浙江省2024届高三信息技术学考总复考点突破 课件——数据采集、数字化与进制转换

数据采集、数字化与进制转换 课标梳理 教材重点 课标要求 学业质量水平 数据采集 了解数据采集的常见方法,能通过互联网采集所需数据 1-1 数字化 掌握模拟信号数字化的一般流程,理解采样与量化的概念 2-1 数制 掌握二进制、十进制、十六进制之间的转换方法 2-1 教材研析 1 数据采集 1.数据处理方式的转变 2.数据采集的主要方式 (1)传感器:随时获取来自自然信源的数据 (2)互联网:日常所需数据的主要来源 ①网络爬虫(课本P14拓展链接) ②应用程序接口(API) 3.传感器 ·类型:温度、湿度、声音、海拔、倾角、光敏、烟雾、距离…… ·定义:能感受被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成。 典例1 下列有关目前数据采集的说法正确的是( ) A.以机器采集为主 B.通过互联网实时获取自然信源的数据 C.采用观察、测量、实验和调查等人工方式采集 D.通过传感器采集的数据成为日常所需数据的主要来源 解析 B.可通过传感器而非互联网随时获取自然信源的数据;C.目前数据采集以机器采集为主;D.互联网成为日常所需数据的主要来源。 A 2 数字化 1.数字化 ·定义:将模拟信号(自然界中的数字、文字、图像、声音等)转换成数字信号(计算机可以处理的二进制数据)的过程。 ·重要性:信息社会的技术基础 ·过程:采样 量化 编码 ·主要设备:模数转换器(ADC) 2.采样定理 ·定义:自然界中的各种模拟信号,通过采样定理都可以用0和1来表示。 ·基本内容(香农):在一定条件下,用离散的序列可以完全代表一个连续函数。 ·数字信号处理领域:将连续信号(模拟信号)转换成离散信号(数字信号)的理论依据。 3.采样 ·定义:将信号从连续时间(空间)域上的模拟信号转换到离散时间(空间)域上的离散信号的过程,通过采样器实现。 ·采样频率:每秒钟采样的次数(每秒的采样样本数) ·单位:赫兹Hz CD的采样频率:44.1kHz 44100Hz ·结论:在相同的时间内,采样频率越高,采集到的信号样本数量越多 数字化后的数据存储容量越大,质量越好。 4.量化 ·定义(数字信号处理领域) √将信号的连续取值近似为有限个离散值的过程。 √将采样到的信号(模拟信号的波形)用数字表示出来。 ·过程:先将整个幅度划分为有限个小幅度的集合,把落入某个范围内的样值归为一类,并赋予相同的量化值。 ·辨析:量化级别&量化位数 √图乙将整个幅度划分为8个小幅度(0~7) 量化级别为8。 √图乙中每个采样点量化时取8个量化级别中的1个作为量化值 每个采样点的值量化后需要3位二进制存储 量化位数为3(原理见“信息传递 规则”)。 ·结论:量化划分越细,每个采样点量化取值越精确且存储需要的位数越多 数字化后的数据存储容量越大,质量越好。 典例2 下列有关数字化的说法正确的是( ) A.采样频率越低,数字化后的数据质量越好 B.采样频率越低,数字化后的数据存储容量越大 C.量化划分越细,数字化后的数据质量越好 D.量化划分越细,数字化后的数据存储容量越小 解析 采样频率越高,数字化后的数据存储容量越大,质量越好;量化划分越细,数字化后的数据存储容量越大,质量越好。 C 典例3 (2023浙江6月选考)对某段声音进行数字化,量化值的范围是0~200,则量化位数最少是( ) A.7 B.8 C.16 D.200 解析 本题考查声音编码、量化位数、进制转换知识。量化指将信号的连续取值近似为有限个离散值的过程,量化值一般用二进制数表示,其二进制位数决定了量化的精度,也称作量化位数。题干中已知量化值的十进制表示范围是0~200,27=128,28=256,因此量化位数最少为8位。故选B。 B 3 数制及进制转换 1.数据在计算机内部都以二进制方式进行存储和处理。 2.数的进制 ·一种记数方式,亦称进位计数法或位值计数法。 ·可以使用有限种数字符号来表示所有的数值。 3.常见的数制 进位制 二进制 八进制 十进制 十六进制 标识 B O D H 4.计数规则 ·二进制:2个数码:0,1,逢二进一,借一当二。 ·十进制:10个数码:0~9,逢十进一,借一当十。 ·十六进制:16个数码:0~9,A,B,C,D,E,F,逢十六进一,借一当十六。 5.基(基数):k进制的基数为k。 6.权(权值):整数部分最右边的数位的权值为k0,向左各位的权值依次乘k。 7.信息传递规则 ·概念:n个二进制比特位(bit),可以表示2n个不同的信息单元。 ·应用:用1个二进制位的0/1去模拟实际生活中有且只有两种不同稳定状态的事物。 ·例: