第二章信息表示和數(shù)字化

1、第二章信息表示和數(shù)字化 2.1 現(xiàn)代信息技術(shù)基礎(chǔ)知識現(xiàn)代信息技術(shù)基礎(chǔ)知識2.1.1 信息技術(shù)基本概念2.1.2 信息技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展2.1.3 信息技術(shù)的主要領(lǐng)域2.1.1 信息技術(shù)基本概念（1）信息學(xué)是關(guān)于信息的本質(zhì)和傳輸規(guī)律的學(xué)科，是研究信息的收集、識別、提取、變換、存儲、傳遞、處理、檢索、分析和利用的一門科學(xué)信息技術(shù)（英文：Information Technology，簡稱IT），是主要用于管理和處理信息所采用的各種技術(shù)的總稱信息技術(shù)可以理解為與信息處理有關(guān)的一切技術(shù)，或者說是依據(jù)信息科學(xué)的原理和方法來實(shí)現(xiàn)信息的收集、識別、提取、變換、存儲、傳遞、處理、檢索、分析和利用等的技術(shù)，利用信息

2、技術(shù)可以使人們更方便地獲取信息、存儲信息、再生信息、利用信息 2.1.1 信息技術(shù)基本概念（2）信息技術(shù)可分為以下幾方面技術(shù) 傳感技術(shù)信息的采集技術(shù)，對應(yīng)于人的感覺器官。 通信技術(shù)信息的傳遞技術(shù)，對應(yīng)于人的神經(jīng)系統(tǒng)的功能。 計(jì)算機(jī)技術(shù)信息的處理和存儲技術(shù)，對應(yīng)于人的思維器官。 控制技術(shù)信息的使用技術(shù)，對應(yīng)于人的效應(yīng)器官。 2.1.2 信息技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展（1） 信息是人類生存的基本條件，我們也可以說自從有了人類就有了信息技術(shù) 在人類社會發(fā)展歷史上發(fā)生了五次信息技術(shù)革命： 第一次信息技術(shù)革命是語言的使用，是從猿進(jìn)化到人的重要標(biāo)志； 第二次信息技術(shù)革命是文字的創(chuàng)造，使信息的存儲和傳遞首次超越了時(shí)間

3、和地域的局限； 第三次信息技術(shù)革命是印刷術(shù)的發(fā)明，為知識的積累和傳播提供了更為可靠的保證； 第四次信息技術(shù)革命是電報(bào)、 、廣播、電視的發(fā)明和普及，進(jìn)一步突破了時(shí)間和空間的限制； 第五次信息技術(shù)革命是計(jì)算機(jī)技術(shù)與現(xiàn)代通信技術(shù)的普及應(yīng)用，將人類社會推進(jìn)到了數(shù)字化的信息時(shí)代。2.1.2 信息技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展（2）人類處理信息的歷史被大致分為4個階段 原始階段手工階段機(jī)電階段 現(xiàn)代階段 2.1.2 信息技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展（3）現(xiàn)代信息技術(shù)是以微電子技術(shù)為基礎(chǔ)，計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心，通信技術(shù)為三大支柱，以信息應(yīng)用技術(shù)為目標(biāo)的科學(xué)技術(shù)群，具體實(shí)現(xiàn)對信息的獲取、通信、存儲、處理和控制。現(xiàn)代信息技術(shù)的結(jié)構(gòu)分類：基礎(chǔ)

4、技術(shù)：新材料和新能源支撐技術(shù)：電子技術(shù)，微電子技術(shù)，激光技術(shù)和生物技術(shù)等主體技術(shù)：通信技術(shù)(Communication ) 、計(jì)算機(jī)技術(shù)(Computer)和控制技術(shù)(Control)被稱為信息技術(shù)的主體技術(shù)(3C技術(shù))應(yīng)用技術(shù)：信息技術(shù)在人類生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)的內(nèi)容信息的獲取感測技術(shù)信息的傳輸通信技術(shù)，如ISDN，ADSL信息的處理計(jì)算機(jī)技術(shù)信息的控制和存儲（分直接連接存儲、移動存儲和網(wǎng)絡(luò)存儲）2.1.2 信息技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展（4）信息技術(shù)的發(fā)展趨勢超級計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)數(shù)字化技術(shù)軟件技術(shù)半導(dǎo)體、集成電路等技術(shù)信息安全技術(shù)2.1.3 信息技術(shù)的主要領(lǐng)域現(xiàn)代信息技術(shù)主要的技術(shù)是感測、通

