《信息的数字化及其它》课件

信息的数字化及其它欢迎来到信息的数字化及其它课程！本课程将带您深入探索信息世界的奥秘，从基础概念到技术应用，帮助您理解信息数字化的核心原理和发展趋势课程目标和学习要点课程目标学习要点帮助学生掌握信息数字化理论基础，了解相关技术，并能将其应

1.信息的概念、特征、分类方式；

2.数字化的定义、优势及基用于实际问题解决本过程；

3.不同类型信息的数字化技术；

4.数字化设备介绍；

5.数据安全与保护；

6.信息数字化应用实例什么是信息信息是指以某种形式表达的事实、数据、知识和思想，可用信息是一种资源，它具有价值和意义，可以帮助我们认识世于传达、处理和理解界，解决问题，并推动社会进步信息的基本特征客观性信息反映客观世界的真实状况，与主观意识无关共享性信息可以被多个主体共同使用和传递，实现信息共享时效性信息随着时间推移而改变，需要及时更新和利用价值性信息具有实用价值，可以为人们带来效益和帮助信息的分类方式文本信息图像信息音频信息文字、符号、数字等构由像素点构成，如照片声音信号，如音乐、语成，如书籍、文章、代、绘画、图形音、音效码视频信息图像和声音的组合，如电影、电视节目数字化的定义编码将数字信息转换为计算机可识别和处理的格式数据化存储将模拟信息转换为数字形式，使用0和1表示信息将数字化后的信息保存到存储设备中213为什么需要数字化高效存储1数字信息可以方便地存储在各种存储设备中，占用空间更小，易于管理快速传输2数字信息可以通过网络快速传播，不受距离限制，提高信息传递效率便捷处理3数字信息易于复制、编辑和修改，便于进行各种信息处理操作数字化的优势精确性数字信息不会因传播或处理而发生误差，保证信息准确性可靠性数字信息易于备份和恢复，提高信息的可靠性可扩展性数字信息可以扩展和升级，适应不断变化的应用需求数据、信息与知识的关系知识信息指经过学习和积累的信息，形成对事物的数据指对数据的加工和解释，使数据具有意义理解和判断能力，如气候变化预测、价格指原始的、未经处理的符号和数字，如温和价值，如温度变化趋势、湿度变化规律波动分析等度、湿度、价格等等信息数字化的基本过程采集1使用传感器或其他设备将模拟信息转换为数字信号量化2将连续的数字信号转换为离散的数字信号，将信号值转换为数字代码编码3将数字信号转换成计算机可识别的格式，如ASCII码、Unicode等存储4将数字化后的信息存储到存储设备中，以便后续使用和访问模拟信号与数字信号的区别模拟信号1连续变化的信号，可以用曲线表示，如声音、温度、电压等数字信号2离散变化的信号，用0和1表示，如计算机数据、二进制代码等采样的概念采样是指在一定时间间隔内，对模拟信号进行定期测量，并将测量值转换为离散的数字值采样定理解析2f采样频率每秒钟采样的次数，单位为赫兹（Hz）fs信号频率模拟信号的频率，单位为赫兹（Hz）根据奈奎斯特采样定理，采样频率至少应为信号频率的两倍，才能保证数字化后的信号可以还原回原始信号量化的概念量化将连续的数字信号转换为离散的数字信号，将信号值转换为数字代码量化误差分析量化误差误差影响由于量化过程将连续信号转换为离散信号，会导致一定程度的误量化误差会影响数字化后的信息质量，会导致失真或噪声差编码的基本原理编码是将数字信号转换为计算机可识别的格式，通常使用二进制代码表示信息常见编码方式介绍码编码1ASCII2Unicode美国信息交换标准代码，使用一种国际化的字符编码标准，7位二进制表示128个字符，包使用16位或32位二进制表示括字母、数字、符号等字符，涵盖全球所有语言的字符编码3UTF-8Unicode编码的一种变体，使用可变长度编码，兼容ASCII码，支持多语言字符码详解ASCIIA6501000001a970110000104800110000!3300100001ASCII码是一种常用的编码方式，使用7位二进制表示128个字符，包括字母、数字、符号等编码系统UnicodeUnicode