《图形表示数字》课件

图形表示数字探讨如何利用不同的图形元素来有效地表示数字和数量关系从基本的数字图表到复杂的数据可视化技术，全面展示如何通过图形设计传达数据信息课程目标深入理解数字的表示与运算掌握数字信息的编码方式学习数字图像的基本处理掌握数字的二进制表示,学习二进制加减乘了解常见的编码方式如ASCII和Unicode,学掌握图像的颜色模型、旋转缩放、亮度对比除等基本运算习数字信息的压缩技术度调整等基本操作数字的表示方法数字系统1不同的数字系统有不同的符号和规则数字编码2数字信息通过编码方式在计算机中表示二进制3以0和1两个数字位构成的数字系统数字可以用不同的方式在计算机中表示最常见的是以二进制形式表示,使用0和1两个数字位来编码其他如十进制、八进制和十六进制也广泛使用理解这些数字系统及其编码方式是理解计算机原理的基础数字的二进制表示二进制基础1二进制是计算机内部使用的数字表示方式，只有0和1两个符号它简单且易于机器处理数值编码2使用不同位数的二进制数可以编码出不同范围的数值如8位二进制可以表示0到255之间的整数小数表示3二进制小数可以表示小数部分，结合整数部分就可以表示任意实数小数部分用小数点后的二进制位表示二进制数的运算二进制加法两个二进制数逐位相加,不进位时为0,进位时为1可用表格或列式计算二进制减法从高位到低位依次进行减法运算,借位时向高位借1,即1变为-1二进制乘法将一个二进制数与另一个二进制数每一位相乘,然后将结果对齐相加二进制除法先计算商,然后计算余数商是被除数和除数相除的结果,余数是被除数减去商与除数的乘积二进制加法逐位相加1从最低位开始，每一位二进制数字都进行逐位相加处理进位2如果某一位相加产生进位，则将进位值添加到下一位得到结果3将所有位相加的结果组合起来，即得到最终的二进制和二进制加法与十进制加法的原理类似，主要区别在于运算时只使用0和1这两个数字通过逐步的位运算和进位处理，可以快速得到两个二进制数的和二进制减法对齐位置1将被减数和减数对齐，从最低位开始逐位相减借位处理2如果当前位的被减数小于减数，则需要从高位借位结果输出3每一位相减的结果构成最终的二进制差二进制减法的过程与十进制减法类似首先需要将被减数和减数对齐，从最低位开始逐位相减如果当前位的被减数小于减数，则需要从高位借位最终每一位相减的结果即为二进制差二进制乘法按位乘法将两个二进制数的每一位逐个相乘,得到部分积对齐部分积将部分积按相应的位数对齐,并逐个相加得到最终结果将所有部分积相加,即得到两个二进制数的乘积二进制除法分子与分母1二进制除法的过程是将被除数分子逐位与除数分母比较并获得商和余数逐位判断2从最高位开始,依次判断被除数的每一位是否能被除数整除,并记录商余数处理3若有余数,则将余数拼接到下一位商的后面,直至被除数为0或达到所需精度数制转换十进制1基于10个数字0-9的常见数字系统二进制2使用2个数字0和1表示的数字系统八进制3使用8个数字0-7表示的数字系统十六进制4使用16个数字0-9,A-F表示的数字系统不同数制之间需要进行转换,以满足计算机内部二进制运算和人类阅读习惯的需求掌握数制转换方法是理解和应用数字信息处理的基础十进制与二进制的转换十进制转二进制1通过除2取余的方法进行转换二进制转十进制2位权相加的方法进行转换小数的转换3先转换整数部分，再转换小数部分十进制是我们日常使用的数字表示方法,但在计算机系统中,二进制是更基础和重要的数字表示方式掌握十进制和二进制之间的转换是理解计算机工作原理的关键这包括通过除2取余法将十进制转换为二进制,以及通过位权相加法将二进制转换为十进制对于小数的转换,需要分别处理整数部分和小数部分八进制与二进制的转换八进制数的二进制表示1每个八进制数字可以用3位二进制数表示例如，八进制数5可以表示为二进制数101二进制