5、信、計(jì)算機(jī)、控制等技術(shù)，在這些技術(shù)的實(shí)現(xiàn)過程中，又離不開微電子技術(shù)的應(yīng)用 信息技術(shù)的主要領(lǐng)域?yàn)椋何㈦娮优c光電子技術(shù) 新型電子元器件和電子信息材料技術(shù) 現(xiàn)代通信技術(shù) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 智能檢測與控制技術(shù)IT領(lǐng)域的三大定律領(lǐng)域的三大定律 第一定律：摩爾定律美國人高登摩爾提出摩爾定律。集成電路上可容納的晶體管數(shù)，每隔一年半左右就會增加一倍，性能也提高一倍。即微處理器的速度每18個月翻一翻。l第二定律：吉爾德定律在未來25年，主干網(wǎng)的帶寬每6個月增長一倍，其增長速度是摩爾定律預(yù)測的CPU增長速度的3倍。吉爾德定律的提出者是被稱為“數(shù)字時(shí)代三大思想家”之一的喬治吉爾德。l 第三定律：麥特卡爾夫定律網(wǎng)絡(luò)的價(jià)

6、值同網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)量的平方成正比，也就是說，N個聯(lián)結(jié)創(chuàng)造出N*N的效益。該定律的提出者為以太網(wǎng)的發(fā)明人鮑勃麥特卡爾夫。2.2.1 二進(jìn)制及其運(yùn)算 計(jì)算機(jī)采用二進(jìn)制數(shù)據(jù)的原因 容易實(shí)現(xiàn) 僅有兩種穩(wěn)定狀態(tài)的物理元件在技術(shù)上很容易實(shí)現(xiàn)，如電位的高和低，0和1這兩個數(shù)字就表示這兩種狀態(tài)。 。運(yùn)算簡單 二進(jìn)制的運(yùn)算規(guī)則是“逢二進(jìn)一，借一當(dāng)二”，算術(shù)運(yùn)算特別簡單。便于表示邏輯量 二進(jìn)制的0和1與邏輯量“假”和“真”相對應(yīng)，便于計(jì)算機(jī)進(jìn)行邏輯判別和邏輯運(yùn)算。 2.2.1 二進(jìn)制及其運(yùn)算 計(jì)數(shù)制的基本概念計(jì)數(shù)制：利用符號來計(jì)數(shù)的方法。按進(jìn)位的方法計(jì)數(shù)就稱為進(jìn)位計(jì)數(shù)制。進(jìn)位計(jì)數(shù)制的三個基本概念 數(shù)碼：某種進(jìn)位計(jì)數(shù)制

7、中用來計(jì)數(shù)的符號。如十進(jìn)制的數(shù)碼有0、1、2、3、4、5、6、7、8、9；二進(jìn)制的數(shù)碼有0、1。基：某種進(jìn)位計(jì)數(shù)制的數(shù)碼個數(shù)。如十進(jìn)制基為10，二進(jìn)制基為2。權(quán)：在進(jìn)位計(jì)數(shù)制中，數(shù)碼在不同的位置上有不同的值，確定數(shù)位上實(shí)際值所乘因子稱為權(quán)。 2.2.1 二進(jìn)制及其運(yùn)算 十進(jìn)制 數(shù)碼：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。運(yùn)算規(guī)則：“逢十進(jìn)一，借一當(dāng)十”?；?0，各相鄰位權(quán)的比值為10，權(quán)的一般形式10n（整數(shù)部分n取值0，1，2，；小數(shù)部分n取值-1，-2，）。任何十進(jìn)制數(shù)都可以按權(quán)展開表達(dá)。 例如： 12345.678=1104+2103+3102+4101+5100+610-1+710

