From 1cc7fcc7fcde0d097eaab40b88efb23dee5c151c Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: yuetsh <517252939@qq.com> Date: Tue, 16 Sep 2025 20:29:03 +0800 Subject: [PATCH] update --- .vitepress/config.ts | 7 +- digital-media/00/index.md | 1 - digital-media/index.md | 3847 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++ python/index.md | 3514 +++++++++++++++++++++++++++++++++ web/00/index.md | 1 - web/index.md | 1059 ++++++++++ 6 files changed, 8424 insertions(+), 5 deletions(-) delete mode 100644 digital-media/00/index.md create mode 100644 digital-media/index.md create mode 100644 python/index.md delete mode 100644 web/00/index.md create mode 100644 web/index.md diff --git a/.vitepress/config.ts b/.vitepress/config.ts index fed25a0..619f37c 100644 --- a/.vitepress/config.ts +++ b/.vitepress/config.ts @@ -15,7 +15,7 @@ export default defineConfig({ }, head: [ ["link", { rel: "icon", type: "image/x-icon", href: "/favicon.ico" }], - ["link", { rel: "stylesheet", href: "。/style.css" }], + ["link", { rel: 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**媒体（Media）** 一词源自拉丁文“Medium”，意为中介，是信息传递的工具、渠道、平台或技术手段。媒体在信息流通中扮演桥梁角色，涵盖文字、声音、图像等多种形式。 + +#### 媒体的三重含义： +1. **传播媒体**：自然界中承担信息传递功能的实体，如蜜蜂传播花粉、风吹蒲公英种子。 +2. **物理媒介**：用于存储信息的实体，如磁盘、磁带、纸张等。 +3. **逻辑载体**：信息的逻辑形式或手段，如文字、声音、图形、图像、动画、视频等。 + +#### 媒体的分类： +1. **按出现顺序**： + - 第一媒体：报纸刊物 + - 第二媒体：广播 + - 第三媒体：电视 + - 第四媒体：互联网 + - 第五媒体：移动互联网 +2. **按表现形式**： + - 平面媒体：印刷类、非印刷类 + - 电波媒体：音频广播、电视广告 + - 网络媒体：新闻网站、社交媒体、流媒体平台 +3. **按技术角度**（ITU 分类）： + - 感觉媒体：文字、图像、声音、气味等 + - 表示媒体：JPEG、PNG、ASCII、MP3 等编码 + - 显示媒体：键盘、麦克风、显示器、打印机 + - 存储媒体：硬盘、光盘、U 盘 + - 传输媒体：双绞线、光纤、无线电磁波 + +### 任务2 感知数字媒体 + +#### 1. 什么是数字媒体？ +> **数字媒体** 是以二进制形式记录、处理、传播和获取的信息载体，涵盖数字化的文字、图形、图像、声音、视频、动画等。它是利用数字技术创建、存储、传播和展示的信息内容。 + +#### 2. 数字媒体的组成： +1. **信息内容**：以二进制形式（“0”“1”）表示。 +2. **媒介载体**：存储并传播二进制信息的媒介。 + +#### 3. 数字媒体的分类： +1. **时间属性**： + - 静止媒体：文本、图片 + - 连续媒体：音频、视频 +2. **来源属性**： + - 自然媒体：数码相机拍摄的照片、数字摄像机拍摄的视频 + - 合成媒体：计算机生成的文本、音乐、图像、动画 +3. **组成元素**： + - 单一媒体：纯文本文件 + - 多媒体：视频、动画 +4. **内容特征**： + - 数字动漫、数字影音、网络游戏、数字学习、数字出版、数字展示 + +#### 4. 数字媒体的特征： +1. **数字化存储**：信息转化为“0”“1”代码，实现高精度存储与无损传输。 +2. **双向交互性**：用户实时参与，如直播弹幕、游戏操控、虚拟现实互动。 +3. **趣味体验性**：多媒体融合，如AI换脸、互动动画、体感游戏。 +4. **多元集成性**：整合多种媒体形态，如网页设计、微课制作、电商直播。 +5. **艺术表达性**：数字工具支持创意设计，如Photoshop海报、Premiere剪辑。 +6. **即时响应性**：实时信息传递，如直播推流、视频通话、游戏渲染。 +7. **用户主权性**：自媒体时代，人人可创作，如短视频、公众号、电子相册。 +8. **学科交叉性**：融合计算机、通信、艺术、心理学等多领域知识。 + +### 实践活动 + +#### 表1-1 存储媒体特性对比表 + +| 存储媒体类型 | 优点 | 缺点 | 兼容性与通用性 | 寿命与可靠性 | +| ------------ | -------------------- | -------------------------- | ---------------------- | -------------------------------- | +| 光盘 | 价格便宜，容量较大 | 读写速度慢，擦写次数有限 | 兼容性较好，通用性较强 | 正常寿命较长久，意外情况易损 | +| 机械硬盘 | 容量大，价格适中 | 读写速度较慢，易受物理损伤 | 兼容性好，通用性强 | 使用寿命3-5年，易受震动影响 | +| 固态硬盘 | 读写速度快，抗震性好 | 价格较高，容量相对较小 | 兼容性好，通用性强 | 使用寿命5-7年，稳定性高 | +| U盘 | 便携，使用方便 | 容量较小，易丢失 | 兼容性极佳，通用性强 | 使用寿命3-5年，物理损坏风险高 | +| 网盘 | 容量大，可远程访问 | 依赖网络，安全性存疑 | 跨平台兼容，通用性强 | 依赖服务商稳定性，数据安全有风险 | + +#### 表1-2 数字媒体特征在生活中的应用 + +| 