？数据量为44100（16/2）2 = 176400字节，每分钟的数据量
37、约为10MB。 2、图像数字化 图像和视频可以通过扫描仪、数码相机和摄像头等设备实现数字化。图像数字化的基本思想是把一幅图像看成由许许多多的点组成，这些点被称为像素，它们按纵横排列起来构成一幅画。每个像素有深浅不同的颜色，像素越多，排列越紧密，分辨率越高，图像就越清晰。如下图中，3幅图像的像素分别为：5050，100100和800800。你觉得哪一幅最清晰呢？ 显然是像素最多、分辨率最高的800800的图片。,50*50,100*100,800800,1.2.4 图像的0、1编码,（1）图像类型 矢量图（vector graphice）法：用一些基本的几何元素（直线、弧线、圆、矩形等）以及填充
38、色块等描述图像，并用一组指令表述。这种图像一般称为图形或合成图像。 位图（bitmapped graphics）法：用点阵描述图像，并用一组0、1码数据描述。这种图像也称为位图。 （2）图像处理过程 离散处理 采样 量化,1. 图像的离散化,离散化后的图像被看成一个由MN的像素（picture-elements，piel）点阵组成的图。每个像点都是一个单色的小方块，放大了就是马赛克。图像中像素点的密度称为图像分辨率（image resolution），单位为dpi（dots per inch，每英寸像点数）。,2. 采样与量化,采样（sampling）就是在每个小块中取它的颜色参数，将它的颜色
39、进行分解，计算出红、黄、蓝（R、G、B）三种基色分量的亮度值。将每个采样点的每个分量进行0、1编码，就称为量化。目前，像素深度有如下一些标准类型： 黑白图（Black & White）。颜色深度为1，只有黑白两色。 灰度图(Ggay & Scale)。颜色深度为8，256个灰度等级。 8色图(RGB 8-Color)。颜色深度为3，用3基色产生8种颜色。 索引16色图(Indexed 16-Color)。颜色深度为4，建立调色板，提供16种颜色。 索引256色图(Indexed 256-Color)。颜色深度为16，建立调色板，提供256种颜色。 真彩色图(RGB True Color)。颜色
40、深度为24，提供16 777 216种颜色，大大超出人眼分辨颜色的极限（16 000种）。颜色深度也可以是32，更为真实。,3. 位图图像的存储,一幅数字图像，常用一个文件存储，存储空间为：文件字节数=（位图宽度位图高度位图颜色深度）/8,1.2.5 声音的0、1编码,1. 声音数据的编码过程 采样。采样就是每隔一定的时间，测取连续波上的一个振幅值。 量化。量化就是用一个二进制尺子计量采样得到的每个脉冲。,1011 1101 1110 1111 1111 1110 1110 1011 0100 0001 0000 0000 0001 0010 0100,2. 两个技术参数,采样频率 采样频率定
41、律采样频率与信号频率之间有一定的关系，根据奈奎斯特理论，只要采样频率高于信号最高频率的两倍，就能把数字信号表示的信号还原成为原来的连续信号。 电话语音信号频率为3.4kHZ，采样频率为8kHZ即可满足电话服务质量 测量精度,图像文件大小计算：分辨率颜色位数。如一幅彩色图像的分辨率为1024768，采用24位颜色，那么为了记录这幅图像需要多大的存储空间呢？数据存储空间为1024768（24/8）=2359296个字节。如果存储画面为800600像素的黑白两色图像，又至少需要多少字节呢？因为一个黑白两色的像素只需用一个二进制数位表示，所以存储空间为800600/ 8=60000个字节。 3、视频数
42、字化 视频是由连续的图像帧组成。我国使用的PAL制式的视频每秒显示25帧。 如果有一段10秒钟长的分辨率为720576的PAL制式的彩色视频，它包含约300M（72057632510）字节的数据。 五、数据压缩声音、图像和视频在经过数字化后产生的数据量很大，为了提高存储、处理和传输这些信息的效率，可以对数据进行压缩。例如用数码相机拍下一张较高像素值的照片，其文件大小往往有几兆，如果你要同时将几张这样的照片一起通过邮件发给你的朋友， 就相当麻烦，一方面邮箱对上传文件都有一定的大小限制，另一方面太大的文件上传起来也非常地缓慢。那么用什么方法解决呢？我们可以利用数据压缩技术将这些照片压缩成较小的文件