8、-2+810-3為了明確表示是十進(jìn)制數(shù)，也可以在數(shù)后加D，或?qū)?shù)用小括號括起，在右下角標(biāo)上基10，例如： 或(12345.678)10。二進(jìn)制數(shù)碼有0、1。運(yùn)算規(guī)則“逢二進(jìn)一，借一當(dāng)二”?；?，各相鄰位權(quán)的比值為2，權(quán)的一般形式2n（整數(shù)部分n取值0，1，2，；小數(shù)部分n取值-1，-2，）。任何二進(jìn)制數(shù)都可以按權(quán)展開表達(dá)。例如：(11001.011)2 =124+123+120+12-2+12-3二進(jìn)制數(shù)表示時(shí)，可在數(shù)后加B，或?qū)?shù)用小括號括起，在右下角標(biāo)上基2，例如： 或(11001.011)2。 2.2.1 二進(jìn)制及其運(yùn)算 八進(jìn)制數(shù)碼：0、1、2、3、4、5、6、7。運(yùn)算規(guī)則：“逢八進(jìn)一

9、，借一當(dāng)八”。基：8，各相鄰位權(quán)的比值為8，權(quán)的一般形式8n （整數(shù)部分n取值0，1，2，；小數(shù)部分n取值-1，-2，） 。 例如： (12345.671)8 = 184 + 283+382+481+580+ 68-1+78-2+18-3八進(jìn)制數(shù)表示時(shí)，可在數(shù)后加字母O，或?qū)?shù)用小括號括起，在右下角標(biāo)上基8，例如： 或(12345.671)8。 2.2.1 二進(jìn)制及其運(yùn)算 十六進(jìn)制數(shù)碼：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F，其中A，B，C，D，E，F(xiàn)（也可以是小寫字母）分別表示十進(jìn)制值10，11，12，13，14，15。運(yùn)算規(guī)則：“逢十六進(jìn)一，借一當(dāng)十六”?；?6，

10、各相鄰位權(quán)的比值為16，權(quán)的一般形式16n。 例如： (FE12A.6BD)16=15164+14163+1162+2161+10160+616-1+1116-2+1316-3十六進(jìn)制數(shù)表示時(shí)，可在數(shù)后加H，或?qū)?shù)用小括號括起，在右下角標(biāo)上基16，例如： 或(FE12A.6BD)16 2.2.1 二進(jìn)制及其運(yùn)算 數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)、八進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù) 將一個二、八、十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)，只要將它寫成按權(quán)展開表達(dá)式，然后求出該表達(dá)式的值 例2.1 將二進(jìn)制數(shù)(11001.011)2轉(zhuǎn)換成等值的十進(jìn)制數(shù)。(11001.011)2=124+123+120+12-2+12-32

11、.2.1 二進(jìn)制及其運(yùn)算 數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換例2.2 將八進(jìn)制數(shù)(123.4)8轉(zhuǎn)換成等值的十進(jìn)制數(shù)。(123.4)8=182+281+380+48-1例2.3 將十六進(jìn)制數(shù)(12A.6)16轉(zhuǎn)換成等值的十進(jìn)制數(shù)。(12A.6)16=1162+2161+10160+616-12.2.1 二進(jìn)制及其運(yùn)算 十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)、八進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù) 整數(shù)部分和小數(shù)部分轉(zhuǎn)換方法不同，將這兩部分分別轉(zhuǎn)換，用小數(shù)點(diǎn)連接起來。整數(shù)部分的轉(zhuǎn)換方法：除以基數(shù)（2、8、16）取余法一直到商為0止小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換方法：采用乘以基數(shù)取整法，一直到小數(shù)部分為0或者達(dá)到所要求的精度為止。 2.2.1 二進(jìn)制及其運(yùn)算 例2.

12、4 將十進(jìn)制數(shù)(37.375)10轉(zhuǎn)換成等值的二進(jìn)制數(shù)。2.2.1 二進(jìn)制及其運(yùn)算 例2.5 將十進(jìn)制數(shù)(75.375)10轉(zhuǎn)換成等值的十六進(jìn)制數(shù)。2.2.1 二進(jìn)制及其運(yùn)算 例2.6 將十進(jìn)制數(shù)(123.345)10轉(zhuǎn)換成等值的八進(jìn)制數(shù)。 2.2.1 二進(jìn)制及其運(yùn)算 二進(jìn)制數(shù)、八進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)間的相互轉(zhuǎn)換 3位二進(jìn)制數(shù)可以用1位八進(jìn)制數(shù)表示，4位二進(jìn)制數(shù)可以用1位十六進(jìn)制數(shù)表示。2.2.1 二進(jìn)制及其運(yùn)算 二進(jìn)制數(shù)、八進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)間的相互轉(zhuǎn)換 2.2.1 二進(jìn)制及其運(yùn)算 二進(jìn)制數(shù)、八進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)間的相互轉(zhuǎn)換 例2.7 將二進(jìn)制數(shù)2轉(zhuǎn)換成等值的十六進(jìn)制數(shù)。 2.2.1 二進(jìn)制及

13、其運(yùn)算 二進(jìn)制數(shù)、八進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)間的相互轉(zhuǎn)換 例2.8 將八進(jìn)制數(shù)(1346.752) 8轉(zhuǎn)換成等值的二進(jìn)制數(shù)。2.2.1 二進(jìn)制及其運(yùn)算 在計(jì)算機(jī)中，可對二進(jìn)制數(shù)作兩種基本運(yùn)算：算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算，其中算術(shù)運(yùn)算包括加、減、乘、除，邏輯運(yùn)算包括與、或、非。二進(jìn)制數(shù)據(jù)的算術(shù)運(yùn)算 加法運(yùn)算 二進(jìn)制數(shù)的加法運(yùn)算規(guī)則如下：0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=0 （向高位進(jìn)位1） 2.2.1 二進(jìn)制及其運(yùn)算 例2.9 計(jì)算(11010)2+(1011) 2的值。 得到：(11010)2+(1011) 2 =(100101)2 2.2.1 二進(jìn)制及其運(yùn)算 減法運(yùn)算 二進(jìn)制數(shù)的減法運(yùn)算規(guī)則如下

14、：0-0=0 1-1=0 1-0=1 0-1=1 （向高位借位1）例2.10 計(jì)算(11010)2 - (1011) 2的值 。 得到：(11010)2-(1011) 2 =(1111)2 2.2.1 二進(jìn)制及其運(yùn)算 乘法運(yùn)算 二進(jìn)制數(shù)的乘法運(yùn)算規(guī)則如下：00=0 01=0 10=0 11=1例2.11 計(jì)算(11010)2(1011) 2的值。 2.2.1 二進(jìn)制及其運(yùn)算 2.2.1 二進(jìn)制及其運(yùn)算除法運(yùn)算 二進(jìn)制數(shù)的除法運(yùn)算規(guī)則如下：除法：01=0 11=1例2.12 計(jì)算(1100101)2(1011) 2的值 。 二進(jìn)制信息的邏輯運(yùn)算邏輯信息的表示方法可以表示“真”與“假”、“對”與“