数字媒体特征 | 生活应用示例 | 真实感受分享 | 面临挑战 | 展望未来趋势 | +| ------------ | ---------------------------- | ---------------------------------------------- | ------------ | -------------------- | +| 数字化存储 | 手机、相机拍摄照片存储在云盘 | 以前整理照片视频是大工程，数字化存储后方便快捷 | 数据安全风险 | 智能分层存储广泛应用 | +| 双向交互性 | | | | | +| 趣味体验性 | | | | | +| 多元集成性 | | | | | +| 艺术表达性 | | | | | +| 即时响应性 | | | | | +| 用户主权性 | | | | | +| 学科交叉性 | | | | | + +# 🌐 数字媒体的应用与发展 + +## 🎯 数字媒体的应用领域 + +> "数字媒体已经走进了我们的生活，它不仅是技术产物，更引发了人类在表达、传播和感知方式上的深刻变革。" + +### 1. 教育培训领域 + +数字媒体技术正在深刻改变传统教育模式，具体体现在以下几个方面： + +- **远程教育系统**：通过开发远程教育系统，打破了地域限制，学生可以接受教师的远程多媒体交互指导。 +- **网络多媒体资源**：数字媒体技术实现了图文并茂、人机交互和实时反馈，极大地激发了学习兴趣。 +- **自主选择学习内容**：学习者可以根据自己的需求和兴趣，自主选择学习内容，积极参与学习过程。 + +### 2. 电子商务领域 + +数字媒体技术为商家提供了广阔的营销平台，具体体现在： + +- **网上电子商城**：通过开发网上电子商城，实现网上交易，商家能够将商品信息迅速传递给顾客。 +- **典型案例**：Amazon、eBay、阿里巴巴、京东等国际知名电子商务网站，都是数字媒体技术在电子商务领域成功应用的典型案例。 + +### 3. 游戏娱乐领域 + +数字媒体技术在游戏娱乐领域的应用主要体现在： + +- **虚拟现实与增强现实**：虚拟现实、增强现实等技术相互融合，为游戏赋予三维的空间感受，极大地增强了游戏的体验感。 +- **游戏引擎技术**：随着游戏引擎技术的不断发展和完善，数字媒体技术在游戏娱乐领域的应用将更加广泛和深入。 + +### 4. 其他领域 + +数字媒体技术还在众多与民生紧密相连的行业中有着广泛应用，如： + +- **广电、电信、邮政、电力、消防、交通、金融、科研以及旅游等领域**。 +- **前沿领域**：生成式人工智能、智能交互媒体、数字孪生以及元宇宙等方面，数字媒体技术也发挥着不可或缺的作用。 + +## 🚀 数字媒体的发展趋势 + +### 1. 跨平台与跨终端 + +随着移动互联网的广泛普及以及智能设备的日益多样化，数字媒体技术更加关注跨平台与跨终端的兼容性和互动性。 + +### 2. 智能化与自动化 + +随着人工智能和机器学习技术的飞速进步，数字媒体技术更加关注智能化与自动化。未来的数字媒体系统能够自动对用户行为进行分析，精准预测用户需求。 + +### 3. 数据安全与隐私保护 + +随着数字媒体技术的广泛应用，数据安全和隐私保护问题变得愈发突出。未来，数字媒体技术会更加重视数据安全和隐私保护技术的研发与应用。 + +### 4. 内容创作多元化 + +未来数字媒体的内容创作将呈现出多元化的趋势，除了传统的文字、图片、视频等形式，还会融合更多新颖的元素，如虚拟现实场景、互动游戏等。 + +### 5. 绿色节能与可持续发展 + +随着全球对环境保护和可持续发展的关注度不断提高，数字媒体技术也将朝着绿色节能的方向发展。 + +## 📊 实践活动 + +### 探索数字媒体的应用领域 + +请同学们结合自己的生活经历，并利用互联网或人工智能平台探究和分析数字媒体的应用领域，收集这些领域中数字媒体的应用案例，谈谈自己的感受与体验，并将相关记录填写到表1-3中。 + +| 应用领域 | 真实案例 | 真实感受 | +| -------- | ------------------------------------------ | ------------------------------------ | +| 学习领域 | 在《智慧职教MOOC》平台学习数字图像处理技术 | 不受时间、空间约束，学习更加灵活自由 | +| 购物领域 | 在淘宝使用AR试衣功能 | 无需实体试穿，提高购物效率和体验 | +| 娱乐领域 | 使用抖音、快手等短视频平台 | 碎片时间得到充分利用，内容丰富多样 | +| 社交领域 | 通过微信视频通话与远方亲友交流 | 突破地域限制，情感交流更加直接 | + +### 展望数字媒体的发展趋势 + +请同学们发挥自己的想象力，并利用互联网或人工智能平台探究对数字媒体新的发展趋势进行展望，可将探究结果填写在表1-4中。 + +| 探究内容 | 发展趋势 | 应用场景 | 具体表现 | +| -------- | ---------------- | -------------- | -------------------------------------- | +| 技术驱动 | AI生成内容 | 内容创作 | 自动生成文章、图像、视频，提高创作效率 | +| 用户需求 | 个性化与精准推荐 | 流媒体服务 | 根据用户喜好推荐内容，提升用户体验 | +| 产业变革 | 元宇宙生态 | 虚拟社交与经济 | 虚拟身份、数字资产交易、沉浸式体验 | +| 社会影响 | 数字鸿沟缩小 | 教育普及 | 优质教育资源下沉，知识获取更加平等 | + +## 📚 课外拓展 + +### 数字媒体赋能乡村振兴 + +在贵州省雷山县，数字媒体技术与乡村振兴战略的深度融合，谱写出新时代科技向善的动人篇章。当地政府联合新媒体平台打造的“云上苗寨”项目，通过5G+VR技术将千年苗族银饰锻造技艺搬上云端，非遗传承人潘奶奶的直播间单场观看量突破200万人次。 + +## 📝 单元测试 + +### 1. 单选题 + +1. 从历史根源看，“媒体（Media）”一词源于拉丁文“Medium”，其含义是（ ） + A. 信息传播的方式 + B. 处于两者之间的中介角色 + C. 信息存储的实体 + D. 信息传递的逻辑载体 + +2. 以下属于物理媒介的是（ ） + A. 网站 + B. 广播 + C. 磁带 + D. 动画 + +3. 按照出现顺序划分，电视属于第几媒体？（ ） + A. 第一媒体 + B. 第二媒体 + C. 第三媒体 + D. 第四媒体 + +4. 国际电信联盟（ITU）从技术角度划分的媒体类型中，图像编码（JPEG、PNG）属于（ ） + A. 感觉媒体 + B. 表示媒体 + C. 显示媒体 + D. 传输媒体 + +5. 数字媒体是指以（ ）的形式记录、处理、传播、获取的信息载体。 + A. 