数的八进制表示2将二进制数划分为3位一组，每组转换为对应的八进制数字例如，二进制数10010101可以表示为八进制数225八进制与二进制的相互转换3通过上述方法，可以轻松地在八进制和二进制之间进行相互转换，更好地理解和处理数字信息十六进制与二进制的转换十六进制转二进制1每个十六进制位对应4个二进制位逐位转换2逐个将十六进制位转换为对应的二进制数值对应30~9对应0000~1001,A~F对应1010~1111十六进制是一种广泛使用的数字表示法,可以更简洁地表示二进制数通过逐位转换,将每个十六进制位转换为对应的4位二进制数,就可以实现十六进制与二进制之间的转换这种转换方式简单实用,在计算机系统中广泛应用数字信息的压缩编码无损压缩编码有损压缩编码12无损压缩可以在不损失任何数有损压缩通过舍弃一些不重要据的情况下减小文件大小，适的数据来大幅减小文件体积，用于需要完整保留原始数据的适用于可以接受少量失真的场场景景常见的压缩算法3Huffman编码、LZW算法、JPEG算法等都是常见的数字信息压缩技术无损压缩编码保留原有信息广泛应用领域常见编码算法压缩效率较高无损压缩技术能够在缩小文件无损压缩适用于文档、图像、Huffman编码、算术编码和无损压缩通常能将文件大小减大小的同时完整地保留原有数音频等多种类型的数字内容,LZW编码是几种常见的无损压小30%至50%左右,而不会影响据信息,不会出现任何质量损在数据传输和存储中发挥重要缩算法,它们采用不同的压缩原始数据的完整性失作用策略有损压缩编码质量损失适用范围有损压缩通过牺牲部分原始数据常见的有损压缩编码包括JPEG、质量来达到更高的压缩率，这种MP3等,它们广泛应用于图像、音方法适用于对细节要求不太高的频等多媒体领域媒体文件技术特点有损压缩利用人类感知系统的局限性,去除一些不易被感知的细节信息,从而大幅缩减文件体积常见的数字编码方式二进制编码编码编码图像编码ASCII Unicode使用0和1两个数字对信息进用7比特编码英文字母、数字能表示世界上大多数语言的字采用各种压缩算法对图像信息行编码，是计算机存储和处理和一些常用符号，是最广泛使符,是当前最广泛使用的字符编进行编码,以减小文件大小并保数字信息的基础用的文本编码方式码标准持高质量编码ASCII起源编码范围12ASCIIAmerican StandardASCII编码共定义了128个字符,Code forInformation包括大小写英文字母、数字、Interchange编码是由美国标标点符号和一些控制字符准协会在1963年制定的字符编码标准编码规则应用广泛34每个字符用一个8位二进制数ASCII编码被广泛应用于文本处表示,范围从00000000到0111理、通信等领域,为计算机系统1111间的信息交换奠定了基础编码Unicode统一编码标准Unicode是一种覆盖世界各种语言文字的统一的数字编码标准,旨在为所有语言提供一个统一且标准化的编码平台字符编码Unicode用于表示和操作世界上所有的文字和符号,每个字符都有一个独特的编码这使其成为互联网和计算机系统中的通用编码方式多语言支持与传统的编码方式相比,Unicode拥有广泛的语言支持,可以支持各种国家和地区的文字,为跨语言应用程序开发提供了坚实的基础图像的数字表示数字图像是由像素组成的二维矩阵每个像素都有自己的颜色信息,用数字来表示这种数字化的表示方式不仅方便存储和处理,也为图像处理和编辑技术的发展奠定了基础数字图像可以进行各种操作,如旋转、缩放、裁剪等,并且可以应用各种滤镜效果,极大地丰富了图像表现形式数字图像技术的不断进步,为图像处理和编辑带来了新的可能图像的颜色模型颜色模型颜色模型颜色模型RGB CMYKHSV/HSBRGB颜色模型基于红色R、绿色G和蓝色CMYK颜色模型用于印刷工业,通过青色C