了得網研究生_大學計算機基礎實驗教程（第2版）

編輯推薦

問題引導，由淺入深落實計算思維培養
知識植入，程序視角揭開計算機神秘面紗
增量設計，闖關式實訓任務激發自學興趣
內容實用，突出能力培養兼顧技能組訓

內容簡介

本書是李暾等編寫的《大學計算機基礎（第3版）》一書的配套實驗教材，以“問題引導”“知識植入”“增量設計”的思路，設計了一繫列闖關式的主題實驗任務，以遊戲通關的方式完成實際問題的求解，由淺入深地將計算思維培養落到實處。每章既相對獨立又有內在關聯，主題任務都有明確的知識目標和能力考查點，通過大量程序的視角輔助學生深入理解信息表示、計算機軟硬件繫統、網絡、數據庫、數值與非數值計算等計算機應用知識，並穿插了主流軟件工具的應用以兼顧傳統的軟件技能訓練。
除作為配套實驗教材外，本書也可單獨作為各類高校不同層次、不同專業計算機基礎類實驗課程的教材，更是計算機初學者自學的理想參考書。

目錄
大學計算機基礎實驗教程（第2版）第1章搜索與文檔1
1.1問題描述1
1.2搜索其實很簡單2
1.2.1搜索引擎有哪些2
1.2.2搜索技巧有哪些4
1.3寫作能力需訓練7
1.4文檔排版要講究9
1.4.1字處理軟件有哪些9
1.4.2從創建文檔開始10
1.4.3文本編輯12
1.4.4文檔排版14
1.4.5圖文混排24
目錄
大學計算機基礎實驗教程（第2版）第1章搜索與文檔1
1.1問題描述1
1.2搜索其實很簡單2
1.2.1搜索引擎有哪些2
1.2.2搜索技巧有哪些4
1.3寫作能力需訓練7
1.4文檔排版要講究9
1.4.1字處理軟件有哪些9
1.4.2從創建文檔開始10
1.4.3文本編輯12
1.4.4文檔排版14
1.4.5圖文混排24
1.4.6還有什麼值得關注29
1.5值得一看的小結30
1.6綜合實驗30
1.6.1綜合實驗1130
1.6.2綜合實驗1231
1.6.3綜合實驗1332
1.6.4綜合實驗1432
1.7輔助閱讀資料33
第2章開啟Python之旅34
2.1Python，原來你是這樣一種語言34
2.2我要安裝什麼軟件35
2.2.1Python 3.x的下載與安裝35
2.2.2Anaconda3的下載與安裝38
2.3在哪兒寫Python程序40大學計算機基礎實驗教程（第2版）目錄2.3.1IDLE40
2.3.2Spyder42
2.3.3命令提示符44
2.4如何查找程序中的錯誤46
2.4.1語法錯誤46
2.4.2功能錯誤47
2.5一個稍復雜的Python程序——繪制炸彈軌跡50
2.5.1問題描述50
2.5.2繪制一個坐標點51
2.5.3在合理範圍內繪制一個坐標點55
2.5.4繪制n個坐標點59
2.5.5繪制一條軌跡62
2.5.6更簡單地繪制一條軌跡67
2.5.7繪制多條軌跡70
2.6值得一看的小結74
2.7綜合實驗74
2.7.1綜合實驗2174
2.7.2綜合實驗2275
2.8輔助閱讀資料75
第3章思路的演示76
3.1問題描述76
3.2整理思路很重要77
3.2.1不要急於開始77
3.2.2確定應用場景78
3.2.3構建思維導圖79
3.2.4基本頁面組成81
3.3快速上手並不難82
3.3.1幻燈片的歷史82
3.3.2熟悉的工作界面83
3.3.3搭建基本框架85
3.4基礎排版有技巧87
3.4.1文本修飾87
3.4.2圖文搭配91
3.4.3圖表制作95
3.4.4SmartArt95
3.4.5動畫設置97
3.5視覺美化找渠道99
3.5.1好的字體哪裡找100
3.5.2專業配色哪裡找100
3.5.3高清圖片哪裡找101
3.5.4優質模板哪裡找101
3.6值得一看的小結102
3.7綜合實驗102
3.8輔助閱讀資料103
第4章信息編碼的奧秘104
4.1問題描述104
4.2處理基本信息105
4.2.1二進制整數轉化為十進制整數105
4.2.2二進制整數轉化為八進制整數108
4.3處理音頻信息112
4.3.1pydub庫112
4.3.2查看歌曲信息114
4.3.3剪輯和拼接115
4.3.4聲道編輯117
4.4處理圖像信息118
4.4.1PIL庫118
4.4.2制作九宮圖118
4.4.3摳圖123
4.4.4制作馬賽克效果125
4.5信息的加解密127
4.5.1愷撒加密127
4.5.2維吉尼亞加密130
4.5.3Arnold置換加密134
4.6值得一看的小結137
4.7綜合實驗137
4.7.1綜合實驗41137
4.7.2綜合實驗42138