15、錯”、“是”與“非”等具有邏輯性質(zhì)的信息稱為邏輯量，二進(jìn)制的1和0在邏輯上可以表示這種信息。 基本邏輯運(yùn)算基本邏輯運(yùn)算包括與（常用符號、表示）、或（常用符號+、表示）、非（常用符號表示）。 2.2.1 二進(jìn)制及其運(yùn)算 二進(jìn)制信息的邏輯運(yùn)算邏輯與運(yùn)算邏輯與運(yùn)算表示這樣的邏輯關(guān)系，當(dāng)一個事件的條件同時(shí)具備（為真）時(shí)，這一事件才會發(fā)生（為真）。邏輯與運(yùn)算規(guī)則：00=0 01=0 10=0 11=12.2.1 二進(jìn)制及其運(yùn)算 二進(jìn)制信息的邏輯運(yùn)算邏輯或運(yùn)算 邏輯或運(yùn)算表示這樣的邏輯關(guān)系，決定一個事件的條件中，有一個或一個以上條件具備（為真）時(shí)，這一事件就會發(fā)生（為真）。 邏輯或運(yùn)算規(guī)則：00=0 01

16、=1 10=1 11=1 2.2.1 二進(jìn)制及其運(yùn)算 二進(jìn)制信息的邏輯運(yùn)算邏輯非運(yùn)算 邏輯非運(yùn)算表示邏輯的否定。 邏輯運(yùn)非算規(guī)則：0=1 1=0 2.2.1 二進(jìn)制及其運(yùn)算 二進(jìn)制信息的邏輯運(yùn)算邏輯運(yùn)算是計(jì)算機(jī)中最基本的運(yùn)算，三種基本邏輯運(yùn)算可以混合使用。邏輯運(yùn)算的優(yōu)先級依次為“非”、“與”和“或”；改變優(yōu)先級的方法是使用括號“（ ）”，括號內(nèi)的邏輯式優(yōu)先執(zhí)行。若A、B、C、D分別表示本科、碩士、博士學(xué)歷和女性，則符合“學(xué)歷為本科以上女性”條件的邏輯表達(dá)式為（ABC）D。 2.2.1 二進(jìn)制及其運(yùn)算 二進(jìn)制信息的邏輯運(yùn)算邏輯異或運(yùn)算邏輯異或運(yùn)算表示這樣的邏輯關(guān)系，決定一個事件的兩個條件相同時(shí)，

17、這一事件就不會發(fā)生，當(dāng)決定一個事件的兩個條件不相同時(shí)，這一事件會發(fā)生。邏輯異或常用符號表示。 邏輯異或運(yùn)算規(guī)則：0 0=0 0 1=1 1 0=1 1 1=0 2.2.1 二進(jìn)制及其運(yùn)算 例2.5 邏輯運(yùn)算舉例。2.2.1 二進(jìn)制及其運(yùn)算 信息的計(jì)量單位各種信息在計(jì)算機(jī)內(nèi)部都以二進(jìn)制形式存儲。 基本存儲單位 位(bit)：比特，計(jì)算機(jī)存儲信息的最小單位，能夠存儲二進(jìn)制數(shù)據(jù)中的一位數(shù)據(jù)0或1。 字節(jié)(Byte)：計(jì)算機(jī)信息處理和存儲分配的基本單位，由8位二進(jìn)制位組成，簡記為B，1B=8bit。 擴(kuò)展存儲單位 KB：千字節(jié)。1KB=210B=1024B MB：兆字節(jié)。1MB=210KB=1024K

18、B GB：吉字節(jié)。1GB=210MB=1024MB TB：太字節(jié)。1TB=210GB=1024GB 2.2.1 二進(jìn)制及其運(yùn)算 數(shù)值在計(jì)算機(jī)中是以二進(jìn)制形式表示的，除了要表示一個數(shù)的值外，還要考慮符號、小數(shù)點(diǎn)的表示。正、負(fù)號只能用0、1表示。整數(shù)的表示用存放整數(shù)的最高數(shù)位表示數(shù)的符號，正數(shù)為0，負(fù)數(shù)為1，整數(shù)表示有：原碼、反碼、補(bǔ)碼三種。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中大多用補(bǔ)碼表示整數(shù)。 2.2.2 數(shù)值在計(jì)算機(jī)中的表示 正整數(shù)的原碼、反碼、補(bǔ)碼相同，最高位為符號位，值為0，其它位是數(shù)值位，存放整數(shù)的二進(jìn)制形式。負(fù)整數(shù)三種編碼表示方式不相同。原碼 最高位為符號位，值為1，其它位是數(shù)值位，存放負(fù)整數(shù)絕對值的二進(jìn)制