UTF-8Unicode是国际化的字符编码标准，使用16位或32位二进制表UTF-8是Unicode编码的一种变体，使用可变长度编码，兼容示字符，涵盖全球所有语言的字符ASCII码，支持多语言字符文本信息的数字化文本采集1使用键盘、扫描仪等设备将文本输入计算机文本编码2将文本字符转换为计算机可识别的编码，如ASCII码、Unicode等文本存储3将编码后的文本信息存储到存储设备中，如硬盘、U盘等文本压缩技术统计编码字典编码根据字符出现频率进行编码，出将重复出现的字符串用一个代码现频率高的字符使用较短的代码表示，提高压缩效率，出现频率低的字符使用较长的代码词典编码将常见词语或短语用一个代码表示，进一步提高压缩效率图像信息的数字化图像采集使用数码相机、扫描仪等设备将图像信息转换为数字信号图像编码将图像信息转换为计算机可识别的格式，如JPEG、PNG等图像存储将编码后的图像信息存储到存储设备中，如硬盘、U盘等图像的基本要素像素分辨率1图像的基本单元，由多个像素点构成每英寸的像素数，表示图像的清晰度2色彩格式4图像的颜色信息，由不同的颜色模型表3图像存储的格式，如JPEG、PNG等示像素与分辨率像素分辨率图像的基本单元，由多个像素点构成，每个像素点对应一个颜色每英寸的像素数，表示图像的清晰度，分辨率越高，图像越清晰值色彩模型RGB255255255红绿蓝Red，使用0-255的数值表示红色强度Green，使用0-255的数值表示绿色强度Blue，使用0-255的数值表示蓝色强度RGB是常见的色彩模型，使用红、绿、蓝三种颜色进行混合，可以生成各种颜色色彩模型CMYK青Cyan，青色品红Magenta，品红色黄Yellow，黄色黑Black，黑色CMYK是印刷行业常用的色彩模型，使用青、品红、黄、黑四种颜色进行混合，可以生成各种颜色常见图像格式JPEG PNGGIF联合图像专家组，使用便携式网络图形，使用图形交换格式，使用无有损压缩，压缩比高，无损压缩，压缩比低，损压缩，支持动画，适适合于照片等图像适合于图形、图标等图合于简单的图形和动画像图像压缩技术有损压缩1在压缩过程中舍弃部分信息，压缩比高，但会造成图像质量下降无损压缩2压缩过程中不丢失任何信息，压缩比低，但可以保证图像质量不损失音频信息的数字化音频采集使用麦克风等设备将声音信号转换为模拟信号音频采样将模拟信号转换为数字信号，进行离散化处理音频编码将数字化后的音频信息转换为计算机可识别的格式音频存储将编码后的音频信息存储到存储设备中声音的物理特性频率振幅波形声音的振动次数，决定声音的音调声音的振动幅度，决定声音的响度声音的波形，决定声音的音色数字音频的采样采样是指在一定时间间隔内，对模拟信号进行定期测量，并将测量值转换为离散的数字值音频量化过程量化将连续的数字信号转换为离散的数字信号，将信号值转换为数字代码音频编码方式脉冲编码调制（PCM）将音线性预测编码（LPC）通过频信号转换为数字信号，使用分析声音信号的特征，预测未二进制代码表示音频信息来的声音信号，提高压缩效率变换编码（T-F）将音频信号进行变换，将时间信号转换为频域信号，压缩频率信息常见音频格式MP3WAV AAC使用有损压缩，压缩比使用无损压缩，压缩比使用有损压缩，压缩比高，音质损失较小，适低，音质损失小，适合更高，音质更好，适合合于音乐播放于音乐制作和录音于音乐播放和流媒体音频压缩技术有损压缩1在压缩过程中舍弃部分信息，压缩比高，但会造成音质下降无损压缩2压缩过程中不丢失任何信息，压缩比低，但可以保证音质不损失视频信息的数字化视频采集使用摄像机等设备将视频信息转换为模拟信号视频采样将模拟信号转换为数字信号，进行离散化处理视频编码将数字化后的视频信息转换为计算机可识别的格式视频存储将编码后的视频信息存储到存储设备中视频的基本概念分辨率2视频的图像尺寸，表示视频的清晰度帧1视频的最小单位，每秒钟显示的帧数称为帧率格式3视频存储的格式，如MP