4.8輔助閱讀資料138
第5章多媒體編輯140
5.1問題描述140
5.2采集圖像和視頻141
5.2.1視頻和圖像在計算機中的表示141
5.2.2圖像的格式有哪些144
5.2.3圖像的獲取和編輯145
5.2.4視頻的獲取和參數分析149
5.2.5使用照片工具制作視頻150
5.3錄制並編輯配音155
5.3.1認識聲音155
5.3.2聲音的數字化156
5.3.3常用音頻格式有哪些158
5.3.4使用Audacity軟件編輯聲音159
5.4多媒體數據壓縮與光盤刻錄164
5.4.1多媒體數據壓縮164
5.4.2光盤刻錄172
5.5值得一看的小結177
5.6綜合實驗177
5.7輔助閱讀資料178
第6章微機組裝與配置179
6.1認識微型計算機硬件179
6.1.1主機179
6.1.2常見外設185
6.2微型計算機硬件的拆裝188
6.2.1臺式機拆裝189
6.2.2筆記本電腦拆裝190
6.3微型計算機操作繫統的安裝191
6.3.1常用操作繫統簡介191
6.3.2操作繫統安裝前期準備195
6.3.3BIOS的使用與配置195
6.3.4操作繫統安裝過程197
6.3.5設備驅動程序及其安裝199
6.4微型計算機操作繫統的配置200
6.4.1“設置”和控制面板200
6.4.2繫統配置203
6.4.3網絡設置205
6.5微型計算機繫統常見故障檢測與排除210
6.5.1微型計算機繫統安裝常見故障210
6.5.2微型計算機繫統安裝故障檢測常用方法212
6.6值得一看的小結213
6.7綜合實驗213
6.8輔助閱讀資料214
第7章計算機繫統的程序員視角215
7.1資源管理器——掌握我的計算機信息215
7.1.1問題描述215
7.1.2獲取存儲信息216
7.1.3進程操作222
7.1.4文件操作226
7.1.5圖形用戶界面編程229
7.1.6程序實現235
7.2TOY計算機模擬——制造一臺計算機239
7.2.1問題描述239
7.2.2TOY計算機的硬件240
7.2.3TOY程序的加載241
7.2.4TOY程序的執行246
7.3值得一看的小結249
7.4綜合實驗249
7.4.1綜合實驗71249
7.4.2綜合實驗72250
7.5輔助閱讀資料251
第8章網絡數據獲取與分析252
8.1網頁數據的抓取與分析252
8.1.1問題描述252
8.1.2抓取分數線目錄頁254
8.1.3獲取歷年分數線數據頁的網址257
8.1.4抓取歷年分數線數據頁259
8.1.5獲取歷年分數線數據260
8.1.6查詢分數線數據269
8.2電子郵件的發送與接收272
8.2.1問題描述272
8.2.2電子郵箱的申請與使用272
8.2.3利用Python發送電子郵件274
8.2.4利用Python接收電子郵件279
8.3值得一看的小結285
8.4綜合實驗286
8.4.1綜合實驗81286
8.4.2綜合實驗82286
8.5輔助閱讀資料287
第9章玩轉表格288
9.1問題描述288
9.2初識電子表格290
9.2.1Excel有多強大290
9.2.2熟悉工作界面290
9.2.3Excel三大要素291
9.3數據導入有竅門292
9.3.1工作表設計292
9.3.2數據錄入的訣竅292
9.3.3外部導入很輕松298
9.4數據分析手段多301
9.4.1排序302
9.4.2篩選304
9.4.3公式與函數306
9.4.4分類彙總311
9.4.5數據透視表314
9.4.6數據模擬運算表316
9.5數據展示有特色317
9.5.1智能表格一鍵換裝317
9.5.2條件格式突出焦點318
9.5.3編輯圖表展示結論319
9.6值得一看的小結320
9.7綜合實驗321
9.7.1綜合實驗91321
9.7.2綜合實驗92322
9.7.3綜合實驗93323
9.8輔助閱讀資料324
第10章數據庫技術初探325
10.1問題描述325
10.2環境準備326
10.2.1下載MySQL326
10.2.2通過.msi文件安裝MySQL327
10.2.3通過.zip文件安裝MySQL331
10.2.4安裝PyMySQL庫333
10.3創建數據庫334
10.3.1在MySQL命令行中創建334
10.3.2利用Python程序創建336
10.4建表338
10.4.1設計enroll表338
10.4.2創建enroll表340
10.5數據更新342
10.5.1數據更新語句342