19、形式。 如 -39原=10100111，-1原=10000001在原碼表示中，0有兩種表示形式，即：+0原=00000000，-0原=10000000 8位帶符號數(shù)原碼表示的范圍為-127+127。2.2.2 數(shù)值在計(jì)算機(jī)中的表示 反碼最高位為符號位，值為1，數(shù)值位是原碼的數(shù)值位按位求反。如 -39反=11011000，-1反=11111110 補(bǔ)碼 最高位為符號位，值為1，數(shù)值位是原碼的數(shù)值位按位求反再加1，即反碼加1。如 -39補(bǔ)=11011001，-1補(bǔ)=11111111 2.2.2 數(shù)值在計(jì)算機(jī)中的表示 定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)定點(diǎn)數(shù)小數(shù)點(diǎn)位置固定的數(shù)，在計(jì)算機(jī)中沒有設(shè)專門表示小數(shù)點(diǎn)的數(shù)位，小數(shù)

20、點(diǎn)的位置是約定默認(rèn)的。 定點(diǎn)數(shù)表示法簡單直觀，但是表示的數(shù)值范圍受表示數(shù)據(jù)的字長限制，運(yùn)算時(shí)容易產(chǎn)生溢出。 2.2.2 數(shù)值在計(jì)算機(jī)中的表示 定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)浮點(diǎn)數(shù)小數(shù)點(diǎn)的位置可以變動的數(shù)，類似于十進(jìn)制中的科學(xué)計(jì)數(shù)法。 例如：1100101.011=0.11001010112111 -0.0000101101=-0.1011012-100 一般浮點(diǎn)數(shù)在機(jī)器中的格式為： 2.2.2 數(shù)值在計(jì)算機(jī)中的表示 ASCII碼ASCII碼(American Standard Code for Information Interchange，美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼)，是由美國國家標(biāo)準(zhǔn)局提出的一種信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼，

21、是目前計(jì)算機(jī)中使用最廣泛的西文字符編碼。采用7位二進(jìn)制編碼，有0127即128個編碼，可表示128個字符。2.2.2 文本信息在計(jì)算機(jī)中的表示 漢字編碼方案在輸入、內(nèi)部的存儲與處理、輸出時(shí)，為了確切的表示漢字及方便處理，要采用不同的編碼，計(jì)算機(jī)漢字處理系統(tǒng)在處理漢字時(shí)，不同環(huán)節(jié)采用不同的編碼，這些不同編碼根據(jù)使用要求要相互轉(zhuǎn)換。漢字信息處理過程如下圖所示。 2.2.2 文本信息在計(jì)算機(jī)中的表示 1 1 國標(biāo)碼國標(biāo)碼 國標(biāo)碼規(guī)定：一個漢字用兩個字節(jié)來表國標(biāo)碼規(guī)定：一個漢字用兩個字節(jié)來表示，每個字節(jié)只用前示，每個字節(jié)只用前7位，最高位均未作位，最高位均未作定義，如圖所示。定義，如圖所示。2 2 內(nèi)

22、碼與外碼內(nèi)碼與外碼 國標(biāo)碼是一種機(jī)器內(nèi)部編碼，也稱內(nèi)碼，國標(biāo)碼是一種機(jī)器內(nèi)部編碼，也稱內(nèi)碼，其主要作用是統(tǒng)一不同的系統(tǒng)之間所用的其主要作用是統(tǒng)一不同的系統(tǒng)之間所用的不同編碼。通過將不同系統(tǒng)使用的不同編不同編碼。通過將不同系統(tǒng)使用的不同編碼統(tǒng)一轉(zhuǎn)換成國標(biāo)碼，不同系統(tǒng)之間的漢碼統(tǒng)一轉(zhuǎn)換成國標(biāo)碼，不同系統(tǒng)之間的漢字信息就可以相互交換。字信息就可以相互交換。與內(nèi)碼相對應(yīng)，輸入法編碼稱為外碼。與內(nèi)碼相對應(yīng)，輸入法編碼稱為外碼。 3 3 漢字字形碼漢字字形碼 漢字的內(nèi)碼代表的是漢字惟一性的交漢字的內(nèi)碼代表的是漢字惟一性的交換碼，即給出漢字一個名，而這個漢字的換碼，即給出漢字一個名，而這個漢字的外形如何卻不

