神奇的数字化-辽宁资源共享课.ppt

数字革命,计,算,文,化,计,思,维,神奇的数字化,与,算,2,知识点,3,数制数制是人们利用符号进行计数的方法。例如十进制、二级制、十二进制、六十进制等。十进制数（如1024）由0，1，29十个基本数字符号组成。由个、十、百、千等组成。,1计算机中的数制,数制,基本概念(1)数码：数字符号。十进制09称为“数码”。(2)基数：全部数码的个数称“基数”，十进制的基数为10。(3)计数原则：进位计数制。十进制“逢十进一”。(4)位权：数码所处位置的计数单位为位权，位权的大小以基数为底。千103、百102、十101、个100,4,数制,基本概念千百十个（103、102、101、100）8421（23、22、21、20）,5,计算机中的数制,计算机能够直接识别的只有二进制数。这意味着它处理的数字、字符、图形、图像、声音等信息，都是以1和0组成的二进制编码。在计算机中采用二进制数是因为：二进制数易于表示。电子元件的稳定状态如电路的通、断或电平的高、低等，可以表达二进制的1和0。二进制数运算规则简单。简单的运算规则，使运算器的运算控制容易实现。二进制数适于逻辑运算。二进制数中只有1和0，可代表逻辑代数中的真和假。,6,计算机中的数制,7,二进制是由18世纪德国数理哲学大师莱布尼兹发现的，莱布尼兹认为，0和1是两个基本素数，其进位制就是二进制，是世界上数学进制中最先进的。,据说，莱布尼兹的科学发现来自中国最早的经典易经中的八卦。,计算机科学中常用的数制,二进制的不完美（位数太长、不易识别、书写麻烦）,8,在编写计算机程序和书写数据时，经常应用到十进制、十六进制等，其目的是简化二进制的数据表示。,9,数制转换,二进制数转换为十进制数方法：把二进制数按位权形式展开为多项式和的形式，求其最后的和，得到其对应的十进制数。例：二进制数1011.01转换为十进制数是多少？1011.01=123+022+121+120+02-1+12-2=11.25,10,数制转换,十进制数转换为二进制数整数部分：采用除二取余法，逆序排列所有余数；小数部分：采用乘二取整，正序排列所有的整数。例：将十进制数62.24转换为二进制数是多少？（注：小数部分保留3位）,数制转换,11,(62.00)10=(111110.000)2,数制转换,12,(0.24)10=(0.00111)2,(62.24)10=(111110.00111)2,r进制转换为十进制方法：按位权展开并求和。其中ai为第i位上的数码，r为基数(ana1a0.a-1a-m)r=anrn+a1r1+a0r0+a-1r-1+a-mr-m,13,十进制转换为r进制方法：整数部分：整数除以r，取余数，余数倒排序。小数部分：小数乘以r，取整数，整数正排序。,14,进制转换的疑惑！Q1：使用计算机时，没有进行过二进制转换，还是用的熟悉的十进制，转换了吗？谁完成的？Q2：计算机专业人员为什么能很快地进行二进制和十进制的转换？,15,计算机科学中常用的数制,16,比尔盖茨的经典解析8421（四位以内的为例）9=？14=？0111=？1101=？,计算机科学中常用的数制,17,Q：10是几？,18,2信息的数字化,数值、文字、声音、图形图像、动画和视频等信息，在计算机中都是用二进制来存储和处理的。不同类型的信息在计算机中如何被转换为0和1数字编码的呢？在下面的内容中，我们逐渐揭开答案。,19,数值数据的数字化,位(bit)和字节(Byte)Q：一个bit表示的最大数是多少？Q：大数值怎么表示？,8个位1个字节,A：多个字节表示和存储。短整型占2字节，范围-3276832767。长整型占4字节，范围-21474836482147483647浮点数占4字节，一个浮点数a由两个数m和e来表示：a=m2e。