10.5.2導入分數線數據344
10.6單表查詢348
10.6.1投影操作348
10.6.2選擇操作350
10.6.3查詢和顯示enroll表中數據352
10.7連接查詢355
10.8值得一看的小結359
10.9綜合實驗359
10.10輔助閱讀資料360
第11章Python拓展361
11.1寫在前面的話361
11.2計算兩條函數曲線所圍面積的解析解362
11.2.1問題描述362
11.2.2了解相關庫363
11.2.3程序實現365
11.3Word文檔排版367
11.3.1問題描述367
11.3.2了解相關庫368
11.3.3程序實現371
11.4加密即時通信372
11.4.1問題描述372
11.4.2了解相關庫372
11.4.3程序實現375
11.5評價帖子的好評度379
11.5.1問題描述379
11.5.2了解相關庫379
11.5.3程序實現381
11.6值得一看的小結382
11.7綜合實驗383
11.7.1綜合實驗111383
11.7.2綜合實驗112383
11.8輔助閱讀資料383
參考文獻384

前言

前言
大學計算機基礎實驗教程（第2版）人成功融入社會所的思維能力與其所處時代能夠獲得的工具有關。計算機是信息社會的工具之一。2006年，美國計算機科學家Jeannette M. Wing正式提出計算思維的概念和體繫，該理論被認為是近十幾年來產生的有基礎性、長期性的學術思想。計算思維是指自覺運用計算科學的基本概念和計算技術解決實際問題的思維，包括一繫列廣泛的計算機科學的思維工具。未來不論是計算機科學家、專業人士，還是每個普通人，必須學會運用計算思維解決工作和生活中遇到的問題。因此，信息社會的發展和人類對計算思維的呼喚對計算機基礎教育提出新的要求。
前言
大學計算機基礎實驗教程（第2版）人成功融入社會所的思維能力與其所處時代能夠獲得的工具有關。計算機是信息社會的工具之一。2006年，美國計算機科學家Jeannette M. Wing正式提出計算思維的概念和體繫，該理論被認為是近十幾年來產生的有基礎性、長期性的學術思想。計算思維是指自覺運用計算科學的基本概念和計算技術解決實際問題的思維，包括一繫列廣泛的計算機科學的思維工具。未來不論是計算機科學家、專業人士，還是每個普通人，必須學會運用計算思維解決工作和生活中遇到的問題。因此，信息社會的發展和人類對計算思維的呼喚對計算機基礎教育提出新的要求。
“大學計算機基礎”作為本科教育的門計算機公共基礎課程，為了更好地完成培養計算思維“課”的重任，必須對教學定位、內容、方法、資源等進行全面的改革。這種改革不應滿足於對原有體繫的補充和完善，而應通過繫統規劃課程目標、凝練教學內容、探索新型教學方法和手段來實現從傳統的“知識輸出”到“能力導向”的課程轉型。*高等學校計算機課程教學指導委員會於2016年出臺了《大學計算機基礎課程教學基本要求》，指出了繼續深化改革的必要性，進一步強調了能力建設，全國高校都應以此為風向標調整改進本校的計算機基礎教育策略。
本書正是在這樣的號召下全新改版，是與李暾等編寫的《大學計算機基礎（第3版）》相配套的實驗指導教材。《大學計算機基礎（第3版）》以計算思維為主線，串聯編排相關知識模塊，針對計算機科學等領域的實際問題，來培養學生掌握利用計算思維解決具有一定規模問題的能力。本書緊扣“問題求解”的目標，與主教材的各知識模塊密切配合，設計了環環相扣的實驗環節，由淺入深地將計算思維培養落到實處，既注重方法、意識和能力的養成指導，又兼顧工具、語言和環境等實際動手技能的基礎訓練。同時，本書在內容編排上特色鮮明、自成體繫、零門檻要求。因此，除了與主教材配套使用外，也可單獨作為各類高校不同層次、不同專業計算機基礎類實驗課程的教材，更是計算機初學者自學的理想參考書。
“授之以魚不如授之以漁”，這是本書改版的初衷。盡管目的仍然是為選用教材的學生和教師更好地服務，但應用目標已從過去面面俱到地傳授技能，轉型為步步為營地引導學生建立基本的信息意識和素養，掌握一些利用計算機解決實際問題的方法，並能據此舉一反三、拓展思路，逐步構建起敢於面對新問題的信心。本書采取“問題引導”“知識植入”“增量設計”的寫作思路，將求解一個實際應用問題的過程拆解為多個進階的步驟，在一步步接近任務目標的進程中，適時植入需要了解的技術背景、工具軟件、運用技巧等實驗得以展開的、的基礎知識和軟件技能。學生在跟隨閱讀這些解題步驟的過程中會實際動手經歷一些“實驗關卡”，仿佛進入一個需要通關的遊戲，打通後一個關卡，問題纔能完美解決。這樣的設計十分契合現代大學生接觸計算機的成長經歷，能有效激發學生的興趣和鬥志。這個過程雖然不可能覆蓋所有技能點的訓練，但重點放在了分析問題的思路、求解問題的方法、知識遷移的能力上。作者試圖引導學生得到這樣的體會：在本書的引導下完成了一個個設定的計算機應用任務，建立未來利用計算機和計算思維去獨立完成更多、更復雜任務的意識和信心。
