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课题:信息及其特征

一、 信息
人类生活离不开信息。
信鸽传书

烽火告急 结绳记事

古代信息传播技术

?

定义1:信息是指数据、信号、消息中所包含的意义。 电视上有重大新闻的消息,报纸上有足球比赛结果的消息, 这些消息都是信息。同学们还能说说哪些是

信息呢?例如电 视、报刊、杂志中的各类消息是信息。红绿信号灯显示时所 代表的含义是信息。 定义2:信息也被理解为事物的运动状态和关于事物运动 状态的描述。 世界上的万事万物都在不停地运动、变化,万事万物里都 有信息。例如春暖花开传递着春天到了的信息,大雁南飞传 递着秋天来临的信息。 定义3:信息也指对消息接受者来说是预先不知道的东西, 具有“不确定性”。 如广播天气预报时,收听者预先不知道天气情况,那么对 于急需了解天气状况的收听者来说天气预报就是很重要的信 息。天气预报越详细,信息量就越大,不确定性就越小。 从以上这些定义中,同学们可以发现信息是一种很难简单 地加以描述的东西,它不是一个实体。因此,关于信息的定 义也是多种多样,同学们可以从不同的角度与层面去理解、 认识。

? 二、信息的载体和形态 ? 从古到今,信息的传递方式在不断的发生变化,从文字、 电报、电话到当今的电子邮件,信息传递方式越来越便捷。 那么我来考考大家,古代人们点燃的烽火是信息吗?电子邮 件是信息吗? 点燃的烽火本身不是信息,它里面包含的意义即有外敌 入侵才是信息,点燃的烽火只是信息的载体。而信息必须通 过载体才能呈现。接下来,我们就来了解一下信息和载体的 关系。 1、信息必须通过载体才能体现,而载体本身不是信息。 例如十字路口我们知道红灯停,绿灯行,但红绿灯不是信息, 它所包含的意义是红灯停、绿灯行,这才是信息。 2、同样的信息可以加载于不同的载体之上。例如要告 诉某人一件事,写信给他,信息的载体就是文字和纸张;打 电话给他,信息的载体就是语言和电波;发电子邮件给他, 信息的载体就是文字和因特网。可见,信息可以有不同的载 体呈现,相同的信息可以用多种不同的载体来表示和传播。 载体也称为信息的表现形式。那么信息常见的表现形式 有哪些呢?有语言、文字、声音、图像和视频等。大部分的 信息都是通过这些载体来呈现的。

信息、物质、能量构成人类社会发展的三大基础

1、无所不在的信息
信息的界定:
信息就是我们在适应外部世界和控制外部世界的 过程中,与外部世界进行交换的内容的名称。 信息的概念: 信息不是指事物本身,而是指用来表现事物特 征的一种普遍形式;信息是事物运动的状态和 方式的反应,人们可通过感官或仪器从外部世 界感知、获取信息。

2、信息的传输
a. 信息传输的基本过程:
信息 信源 编码 信号 信道 信号 译码 信息 信宿

信源:信息的发布者 信宿:信息的接受者 信道:信息的通道

信息可以空间传输,

(通信)
也可在时间传输。

(存储)

b. 信息传输的特点
信息的价值体现在它的存储、传输、运用等环节中。

信息与物质、能量的本质差别主要体现在传递过程。
物质、能量: 传递(运输)时,从某点发出物质或能量后, 其自身的数量就减少。传递过程服从质量守恒或能 量守恒定律。

信息:
信源发出后,其自身的信息不减少,而且同一 信息可同时供给多个信宿。(这一特性称为信息共

享性。)

c. 载体与媒体:

信息虽反映了事物的状态和 运动方式,但并不是事物的本身, 所以它不能单独存在。而信息的 存储、传输必需借助某种符号, 而符号又必需依附某种载体。
信息的载体称为媒体

? 三、信息的特征 ? 知道了什么是信息,再让我们来总结一下信息的特征,以便 更深刻的认识信息的内涵。 1、信息必须依附于载体。信息的表示、传播、存储必须 依附于某种载体,载体就是承载信息的事物。不存在没有载体 的信息。 2、信息是可以被存储、保留、加工和处理的。信息可以 脱离它所反映的事物被存储和保留。信息是可以加工和处理的。 经过加工、处理,特别是经过人的分析、综合和提炼,使信息 具有更高的使用价值。例如在EXCEL表中输入每位同学语文考 试成绩后,通过函数统计得到班级平均分、标准差和学生排名 等信息就是经过加工处理更具价值的信息。 3、信息是可以传递和共享的。电视中播放的节目供许多 人一起分享。黑板上的板书所蕴含的信息也是大家共享的。信 息可以被重复使用而不会像物质和能源那样产生损耗。例如电 视台每晚播放的新闻可以重复播放,并不会因为重播而导致信 息的损失。 4、信息具有时效性。有些信息一旦过期就没什么价值了。 如昨天的气象信息对今天的出行而言通常就是没有用的。 以上就是关于信息的一些具体特征。 下面,我们一起来探 讨一下有关信息重要性和特征的话题。

1、载体依附性
海报、论坛、广播、、会议等形式发布通知。 海报、论坛等 以文字形式呈现信息;广播、会议等以声音形式呈现信息; 信 息依赖文字、声音、视频等媒体呈现,依赖海报、纸张、光盘、u 盘、磁带等介质存储,这些信息赖以存在的媒体和介质成为信息 的

载体。信息是不能独立存在的,它总是以某种形式(如声音,文 字
、图像、视频等)表现出来,并依附在一定的载体上,信息的这 个 特征称为载体依附性。

注意:(1)不存在没有载体的信息。

(2)同一个信息可以依附于不同的载体,
不同信息可以依附于同一个载体。交通信息既可

通过信号灯显示,也可以警察的手势来传递;同
样一则新闻我们在电视上听到了,在报纸上也看 到了。

2、共享性

? 英国现实主义戏剧家萧伯纳所说:“两个 人在一起交换苹果与两个人在一起交换思 想完全不一样。两个人交换苹果,每个人 手上还有一个苹果;但是两个人在一起交 换了思想,每个人就同时有两个人的思 想。”

3、时效性

听听小故事

从前,有两家人是邻居,王家卖油、张家卖日历。王 家媳妇每次卖油时都会偷偷省下一小勺油,到年底时, 就积攒了一罐油,再卖掉它,就有了过年的钱。而张 家媳妇看在眼里十分羡慕,也学王家媳妇的样子,每 个月也都偷偷省下一本日历,可等到年底却没换到钱? 为什么?
油代表的是物质,而日历 代表了信息,信息的效用会随着时间的 推移逐渐降低,渐渐失去效用。

4、价值性
信息是有价值的,就像不能没有空 气和水一样,人类也离不开信息。因 此人们常说,物质、能量和信息是构 成世界的三大要素,但往往信息的价值 也是相对的。 首先,信息具有时效性,一些信息 会随着时间的推移而失去效用;其次, 对于不同的信息接收者,信息的价值 是不同的。

信息的价值性

汶川地震前,四川省绵竹市西南镇檀木村出现了 大规模的蟾蜍迁徙:数十万只大小蟾蜍浩浩荡荡地 在一制药厂附近的公路上行走,很多被过往车辆压 死,被行人踩死。大量出现的蟾蜍,使一些村民认 为会有不好的兆头出现。当地林业部门对此解释说, 这是蟾蜍正常的迁徙,并对大量蟾蜍的产生做了科 学的解释。
由于人们没有正确地利用 这条信息,造成了很大的 悲剧……

5、可伪性
?关于日本地震,网上散布谣言核暴炸 会污染到水质,造成很多地方食盐的 暂时性短缺。 ?中奖短信:尊敬的用户您好,恭喜你 的号已荣获58000元与三星电脑一台是 中央电视台【非常6+1】栏目的……

3、信息的处理
a. 信息处理的意义
信息可以进行整理、分类、编辑等处理,也 可以从一种形式变换为另一种形式,或从一种载 体转移到另一种载体,并经过收集、存储、处理、 传输、应用等环节,使原有信息体现其价值,实 现增值。 获取原始信息、对其进行加工整理,使之成 为有用信息的过程称为信息处理。

b. 信息处理的基本过程
输入 存储 处理 输出

(采集)
六次信息革命 第一次 第二次

(保存)

(加工)

(传送)

特征 语言的形成 文字的创造

第三次
第四次 第五次 第六次

造纸术和印刷术的发明应用
电报、电话的发明及应用 计算机技术与通讯技术的应用和发展 多媒体和网络化的发展应用

二、 信息的基本特征
例子(分类) 例1:体育盛事 (体育) 例2:分享销售 的经验与技巧 (经济) 主要内容 即使路途遥远,人们仍然可以通过电 视节目观看体育赛事。 公司设立了每季度一次的销售方案评 奖,每位销售人员积极参与,乐于分 享,形成良好的企业文化氛围,销售 业绩攀升。 主要的信息特征 信息的可传递性。 几点启示 信息可以在时空之间 实现传递。 彼此分享成功的经验 和技巧,这是学习和 进步的表现。

信息的可共享性。

例3:啤酒与尿 布(经济)

超市老板敏锐地从计算机自动收款系 信息是可以处理的, 统的统计数据中发现,啤酒与尿布的 如果运用得当,则可 销售量同时增长,于是改变销售策略, 以增值。 结果销售量大增。 看到已经失效过时的“象棋比赛”通 知,想参赛也没机会了。 信息的时效性问题。

善于从凌乱的信息中 寻找它们之间的联系, 会有意料不到的收获。 信息的时效性能决定 其使用价值。 真真假假,可能误事 害人,也可能是智慧 的高度体现。

例4:象棋比赛 (生活) 例5: 赤壁之战 (战争)

蒋干偷“书”,曹操斩将;庞统谋略, 信息真伪性,具有真 曹船相接;黄盖诈降,曹军大败。 实与虚假之分。

广东汕头华侨中学技术组

Eg1.名著《三国演义》在图书馆被人们借了又借, 这体现了信息什么特性? ——信息共享性。 Eg2.“结绳计数”“烽火告急”“信鸽传书”“学富 五车”,其中“信鸽”“竹简”是信息么? ——载体依附性

信息特征实例

Eg3.南海观光游轮突然故障下沉,求救信号没有回 应,凭中国移动手机微弱信号,拯救了一船游客的 性命! ——信息价值性

? 我们了解了信息无处不在,信息的特征。我们说过 信息必须依附于一定的载体存在的,那么信息本身 是看不见摸不着的。人们通常用表示信息的符号组 合叫做信息的代码。比如说身份证号码, 330501199609281242,通过前六位可以知道居民的 户籍所在地,接下来的八位是出生年月日,而最后 的四位是序列号及校验码。从这个可以看出,每个 代码都有它特别的意义。比如说,十字路口的路灯, 红灯表示停,绿灯表示行等等。那么,在计算机领 域中,代码是特指的,是指由0和1组成的数字代码。 对于计算机而言,它只认识由0和1组成的代码,其 他的符号它一概不认识。那么,为什么要想将其他 的符号代码给计算机处理,就必须要将符号转换成 由0和1组成的代码。那么这个由0和1组成的代码, 到底是什么呢

? ? ?

? ?

由莱布尼兹提出二进制。冯。诺依曼提出在计算机中采用 二进制代码 (一)十进制的特点 十进制有0、1、2、3到9的基数,逢十进一,就变成10。 每个数码在不同的数位上,对应的权值不同。这句话什么 意思呢?456,4表示4个100,5表示5个10,而6表示6个1, 那么,4所对应的权值就是100,5所对应的权值是10,6所 对应的权值是1。这是十进制的特点。 (二)二进制的特点 二进制只有0和1,也就是基数是0和1,在所有的二进制数 当中,只会出现0和1,而不会出现其他的符号,比如说 (11010)2、(0101110)2(1011111)2,。大家可以看 到,所有的二进制数都用括号括起来,并且下面标了一个 2,这是为了避免与十进制数相混淆

? 事实上,我们现在使用的电子计算机大多属于冯· 诺依曼型计算机,其主 要特征是计算机内的信息,包括数据和程序都采用二进制代码表示。 那么,什么是二进制代码呢?同学们可以联系我们熟悉的十进制代 码来理解。 十进制代码有0-9十个基本数码,采用逢十进一的进位规则,每个数 码在不同数位上有不同的权值。所谓权值就是数码在不同位置上的倍率 值。 例如56789这个数是怎么读的呢?五万六千七百八十九。“万”就是 右起第五位的倍率值,也就是10的4次方;同样,“千”就是右起第四位 的倍率值,也就是10的3次方,以此类推。可见十进制数码的权值可以表 示为10的i-1次方(i表示位置)。通过权值可以反映一个数码在一个数中 的实际数位。 参照十进制代码的特点,二进制代码的特点就是用0-1两个基本数码, 采用逢二进一的进位规则,每个数码在不同数位上的权值是2的i-1次方 (i表示位置)。其大小也可以用权值计算。 ?