23、在內(nèi)碼之內(nèi)。漢字筆畫多、外形如何卻不在內(nèi)碼之內(nèi)。漢字筆畫多、外形千差萬別，這就需要為每個漢字給出外形千差萬別，這就需要為每個漢字給出一個外形，一般用點(diǎn)陣表示，這就是漢字一個外形，一般用點(diǎn)陣表示，這就是漢字字模。字模。 如圖所示是如圖所示是“啊啊”字的點(diǎn)陣外形。圖字的點(diǎn)陣外形。圖中有中有1616個方格，稱個方格，稱1616點(diǎn)陣，每點(diǎn)陣，每一個方格用一個二進(jìn)制代碼表示，用一個方格用一個二進(jìn)制代碼表示，用1表表示黑點(diǎn)，用示黑點(diǎn)，用0表示白點(diǎn)。存儲在計(jì)算機(jī)中表示白點(diǎn)。存儲在計(jì)算機(jī)中的漢字和符號的外形集合稱為漢字庫。常的漢字和符號的外形集合稱為漢字庫。常用的漢字字庫除用的漢字字庫除1616點(diǎn)陣漢字庫之外

24、，點(diǎn)陣漢字庫之外，還有還有2424點(diǎn)陣漢字庫、點(diǎn)陣漢字庫、3232點(diǎn)陣漢點(diǎn)陣漢字庫等。字庫等。 漢字輸入碼 輸入碼就是用鍵盤輸入漢字的編碼，是用戶向計(jì)算機(jī)輸入漢字的手段。 大體可分為順序碼、音碼、形碼、音形碼四類，各種輸入法對同一漢字的編碼不相同，輸入碼也稱為“外碼”。 在有的輸入法中，一個“外碼”與多個漢字對應(yīng)，稱為“重碼”， 為了提高漢字錄入速度，目前提供了很多智能化的輸入方法，如語音輸入、筆輸入、掃描輸入。 2.2.2 文本信息在計(jì)算機(jī)中的表示 2.2.3 多媒體數(shù)據(jù)信息在計(jì)算機(jī)中的表示2.2.3.1 信息的數(shù)字化過程2.2.3.2 聲音信息的采集與數(shù)字化2.2.3.3 圖像信息的采集與

25、數(shù)字化2.2.3.4 視頻信息的采集與數(shù)字化2.2.3.1 信息的數(shù)字化過程信息的數(shù)字化，一般包含三個階段：采樣、量化和編碼。 1、采樣（sampling）指通過周期性地以某一規(guī)定間隔截取模擬信號，從而將模擬信號變換為數(shù)字信號的過程。這種把模擬信號轉(zhuǎn)成數(shù)字信號的過程，所用到的主要器件便是模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器。采樣定理，又稱香農(nóng)采樣定理、奈奎斯特采樣定理采樣將一個信號（即時(shí)間或空間上的連續(xù)函數(shù)）轉(zhuǎn)換成一個數(shù)值序列（即時(shí)間或空間上的離散函數(shù)）。采樣定理指出，如果信號是帶限的，并且采樣頻率高于信號帶寬的一倍，那么，原來的連續(xù)信號可以從采樣樣本中完全重建出來。2、量化 指將信號的連續(xù)取值近似為有限多個離散