八进制数 + B. 十进制数 + C. 二进制数 + D. 十六进制数 + +6. 数字媒体的组成部分包括信息内容和（ ） + A. 逻辑载体 + B. 物理媒介 + C. 传播媒体 + D. 媒介载体 + +7. 数字媒体技术保证信息实时性的特征是（ ） + A. 用户主权性 + B. 即时响应性 + C. 双向交互性 + D. 多元集成性 + +8. 按时间属性，数字媒体可分成静止媒体和（ ） + A. 单一媒体 + B. 连续媒体 + C. 自然媒体 + D. 合成媒体 + +9. 从产业角度基于媒体内容特征划分，网络游戏属于数字媒体的（ ）领域。 + A. 数字动漫 + B. 数字影音 + C. 网络游戏 + D. 数字学习 + +10. 在电子商务领域，数字媒体技术为商家提供了（ ）的营销平台。 + A. 有限 + B. 广阔 + C. 单一 + D. 封闭 + +### 2. 多选题 + +1. 媒体在信息流通中扮演的角色包含以下哪些方面？（ ） + A. 信息源 + B. 传播信息的工具 + C. 信息存储的实体 + D. 传递信息的载体 + +2. 以下属于平面媒体的有（ ） + A. 报纸 + B. 电视广告 + C. 杂志 + D. 新闻网站 + +3. 数字媒体的特征包括（ ） + A. 数字化存储 + B. 双向交互性 + C. 趣味体验性 + D. 单一性 + +4. 按来源属性，数字媒体可分成（ ） + A. 自然媒体 + B. 合成媒体 + C. 单一媒体 + D. 多媒体 + +5. 数字媒体技术在教育培训领域的应用成果包括（ ） + A. 开发远程教育系统 + B. 实现图文并茂、人机交互和实时反馈 + C. 打破地域限制，促进教育资源共享 + D. 降低教育普及率和效率 + +### 3. 判断题 + +1. 传播媒体仅指在人类社会中承担信息传递功能的实体，不包括自然界的实体。（ ） +2. 广播属于电波媒体。（ ） +3. 表示媒体是直接作用于人类感官的媒体形式。（ ） +4. 数字媒体中的信息内容采用十进制形式进行表示。（ ） +5. 数字媒体技术的多元集成特征使得信息呈现更加丰富多彩。（ ） +6. 在自媒体时代，用户可以随意发布任何内容，无需遵守法律法规和平台规则。（ ） +7. 按组成元素，纯文本文件属于多媒体。（ ） +8. 数字影音只包括计算机 2D 和 3D 卡通动画。（ ） +9. 在广电行业，数字媒体技术仅用于电视节目的制作。（ ） +10. 未来数字媒体技术将更加注重数据安全和隐私保护技术的研发与应用。（ ） + +### 4. 综合题 + +1. 学校引入数字媒体技术打造智慧课堂，这一举措主要体现数字媒体在（ ）领域的应用。 + A. 电子商务领域 + B. 教育培训领域 + C. 游戏娱乐领域 + D. 广电领域 + +2. 从材料二可知，数字媒体技术的发展与以下哪些产业紧密相连？（ ）（多选） + A. 农业产业 + B. 计算机产业 + C. 通信产业 + D. 大众传播媒体 + +3. 材料三中提到数字媒体技术的双向交互特性，以下（ ）场景不属于这一特性的体现。 + A. 在线课堂学生实时提问 + B. 观看电视新闻被动接收信息 + C. 游戏玩家操控角色互动 + D. 直播观众发弹幕评论 + +4. 数字媒体技术在教育培训领域打破地域限制，有利于（ ）。（多选） + A. 提高教育的普及率 + B. 减少学生学习兴趣 + C. 促进教育资源的优化配置和共享 + D. 阻碍师生交流 + +5. 结合材料，以下关于数字媒体技术的说法正确的是（ ）。 + A. 它只注重娱乐功能，忽视教育意义 + B. 其发展仅靠计算机产业推动 + C. 能为各领域带来变革，具有多方面优势 + D. 已经发展到极致，无需再创新 + +### 5. 简答题 + +1. 媒体可以按不同的维度进行分类，请简述按技术角度可以将媒体分成哪些类型。 +2. 请简述数字媒体的特征。 + +# 🖥️ 数字媒体作品的设计原则与创作流程 + +## 1. 用户反馈与兼容性 + +> **用户反馈**是提升用户体验的关键。系统应在用户操作后立即提供反馈，明确告知操作是否成功。反馈形式可以是： +> - **视觉反馈**：如按钮点击后的颜色变化 +> - **听觉反馈**：如操作完成时的音效 +> - **触觉反馈**：如手机的震动反馈 + +> **兼容性原则**确保数字媒体作品在不同设备和操作系统下都能顺畅运行。兼容性包括： +> - **硬件层面**：确保在电脑、平板、手机等设备上稳定运行，避免显示偏差或卡顿 +> - **软件层面**：适配主流操作系统（如Windows、iOS、Android）及小众系统，确保内容正常显示和运行 + +## 2. 性能优化与可扩展性 + +> **性能优化原则**通过优化算法和合理压缩等方法减少资源占用，提升响应速度和加载效率。具体方法包括： +> - **优化算法**：减少不必要的计算和操作 +> - **合理压缩**：减小文件大小，降低传输时间 + +> **可扩展性原则**通过模块化和分层架构设计，确保系统具备良好的可扩展性和维护性： +> - **模块化设计**：将复杂系统分解为独立模块，每个模块负责特定功能 +> - **分层架构**：将系统划分为多个层次，优化组织方式，便于理解和维护 + +## 3. 安全性与合法性 + +> **安全性原则**通过数据加密技术保护用户信息、浏览记录和交互数据。具体措施包括： +> - **高强度加密**：如对用户密码进行加密，防止数据泄露 +> - **访问权限控制**：设置不同级别的数据访问权限，防止内部人员泄露数据 +> - **安全防护体系**：抵御黑客攻击和恶意软件入侵，定期进行安全漏洞扫描 + +> **合法性原则**要求数字媒体作品开发遵循《著作权法》《个人信息保护法》及行业伦理规范，包括： +> - **版权保护**：确保作品的合法占有、使用和传播 +> - **隐私保护**：严格保护用户隐私，避免违法行为 +> - **内容合规**：不传播危害国家安全、违背公序良俗或包含暴力色情、歧视性的内容 + +## 4. 数字水印与版权保护 + +> **数字水印**是一种嵌入数字作品中的标记，用于标识作品版权归属。当作品受到恶意攻击或出现版权纠纷时，水印可作为法律依据。常见数字水印添加工具包括： +> - **图片**：工具1、工具2、工具3 +> - **音频**：工具1、工具2、工具3 +> - **视频**：工具1、工具2、工具3 + +## 5. 