1.2 数制与数制转换 1.2.1 二进制及二进制的运算规则
2、采用二进制的原因 ⑴电路简单 计算机是由逻辑电路组成的,逻辑电路只有两种状态:如开关的接通和断 开、晶体管的饱和与截止、电压的高电平与低电平等。 ⑵运算简单 二进制运算法则简单 ⑶工作可靠 二进制运算规则简单、状态少,数字的存储、传输和处理不易出错 ⑷逻辑性强 二进制的0和1正好与逻辑代数的“真”与“假”相匹配。

P5表1.2.2进位制转换

1.2 数制与数制转换 1.2.2 八进制与十六进制
1、八进制 ◆ 八进制有八个数码:0、1、2、3、4、5、6、7;进位基数为8;加法运算 为“逢八进一”;减法运算为“借一为八”。 ◆八进制的数按权展开表示法: D=Qn-1.8n-1+Qn-2.8n-2+…+Q0.80+Q-1.8-1+…+Q-m.8-m 如: (317)8=3×82+1×81+7×80=(207)10

1.2 数制与数制转换 1.2.2 八进制与十六进制
2、十六进制 ◆ 十六进制有16个数码:0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、 E、F;进位基数为16;加法运算为“逢十六进一”;减法运算为“借一为 十 六”。 其中:A-10、B-11、C-12、D-13、E-14、F-15 ◆十六进制的数按权展开表示法: D=Qn-1.16n-1+Qn-2.16n-2+…+Q0.160+Q-1.16-1+…+Q-m.16-m 如: (3C4)16=3×162+12×161+4×160=(964)10

1.2 数制与数制转换 1.2.2 八进制与十六进制
◆ 各进制数的区别表示:

十进制:在数字后加D或不加字母,512D或512;
二进制:在数字后加B,1011B; 八进制:在数字后加Q,126Q; 十六进制:在数字后加H,A804H;

1.2 数制与数制转换 1.2.3 各进制数之间的转换
1、二进制数与十进制数 的相互转换

⑴二进制数转换为十进制数: 将二进制数按权展开相加即可。
二进制的数按权展开的表示法: D=Dn-1.2n-1+Dn-2.2n-2+…+D0.20+D-1.2-1+…+D-m.2-m 如:(1011.01)2= 1×23+0×22+1×21+1×20+0×2-1+1×2-2 = 8+0+2+1+0.25

=(11.25)10

1.2 数制与数制转换 1.2.3 各进制数之间的转换
1、二进制数与十进制数 的相互转换

⑵十进制数转换为二进制数:
①整数的转换 将十进制数反复除以2,直至商为0,然后把第一次相除得到的余数作为 最低位K0,最后一次得到的余数作为最高位Kn-1,将每次相除所得的余 数按次序排列起来,Kn-1Kn-2…K0,即为所求的二进制数。

1.2 数制与数制转换 1.2.3 各进制数之间的转换
1、二进制数与十进制数 的相互转换 ⑵十进制数转换为二进制数: ①整数的转换 例:将(121)10转换为二进制数 2 2 2 2 2 2 2 121 60 30 15 7 …余数为1 (K0) …余数为0 (K1) …余数为0 (K2) …余数为1 (K3) …余数为1 (K4) …余数为1 (K5) …余数为1 (K6) 高位 低位

3
1

0 (121)10=K6K5K4K3K2K1K0=(1111001)2

1.2 数制与数制转换 1.2.3 各进制数之间的转换
1、二进制数与十进制数 的相互转换

⑵十进制数转换为二进制数:
②纯小数的转换 乘二取整法:将十进制的小数乘以2,取乘积的整数部分,作为相应二进 制小数点后最高位K-1,然后反复取小数部分乘以2取整数部分,得到 K-2K-3…K-m,直至乘积的小数部分为零或二进制小数点后的位数达到精

度为止,所得的序列0.K-1K-2K-3…K-m就是转换后得到的二进制小数。

1.2 数制与数制转换 1.2.3 各进制数之间的转换
1、二进制数与十进制数 的相互转换 ⑵十进制数转换为二进制数: ②纯小数的转换 例:将(0.8125)10转换为二进制数: 0.8125×2=1.6250 0.6250×2=1.2500 0.2500×2= 0.5000 0.5000×2= 1.0000 …整数部分为1 (K-1) …整数部分为1 (K-2) …整数部分为0 (K-3) …整数部分为1 (K-4) 低位 高位

(0.8125)10=0.K-1K-2K-3K-4=(0.1101)2

1.2 数制与数制转换 1.2.3 各进制数之间的转换
1、二进制数与十进制数 的相互转换 ⑵十进制数转换为二进制数: ③对于既有整数又有小数的十进制数,可将其整数部分和小数部分分别转 换成二进制数,然后加起来即可。 例:将(25.25)10转换为二进制数: 整数部分:(25)10=(11001)2 小数部分:(0.25)10=(0.01)2 故: ( 25.25)10=(11001.01)2

1.3 信息在计算机内部的表示 1.3.1 数值信息在计算机内部的表示
1、机器数与真值 计算机内部的数值均用二进制来表示。通常用一个数的最高位作为符号位: 0表示正数,1表示负数; 如:+18= 00010010 -18=10010010 机器数:在计算机内部使用的、连同符号位一起数字化的数字。 真值:机器数表示的真实值; 如:机器数10110101->-53(十进制) 或-0110101; 机器数00101010->+42(十进制) 或+0101010