本書共分11章，每章既相對獨立又有內在關聯，主題任務都有明確的知識目標和能力考查點，大量通過程序的視角輔助學生深入理解信息表示、計算機軟硬件繫統、網絡、數據庫、數值與非數值計算等計算機應用知識，並穿插了主流軟件工具的應用以兼顧傳統的軟件技能訓練。這樣編排不僅可以大大提高實驗教學輔導的效率，而且便於教師根據實際教學需要進行靈活的實驗組合或裁剪，也便於學生根據自己的計算機應用水平選擇學習起點和重點。
實驗實施依賴的軟件工具覆蓋Windows操作繫統、搜索工具、Office辦公軟件、多媒體編輯軟件、開源數據庫和Python編程環境。軟件和語言的選擇考慮了主流、開源、上手快等因素。因此，隻要按圖索驥地完成本書設定的任務，並通過綜合實驗進行適當的拓展訓練，就能滿足日常基本的計算機應用能力需求。
本書在編寫過程中力求內容精練、繫統、循序漸進；語言清新活潑、互動性好，更貼近現代學生思路。每章開頭分別針對學生和教師給出了實驗目標和建議，並分別配套了電子實驗素材（學生版和教師版的電子實驗素材可通過下面提供的二維碼掃描下載，教師版的密碼通過1685601418@qq.com獲取），十分方便教學和自學。另外，在涉及Python編程的部分，本書在創新實訓平臺(www.educoder.net)上提供了配合本書實驗的闖關式實訓路徑“大學計算機基礎——基於Python”，該實訓自上線發布以來，已有上萬學習者使用，是該平臺的明星實訓路徑。
學生版
教師版
本書由周海芳負責總體設計和組稿，第1章、第3章、第9章由周海芳編寫，第5章由譚春嬌編寫，第6章由陳立前編寫，第2章、第4章、第7章、第8章、第10章、第11章由周競文編寫，李暾完成了配套實訓項目的開發、發布和維護，毛曉光提供了部分實驗思路和實驗程序。此外，本書還參考了很多文獻資料和網絡素材，在此向有關作者一並表示衷心的感謝！
由於計算機技術日新月異，加上編者水平有限，書中難免有疏漏、錯誤之處，懇請廣大讀者批評指正。

作者
2018年7月大學計算機基礎實驗教程（第2版）前言

在線試讀

第5章多媒體編輯【給學生的目標】
通過學習本章的多媒體基礎知識，了解幾種媒體形式的概念、數字化過程、常用格式、壓縮方法等。通過完成本章設定的聲音、圖像、視頻編輯任務，學習幾種輕量級的多媒體軟件的使用方法，一方面加深對多媒體基礎理論知識的理解；另一方面能夠恰當地運用這些媒體工具，完成簡單的媒體設計和制作，並學會使用壓縮工具和刻錄軟件，對多媒體數據進行壓縮和刻錄。
【給老師的建議】
本章穿插著多媒體基礎知識的介紹和相關軟件使用方法的介紹，建議基礎知識部分安排2學時的課堂講授，實驗部分以學生自學的形式完成。其中實驗部分，如果是基於網絡教學平臺發布作業，完成周期建議設置為一周；如果是采用固定安排實驗室上機的實驗形式，建議每一節安排1個學時，總共4學時。另外，作業評分上，除了對參數和形式等做一些規範性的要求外，還應看重作品的整體效果和創造性構思。
5.1問題描述
早期的計算機隻能處理和呈現數字和文字，而人類主要是通過眼睛和耳朵來接受外部的視覺與聲音信息，枯燥的數字和文字並不適合人的心理特點和欣賞習慣，怎麼辦？要知道聰明的人類從來不會讓困難永遠地絆住腳步。伴隨著音頻處理技術、圖形圖像處理技術、視頻技術、動畫技術等的迅速發展，以及這些技術的融合，誕生了計算機科學技術的一個非常具有活力的分支——多媒體技術。多媒體技術使得計算機具有綜合處理文字、聲音、圖形、圖像和視頻信息等能力，通過多種媒體信息的獲取、編輯、傳遞和再現，使計算機能更好地再現人類的自然世界，極大地改善了人機交互界面，改變了人們使用計算機的方式，給人們的工作和生活帶來巨大的變化。因此有人說: 多媒體信息處理技術與通信技術、信息網絡技術的融合和發展標志著以計算機信息處理為核心的新技術革命，把人類社會從依靠自然資源的工業時代推進到以信息、知識為重要資源的信息時代。