m是尾数、e是阶码可以在某个固定长度的字节内表示更大范围的数,20,数值数据的数字化,例：用八位二进制表示十进制数+76与-76。(+76)10=(01001100)2(-76)10=(11001100)2符号位符号位,Q：数值数据正负之分，正负数怎么表示？A：最高位是符号位,21,数值数据的数字化,IP查询(搜索IP地址的地理位置)您的IP是：61.161.168.45来自：辽宁省沈阳市联通Q：192.168.256.112是正确的IP地址码？A：11111111=100000000-1=28-1=256-1=255,IP地址分配给连接在Internet上的主机的一个32bit地址。Q：几个字节？Q：IP地址是00001010000000000000000000000001表示的地址是什么？,A：IP地址表示为“10.0.0.1”。,22,字符数据的数字化,ASCII码（AmericanStandardCodeforInformationInterchange）美国标准信息交换代码。ASCII码由七位二进制数组成。用一个字节存储。包括：数码09，26个大写英文字母，26个小写英文字母以及各种运算符号、标点符号及控制字符等128个字符。使用这些符号时，只要在ASCII码表中找到符号对应的二进制编码，就实现了符号的数字化。例如，A0100000165a011000019700011000048,字符数据的数字化,Unicode码Unicode码定义了涵盖世界上所有字符的字符集和编码格式，是当今软件技术最重要的发展趋势。优势：每个字符设定了统一并且唯一的二进制编码，即Unicode码点。共有1,114,112个码点。避免了不同编码系统交叉使用引起的差异。提供使用8位、16位和32位编码单元的编码格式，即为UTF-8、UTF-16、UTF-32。,23,24,汉字的数字化,汉字表示过程,输入码：是用来将汉字输入到计算机中的一组键盘符号。机器自动识别语音识别,25,汉字的数字化,汉字表示过程,国标码：中国标准总局1981年制定了中华人民共和国国家标准GB2312-80信息交换用汉字编码字符集。,机内码：根据国标码的规定，每一个汉字都有了确定的二进制代码。两个字节表示，每个字节高位定为1。,26,汉字的数字化,字形码：是一种用点阵记录汉字字形的编码，是汉字的输出形式。,汉字按字形排列成点阵。常用的点阵有1616、2424、3232或更大。,27,声音的数字化,声音声音是物体振动产生，通过介质传播的一种连续的波，即声波。按频率分类：频率低于20Hz的声波称为次声波；频率20Hz20kHz的声波称为可听波；频率20kHz1GHz的声波称为超声波。,28,声音的数字化,采样：指每隔一个时间间隔在模拟声音波形上取一个幅度值。可以将得到的一组离散的数据点近似代替连续的声波。每个数据点的坐标值用二进制数记录。,29,声音的数字化,采样频率：指声音在录制过程中，每秒钟采样的次数。单位为赫兹（Hz）。一般分为22.05KHz、44.1KHz、48KHz三个等级。22.05KHz：广播的声音品质44.1KHz：CD的声音品质48KHz：更高标准,30,声音的数字化,采样位数：每个采样点的数据表示范围。一般分为8位、12位、16位三个等级。,Q：计算机的录音软件录制声音时，进行声音采样的功能部件是什么？A：声卡，模数/数模转换,31,图形图像的数字化,位图图像亦称为点阵图像，是由称作像素的单个点组成的。当放大位图时，可以看见构成整个图像的无数单个颜色方块。一个包含256种颜色的调色板，可以用一个字节即8位二进制来记录这些颜色信息。,32,图形图像的数字化,矢量图像是根据几何特性来绘制图形，矢量可以是一个点或一条线。矢量图只能靠软件生成。