可见,在机器数中,用0、1取代了真值的正负号。

? ASCII编码的作用就是给英文字母、数字、 标点、字符转换成计算机能识别的二进 制数规定了一个大家都认可并遵守的标 准。下图就是ASCII编码表。

? 从ASCII编码表中我们可以观察到ASCII编码规定了哪 些字符的二进制代码?有94个字符(包括10个数字符 号、26个大写英文字母、26个小写英文字母、标点符 号和其他常用符号)和34个控制符,共含128个字符。 这128个字符的编码从0-127,相对应的二进制00000001111111的二进制代码,每个编码用到7个二进制位, 但实际存储时却用了8个二进制位,并将最高位置0, 如A的ASCII编码是65,对应的二进制就是01000001, 那么为什么要增加这个看似无用的二进制位呢?这是 因为计算机软、硬件处理的基本单位是字节,1个字节 由8个二进制位组成。也就是说计算机在存储数据时是 以8位二进制位为单位存储的,因此,即使ASCII编码 只用到7位二进制位,但在实际存储时要占8位,即1个 字节。

储容量单位
1、比特(Bit):又称“位”,是计算机最小的数据单位,二进制数的一位所包含 的 信息就是1比特 ,如二进制数0101就是4比特. 。 2、字节(Byte):计算机中用来表示存储空间大小的最基本的容量单位;,用 字母“B”表示,为8位二进制位。 3、千字节(KB):1024个字节(Byte); 4、兆字节(MB):1024个千字节(KB); 5、吉字节(GB):1024个兆字节(MB); 转换关系:

1字节(B)=8比特(Bit)
1KB=210B=1024B 1MB=220B=210KB=1024KB 1GB=230B=210MB=1024MB

1TB=240B=210GB=1024GB

? 了解字符在计算机内的表示方法后,很自然会产生一个 问题:究竟怎样区分数值和字符呢?例如,内存中有一 个字节的内容是01000001,它究竟表示的是A这个字母, 还是65这个数值,或是其他?如果面对一个孤立的字节, 确实无法区分,但存放和使用这个数据的软件,会以其 他方式保存这些数码所属的数码类型的信息,指明这个 数据是数值类型,或是字符类型,或是其他类型。 ASCII码是一种通用的字符编码,包含了大小写英 文字母、数字等128个字符。可见ASCII码解决了西文字 符的编码问题。汉字与西文字符一样,在计算机内也是 以二进制代码的形式表示的。那么汉字又是如何编码的 呢?计算机内部又该如何表示数量远远超出ASCII码的 汉字以及更复杂的声音、图像等信息的?

? SCII码是一种通用的字符编码,包含了大小写 英文字母、数字等128个字符。可见ASCII码解 决了西文字符的编码问题。汉字与西文字符一 样,在计算机内也是以二进制代码的形式表示 的。那么汉字又是如何编码的呢?计算机内部 又该如何表示数量远远超出ASCII码的汉字以 及更复杂的声音、图像等信息的?

一、汉字编码
? 汉字在计算机内部也是以二进制代码形式表示的,这些代码, 称为汉字编码。 从1975开始,我国就进行了大规模的汉字统计工作,并在 1981年制定国家标准GB2312-80。标准中确定将6763个常用汉 字和682个非汉字图形符号(包括外文字母、数字和符号)规 定它们的二进制代码,作为汉字编码。这套编码称为汉字信息 交换码,简称国标码。在这套编码中涉及到了六千多个汉字加 六百多个图形符号,用一个字节存储显然不够,因为1个字节 只有8位二进制位,只能表示2的8次方,即256个编码。那么该 用几个字节呢?2个字节可以吗?让我们来计算一下,2个字节 有16个二进制位,可以表示2的16次方,即65536种不同组合, 显然足够表示所有字符。因此国标码规定用2个字节表示1个汉 字,每个字节只用低7位,最高位为0。 国标码对汉字进行了编码,但汉字在计算机系统内部进行 存储、加工处理、传输等工作时使用的代码是汉字机内码或称 汉字内码。目前使用最广泛的是一种由两个字节组成的内码, 这种格式的内码是将国标码GB2312-80的两个字节的最高位分 别置为1而得到的。其最大的优点是表现形式简单,同时解决 了中西文内码存在的二义性问题。

? 1、汉字输入码 与汉字编码不同,汉字输入码是解决如何利 用西文标准键盘来快捷地输入汉字的编码,它规 定了键盘按键与汉字的对应关系,与二进制无关, 如果我们的键盘上每个按键就是一个汉字,我们 就不需要输入码了。常用的汉字输入码有拼音输 入法、五笔字型输入法等。 2、汉字字形码 汉字输入码可以帮助我们将汉字输入电脑, 但如果要在电脑上显示某个汉字,则还需要一套 记录每个汉字字形的编码,这就是汉字字形码。 字形码是字库中存储的汉字字形编码,一般 采用点阵和矢量方式。

? 公元前5000至4000年左右,有了埃及象形 文字 ? 1799年,法国古文字学家们发掘出一块黑 石碑。碑文用3种文字写成,分别是希腊文、 古埃及象形文字和后期的埃及文字。法国 古代语学者研究并设法释读了古埃及的象 形文字。

象形文字

象形文字
? 汉字虽然还保留象形文字的特征,但由于 汉字除了象形以外,还有其他构成文字的 方式;而汉字经过数千年的演变,已跟原 来的形象相去甚远,所以不属于象形文字, 而属于形、音、义相结合的“表意文字”。

2. 汉字的0、1编码
智能ABC 全 拼 外码 码表 字库

五笔字型 自然码 ┆

键 盘 管 机内码 理 程 序

字 显 控制 库 示 信号 字模 检 驱 索 动 程 程 序 序

汉字编码方案
? · GB2312-1980和GB2312-1990,共收录6763个简体汉字、682个符号, 其中汉字分为两级:一级字3755,以拼音排序,二级字3008,以偏旁排 序。 ? · BIG5编码,是目前台湾、香港地区普遍使用的一种繁体汉字的编码标 准,包括440个符号,一级汉字5401个、二级汉字7652个,共计13053个 汉字。 ? · GBK编码——《汉字内码扩展规范》(俗称大字符集),兼容GB2312, 共收录汉字21003个、符号883个,并提供1894个造字码位,简、繁体字 融于一库。

? · Unicode编码(Universal Multiple Octet Coded Character Set),国际标准组 织ISO的标准,V2.0于1996公布,内容包含符号6811个,汉字20902个, 韩文拼音11172个,造字区6400个,保留20249个,共计65534个。
? · GB 18030-2000——2000年3月国家信息产业部和质量技术监督局在北 京联合发布的《信息技术和信息交换用汉字编码字符集、基本集的扩 充》,收录了27484个汉字,还收录了藏、蒙、维等主要少数民族的文