多媒體技術要解決的首要問題是計算機繫統如何采集、存儲和處理聲音、圖像、視頻等多種媒體信息。不管是聲音、圖像還是視頻，要讓計算機能夠處理，都必須數字化，用二進制格式來表示，那麼多媒體信息數字化的過程是怎樣的？數字化後的多媒體信息的數據量非常龐大，給存儲器的存儲容量以及通信網絡的帶寬帶來極大的壓力，如何使用多媒體數據壓縮軟件緩解這一壓力，並使多媒體的實時處理成為可能？另外，在諸多的多媒體處理軟件中，如何正確地選擇和綜合運用這些軟件，在計算機中修飾、美化、表達和串聯人們的現實世界或者人們天馬行空的想像世界呢？
接下來，我們也假設一個任務，學習者通過完成這個任務，來掌握一些多媒體技術的基本知識和一些輕量級軟件的使用方法，逐步解決以上各種問題。任務描述:第5章多媒體編輯【給學生的目標】
通過學習本章的多媒體基礎知識，了解幾種媒體形式的概念、數字化過程、常用格式、壓縮方法等。通過完成本章設定的聲音、圖像、視頻編輯任務，學習幾種輕量級的多媒體軟件的使用方法，一方面加深對多媒體基礎理論知識的理解；另一方面能夠恰當地運用這些媒體工具，完成簡單的媒體設計和制作，並學會使用壓縮工具和刻錄軟件，對多媒體數據進行壓縮和刻錄。
【給老師的建議】
本章穿插著多媒體基礎知識的介紹和相關軟件使用方法的介紹，建議基礎知識部分安排2學時的課堂講授，實驗部分以學生自學的形式完成。其中實驗部分，如果是基於網絡教學平臺發布作業，完成周期建議設置為一周；如果是采用固定安排實驗室上機的實驗形式，建議每一節安排1個學時，總共4學時。另外，作業評分上，除了對參數和形式等做一些規範性的要求外，還應看重作品的整體效果和創造性構思。
5.1問題描述
早期的計算機隻能處理和呈現數字和文字，而人類主要是通過眼睛和耳朵來接受外部的視覺與聲音信息，枯燥的數字和文字並不適合人的心理特點和欣賞習慣，怎麼辦？要知道聰明的人類從來不會讓困難永遠地絆住腳步。伴隨著音頻處理技術、圖形圖像處理技術、視頻技術、動畫技術等的迅速發展，以及這些技術的融合，誕生了計算機科學技術的一個非常具有活力的分支——多媒體技術。多媒體技術使得計算機具有綜合處理文字、聲音、圖形、圖像和視頻信息等能力，通過多種媒體信息的獲取、編輯、傳遞和再現，使計算機能更好地再現人類的自然世界，極大地改善了人機交互界面，改變了人們使用計算機的方式，給人們的工作和生活帶來巨大的變化。因此有人說: 多媒體信息處理技術與通信技術、信息網絡技術的融合和發展標志著以計算機信息處理為核心的新技術革命，把人類社會從依靠自然資源的工業時代推進到以信息、知識為重要資源的信息時代。
多媒體技術要解決的首要問題是計算機繫統如何采集、存儲和處理聲音、圖像、視頻等多種媒體信息。不管是聲音、圖像還是視頻，要讓計算機能夠處理，都必須數字化，用二進制格式來表示，那麼多媒體信息數字化的過程是怎樣的？數字化後的多媒體信息的數據量非常龐大，給存儲器的存儲容量以及通信網絡的帶寬帶來極大的壓力，如何使用多媒體數據壓縮軟件緩解這一壓力，並使多媒體的實時處理成為可能？另外，在諸多的多媒體處理軟件中，如何正確地選擇和綜合運用這些軟件，在計算機中修飾、美化、表達和串聯人們的現實世界或者人們天馬行空的想像世界呢？
接下來，我們也假設一個任務，學習者通過完成這個任務，來掌握一些多媒體技術的基本知識和一些輕量級軟件的使用方法，逐步解決以上各種問題。任務描述:
主題: 創作一段3～5min的小視頻，並將小視頻分別刻錄成數據光盤和DVD視頻光盤。
要求:
（1）視頻以介紹雲南或者貴州的旅遊產業為主題。
（2）小視頻中應包含配音和字幕，並且所有配音與字幕同步。
（3）制作的DVD光盤需要能在計算機光驅或DVD播放機中播放。
大學計算機基礎實驗教程（第2版）第5章多媒體編輯同樣可以將這個任務分成四步。
步，設計場景和臺詞。
第二步，采集素材。選擇或者編輯相關的圖片，錄制原始視頻素材等。
第三步，錄制和編輯聲音，編輯視頻。
第四步，完成光盤制作。
其中，步可參照第3章中介紹的創建思維導圖的方法，根據“雲南旅遊產業調研報告的思維導圖”設計場景，根據第1章中完成的“雲南旅遊產業調研報告”設計臺詞；而從第二步開始，我們希望通過攻克為達成任務目標所設置的實驗關卡，一步步完成該任務。
5.2采集圖像和視頻〖1〗5.2.1視頻和圖像在計算機中的表示本章的目標主要是制作一個視頻。視頻對於人們來說，再熟悉不過，每天網絡上各種類型的視頻讓人應接不暇，人們的手機流量從每個月幾MB到現在的每個月幾GB甚至上百GB，其中很大一部分都貢獻給了視頻。然而，接觸了那麼多的視頻，你確定你真的了解視頻嗎？
我們知道，人眼在觀察景物時，當看到的影像消失後，人眼仍能繼續保留其影像0.1～0.4s，這種現像被稱為視覺暫留現像。那麼將一幅幅獨立的圖像按照一定的速率連續播放，在眼前就形成了連續運動的畫面，這就是動態圖像或運動圖像，其中每一幅圖像稱為一幀。當每一幀的圖像是實時獲取的自然景物圖像時，稱為動態影像視頻，簡稱視頻。因此，這樣看來，視頻事實上就是一繫列連續播放的圖像。這樣似乎瞬間簡單多了。