矢量图它不受图像分辨率的影响，可以任意放大或缩小图形而不会影响图像的清晰度。图像分辨率：指组成一幅图像的像素密度的度量方法，图像分辨率以像素/英寸表示。,33,视频数据的数字化,视频的数字化指在一定时间内以一定的速度对单帧视频信号进行捕获和处理以生成数字信息的过程。,34,视频数据的数字化,视频信息可以看成连续变换的多幅位图图像构成。播放视频信息，每秒需传输和处理24幅以上的图像。视频信息数字化后的存储量相当大，所以需要进行压缩处理。,35,视频数据的数字化,Q：DV还需要数字化吗？A：数字摄像机可以完成视频的数字化过程，生成视频的数字信息。需要做的只是将其导入计算机硬盘中。,36,3媒体信息的处理,运用多媒体信息处理技术，计算机能综合处理视频、图像、文字、声音、数据等多种媒体信息，使它们集成为一个系统。,37,音频信息的处理,音频文件格式数字音频文件用来在计算机上存储数字音频。音频文件有多种存储格式。原则上不同的音频格式需要不同的播放器，实际上现在的播放器大都可以支持多种格式。,38,音频信息的处理,常用音频文件格式MIDI格式WAV格式MP3格式RA、RAM格式WMA格式CDA格式,39,音频信息的处理,音频信息处理常用软件,多轨录音和音频处理软件音频的拼接、合并特效处理,40,图像信息的处理,图像文件格式图像文件即按照一定的方式组织和存储图像信息。,41,图像信息的处理,常用图像文件格式BMP格式JPEG格式GIF格式PNG格式PSD格式,42,图像信息的处理,图像信息处理常用软件PhotoShop,著名的图像处理软件图像编辑、修补、修饰改善色彩效果合并图像特效制作,43,视频信息的处理,常用视频文件格式本地视频AVI格式MPEG格式3GP格式MP4格式-(移动终端）,网络流媒体视频RM格式/RMVB格式MOV格式/MOV格式(QuickTime)ASF/WMV格式FLV/F4V格式,44,视频信息的处理,视频信息处理常用软件会声会影是一款面向家庭用户的视频后期处理编辑软件。,支持不同格式的影音素材剪辑功能可以挑战专业级软件简单易用、功能丰富，普及度高,格式转换,完成视频、音频、图像等大多数文件格式的转换，还可以为数字作品增加水印,46,4数据安全,两方面的含义：数据本身的安全和保密使用安全技术、数据完整性技术等对数据进行保护防止数据的损坏和丢失数据备份、异地容灾,数据安全,47,威胁数据安全的因素,硬盘损坏人为错误病毒黑客,威胁数据安全的因素,48,计算机病毒计算机病毒就是能够侵入计算机系统并给计算机系统带来故障的一种程序。病毒的主要来源恶作剧保护软件攻击和摧毁系统意想不到的结果特性破坏性、寄生性、潜伏性、传染性、可激活性,计算机病毒和防范,49,计算机病毒的分类引导区型病毒文件型病毒宏病毒网络蠕虫病毒木马病毒黑客病毒,计算机病毒和防范,计算机病毒的传播途径可移动光、磁介质网络计算机病毒的防范杀毒软件,50,计算机病毒和防范,51,数据安全访问技术,访问控制技术访问控制技术可以通过登录访问控制、网络权限控制、目录级控制和属性控制等方式，保证网络资源不受到非法或越权的访问，实现对信息的保护。常见实现形式登录控制权限控制,52,数据安全访问技术,防火墙技术设置在内部网络和外部网络之间的一道屏障，以防止内部网受到不可预测的、潜在破坏性的侵入。,53,数据安全访问技术,防火墙的运行机制一切未被允许的就是禁止的（安全,效率低）一切未被禁止的就是允许的（效率高，不安全）,54,5数据加密,数据加密技术信息安全领域的核心技术，它的基本原理是通过改变数据原来的内容和形式，将信息进行伪装。密码算法在加密过程中，原来的数据信息称为明文；加密以后的数据信息称为密文。