汉字的输入——汉字外码
? 按排列顺序形成的汉字编码(流水码): 如区位码; ? 按读音规则形成的汉字编码(音码),如 全拼、简拼、双拼等; ? 按字形形成的汉字编码(形码),如 五笔字型、郑码等; ? 按音、形结合形成的汉字编码(音形码),如 自然码、智能ABC。

汉字字模的 原理与西文 字符的字模 基本相同, 只是由于汉 字笔画复杂, 为了表达清 晰,要比西 文字符须要 更多的点阵。

汉字的字模

图1.34 一个24×24点阵的汉字字模示 例

汉字系统的工作过程
? ① 用一种输入方法从键盘输入汉字。 ? ② 键盘管理程序按照码表将外码变换成 机内码。 ? ③ 机内码经字库模检索程序查对应的点 阵信息在字模库的地址,从字库取出字 模。 ? ④ 字模送显示驱动程序,产生显示控制 信号。 ? ⑤ 显示器按照字模点阵将汉字字形在屏

王永民与五笔字型
? 出生河南南阳农民家庭,家境贫寒,父母扒房供 其读书 ? 从小立大志:“翻开物理课本、化学课本,为什 么都是外国人的名字和人头像?中国人为什么不 能有自己的发明创造,然后把自己印进课本 去?”,考入中国科技大学 ? 1982年五笔字型汉字输入法和时任河南省副省长、 河南省科委主任的罗干 ? 1978至1983年,发明“五笔字型”,提出“形码 设计三原理”,首创“汉字字根周期表”,发明 25键 4码高效汉字输入法和字词兼容技术。在世 界上,首破电脑汉字输入每分钟 100字大关,获

? 例如,以8×8点阵记录“人”字字形为 例 ? 说明:每格即1个点,共8×8=64点, 若白色为0,黑色为1,则对于这个“人” 字,需记录为右侧二进制形式。这就是 使用点阵法将字形与二进制对应的方法。 如果将这些点再细分成16×16点阵,显 示的“人”字是不是会更精细一些呢? 是的,但需要用到的二进制位也会更多。 因此,点越多文字越精细,占用的存储 空间也越大

多媒体信息编码 ? 现实世界中各种各样的信息,通常是连续变化的“模 拟量”,计算机如果要存储、处理它们,首先要将它 们数字化,即将它们变成一系列二进制数据形式的 “数字量”。 模拟量怎样才能转换成数字量呢?基本的方法是以 很小的时间间隔不断测得模拟量在这些瞬间的样品 (幅度)值(采样),并以某种数值(量化)形式加 以保存,通过“采样”和“量化”就可以实现模拟量 的数字化,这个过程称为“模数转换(A/D转换)”。 而反之,将数字信号转换成模拟信号的过程称为“数 模转换(D/A转换)”

? 生活中有各种各样的物理量,通常我们需要先将这些物 理量的变化转换成电流或电压的变化形式,然后再通过 对获得的电流或电压波形进行采样和量化,变为数字形 式的数据,计算机就可以存储和处理这些信息了。而将 物理量进行能量方式的转换,变成电流或电压的工作是 由传感器完成的。常见的传感器有话筒、温度传感器、 光敏传感器、红外传感器、距离传感器等。右图中的就 是声音、光敏和红外线传感器。 同学们能说出生活中哪些设备用到了哪类传感器吗? 例如电视遥控器就用到了红外传感器,当你按下遥控器 的按钮时,就向接收设备发出了红外信号,接收设备中 的红外传感器就会将接收到的红外信号转换成电流或电 压信号,进而执行某项操作。又如,很多办公楼都有自 动移门,采用的也是红外线传感器,当你靠近门时,通 过红外线反射,传感器就会将接收到的信号转换成电流 或电压,进而开启移门。相反,当你离开时,门就会自 动关闭。

四、声音、图像和视频信息的数字化
? 声音是振动产生的波,它是一种模拟信息,话筒以及相关电路可以把声波转换成电 压的波形,但这仍然是一种连续平滑变化的模拟信号。只有通过采样和量化,模拟 信号才能转换成数字信号。例如,在录制声音的过程中, 声源的声音是一种模拟量, 话筒是传感器,声卡则对采样和量化所得的声音信号进行编码,最后形成数字化的 声音文件。

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数字化声音的质量取决于采样频率和量化分级的细密程度。采样频率越高,量化分 辨率越高,所得数字化声音的保真程度也越好,但是它的数据量也会越大。 声音文件大小的计算公式:采样频率×量化位数×声道×时间。如一般CD格式音 乐采用44.1kHz的采样频率,16位量化分辨率,立体声双声道,你能计算出每秒的数 据量是多少吗?数据量为44100×(16/2)×2 = 176400字节,每分钟的数据量约为 10MB。

? 数字化声音的质量取决于采样频率和量化分级的细密程度。采 样频率越高,量化分辨率越高,所得数字化声音的保真程度也 越好,但是它的数据量也会越大。 声音文件大小的计算公式:采样频率×量化位数×声道×时 间。如一般CD格式音乐采用44.1kHz的采样频率,16位量化分 辨率,立体声双声道,你能计算出每秒的数据量是多少吗?数 据量为44100×(16/2)×2 = 176400字节,每分钟的数据量约 为10MB。 2、图像数字化 图像和视频可以通过扫描仪、数码相机和摄像头等设备实现 数字化。图像数字化的基本思想是把一幅图像看成由许许多多 的点组成,这些点被称为像素,它们按纵横排列起来构成一幅 画。每个像素有深浅不同的颜色,像素越多,排列越紧密,分 辨率越高,图像就越清晰。如下图中,3幅图像的像素分别为: 50×50,100×100和800×800。你觉得哪一幅最清晰呢? 显然 是像素最多、分辨率最高的800×800的图片。

50*50

100*100

800×800

1.2.4 图像的0、1编码
(1)图像类型 ? 矢量图(vector graphice)法:用一些基本的几 何元素(直线、弧线、圆、矩形等)以及填充 色块等描述图像,并用一组指令表述。这种图 像一般称为图形或合成图像。 ? 位图(bitmapped graphics)法:用点阵描述图 像,并用一组0、1码数据描述。这种图像也称 为位图。 (2)图像处理过程 ? 离散处理

1. 图像的离散化
? 离散化后的图像被看 成一个由MⅹN的像 素(picture-elements, piel)点阵组成的图。 每个像点都是一个单 色的小方块,放大了 就是马赛克。图像中 像素点的密度称为图 像分辨率(image resolution),单位为 dpi(dots per inch, 每英寸像点数)。