圖51圖像的詳細信息
【小貼士】視頻與動畫的區別是，當運動圖像的每一幀是由人工或計算機產生的圖像時，稱為動畫。
然而，圖像又是什麼？計算機不是說好的隻能處理0和1這樣的信息嗎，現實世界的圖像又怎樣能夠用計算機來存儲和處理呢？右擊任意一幅圖像，選擇“屬性”選項的“詳細信息”選項卡，會看到有關該圖像的詳細信息如圖51所示，其中有分辨率、位深度、像素等名詞，我們看似熟悉，可又說不出個所以然來。所以，別著急，給點耐心，我們一起先來深入了解一下有關圖像的基礎知識。
圖像是對客觀對像的一種相似性的、生動性的描述或寫真，是人類社會活動中常用的信息載體。或者說圖像是對客觀對像的一種表示，它包含了被描述對像的有關信息。照片、繪畫、剪貼畫、地圖、書法作品、手寫漢字、傳真、衛星雲圖、影視畫面、X光片、腦電圖、心電圖等都是圖像。圖像根據圖像記錄方式的不同可分為兩大類: 模擬圖像和數字圖像。
對於現實世界的自然景物或使用光學透鏡繫統在膠片上記錄下來的圖像，任何兩點之間都有無窮多個點，圖像顏色的變化有無窮多個值，這種在二維空間中位置和顏色都是連續變化的圖像稱為模擬圖像，也叫連續圖像。數字圖像又稱為數碼圖像或數位圖像，是二維圖像用有限數字數值像素的表示，由數組或矩陣表示，其光照位置和強度都是離散的，是計算機或數字電路可以存儲和處理的圖像。目前來說，由數碼相機、掃描儀、坐標測量機、airborne radar設備輸入的圖像都是數字圖像。數字圖像通常由模擬圖像數字化得到，模擬圖像轉換成數字圖像的過程就是圖像的數字化過程。圖像的數字化需要經過采樣、量化和編碼這3個步驟。
1. 采樣
一幅彩色圖像可以看作是二維連續函數f(x,y），其顏色f是坐標(x,y）的函數，圖像數字化的步是按一定的空間間隔自左到右、自上而下提取畫面顏色信息，假設我們對二維連續函數f(x,y）沿x方向以等間隔Δx采樣，采樣點數為M，沿y方向以等間隔Δy采樣，采樣點數為N，人們通常提到的分辨率，其實就是數字化過程中對一幅模擬圖像采樣的數量，即M×N。采樣後得到的各個點，稱為像素。顏色函數f(x,y）是在這些像素上的取值，構成一個M×N的離散像素矩陣\\[f(x,y)\\]M×N。
2. 量化
采樣後的每個像素的顏色可以是無窮多個顏色中的任何一個，即顏色的取值範圍仍然是連續的。計算機隻能處理有限種顏色，因而，需要對顏色的取值進行離散化處理，即把近似的顏色劃分為同一種顏色，將顏色取值限定在有限個取值範圍內，這一離散化過程稱為量化。例如，假設限定一幅圖像的顏色隻有黑白兩種，則該幅圖中表示每個像素的顏色隻需要一個二進制位；如果量化的顏色取值有16個，則用來表示該幅圖每個像素顏色需要24個值，也就是需要4個二進制位。表示每個像素的顏色所使用的二進制位數，稱為像素深度，也稱為位深度，單位是位（bit）。
3. 編碼
將量化後每個像素的顏色用不同的二進制編碼表示，於是就得到M×N的數值矩陣，把這些編碼數據一行一行地存放到文件中，就構成了數字圖像文件的數據部分。一般完整的數字圖像文件中，除了這些表示圖像的數據外，還有一些關於圖像的控制信息，如圖像大小、顏色種類、壓縮算法等。
【小貼士】在不同的應用場合，人們需要用不同的描述顏色的量化方法，這便是顏色模型。例如，顯示器采用RGB模型；打印機采用CMYK模型；從事藝術繪畫的人習慣用HSB模型等。數字圖像的生成、存儲、處理及輸出時，對應不同的顏色模型需要做不同的處理和轉換。關於顏色模型的話題，大家可查閱相關資料進行自學。
下面通過一個例子來說明圖像的數字化過程。圖52是一幅圖像，從左到右、自上而下各取16個采樣點進行采樣，就得到一個16×16的像素矩陣。由於這幅圖是單色圖，隻有黑白兩種顏色，在計算機中隻需要1個二進制位來表示這兩種顏色。假設用1表示黑色，0表示白色，於是就得到一個16×16的數值矩陣，如圖53所示。後，將這些數據一
圖52圖像的數字化
圖53數字圖像的表示
行一行地存放到圖像文件中，一幅單色圖像就經過數字化處理在計算機中存儲了。當然，圖像文件中除了這些圖像數據以外，還包括其他一些控制信息。實驗關卡51: 計算圖像的大小。
實驗目標: 理解圖像數字化的基本過程。
實驗內容: 圖51中顯示的圖像，其分辨率為960×1280像素，位深度為24，試解釋該圖像的大小為何是3.51MB？給出推演過程。
5.2.2圖像的格式有哪些