26、值的過程。量化的作用，是把采樣后的樣本值的范圍分為有限多個段，把落入某段中的所有樣本值用同一值表示，是用有限的離散數(shù)值量來代替無限的連續(xù)模擬量的一種映射操作。量化位數(shù)越高，樣本值量的確定越精細(xì)。3、編碼 就是將經(jīng)過采樣、量化的到的離散數(shù)據(jù)記錄下來，按一定的規(guī)則進(jìn)行組織，形成計(jì)算機(jī)內(nèi)部運(yùn)行的數(shù)據(jù)，以利于計(jì)算機(jī)處理。編碼的作用，是把離散的數(shù)值量按照一定的規(guī)則，轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制碼，也就是數(shù)字信號。 2.2.3.2 聲音信息的采集與數(shù)字聲音信息的采集與數(shù)字化化1、聲音信息的采集錄制聲音的硬件設(shè)備主要有麥克風(fēng)或錄音機(jī)等電聲設(shè)備和聲卡等 聲卡實(shí)現(xiàn)了聲波 / 數(shù)字信號相互轉(zhuǎn)換的硬件設(shè)備2、聲音信息的數(shù)字化為了把

27、模擬信號數(shù)字化，首先要對模擬信號進(jìn)行采樣。根據(jù)Nyquest采樣定律，通常其采樣頻率至少是信號中的最高頻率分量的兩倍。 在每個固定時(shí)間間隔內(nèi)對模擬音頻信號截取一個振幅值，并用給定字長的二進(jìn)制數(shù)表示，可將連續(xù)的模擬音頻信號轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字音頻信號 3、音頻文件的格式音頻文件可分為波形文件（如WAV、MP3音樂）和音樂文件（如手機(jī)MIDI音樂）兩大類 目前較流行的音頻文件有WAV、MP3、WMA、RM 、MID 等2.2.3.3 圖像信息的采集與數(shù)字化 1、圖像的采集與數(shù)字化數(shù)字圖像（Image）可以由數(shù)碼照相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、掃描儀、手寫筆等多媒體設(shè)備獲取多媒體設(shè)備按照計(jì)算機(jī)能夠接受的格式，對自然

28、圖像進(jìn)行數(shù)字化處理，然后通過多媒體設(shè)備與計(jì)算機(jī)之間的接口傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，并且以文件的形式存儲在計(jì)算機(jī)中 2、 圖像的色彩深度圖像由像素點(diǎn)陣構(gòu)成，也稱為位圖。位圖實(shí)際上是一個像素值陣列，像素陣列存儲在一個字節(jié)數(shù)組中，每一個像素的位數(shù)可以是1、4、8或24 單色位圖的字節(jié)數(shù)組中的每一位代表一個像素16色位圖的字節(jié)數(shù)組中每一個字節(jié)存儲兩個像素256色的位圖每一個字節(jié)存儲一個像素真彩色位圖中每個像素用三個字節(jié)來表示如果是為黑白圖像（如文字），圖像中的每個像素點(diǎn)用1位二進(jìn)制數(shù)表示（0為白，1為黑色），這種圖像稱為二值圖像 如果圖像是為灰度圖，圖像中每個像素點(diǎn)的亮度值用8位二進(jìn)制數(shù)表示，亮度表示范圍有0255個灰度等級 如果是彩色圖像，則R（紅）、G（綠）、B（藍(lán)）三基色每種顏色用8位二進(jìn)制數(shù)表示，這時(shí)色彩深度為24位，它可以表達(dá)1670萬種色彩 3、 圖像的分辨率分辨率是數(shù)字化圖像的重要性能指標(biāo)，圖像分辨率越大，圖片文件的尺寸越大，也能表現(xiàn)更豐富的圖像細(xì)節(jié) 圖像分辨率：數(shù)字化圖像水平與垂直方向像素的總和。例如，800萬像素的數(shù)碼相機(jī)，圖像最高分辨率為32642448等。屏幕分辨率：一般用顯示器屏幕水平像素垂直像素表示，如1