2. 采样与量化

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采样(sampling)就是在每个小块中取它的颜色参数,将它 的颜色进行分解,计算出红、黄、蓝(R、G、B)三种基色 分量的亮度值。将每个采样点的每个分量进行0、1编码,就 称为量化。 目前,像素深度有如下一些标准类型: 黑白图(Black & White)。颜色深度为1,只有黑白两色。 灰度图(Ggay & Scale)。颜色深度为8,256个灰度等级。 8色图(RGB 8-Color)。颜色深度为3,用3基色产生8种颜色。 索引16色图(Indexed 16-Color)。颜色深度为4,建立调色板, 提供16种颜色。 索引256色图(Indexed 256-Color)。颜色深度为16,建立调色板, 提供256种颜色。 真彩色图(RGB True Color)。颜色深度为24,提供16 777 216 种颜色,大大超出人眼分辨颜色的极限(16 000种)。颜色深 度也可以是32,更为真实。

3. 位图图像的存储

一幅数字图像,常用一个文件存储,存储 空间为:
文件字节数=(位图宽度ⅹ位图高度ⅹ位图颜色 深度)/8

1.2.5 声音的0、1编码
1. 声音数据的编码过程 · 采样。采样就是每隔一定的时间,测取连续波 上的一个振幅值。 · 量化。量化就是用一个二进制尺子计量采样得 到的每个脉冲。

1111 1110 1101 1100 1011 1010 1001 1000 0111 0111 0110 0101 0100 0011 0010 0001 0000

1011 1101 1110 1111 1111 1110 1110 1011 0100 0001 0000 0000 0001 0010 0100

? 采样频率 ? 采样频率定律 采样频率与信号频率之 间有一定的关系,根据 奈奎斯特理论,只要采 样频率高于信号最高频 率的两倍,就能把数字 信号表示的信号还原成 为原来的连续信号。 ? 电话语音信号频率为 3.4kHZ,采样频率为 8kHZ即可满足电话服务

2. 两个技术参数

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? ?

图像文件大小计算:分辨率×颜色位数。如一幅彩色图像的分辨率为1024×768, 采用24位颜色,那么为了记录这幅图像需要多大的存储空间呢?数据存储空间为 1024×768×(24/8)=2359296个字节。如果存储画面为800×600像素的黑白两色 图像,又至少需要多少字节呢?因为一个黑白两色的像素只需用一个二进制数位 表示,所以存储空间为800×600×1/ 8=60000个字节。 3、视频数字化 视频是由连续的图像帧组成。我国使用的PAL制式的视频每秒显示25帧。 如果有一段10秒钟长的分辨率为720×576的PAL制式的彩色视频,它包含约 300M(720×576×3×25×10)字节的数据。 五、数据压缩 声音、图像和视频在经过数字化后产生的数据量很大,为了提高存储、处理和 传输这些信息的效率,可以对数据进行压缩。例如用数码相机拍下一张较高像素 值的照片,其文件大小往往有几兆,如果你要同时将几张这样的照片一起通过邮 件发给你的朋友, 就相当麻烦,一方面邮箱对上传文件都有一定的大小限制,另 一方面太大的文件上传起来也非常地缓慢。那么用什么方法解决呢?我们可以利 用数据压缩技术将这些照片压缩成较小的文件,同时又不会对照片质量造成太大 影响。 不同的数据采用不同的压缩方式,如静态图像常用的压缩格式是JPG,音乐信息 常用的压缩格式是MP3,VCD和DVD影片分别使用MPEG-1和MPEG-2压缩标准来 压缩存储。 另外,同学们知道吗?压缩又分为有损压缩和无损压缩,有损压缩会丢弃一些 数据,常用于声音和视频文件,如网上的在线视频都是经过压缩的视频文件,虽 然图像质量不是很清晰,但换来的是流畅的画面,这也大大改善了因网速慢而造 成的画面不连贯的问题。无损压缩算法一般都有严格的校验功能,以使经过压缩 后的数据能完整准确地还原

一、什么是信息技术
? 0世纪40年代以来,以信息技术(Information Technology)为代 表的新技术革命对人类社会的发展进程产生了重大影响,信息 技术本身也取得了长足的进步。早期的计算机在工厂和实验室 里被视为贵重仪器设备,需要由专业技术人员小心翼翼地“服 侍”,如今计算机已进入寻常百姓家。信息技术的飞速发展, 改变了我们的生活方式,移动电话等个人移动通信设备使人们 能够随时随地传递信息,联络感情,把握商机;广播电视的出 现和迅猛发展使人们能够毫不费力地获取各种新闻和娱乐信息; 计算机更是使人们的生活发生了巨变。目前,因特网已经连接 到全球各地,入网的计算机可以与世界各地联系,获取各种信 息资源。迅猛发展的因特网可以将政府机关、企业、科研机构、 财政金融、医疗卫生、文化教育等部门的工作和个人的工作、 学习、生活、娱乐联系起来,实现网上学习、网上办公、网上 购物、网上医疗……。“信息高速公路”的建成将给全球的经 济、政治、文化和社会生活带来更加巨大的变化,将极大地改 变人们传统的生活方式。

? 虽然我们在生活中常会提到“信息技术”这个词语,我们这 门课程也是“信息技术”课程,但究竟什么是信息技术目前 还没有一个统一的定义,一般认为,信息技术是应用信息科 学的原理和方法,对信息进行采集、处理、传输、存储、表 达和使用的技术。信息技术是以微电子技术、通信技术、计 算机技术和传感技术等各种科学技术为基础发展起来的。 什么是微电子技术呢?微电子技术是研究如何利用半导体 器件的微观特性以及一些特殊工艺,在一个微小体积中制成 具有一种或多种功能完整的电路或器件,简单的说,微电子 技术就是使电子元器件和电子设备微型化的技术,其核心是 集成电路技术。因此微电子技术通常也被称为集成电路技术。 世界上第一台电子管计算机占地167平方米,重量达30顿,是 一个名副其实的“庞然大物”。而如今,计算机已经发展成 为不足几公斤的微型计算机,其性能远远超过了它们的祖宗, 变化何其神速。微电子技术的迅猛发展促进和推动了计算机 技术、通信技术等信息技术的快速发展