用於描述數字圖像的文件大致上可以分為兩大類: 一類為位圖文件；另一類為矢量類文件。前者以點陣形式描述圖形圖像；後者是以數學方法描述的一種素組成的圖形圖像（又通常稱為圖形文件）。本節所介紹的圖像文件類型均是指狹義的位圖文件。
存儲同一幅圖像可以有多種不同類型的文件格式，出現多種格式的原因是圖像的應用目的以及處理圖像所采用的計算機軟硬件不同。不同格式的圖像文件可通過圖像處理軟件進行轉換。根據存儲時圖像信息是否損失，可分為有損壓縮格式和無損壓縮格式兩類。下面介紹幾種常見的圖像文件格式。
（1） BMP: 文件擴展名為bmp。BMP是BitMap（位圖）的縮寫，是標準的Windows圖像文件格式，在Windows環境下運行的圖像處理軟件都支持這種文件格式。BMP文件一般不進行數據壓縮，因此所占的存儲空間較大。
（2） GIF: 文件擴展名為gif。GIF（Graphics Interchange Format）是由美國的CompuServe公司開發的圖像文件格式，是網頁上常用的圖像文件格式。GIF文件采用無損壓縮技術進行存儲，不丟失信息，同時減少存儲空間。GIF可以用1～8位表示顏色，因此多表示256種顏色。一個GIF文件中可以存儲多幅圖像，而且這多幅圖像可以按一定的時間間隔顯示，形成動畫效果。
（3） JPEG: 文件擴展名為jpg或jpeg。JPEG（Joint Photographic Experts Group）是聯合圖像專家組的英文縮寫，這是一個由國際標準化組織（ISO）和國際電工委員會（IEC）聯合組成的專家組，負責制定靜態的數字圖像壓縮標準。該專家組制定的個靜態數字圖像數據壓縮的國際標準，就稱為JPEG標準。該標準采用一種有損壓縮算法，但在一定分辨率下視覺感受並不明顯，其壓縮比可以達到5∶1～50∶1。
（4） TIFF: 文件擴展名為tiff或tif。TIFF（Tag Image File Format）是標記圖像文件格式，是由Alaus與Microsoft公司共同研制開發。它是一種靈活的跨平臺的圖像文件格式，與計算機結構、操作繫統以及圖像處理硬件無關，適用於大多數的圖像處理軟件。
（5） PNG: 文件的擴展名為png。PNG（Portable Network Graphics）是可移植的網絡圖像格式。它是為適應網絡數據傳輸而設計的一種圖像文件格式。它采用無損的壓縮算法來減少文件大小。存儲彩色圖像時，像素深度可多達48位。PNG的缺點是不支持動畫應用效果。
（6） EPS: 文件的擴展名為eps或epsf。EPS是Encapsulated PostScript的縮寫，是跨平臺的標準格式，但蘋果機的用戶用得較多。EPS格式采用PostScript語言進行描述，並且可以保存其他一些類型信息，如色調曲線、分色、剪輯路徑等，因此常用於印刷或打印輸出。
此外還有許多初是為某些圖像處理軟硬件專門設計開發的專用圖像文件格式，如PCX、PSD、CDR、TGA、EXIF、PCD、DXF、UFO等，但隨著軟件的普及同時為了交流方便，逐步也成為較為通用的格式為用戶所熟知。
一般的圖像處理軟件都能兼容多種圖像文件格式，用戶可根據不同的應用需求選擇適合的格式進行存儲和處理圖像。例如，如果需要高質量圖像打印輸出，一般要存儲成如TIFF、EPS格式；如果是三維制作或視頻輸出，好用TGA格式；JPEG格式目前應用非常廣泛，雖然是有損壓縮，但隻要不是用太高壓縮比例，肉眼分辨不出圖像的損失，在網絡中普遍應用；PNG格式雖然是好的網絡圖像格式，可需注意的是較低版本的瀏覽器不支持；而如果需要網絡活動圖像可采用GIF格式。
5.2.3圖像的獲取和編輯
講了這麼多，可別忘了初心: 制作視頻，我們是認真的。與PPT的制作一樣，圖片同樣也是視頻制作中素之一。數碼產品和互聯網的高速發展，使得人們很容易就能獲得海量的圖片，人們輕易就能將身邊的景像通過手機或者相機記錄下來，並共享到互聯網上。與制作PPT一樣，制作視頻時選用的圖片，同樣需要從美觀、創意、內容關聯性這3個方面來考慮。這樣，除了通過自己拍攝、互聯網下載等方式獲得圖片外，還可以通過截圖工具，截取屏幕或是屏幕的一角獲得。針對不盡如人意的圖片，也可以使用一些圖片編輯軟件，對圖片進行編輯和修改。下面來介紹Windows自帶的幾種圖片處理工具。
1. Windows截圖工具
在第3章中，已經制作一個精美的PPT，或許我們想，某一頁PPT正是我們想要的圖片素材，那麼除了將PPT直接另存為圖片格式的文件之外，還可以直接使用Windows截圖工具，截取屏幕上的PPT頁面。操作如下。