43、，同时又不会对照片质量造成太大影响。 不同的数据采用不同的压缩方式，如静态图像常用的压缩格式是JPG，音乐信息常用的压缩格式是MP3，VCD和DVD影片分别使用MPEG-1和MPEG-2压缩标准来压缩存储。 另外，同学们知道吗？压缩又分为有损压缩和无损压缩，有损压缩会丢弃一些数据，常用于声音和视频文件，如网上的在线视频都是经过压缩的视频文件，虽然图像质量不是很清晰，但换来的是流畅的画面，这也大大改善了因网速慢而造成的画面不连贯的问题。无损压缩算法一般都有严格的校验功能，以使经过压缩后的数据能完整准确地还原,0世纪40年代以来，以信息技术（Information Technology）为代表的新
44、技术革命对人类社会的发展进程产生了重大影响，信息技术本身也取得了长足的进步。早期的计算机在工厂和实验室里被视为贵重仪器设备，需要由专业技术人员小心翼翼地“服侍”，如今计算机已进入寻常百姓家。信息技术的飞速发展，改变了我们的生活方式，移动电话等个人移动通信设备使人们能够随时随地传递信息，联络感情，把握商机；广播电视的出现和迅猛发展使人们能够毫不费力地获取各种新闻和娱乐信息；计算机更是使人们的生活发生了巨变。目前，因特网已经连接到全球各地，入网的计算机可以与世界各地联系，获取各种信息资源。迅猛发展的因特网可以将政府机关、企业、科研机构、财政金融、医疗卫生、文化教育等部门的工作和个人的工作、学习、生
45、活、娱乐联系起来，实现网上学习、网上办公、网上购物、网上医疗。“信息高速公路”的建成将给全球的经济、政治、文化和社会生活带来更加巨大的变化，将极大地改变人们传统的生活方式。,一、什么是信息技术,虽然我们在生活中常会提到“信息技术”这个词语，我们这门课程也是“信息技术”课程，但究竟什么是信息技术目前还没有一个统一的定义，一般认为，信息技术是应用信息科学的原理和方法，对信息进行采集、处理、传输、存储、表达和使用的技术。信息技术是以微电子技术、通信技术、计算机技术和传感技术等各种科学技术为基础发展起来的。 什么是微电子技术呢？微电子技术是研究如何利用半导体器件的微观特性以及一些特殊工艺，在一个微小体
46、积中制成具有一种或多种功能完整的电路或器件，简单的说，微电子技术就是使电子元器件和电子设备微型化的技术，其核心是集成电路技术。因此微电子技术通常也被称为集成电路技术。世界上第一台电子管计算机占地167平方米，重量达30顿，是一个名副其实的“庞然大物”。而如今，计算机已经发展成为不足几公斤的微型计算机，其性能远远超过了它们的祖宗，变化何其神速。微电子技术的迅猛发展促进和推动了计算机技术、通信技术等信息技术的快速发展,1.1 计算机的发展、分类与应用,计算机的发展1、计算机的出现与分代1946年第一台电子计算机ENIAC(电子数字积分计算机）诞生于美国宾夕法尼亚大学。占地面积：170平方米；重30
47、余顿；耗电140千瓦；运算速度5000次/秒；,使用了18000多个电子管、 1500多个继电器、10000多只 电容和7000多个电阻。,1.1 计算机的发展、分类与应用,1.1.1 计算机的发展1、计算机的出现与分代计算机的发展分代是根据电子元器件的发展而划分：,【电子管(1946-1957)】,【晶体管1957-1964】,【集成电路 1965-1970】,【大规模集成电路 1971】,1.1 计算机的发展、分类与应用,1.1.1 计算机的发展1、计算机的出现与分代计算机的发展分代（根据电子元器件的发展）：（1）第一代：电子管计算机时代（19461957年）采用电子管作为运算和逻辑元件，
48、使用机器语言和汇编语言。运算次数达到500030000次/秒。,IBM705电子计算机,1.1 计算机的发展、分类与应用,1.1.1 计算机的发展1、计算机的出现与分代计算机的发展分代（根据电子元器件的发展）：（2）第二代：晶体管计算机时代（19571964年）采用晶体管作为运算和逻辑元件，具有主存储器和外存储器，使用高级编程语言（FORTRAN、COBOL）。运算次数达到几万次几十万次/秒。并被广泛应用于数据处理领域。,CDC6600电子计算机,1.1 计算机的发展、分类与应用,1.1.1 计算机的发展1、计算机的出现与分代计算机的发展分代（根据电子元器件的发展）：（3）第三代：中、小规模集成电路计算机时代（19651970年）采用集成电路代替分立元件，采用半导体存储器，中央处理器采用微程序技术；拥有较完善的操作系统；出现了并行技术、多处理机、虚拟存储系统等技术。运算速度达到几十万次几百万次。,IBM360,1.1 计算机的发展、分类与应用,1.1.1 计算机的发展1、计算机的出现与分代计算机的发展分代（根据电子元器件的发展）：（4）第四代：大规模集成电路和超大规模集成电路计算机时代（1971）采用大规模和超大规模集成电路为主要功能部件，采用更高集成度的半导体存储器，出现了磁盘、光盘、鼠标、图像扫描仪、数码照相机和高分辨率彩色显示器以及高质量的打印机和绘图仪。,