1.1 计算机的发展、分类与应用 计算机的发展
1、计算机的出现与分代
◆1946年第一台电子计算机ENIAC(电子数字积分计算机)诞生于美 国宾夕法尼亚大学。 占地面积:170平方米;重30余顿;耗电140千瓦;运算速度5000次/秒; 使用了18000多个电子管、 1500多个继电器、10000多只 电容和7000多个电阻。

1.1 计算机的发展、分类与应用 1.1.1 计算机的发展
1、计算机的出现与分代
◆计算机的发展分代是根据电子元器件的发展而划分:

【电子管(1946-1957)】

【晶体管1957-1964】

【大规模集成电路 1971~】

【集成电路 1965-1970】

1.1 计算机的发展、分类与应用 1.1.1 计算机的发展
1、计算机的出现与分代
◆计算机的发展分代(根据电子元器件的发展): (1)第一代:电子管计算机时代(1946~1957年) 采用电子管作为运算和逻辑元件,使用机器语言和汇编语言。运算次数 达到5000~30000次/秒。

IBM705电子计算机

1.1 计算机的发展、分类与应用 1.1.1 计算机的发展
1、计算机的出现与分代
◆计算机的发展分代(根据电子元器件的发展): (2)第二代:晶体管计算机时代(1957~1964年) 采用晶体管作为运算和逻辑元件,具有主存储器和外存储器,使用高级 编程语言(FORTRAN、COBOL)。运算次数达到几万次~几十万次/ 秒。并被广泛应用于数据处理领域。

CDC6600电子计算机

1.1 计算机的发展、分类与应用 1.1.1 计算机的发展
1、计算机的出现与分代
◆计算机的发展分代(根据电子元器件的发展): (3)第三代:中、小规模集成电路计算机时代(1965~1970年) 采用集成电路代替分立元件,采用半导体存储器,中央处理器采用微程 序技术;拥有较完善的操作系统;出现了并行技术、多处理机、虚拟存 储系统等技术。运算速度达到几十万次~几百万次。

IBM360

1.1 计算机的发展、分类与应用 1.1.1 计算机的发展
1、计算机的出现与分代
◆计算机的发展分代(根据电子元器件的发展): (4)第四代:大规模集成电路和超大规模集成电路计算机时代(1971~) 采用大规模和超大规模集成电路为主要功能部件,采用更高集成度的半 导体存储器,出现了磁盘、光盘、鼠标、图像扫描仪、数码照相机和高 分辨率彩色显示器以及高质量的打印机和绘图仪。

IBM-PC

1.1 计算机的发展、分类与应用 1.1.1 计算机的发展
2、微型机的发展阶段
20世纪70年代后,出现了微处理器和微型计算机。 微处理器(Microprocessor):以单片大规模集成电路制成的具有运 算和控 制功能的处理器。 以微处理器作为中央处理器(CPU)的计算机通称为微型计算机。 第一阶段(1971-1972):计算机指令长为4位或8位。采用机器语言或汇编语 言。 第二阶段(1973-1977):计算机指令长为8位。集成度较高,采用汇编语言 和高级编程语言,并出现了操作系统。 第三阶段(1978-1981):计算机指令长为16位。具有丰富的指令系统、多种 数据处理方式。 第四阶段(1981-):90年代出现了由32位微处理器构成的微型机。2001年出 现了64位微处理器(Itanium)。

1.1 计算机的发展、分类与应用 1.1.2 计算机的分类
分类标准:计算机的速度、存储量、同时容纳的用户数以及价格。 (1)、巨型计算机 也称为超级计算机,其占地最大,价格最贵,功能最强,其运算速度最 快,每秒万亿次。目前多用于军事、气象预报、科学研究等领域。

银河巨型计算机

1.1 计算机的发展、分类与应用 1.1.2 计算机的分类
(2)、大型计算机 速度低于巨型机,容量稍小于巨型机,价格低于巨型机。能够支持上百个用 户工作,一般用于处理中度复杂的问题。

IBM大型计算机

1.1 计算机的发展、分类与应用 1.1.2 计算机的分类
(3)、小型计算机 容量小于大型机,价格较便宜,同时容纳30~60多个用户。随着计算机硬件 的发展,已有用微型机代替小型机的发展趋势。

小型机

1.1 计算机的发展、分类与应用 1.1.2 计算机的分类
(4)、微型计算机 又称“个人计算机”(PC),俗称“电脑”。价格便宜,功能齐全,广泛 应用于 家庭、学校、办公等。 主要类型有台式的、笔记本式等。目前市场上主要 流 流行的是“双核”CPU 的计算机。

微型机

1.1 计算机的发展、分类与应用 1.1.2 计算机的分类
(5)、工作站 是一种高档的微型机,介于小型机和微型机之间。 与普通PC机的区别是:配有高分辨率大屏幕、容量很大的内存储器存和外 存 储器、有较强的信息处理和高性能的图形图像以及联网功能。适用于 CAD/CAM等。 网络中的“工作站”泛指联网用户的结点,以区别于网络服务器,常由一般 的PC机充当 。

工作站

1.1 计算机的发展、分类与应用 1.1.3 计算机的特点
(1)、处理速度快

(2)、计算精度高
(3)、具有记忆能力 (4)、具有逻辑判断能力 (5)、支持人机交互

1.1 计算机的发展、分类与应用 1.1.5 计算机的发展趋势
(1)、高度集成化 (2)、网络化 (3)、智能化 ①、智能机器人 ②、专家系统 ③、模式识别 ④、多媒体技术 ⑤、面向对象的程序设计方法

第一章 计算机基础知识

? 通信技术是传递信息的技术,它的主要功能是实现信 息快速、可靠、安全的转移,消除人们交流信息的空 间和时间障碍。许多技术都属于这个范畴,广播技术 也是其中之一。 计算机技术是处理、存储信息的技术,它具有明 显的综合特性,与电子工程、应用物理、机械工程、 现代通信技术和数学等紧密结合。计算机技术在许多 学科和工业技术的基础上产生和发展,又在几乎所有 科学技术和国民经济领域中得到广泛应用。 传感技术是指对信息的感知、采集和能量形式的 转换技术。它包括信息识别、信息提取、信息检测等 技术。它几乎可以扩展人类所有感觉器官的传感功能。 传感技术、测量技术与通信技术相结合而产生的遥感 技术,更使人感知信息的能力得到进一步的加强。