4、AVI等帧率与分辨率帧率分辨率每秒钟显示的帧数，帧率越高，视频越流畅视频的图像尺寸，分辨率越高，视频越清晰视频压缩标准1H.2642H.265高效视频编码，压缩比高，画高效率视频编码，压缩比更高面质量好，应用广泛，画面质量更好，应用于高分辨率视频3VP9开源视频编码标准，压缩比高，画面质量好，应用于互联网视频服务常见视频格式MP4AVI WMV使用MPEG-4标准，支使用微软开发的标准，使用微软开发的标准，持多种音频和视频编码支持多种音频和视频编支持多种音频和视频编，应用广泛码，应用于Windows码，应用于Windows平台平台多媒体技术概述集成性1将文本、图像、音频、视频等多种媒体元素集成到一起，形成丰富多彩的信息表达方式交互性2用户可以与多媒体内容进行交互，实现信息的双向传递非线性3多媒体内容可以以非线性的方式呈现，用户可以自由选择观看顺序和内容多媒体元素集成多媒体技术将文本、图像、音频、视频等多种媒体元素有机地集成在一起，形成更生动、更丰富的表达方式，增强信息传播效果数字化设备介绍12数据采集设备数据存储设备负责将模拟信息转换为数字信号，如用于存储数字化后的信息，如硬盘、数码相机、扫描仪、麦克风等U盘、云存储等3数据处理设备负责对数字化信息进行处理和分析，如计算机、服务器等数据采集设备数码相机扫描仪将光学图像信息转换为数字信号将纸质文档、图片等转换为数字，拍摄照片和视频图像信息麦克风将声音信号转换为数字音频信息，用于录音、语音识别等数据存储设备硬盘盘云存储U用于存储计算机数据，容量大，速度快便携式存储设备，容量小，方便携带将数据存储在云服务器上，可以随时随地访问数据数据处理设备计算机服务器用于处理和分析各种数据，执行各种软件和应用用于存储、管理和处理大量数据，为多个用户提供服务数据传输技术有线传输1使用电缆或光缆进行数据传输，如网线、光纤等无线传输2使用无线电波或微波进行数据传输，如WiFi、蓝牙等有线传输介质双绞线同轴电缆由两根绝缘导线相互缠绕而成，由一根中心导线和一层同轴的绝成本低，传输距离较短缘层组成，抗干扰能力强，传输距离较远光纤利用光束传输数据，传输速度快，抗干扰能力强，适合于长距离传输无线传输技术蓝牙蜂窝网络WiFi无线局域网，使用无线近距离无线通信技术，使用无线电波进行数据电波进行数据传输，传使用无线电波进行数据传输，覆盖范围广，传输速度快，覆盖范围广传输，传输速度较慢，输速度较快，适合于移覆盖范围较小动设备数据安全与保护数据加密使用加密算法将数据转换为密文，防止未授权者访问数据数字签名使用数字证书验证数据来源和完整性，防止数据被篡改访问控制限制对数据的访问权限，防止未授权者访问数据加密技术简介对称加密非对称加密使用相同的密钥进行加密和解密，速度快，适合于大规模数据加使用一对密钥进行加密和解密，安全性高，适合于密钥管理和数密字签名数字签名技术数字证书由可信机构颁发的证书，用于验证身份和密钥的真实性密钥对一对密钥，包括公钥和私钥，公钥用于验证数据，私钥用于签名数据信息安全策略数据备份安全审计12定期备份数据，防止数据丢失定期对系统进行安全审计，发现安全漏洞用户教育3教育用户安全意识，提高用户安全防范能力数字化应用实例智能家居1使用智能设备控制家电、照明等，提高生活便利性远程医疗2使用远程医疗设备进行诊断和治疗，为患者提供便捷医疗服务数字图书馆3将书籍、期刊等数字化，方便用户阅读和检索信息智慧城市建设4使用数字化技术提升城市管理效率，改善城市生活环境物联网应用5将各种设备连接到互联网，实现智能控制和数据共享智能家居应用智能家居控制面板使用智能设备控制家电、照明、安防等系统，实现智能化管理远程医疗系统远程诊断远程手术医生可以通过远程医疗设备进行远程诊断，为患者提供医疗咨询医生可以使用远程手术设备进行远程手术，为患者提供更加便捷和建议的手术服务数字图书馆数字图书馆将书籍、期刊、文献等数字化，方便用户阅读、检索和获取信息智慧城市建设交通管理使用数字化技术优化交通流量，提高交通效率环境监测使用传感器监测环境状况，提高环境保护能力公共服务使用数字化技术提供便捷的公共服务，提高市民生活质量物联网应用智能制造智慧农业智慧物流使用传感器和数据分析技术，提高生使用传感器和数据分析技术，提高农使用传感器和数据分析技术，提高物产效率和产品质量业产量和效益流效率和安全性信息数字化趋势数据量爆炸人工智能发展12随着各种设备和应用的普及，人工智能技术不断发展，将推数据量呈指数级增长，对数据动信息处理和应用方式的革新存储和处理能力提出更高要求，带来更多创新应用场景云计算普及3云计算技术将改变数据存储和处理方式，为信息数字化提供更强大的基础设施。