HSV/HSB颜色模型基于人类感知色彩的直B三原色的组合,通过调节这三种色彩的比、品红色M、黄色Y和黑色K四种色彩观特性,包括色调H、饱和度S和亮度例和亮度来表示各种色彩它是数字图像与的组合来表示各种色彩它能够更好地再现V/B,能够更好地反映人类对颜色的感受显示设备中最常用的色彩模型印刷品中的实际颜色它在图形图像编辑等领域广泛应用颜色模型RGB三原色数字化表示RGB颜色模型使用红色Red、绿在数字图像中,每个像素的颜色都色Green和蓝色Blue三种基本由R、G、B三原色的数值组成,通色彩来表示任何可见色通过调常采用8位二进制数表示,取值范整这三种颜色的浓度，可以生成围为0-255无数种不同的颜色应用广泛RGB颜色模型广泛应用于计算机显示器、手机屏幕、数码相机等电子设备,是最常用的颜色表示方式之一颜色模型CMYK特点应用场景工作原理优缺点CMYK是一种用于印刷业的加CMYK模型主要应用于印刷领CMYK模型通过吸收和反射光CMYK模型色域较小,但成本较色模型,由青色Cyan、品红域,如报纸、杂志、书籍等纸线的方式生成颜色每种基色低,适合大批量印刷而RGB模Magenta、黄色Yellow和质媒体它可以通过不同比例都会吸收一部分光线,从而形型色域更广,适合数字显示黑色Key四种基色组成的四种基色混合,再现出各种成新的颜色两种模型各有优势色彩图像的基本操作加载图像可以从本地文件或互联网上加载图像数据,以便进行后续的图像处理操作图像格式转换可以将图像从一种格式转换为另一种格式,如从JPEG转换为PNG,以适应不同的应用场景像素操作可以对图像的单个像素进行读取、修改和存储,实现图像的各种基本处理图像区域操作可以选择图像的某个区域进行裁剪、缩放或其他处理,而不影响整个图像图像的旋转和翻转图像旋转1顺时针或逆时针旋转图像垂直翻转2沿水平中轴翻转图像水平翻转3沿垂直中轴翻转图像在图像处理中,旋转和翻转是常见的操作旋转可以将图像按照指定角度进行顺时针或逆时针的旋转垂直和水平翻转则可以实现图像的镜像效果,常用于调整图像的方向或者创建特殊效果这些基础的图像变换操作为后续的更复杂的图像编辑奠定了基础图像的缩放和裁剪放大1增加图像尺寸缩小2减少图像尺寸裁剪3移除图像的部分区域通过放大、缩小和裁剪等操作,我们能够调整图像的大小和形状,以满足不同的需求放大能增加图像的细节,而缩小则可用于压缩文件大小裁剪则可用于移除不必要的区域,突出图像的重点这些基本的图像编辑技能对于各种图形图像处理非常重要图像的亮度和对比度调整调整亮度均衡处理通过增加或减少图像整体的光线强度,可以调节图像的亮度,让图像看起来适当调整亮度和对比度可以令图像更加均匀自然,避免过度明亮或阴暗的情更加明亮或阴暗况123调整对比度通过拉大图像中最亮和最暗区域之间的差异,可以增强图像的对比度,让图像的细节更加突出图像的锐化和模糊处理锐化锐化可以增强图像边缘的清晰度,突出细节,提高整体清晰度常用方法包括对比度增强和高通滤波模糊模糊可以降低噪点,达到平滑和去噪的效果常用方法包括高斯模糊和均值模糊应用场景锐化广泛应用于摄影、医学成像等领域,提高细节清晰度模糊在美化肖像、去噪等方面都有用武之地总结与展望数字化转型展望数字化发展趋势数字化转型机遇未来数字技术将持续推动社会变革,应用领物联网、大数据、人工智能等新兴技术将引数字化为各行业带来新的增长点,缩短市场域不断拓展,为各行业带来新的发展机遇领数字化转型的下一个浪潮,重塑商业模式响应时间,提升运营效率和用户体验和生活方式课后练习实践巩固拓展思考创新能力反馈与交流通过课后练习，巩固所学知识思考如何将数字表示的知识应在练习过程中,培养创新思维,与同学和老师交流练习中的问点，并将其应用于实际问题解用于日常生活和专业领域中发现新的应用场景和解决方案题和心得,不断完善和提高决中。