? 二、信息技术发展历程 ? 虽然信息技术真正作为一门科学被系统的加以研究、 开发和利用还是最近几十年的事情,但它的雏形其实 早已存在,接下来我们分别从古代、近代和现代来了 解信息技术的发展状况: 1、古代信息技术 古代的信息技术水平较低,早期信息表达主要采 用手势、声音、和各种形体动作;信息记载依赖甲骨、 竹简等;传递信息主要靠动物和人力等。但在其发展 过程中也有一些在推动信息交流上有着重要意义的创 造发 明,如语言和文字的出现,造纸术的问世,印刷 术的诞生等都促进了知识和文化的广泛传播。 ? 2、近代信息技术 ? 近代的信息技术在工业革命的影响下也同样产生了一 系列的成果,如机械计算机的诞生、电报和电话、摄 影技术、电影技术、广播和电视技术等。

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3、现代信息技术 现代的信息技术发展则是以微电子和光电子技术为基础,以计算机和通 信技术为支撑,并在与其他高新技术相互促进下得以更快地发展。 微电子技术是指以大规模集成电路为核心的电子电路微小型化技术的总 称。随着微电子技术的发展,芯片中器件结构越来越小;数量越来越多;且 针对性越来越强。 光电子技术是以光电子学的原理和光器件为基础的面向信息、通信、材 料加工和能量传输等的应用技术。其中,光通信是当今光电子技术中发展最 快、应用最广的一个领域,它的应用大大提高了通信的速度和效率。光存储 技术对信息的存取方式产生了重大影响,如VCD、DVD光盘就是光存储的 一种载体。 电子计算机是20世纪最重大的发明之一,它的出现改变了我们这个世界。 世界范围的计算机相互连接构成了计算机网络,为实现资源共享和信息交换 创造了条件,大大提高了计算机的使用效率。 现代通信技术是指用现代科学技术手段来实现信息传递的一门技术学科。 随着计算机技术和通信技术的融合,使得通信领域中各个分支均得到迅猛的 发展。

? 1、量子计算机 根据摩尔定律每隔18个月左右,微处理器的集成度 就增加一倍,但元件尺寸的减小是有限度的,当集成 电路的线宽缩小到纳米或几个原子大小时,器件中的 协载流子的运动将出现量子波动特性,器件中的晶体 管开关元件将无法正常工作。目前的集成电路技术就 已经接近这个极限。 为了突破这个极限,科学家们开始研制新型的量子 元器件,如单电子电容和单电子晶体管等。不过迄今 为止,世界上还没有真正意义上的量子计算机。但是, 世界各地的许多实验室正在以巨大的热情追寻着这个 梦想。

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2、生物计算机 所谓生物计算机就是用生物芯片制成的计算机,那么什么是生物芯片?生物芯片 是利用一种生物工程产生的蛋白质分子制造的芯片。这种蛋白质分子具有开关特性, 类同人脑的细胞分子结构,存储信息的空间仅占百亿亿分之一,能量消耗仅相当于 普通计算机的十亿分之一,运算速度要比当今最新一代的计算机快10万倍,如让几 万亿个DNA分子在某种酶的作用下进行化学反应就能使生物计算机同时运行几十亿 次。同时,生物芯片一旦出现故障,可以进行自我修复,所以具有自愈能力。生物 计算机具有生物活性,能够和人体的组织有机地结合起来,尤其是能够与大脑和神 经系统相连。这样,生物计算机就可直接接受大脑的综合指挥,成为人脑的辅助装 置或扩充部分,并能由人体细胞吸收营养补充能量,因而不需要外界能源。它将成 为能植入人体内,成为帮助人类学习、思考、创造、发明的最理想的伙伴。 3、网格计算 网格计算(Grid)即一种将许多不同的计算机上的各种资源(CPU处理、存储空 间或者数据)汇集起来,并将其应用到一个复杂的应用网络中,共同完成一项任务, 如测试药物的功效,或者探索宇宙的奥秘。 4、机器人技术 机器人技术是计算机、通信、感测、控制等技术的综合应用。本田公司的人形机 器人ASIMO是第一代交互式机器人,它能够优雅地向来访者问候,但没办法自己思 考。考格(Cog)是诞生在麻省理工学院人工智能实验室里的一个铝制机器人,对 它的实验目标是赋予考格相当于三岁小孩的思考能力。机器人研究的终极目标是让 机器人能够领会人的指示,对不断变化的环境做出反应,并与人进行自然的交流。

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5、数字地球和智能化社区 所谓数字地球就是将地球各处的资源、环境和生态等各 方面的信息与它们所在的地理位置联系起来,采用数字博物 馆的方式把它们组织起来,使用计算机技术和网络技术实现 对整个地球的数字描绘。 6、因特网2和下一代因特网
为了解决当今因特网的等待与拥挤问题,世界各国,特别是 美国政府、大学和企业正在致力于开发新的高速网络。所有 这些努力中最具代表性的是因特网2(Internet2)和下一代因 特网(Next Generation Internet,NGI)。前者是由大学和公司 为主,政府支持;后者则是一个政府项目。 NGI的基本目标是:进行先进的网络技术的研究,构筑下 一代网络,开拓全新的应用,重点应用领域是医疗、教学、 科研、环保、危机处理和生产工程。 我国也已由高等院校发起,于1999年4月成立了Internet2 协会,与国际上的Internet2及下一代因特网衔接

? 7、虚拟现实的实用化 虚拟现实(Virtual Reality ,VR)是指用计算机 和网络技术生成的一种具有逼真的视觉、听觉、触觉 和嗅觉效果的现实模拟环境,可以用人体自身的技能 与它进行交互,在交互过程中将体验到“身临其境” 的感觉与实际现实中的感受相似或完全一致。 虚拟现实的概念具有如下三个层次含义:(1) 它是利用计算机技术、网络技术、传感技术生成的一 种虚拟的逼真实体。(2)使用者可以通过自身的形 体动作与虚拟场景进行交互。(3)该技术借助于各 种三维传感设备。 虚拟现实在军事、工业、医疗、学习培训、娱乐 诸多方面开始发挥它的作用。如飞机、汽车的虚拟制 造,建筑结构的内外部遨游,外科医疗手术与飞行训 练等。如下图就是用软件设计的虚拟故宫和虚拟骑自 行车的游戏。


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