加密：明文密文解密：密文明文,55,5数据加密,数据加密技术信息安全领域的核心技术，它的基本原理是通过改变数据原来的内容和形式，将信息进行伪装。密码算法明文和密文在加密过程中，原来的数据信息称为明文；加密以后的数据信息称为密文。加密：明文密文解密：密文明文密码算法：加密算法+解密算法复杂性、公开性,密钥,密钥加密算法中的可变参数称为密钥。加密算法公开，但密钥是关键，是保密的。对称加密和非对称加密对称加密：通信双方共同约定一个相同的密钥，即用于加密也用于解密。非对称加密：通信双方都有一对密钥，公共密钥和私有密钥。双方公开各自的公共密钥，用于加密；私有密钥不公开，用于解密。,56,57,凯撒密码,凯撒密码：公元前50年例：明文：Systemmodels密文：Vbvwhpprghov加密方法：简单代替明文：ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ密文：DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC,58,鉴别技术,鉴别技术保证新型的完整性和用户身份的真实性的技术数字签名一种以对整个文件进行加密为基础，确保信息的有效性，并可以实现身份鉴别的技术。,59,数字签名,数字签名的特点签名是可以被确认的；签名是不可否认的；签名是无法伪造的；签名是无法复制的；签名是无法篡改的。,60,数字签名,生成报文摘要利用函数公式，将明文信息转化成简短的字符串，生成报文摘要。生成数字签名用户再用私有密钥对报文摘要进行加密，则生成用户的数字签名。,61,数字水印技术,数字水印技术指把特定的信息嵌入数字作品中，数字作品可以是音频、图片或是影片等。数字水印可分为浮现式和隐藏式浮现式水印：可以被看见的水印，其所包含的信息可在观看图片或影片时同时被看见。隐藏式水印：以隐藏的方式将水印数据加入音频、图片或影片中，一般状况下无法看见。,62,认证技术,认证技术即数字证书技术，数字证书是由认证中心颁发、管理和确认的。认证中心是一个受到普遍信任的第三方专门机构。认证中心的主要功能有：接受注册申请、批准或拒绝请求、颁发证书。认证中心接受用户申请，验证用户的有效身份之后，向用户颁发一个经过认证的数字证书。,63,数字证书,数字证书就是一系列数据，记录了用户的公开密钥和身份信息，是网络通信各方的身份证明。主要内容有：用户的身份信息（姓名、身份证号、地址等）；证书的序列号；证书的类别；证书的有效期；证书所有人的公开密钥；证书发布机构的数据签名和身份等。,64,6数据压缩,数据压缩按照特定的编码机制，用编码少的数据位表示原有信息的过程。数据压缩的目标不丢失信息减少存储空间提高传输、存储和处理效率,65,数据压缩基础,数据压缩的信息论基础从信息的角度来看，压缩就是去除掉信息中的冗余，即去除掉确定的或可推知的信息，而保留不确定的信息，用一种更接近信息本质的描述来代替原有的冗余的描述。数据压缩的条件空间冗余（图像）时间冗余（视频）,66,数据解压缩,解压缩解压缩是数据压缩的逆过程，将一个通过软件压缩的文档、文件等恢复或近似恢复到压缩之前的状态。数据压缩可以由硬件实现或软件来实现，也可以软、硬件相结合的方法来实现。使用最普遍的是WinRAR、Winzip压缩软件。,67,数据压缩类型,无损压缩不会产生失真，压缩数据解压后与原始数据一模一样，常用于文档的压缩。压缩比例低，通常在2:1-5:1。,有损压缩允许一定程度的失真，压缩数据解压后与原始数据不完全一样，常用于图像、视频、音频等的压缩。压缩比例高，通常在100:1-200:1。,68,文本数据压缩,自适应式替换压缩技术扫描整个文本并且寻找两个或多个字节组成的模式。一旦发现一个新的模式，会用文件中其他地方没有用过的字节来代替这个模式。例:文本“theraininSpainstays