(1) 在“開始”→“Windows附件”菜單中，選擇“截圖工具”命令，打開截圖工具，如圖54所示。
（2) 單擊“模式”按鈕右側的倒三角符號，選擇“矩形截圖”模式，如圖55所示。
（3) 拖動鼠標，截取屏幕上的任意位置的圖像；松開鼠標，截圖將自動顯示在截圖工具的窗格中。
（4) 單擊“工具”菜單欄中的“筆”選項，如圖56所示，選擇用指定顏色的筆，對截圖進行簡單的注釋。如圖57所示。
圖54打開截圖工具
圖55選取截圖模式
圖56使用工具編輯截圖
圖57編輯截圖
（5) 單擊工具欄上的“保存”圖標，可將截圖保存為JPG、JIF或PNG格式的圖像。
【小貼士】使用鍵盤上的PrtSc鍵，同樣可以完成截取屏幕的操作，但該操作截取的是整個屏幕。
2. Windows畫圖工具
事實上，“Windows 附件”中還有一個畫圖工具，可以與截圖工具配合使用，能夠更好地完成圖像的截取和編輯。按下鍵盤上的PrtSc鍵，或者使用截圖工具截取屏幕後，可打開畫圖工具，按下Ctrl V鍵，直接將截獲的圖像粘貼在畫圖工具中。在這裡你可以為截圖添加文字、圖形、填充效果等，也可以對圖像進行旋轉、調整大小等操作。由於操作界面簡單，這裡就不多做介紹了，大家通過自學以及完成實驗關卡的內容，掌握畫圖工具的使用方法。實驗關卡52: 比較不同格式圖像文件之間的差異。
實驗目標: ①自學Windows畫圖工具； ②理解數字圖像的性能指標，認識不同圖像格式之間的差異。
實驗內容: 給定圖片“彩色梯田.bmp”，利用Windows的畫圖工具，將該圖像文件另存為不同的文件格式，如BMP、JPG、GIF格式，填寫表51。
表51不同格式圖像文件的大小和質量比較
文件名稱文件類型文件大小/KB位深度質量描述二值黑白位圖16色位圖256色位圖彩色梯田.bmp真彩色24位圖1407JPG圖像GIF圖像3. 照片工具
作為Windows 10的伴隨應用，“照片”工具在經歷多次的升級更新後，功能越來越豐富易用，依托Win 10 Insider版本，“照片”工具已經可以滿足大部分用戶的編輯需求了。右擊圖片，選擇使用Windows 10自帶的“照片”工具打開，單擊右上角工具欄中的“編輯”命令即可進入編輯模式，如圖58所示。
圖58照片編輯主界面
目前照片工具可進行的編輯功能大致分為裁剪和旋轉、增強、調整三大部分。
（1）裁剪和旋轉: 該功能允許用戶從一張照片中選取重點部分，並且可以在一定範圍內旋轉角度。
（2）增強: 主要是給照片添加色彩和材質效果，其中“增強照片”欄目可以對照片效果進行一鍵增強處理，達到快速美化的效果；而“選擇濾鏡”欄目中，預置了15種濾鏡效果，可根據需要選擇一種濾鏡效果，然後拉動照片下方的滑塊來決定濾鏡的深度。
（3）調整: 該模塊的主要功能是對照片的光線、顏色、清晰度等參數進行調整，調整方法也都是通過滑塊來進行。該模塊同時還支持照片紅眼和斑點去除兩種特殊處理功能。實驗關卡53: 綜合運用Windows自帶的圖像處理軟件。
實驗目標: 能夠自如選擇Windows自帶的圖像處理軟件進行圖片編輯。
實驗內容: 獲取實驗關卡38的結果中的目錄頁圖像，增強其藝術效果，要求: ①為原圖增加一個藍色雲彩圖形，並添加“暈影”和Sahara濾鏡效果，強度分別為80和40； ②按照16∶9的比例裁剪圖片，右下角添加作者姓名； ③利用畫圖工具，將橢圓形選中部分填充為“普通鉛筆”效果； ④將終圖像大小設置為1024×600像素，處理結果另存為“封面效果.jpg”，如圖59所示。
圖59“封面效果”樣張
5.2.4視頻的獲取和參數分析
圖510視頻的詳細信息任務的第二步，除了選擇和編輯圖片之外，我們還需要錄制原始視頻素材。大家知道，錄制視頻的方式有多種，其中，在對視頻質量要求並不太高的情況下，大家的一定是用手機的攝像頭錄制。根據設計好的場景，選擇合適的場地和道具，然後演員便可開始表演了。
當然，一定也有人采用其他的方式錄制視頻，如數碼照相機、數碼攝像機、計算機攝像頭等。錄制完一段視頻，或許你會發現，你的蘋果手機錄制的視頻存儲成了MOV文件，別人的其他手機可能是MP4或者AVI等格式的。並且，查看不同的視頻屬性，其“詳細信息”選項卡中顯示的參數也不盡相同，如圖510所示。這些陌生又熟悉的名詞是不是又勾起了你的好奇心，這些參數是什麼意思？
幀寬度和幀高度: 幀寬度和幀高度就是組成視頻的圖像的寬度和高度。可以類比前面學過的圖像的分辨率的概念。
數據速率: 單位時間內在信息傳輸通道上

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