数字媒体作品的创作流程 + +### 5.1 策划阶段 +> - 明确作品目标和核心内容 +> - 分析目标受众特征，了解其需求和期望 +> - 制定详细策划方案，设定具体目标和时间表 + +### 5.2 设计阶段 +> - **视觉设计**：界面设计、图形图像设计、色彩搭配、字体设计 +> - **交互设计**：用户流程设计、交互元素设计、用户体验优化 +> - **内容架构设计**：信息分类、组织及导航系统设计 + +### 5.3 制作阶段 +> - **素材制作与收集**：图片、视频、音频等素材的创作或收集 +> - **工具与软件选择**：根据作品类型选择合适工具，如Adobe Photoshop、Premiere等 +> - **作品创作**：对素材进行加工处理，如视频剪辑、特效添加、图像合成等 + +### 5.4 测试评估阶段 +> - **作品测试**：功能测试、兼容性测试、性能测试 +> - **用户体验测试**：邀请真实用户试用，收集反馈意见，优化用户体验 + +### 5.5 发布推广阶段 +> - **选择发布平台**：根据作品类型和目标受众选择合适的平台 +> - **制定推广策略**：结合社交媒体推广、搜索引擎优化和付费推广等方式 +> - **持续运营与更新**：定期更新作品，保持用户新鲜感和忠诚度 + +### 5.6 反馈改进阶段 +> - **收集反馈信息**：通过多种渠道收集用户、合作伙伴和行业专家的反馈 +> - **实施改进与优化**：修复功能漏洞、提升系统性能、优化界面布局和内容 + +## 6. 数字媒体创作工具 + +### 6.1 图形图像创作工具 +> - **图像处理工具**：Adobe Photoshop、美图秀秀 +> - **矢量设计工具**：Adobe Illustrator、CorelDRAW +> - **在线绘图工具**：如Canva + +### 6.2 音频创作工具 +> - **专业软件**：Adobe Audition、FL Studio +> - **日常处理工具**：GoldWave + +### 6.3 视频创作工具 +> - **电脑端**：Adobe Premiere +> - **手机端**：剪映 +> - **特效与动画工具**：After Effects + +### 6.4 动画创作工具 +> - **专业软件**：Adobe Animate、3D Studio Max、Maya +> - **在线平台**：如Vyond + +## 7. 数字媒体文件格式 + +| 类型 | 文件格式 | 特点 | 适用场景 | 优点 | 缺点 | +| -------- | -------- | ---------------------- | ------------------ | ---------------- | -------------------------- | +| 图形图像 | JPEG | 高压缩率，支持多种色彩 | 网络传播、日常使用 | 文件小，兼容性好 | 压缩损失，不支持透明 | +| 音频 | MP3 | 高压缩率，音质较好 | 音乐播放、网络传播 | 文件小，兼容性好 | 压缩损失，音质不如无损格式 | +| 视频 | MP4 | 高压缩率，支持多种编码 | 网络传播、日常使用 | 文件小，兼容性好 | 压缩损失，不支持无损 | +| 动画 | GIF | 支持动画，文件较小 | 网络传播、简单动画 | 文件小，兼容性好 | 色彩有限，不支持复杂动画 | + +## 8. 实践活动与案例分析 + +### 8.1 数字水印 DIY +> - 探索常见数字水印添加工具 +> - 为作品设置数字水印，保护版权 + +### 8.2 故宫数字焕新 +> - 故宫博物院通过《故宫展览》APP等数字媒体作品，将传统文化与现代科技结合，实现文化的创造性转化和创新性发展 + +## 9. 单元评测 + +### 9.1 单项选择题 +1. 不属于平面构成设计原则的是 **D. 动态平衡** +2. 形式美法则中的“均衡”指的是 **B. 非对称但视觉重量平衡** +3. 确保数字媒体作品在不同设备和操作系统上正常显示和运行的原则是 **A. 兼容性原则** +4. 模块化设计的主要优势是 **C. 将复杂系统分解为多个独立模块，便于功能扩展和维护** +5. 对用户密码采用高强度加密算法遵循的是 **C. 安全性原则** +6. 数字媒体作品中包含的内容不能侵犯他人的知识产权，这属于 **A. 合法性原则** +7. 常用于电影制作、电视剧剪辑等领域的专业视频编辑软件是 **C. Premiere Pro** +8. 常用的三维动画制作软件是 **C. Maya** +9. 数字媒体作品创作流程的首要环节是 **A. 策划阶段** +10. 数字媒体作品创作流程的最后阶段是 **C. 反馈改进阶段** + +### 9.2 多项选择题 +1. 三大构成设计体系包括 **A. 平面构成, B. 色彩构成, C. 立体构成** +2. 属于数字媒体作品开发的技术原则的有 **A. 兼容性原则, B. 性能优化原则, C. 可扩展性原则, D. 安全性原则** +3. 遵循合法性原则需要做到 **A. 尊重他人作品的版权, B. 保护自己作品的版权, C. 通过技术手段保护隐私, D. 不传播有害、低俗、暴力或歧视性的内容** +4. 属于图形图像创作工具的有 **A. Photoshop, B. CorelDRAW, C. Illustrator** +5. 创作流程的测试阶段包括 **A. 功能测试, B. 兼容性测试, C. 用户体验测试, D. 性能测试** + +### 9.3 判断题 +1. 平面构成是在二维空间中通过点、线、面组合形成视觉层次。 **正确** +2. 互补色搭配（如蓝与橙）适合营造和谐氛围。 **错误** +3. 立体构成的设计原则包括动态平衡和比例协调。 **正确** +4. 形式美法则中的“统一与变化”指整体风格统一，局部细节差异化。 **正确** +5. 数字媒体作品的兼容性原则仅需考虑不同操作系统，无需关注硬件设备差异。 **错误** +6. 合法性原则仅涉及版权保护，不包括隐私保护。 **错误** +7. GoldWave 是专业的视频剪辑工具。 **错误** +8. Adobe Illustrator 是专业的位图编辑工具，适合处理照片细节。 **错误** +9. 数字媒体作品的制作阶段是将创意转化为可操作方案的核心环节。 **错误** +10. 发布推广阶段结束后，数字媒体作品就不需要再进行更新了。 **错误** + +### 9.4 综合题 +1. 对拍摄的海洋图片进行色彩调整、修复瑕疵，更适合使用的工具是 **C. Photoshop** +2. 在交互界面设计上，最能体现以用户为中心且符合生态环保主题的做法是 **C. 根据用户的浏览习惯，将海洋生态保护行动的引导放在显眼位置，方便用户获取并参与** +3. 使用未经授权的音乐用于作品中，主要违背的是 **B. 合法性原则** + +### 9.5 简答题 +1. **平面构成的设计原则**包括重复与节奏、对比与平衡、留白与呼吸感。典型应用场景包括海报设计、网页设计等。 +2. **面向中学生的法治教育数字媒体作品**设计需考虑兼容性、安全性、合法性等原则。创作流程包括策划、设计、制作、测试评估、发布推广和反馈改进。 + +# 🖼️ 数字化图像技术 + +> "数字化图像技术通过将模拟图像转换为数字信号，实现了图像信息的精确记录、高效存储与灵活处理。" + +## 1. 数字化图像技术的概念 + +数字化图像技术是指将传统的模拟图像转换为数字形式，并通过计算机进行存储、处理和传输的技术。其核心在于将连续的光学信号转化为离散的数字信号，使图像能够以二进制数据的形式被电子设备识别和操作。 + +- **图**：物体反射或透射光的分布，是客观世界的反应。 +- **像**：人的视觉系统对图的响应，是人脑对图的印象或认识。 + +## 2. 数字图像的类型 + +根据存储方式和处理方式的不同，数字图像主要分为两大类：**位图**和**矢量图**。 + +### （1）位图 + +位图，亦称栅格图、像素图或点阵图，由许多离散的像素组成。像素作为位图的基本组成单元，通过二进制数记录其位置、颜色等属性信息。 + +- **分辨率**：照片被分割成的小方块数量，分辨率越高，文件体积越大。 +- **颜色深度**：反映图像中每个像素所能表达的颜色种类或色彩的精细程度，通常以“位（bit）”为单位计量。 + +位图图像大小的计算公式为： + +$$ +\text{位图图像大小（B）} = \text{水平像素点数} \times \text{垂直像素点数} \times \frac{\text{颜色深度}}{8} +$$ + + +例如，分辨率为1024 × 768，采用24位真彩色的图像，其数据容量约为2.25 MB。 + +**常见位图文件格式**：BMP（.bmp）、JPEG（.jpg）、TIFF（.tiff）、GIF（.gif）、PNG（.png）。 + +### （2）矢量图 + +矢量图，又叫向量图或绘图图形，由数学算法定义的图形元素组成。它通过点、线和面的巧妙组合来描述图像，仅存储图像的轮廓信息。 + +- **优点**：图像质量不受分辨率变化的影响，放大、缩小或旋转操作不会导致失真。 +- **缺点**：不适合展现丰富的色彩变化与细腻的色彩过渡效果。 + +**常见矢量图文件格式**：CDR（.cdr）、AI（.ai）、EPS（.eps）、DWG（.dwg）。 + +## 3. 数字图像色彩空间 + +色彩是数字图像中最具吸引力和表现力的核心元素，色彩空间是数字世界中表示颜色的一种算法。 + +### （1）色彩三要素 + +- **色相**：区分不同色彩的首要特征，如红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。 +- **明度**：色彩的明亮程度，通过增加或减少光线或调整黑、白成分来改变。 +- **纯度**：色彩中某一特定色成分所占的比例，纯度越高，色彩越鲜艳。 + +### （2）色彩模式 + +- **RGB模式**：基于红（Red）、绿（Green）、蓝（Blue）三种色光的加法混合原理，生成约1670万种颜色。 +- **CMYK模式**：基于青色（Cyan）、品红色（Magenta）、黄色（Yellow）和黑色（Black）的颜料三原色混合，用于彩色印刷。 +- **Lab模式**：与设备无关的颜色系统，包含RGB和CMYK模式中的所有色彩。 +- **HSB模式**：基于色相（H）、饱和度（S）、亮度（B）的色彩模式，更接近人类视觉原理。 + +## 4. 数字图像处理技术 + +数字图像处理技术包含了一系列的操作和算法，用于对图像进行增强、恢复、分割、特征提取及识别等处理。 + +### （1）全局处理技术 + +调整图像的整体效果，如优化亮度与对比度、校正色彩平衡及应用滤镜效果。 + +### （2）局部处理技术 + +对图像中特定局部进行精细修改，如使用仿制图章进行精准修复、涂抹工具实现平滑过渡及橡皮擦进行精确擦除。 + +**应用领域**：医学影像、安防监控、自动驾驶、广告、艺术等。 + +# 🎥 数字化视音频技术 + +## 1. 音频数字化 + +音频数字化是指将模拟音频信号转换为数字格式的过程，包含三个核心步骤：**采样**、**量化**和**编码**。 + +### （1）采样 + +每隔一定时间间隔选取信号样值，替代原本在时间轴上连续的信号，实现模拟信号的离散化。 + +### （2）量化 + +将采样得到的连续幅度值转换为有限数量的离散值。 + +### （3）编码 + +将量化后的值转换成二进制数字，生成二进制编码的声音文件。 + +### 数字音频技术重要指标 + +- **采样频率**：每秒钟采集声音样本的数量，单位赫兹（Hz）。 +- **量化位数**：每个采样点可以表达的不同电平或幅度等级的数量。 +- **声道数**：录制或播放音频时所使用的独立声音通道的数量。 + +音频文件大小的计算公式为： + +$$ +\text{音频大小（B）} = \frac{\text{采样频率（Hz）} \times \text{量化位数（位）} \times \text{声道数} \times \text{时长（秒）}}{8} +$$ + + +**常见音频文件格式**：WAV（.wav）、AIFF（.aif）、MP3（.mp3）、WMA（.wma）、AAC（.m4a）。 + +## 2. 视频数字化 + +视频数字化是将模拟视频信号经过视频采集卡转换成数字视频文件保存在存储设备的过程。 + +### 数字视频技术重要指标 + +- **视频分辨率**：描述视频画面中每行和每列像素数量的参数，单位像素（px）。 +- **颜色深度**：视频画面能够使用的颜色数，颜色深度越大，色彩表现越丰富。 +- **帧率**：每秒钟显示的帧数，单位fps，决定视频播放的流畅度。 + +视频文件大小的计算公式为： + +$$ +\text{视频大小} = \text{视频分辨率} \times \frac{\text{颜色深度}}{8} \times \text{帧率} \times \text{视频持续时间} +$$ + + +**常见视频文件格式**：MP4（.mp4）、MOV（.mov）、AVI（.avi）、WMV（.wmv）、FLV（.flv）。 + +# 💾 数字媒体压缩与存储技术 + +## 1. 数字媒体压缩的原因 + +数字媒体内容的文件体积往往十分巨大，包含大量冗余数据，导致存储和传输不便。数字媒体压缩技术通过减少数据冗余来降低文件大小，同时尽量保持媒体质量。 + +### 数据冗余的类型 + +- **空间冗余**：静态图像中相邻像素的数据高度相似。 +- **时间冗余**：动态图像中相邻帧之间的图像内容存在大量重复或相似性。 +- **视觉冗余**：人类视觉系统对某些细节和变化不敏感。 +- **听觉冗余**：人耳所能听到的声音信号频率范围有限。 + +## 2. 数字媒体压缩的分类 + +- **有损压缩**：在压缩过程中丢失部分数据，以换取更高的压缩率。 +- **无损压缩**：在压缩过程中不丢失任何数据，保持原始文件的完整性。 + +**常见压缩标准**：JPEG（图像）、MPEG（视频）、H.264（视频）。 + +## 3. 数字媒体存储性能指标 + +- **存储容量**：存储设备能够保存的数据量。 +- **传输速率**：数据在存储设备与计算机之间的传输速度。 + +## 4. 云存储 + +云存储具有数据访问快、存储成本低、数据安全性高、跨平台数据共享等优点，广泛应用于数字媒体存储领域。 + +# 🎧 音频压缩与冗余 + +> "音频压缩的核心在于去除冗余信息，从而减小文件大小，同时尽可能保持音质。" + +## 听觉冗余 + +人类听觉系统只能感知一定频率范围内的声音信号，通常为20Hz到20kHz。**听觉冗余**指的是那些超出人类听觉频率范围的声音信号，即使被记录下来，也无法被人耳察觉。因此，在音频压缩过程中，可以安全地去除这些无法被感知的信号，从而减小文件大小。 + +## 编码冗余 + +**编码冗余**是由于数据表示方式而产生的冗余。例如，在一段包含大量重复字符的文本中，可以使用压缩编码来表示这些重复字符，从而减小数据量。例如，字母序列“AABBBCCCCDDDDDDDD”可以用压缩编码“2A3B4C8D”来表示，原本需要17个字符的文本，通过编码只需要8个字符。 + +## 知识冗余 + +**知识冗余**是指由于先验知识而产生的冗余。例如，在人脸识别任务中，人脸具有固定的结构特征，如眼睛、鼻子和嘴巴的位置关系。这些信息可以作为先验知识来指导数据压缩过程，从而去除那些不影响识别结果但增加数据量的冗余信息。 + +# 📁 数字媒体压缩的分类 + +## 有损压缩 + +**有损压缩**是一种在压缩过程中会丢失部分信息的压缩方法。解压缩后的信息与原始信息存在差异，但这种差异通常在人耳或人眼可接受的范围内。有损压缩广泛应用于语音、图像和视频数据的压缩中，因为它能够提供较高的压缩比，从而显著减小文件大小。常见的有损压缩格式包括JPEG、MP3、RM、RMVB、WMA和WMV等。 + +## 无损压缩 + +**无损压缩**是一种在压缩过程中不会丢失任何信息的压缩方法。解压缩后的信息与原始信息完全相同。这种压缩方法通常用于需要保持数据完整性的场合，如文本数据、程序和特殊应用场合的图像数据（如指纹图像、医学图像等）的压缩。常见的无损压缩格式包括GIF、APE、FLAC、TAK、TTA和ZIP等。 + +# 📸 数字媒体压缩的标准 + +## 静态图像压缩标准（JPEG） + +JPEG标准是由国际标准化组织（ISO）、国际电工委员会（IEC）以及国际电信联盟电信标准化部门（ITU-T）联合制定的静态图像压缩标准。JPEG标准主要分为三种类型： + +- **标准JPEG**：图像按由上至下的顺序逐行显示，直至下载完成才能展现完整图像。 +- **渐进式JPEG**：在下载过程中，先快速呈现出图像的粗略外观，随后逐渐细化至完整内容。 +- **JPEG 2000**：作为JPEG的最新标准，JPEG 2000具有极高的灵活性，支持无损压缩和有损压缩，并在有损压缩条件下也能呈现出更高品质的图像效果。 + +## 动态图像压缩标准（MPEG、H.264） + +### MPEG标准 + +MPEG标准是由国际标准化组织和国际电工委员会联合成立的**运动图像专家组**开发的，包括MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7、MPEG-21等。MPEG-4是目前主流的动态图像压缩标准，它引入了基于对象的编码技术，能够分离背景和前景，从而实现更灵活的压缩和编辑。MPEG-4广泛应用于网络视频流、移动设备和视频会议，典型文件格式包括.mp4、.avi和.mov。 + +### H.264标准 + +H.264标准是由国际电信联盟的视频编码专家组与运动图像专家组联合提出的视频压缩标准。它在MPEG-4标准的基础上进行了开发，显著提高了压缩比，并带来了更高质量的画面效果。H.264目前被广泛应用于高清晰度电视中。此外，H.265和H.266标准在视频传输和存储方面展现了更显著的优势。 + +# 💾 数字媒体存储技术 + +## 常见存储设备 + +数字媒体存储设备包括： + +- **内置存储设备**：硬盘驱动器（HDD）、固态硬盘（SSD） +- **便携式存储介质**：SD卡、USB闪存驱动器、光盘和DVD +- **云存储服务**：如百度网盘、华为手机云盘等 + +## 存储性能指标 + +### 存储容量 + +**存储容量**是指存储介质能够存储的最大数据量，通常以字节（Byte）为单位，常见的容量单位包括KB、MB、GB、TB等。 + +### 传输速率 + +**传输速率**是指存储介质在读取或写入数据时的速度，通常以每秒传输的比特数（bps）或字节数（Bps）为单位。固态硬盘（SSD）的传输速率通常能达到500MB/s到3500MB/s甚至更高，远高于机械硬盘（HDD）。 + +## 云存储 + +**云存储**通过将网络中大量不同类型的存储设备整合起来，实现协同工作，共同为用户提供数据存储和业务访问服务。云存储具有以下优势： + +- **近乎无限的存储空间** +- **高效管理数字媒体内容** +- **分布式架构加速数据访问** +- **跨平台数据共享** + +# 📡 数字媒体传输技术 + +## 常见传输技术 + +数字媒体传输技术包括： + +- **流媒体技术**：分为实时流式传输和顺序流式传输 +- **P2P传输技术** +- **HTTP/HTTPS传输技术** +- **FTP传输技术** +- **无线传输技术** + +## 应用领域 + +数字媒体传输技术在以下领域有广泛应用： + +- **娱乐与社交**：支持视频点播、网络直播、社交平台的视频分享和实时互动 +- **教育与远程协作**：借助高清视频会议和实时互动工具，实现远程教学与协作 +- **医疗与远程服务**：支持视频会诊、远程手术指导和医学影像传输 +- **广告与营销**：赋能在线视频广告、社交媒体广告以及AR/VR互动营销 +- **广播与文化传播**：支撑数字电视和在线新闻的实时传播，推动虚拟博物馆、数字艺术等文化创新 + +## 发展趋势 + +数字媒体传输技术的发展趋势包括： + +- **更高速度**：随着5G、6G等新一代通信技术的发展，传输速度将进一步提升 +- **更广覆盖**：向更广泛的地区和领域拓展 +- **更强互动**：结合VR、AR等技术，带来更加真实和沉浸式的互动体验 +- **更智能化**：与人工智能技术相结合，实现智能化的内容推荐、分发和管理 + +# 📷 摄影摄像技术 + +## 🎯 摄影器材与基础操作 + +### 1. 相机分类 +- **单反相机**：单镜头反光相机，具有可更换镜头和反光板结构。光线通过镜头进入相机，经反光板反射到五棱镜，再折射入取景器。按下快门时，反光板抬起，光线直接射到感光元件上曝光成像。 +- **无反相机**：无反光镜的可换镜头相机，取消了反光板和五棱镜结构，机身更轻便。光线直接照在感光元件上曝光成像。 + +### 2. 镜头分类 +- **广角镜头**：焦距为35mm以下，景深大，视角宽广，适合拍摄风光、建筑。 +- **标准镜头**：焦距在35mm以上70mm以下，与人眼自然视角相似，画面无显著变形，适合拍摄人像。 +- **长焦镜头**：焦距在70mm以上，可拉近远处主体，景深较小，背景虚化明显，适合拍摄野生动物、体育赛事、舞台演出等。 + +### 3. 摄影辅助设备 +- **三脚架**：通过三条可调节支腿支撑设备，提供稳定性，避免手持拍摄时的抖动，常用于风光摄影、长曝光摄影、视频录制等。 +- **稳定器**：通过机械或电子技术抵消设备抖动，常用于拍摄移动镜头、实现复杂运镜。 +- **无人机**：通过无线遥控或自主飞行的航空设备，搭载摄像头后可实现航拍、测绘等功能，提供全新视角。 + +### 4. 摄影基础操作 +- **对焦**： + - **自动对焦（AF）**：相机驱动镜头对焦马达，使拍摄主体清晰对焦。分为单次自动对焦模式和连续自动对焦模式。 + - **手动对焦（MF）**：拍摄者手动旋转镜头对焦环，调整焦点位置以实现清晰成像。 +- **曝光三要素**： + - **光圈**：控制进光量和景深。大光圈（如f/2.8）进光量多，景深小；小光圈（如f/11）进光量少，景深大。 + - **快门**：控制光线照射感光元件的时间。快速快门（如1/2500s）凝固运动物体；慢速快门（如1/30s）产生拖影，形成动感模糊效果。 + - **感光度（ISO）**：衡量相机感光元件对光线的敏感程度。ISO值越高，感光度越高，但噪点增多，画质下降。 +- **色温与白平衡**： + - **色温**：描述光源颜色的物理量，单位为开尔文（K）。低色温（2000K-4000K）为暖色调，中色温（4000K-6000K）为中性白，高色温（6000K-10000K）为冷色调。 + - **白平衡**：相机内置程序调整照片色彩，使照片中的白色物体在不同光源下仍呈现真实白色，纠正因光源色温差异导致的颜色偏差。 + +## 🎥 摄像技术 + +### 1. 固定镜头 +- **定义**：摄像机在拍摄过程中位置固定，镜头角度和焦距不变。 +- **特点**：画面稳定，适合用于对话场景、静态展示等。 + +### 2. 运动镜头 +- **定义**：摄像机在拍摄过程中位置、角度或焦距发生变化。 +- **分类**： + - **推镜头**：摄像机向被摄主体方向推进，或变动镜头焦距使画面框架由远而近向被摄主体不断接近。 + - **拉镜头**：摄像机逐渐远离被摄主体，或变动镜头焦距使画面框架由近至远与主体拉开距离。 + - **摇镜头**：摄像机机位不动，变动摄像机光学镜头轴线，左右或上下旋转。 + - **移镜头**：摄像机在空间中移动，通常沿着轨道或使用稳定器进行拍摄。 + - **跟镜头**：摄像机跟随被摄物体移动，保持物体在画面中的位置相对稳定。 + - **升降镜头**：摄像机通过升降设备（如摇臂或无人机）进行垂直移动，画面从低处升到高处或从高处降到低处。 + +## 📚 实践活动 + +### 1. 校园主题拍摄活动：镜头中的职教之美 +- **要求**： + - 使用广角镜头拍摄实训教室全景，展现产教融合成果。 + - 使用标准镜头拍摄师生技能操作特写，突出师生工匠精神。 + - 使用长焦镜头拍摄设备局部，聚焦师训细节。 + - 精选照片并编辑成《镜头中的职教之美》组照。 + +### 2. 校园主题拍摄活动：定格运动青春 +- **要求**： + - 分别采用大光圈、小光圈拍摄运动会或体育课的人物特写与全景照片，对比画面曝光量差异，观察背景虚化效果与画面层次感变化。 + - 使用高速快门捕捉百米赛跑冲刺瞬间，低速快门追随拍摄长跑同学，对比运动物体清晰度与背景模糊效果。 + - 在室内体育馆暗光环境下固定光圈、快门参数，分别以ISO 400、1600、6400拍摄同一场景运动员，观察画面亮度与噪点控制的平衡关系。 + - 精选照片作品，附上对应的参数说明，并记录拍摄手记，分析参数选择对画面效果的影响。 + +### 3. 校园主题拍摄活动：青春万象 +- **要求**： + - 分别使用远景、全景、中景、近景、特写等不同景别，拍摄校园人物照片。 + - 将照片导入到电脑中，按照景别分类，挑选最满意的照片，并记录拍摄手记，分析不同景别的应用场景。 + +### 4. 校园主题拍摄活动：我的美好校园生活 +- **要求**： + - 小组合作，以“我的美好校园生活”为主题，拍摄短片，规划至少8个镜头，时长1分钟左右。 + - 拍摄完成后，将不同视频片段导入到电脑中，标注好每个镜头的类型、作用及设备需求。 + - 小组内各成员进行观看与讨论，记录不同运镜方式下视频的特点。 + +## 📖 课外拓展 + +### 中国摄影发展史 +- **萌芽期（1840年-1911年）**：摄影术随西方列强传入中国，最初用于商业人像拍摄和地理勘察。 +- **探索期（1912年-1949年）**：摄影开始应用于新闻报道和艺术创作。 +- **发展期（1950年-1978年）**：新中国成立后，摄影成为重要的宣传媒介。 +- **转型期（1979年-1999年）**：改革开放带来思想解放，摄影创作呈现多元化趋势。 +- **繁荣期（2000年至今）**：数码技术革命彻底改变了摄影生态，摄影创作群体扩大，题材更加丰富。 + +### 中国摄像技术的百年奋斗与创新之路 +- **萌芽与探索（20世纪初-1949年）**：摄像技术作为“舶来品”传入中国，主要用于电影拍摄。 +- **起步与发展（1949年-1978年）**：新中国成立后，国家高度重视科技发展，摄像技术迎来新的发展机遇。 +- **改革与腾飞（1978年-2012年）**：改革开放为中国摄像技术发展注入强劲动力，应用领域不断拓展。 +- **创新与引领（2012年至今）**：人工智能、大数据、云计算等新技术推动摄像技术不断创新与引领。 + +# 📸 摄影摄像技术与应用 + +## 摄像技术的发展与未来方向 +- **超高清**：中国摄像企业在超高清领域取得突破性进展，部分技术已达到国际领先水平。 +- **智能化**：结合人工智能技术，摄像设备具备更强的感知与处理能力。 +- **网络化**：5G技术的成熟推动摄像技术向网络化方向发展。 +- **融合化**：摄像技术与其他领域（如虚拟现实）深度融合，拓展应用场景。 + +## 摄影摄像基础知识 +### 对焦技术 +- **单次自动对焦**：适合静态场景。 +- **连续自动对焦**：适合动态场景，如舞台演出中快速移动的演员。 + +### 曝光三要素 +1. **光圈**：控制进光量，影响景深。 +2. **快门速度**：决定曝光时间，影响运动物体的清晰度。 +3. **ISO感光度**：影响画面亮度和噪点。 + +### 色温与白平衡 +- **色温**：决定画面的冷暖色调，色温值越高，画面越偏冷。 +- **白平衡**：确保白色物体在不同光线下的色彩还原准确。 + +### 构图与景别 +- **景别分类**： + - **远景**：展现环境全貌。 + - **全景**：包含主体与环境关联。 + - **中景**：表现人物肢体语言。 + - **近景**：突出主体细节。 + - **特写**：捕捉局部纹理。 + +### 固定镜头与运动镜头 +- **固定镜头**：画面稳定，适合静态场景。 +- **运动镜头**： + - **推镜头**：表现情感变化。 + - **拉镜头**：展现环境与主体的关系。 + - **摇镜头**：横向或纵向移动视角。 + - **跟镜头**：跟随主体移动。 + +## 单元评测 +### 单项选择题 +1. **无人机拍摄的核心优势**：提供独特视角。 +2. **长焦镜头的特点**：背景虚化。 +3. **表现人物全身或场景全貌的景别**：全景。 +4. **凝固运动物体的快门选择**：快速快门。 +5. **光圈的主要作用不包括**：改变色温。 +6. **适合拍摄风光与建筑的镜头**：广角镜头。 +7. **表现人物情感变化的运动方式**：推镜头。 +8. **固定镜头的主要特点**：画面稳定。 +9. **舞台演出中对焦方式选择**：连续自动对焦。 +10. **将主体置于画面中心的构图法**：中心构图法。 + +### 多项选择题 +1. **影响曝光效果的因素**：光圈大小、快门速度、ISO感光度。 +2. **适合使用低感光度拍摄的场景**：光线充足的户外风景、需要长时间曝光的夜景、追求细腻画质的人物特写。 +3. **长焦镜头的适用场景**：野生动物摄影、体育赛事、人像特写。 +4. **关于景别的正确描述**：远景展现环境全貌、特写捕捉局部纹理、中景表现人物肢体语言、全景包含主体与环境关联。 +5. **运动镜头的拍摄手法**：推镜头、摇镜头、升降镜头。 + +### 判断题 +1. **感光度越高，画质越好**：错误。 +2. **手动对焦在弱光环境下更可靠**：正确。 +3. **固定镜头适合拍摄动态追踪的体育赛事**：错误。 +4. **快门速度1/1000s适合拍摄瀑布的丝滑效果**：错误。 +5. **广角镜头适合拍摄人像特写**：错误。 +6. **无反相机相比单反相机更轻便**：正确。 +7. **稳定器可完全替代三脚架的功能**：错误。 +8. **标准镜头的透视关系接近人眼**：正确。 +9. **色温值越高，画面色调越偏冷**：正确。 +10. **利用线条引导观众视线的构图方式是三分构图法**：错误。 + +### 综合题 +1. **凝固运动瞬间的快门选择**：高速快门。 +2. **展现运动会场全貌的镜头与景别选择**：广角镜头、远景。 +3. **复杂光线下的白平衡调整**：根据现场光线选择预设白平衡模式。 + +### 简答题 +1. **曝光三要素及其影响**： + - 光圈：控制进光量，影响景深。 + - 快门速度：决定曝光时间，影响运动物体的清晰度。 + - ISO感光度：影响画面亮度和噪点。 +2. **景别分类及作用**： + - 远景：展现环境全貌。 + - 特写：捕捉局部纹理。 +3. **运动镜头的分类及推镜头的作用**： + - 分类：推镜头、拉镜头、摇镜头、跟镜头。 + - 推镜头：表现情感变化。 + +# 🖼️ 数字媒体技术应用 + +## 图形图像处理技术 +### 数字图像处理技术 +- **图像增强**：优化图像信息表达，改善视觉质量。 +- **图像复原**：修复受损或退化的图像，恢复原始状态。 +- **图像分割**：将图像划分为特定区域，提取感兴趣部分。 +- **特征提取**：从图像中提取有意义的特征，用于分类或识别。 +- **图像压缩**：减少图像数据冗余，便于存储和传输。 + +### 计算机图形处理技术 +- **图形生成与建模**：创建和编辑三维几何模型。 +- **图形渲染**：将三维场景转换为二维图像，生成逼真效果。 +- **人机交互**：设计直观、易用的图形用户界面。 + +## 数字视音频技术 +### 数字音频技术 +- **语音合成**：将文本转换为语音。 +- **音频处理**：录制、编辑、压缩和播放音频。 + +### 数字视频技术 +- **视频存储与编辑**：利用数字化手段进行视频处理。 +- **影视特效**：通过计算机技术创建或增强视觉效果。 + +## 实践活动 +### 学生技能大赛参赛照片处理 +1. **更改宽高比例**：使用Photoshop或GIMP。 +2. **更换背景颜色**：使用抠图工具或背景替换功能。 +3. **更改文件格式**：通过“另存为”功能选择JPG、JPEG或PNG格式。 +4. **压缩文件大小**：使用图像压缩技术，减少文件大小。 + +### 制作“春天的交响乐”宣传海报 +1. **策划阶段**：确定主题为“春天的交响乐”，以绿色为主色调。 +2. **设计阶段**：使用Photoshop绘制音符、添加蝴蝶和植物素材。 +3. **制作阶段**：添加文字“春天的交响乐”，调整字体和颜色。 + +### 使用Adobe Illustrator设计“时光咖啡”招牌 +1. **绘制圆形边框**：使用椭圆工具创建圆形路径。 +2. **输入文字**：使用文字工具输入“时光”，转换为路径并编辑。 +3. **添加装饰元素**：绘制咖啡杯简图，调整文字与圆形路径的交叉部分。 +4. **保存与导出**：保存为.ai格式，导出为.tif格式。 + +# 🎤 语音合成与识别技术 + +> "语音合成是将文字信息转化为拟人化、高自然度语音输出的技术。" + +## 传统语音合成方法 + +1. **拼接合成**：通过拼接预录制的语音片段实现语音合成。 +2. **参数合成**：依赖数学模型生成语音。 + +## 深度学习推动语音合成 + +近年来，深度学习技术的引入极大地推动了语音合成的发展，语音合成的自然度和准确度不断提升，已经能够生成更加自然、流畅的语音。 + +## 语音识别技术 + +> "语音识别是将语音信号转化为可理解文本形式的技术。" + +### 语音识别过程 + +1. 分析语音的声学特征。 +2. 识别出语音中的音素、词汇和语句。 +3. 将其转化为可读的文本形式。 + +### 深度学习在语音识别中的应用 + +随着深度学习的兴起，基于深度神经网络（DNN, Deep Neural Network）的语音识别技术取得重大突破，大幅降低了识别错误率。近年来，端到端的语音识别模型的出现，使其能够在复杂环境下实现更高效、精准的语音到文本转换。 + +# 🎥 数字视频处理与后期特效技术 + +## 数字视频编辑 + +### 非线性编辑方法 + +> "非线性编辑是一种基于数字化的视频编辑方法，允许用户自由访问、调整和重组视频片段，无需按时间顺序操作。" + +#### 非线性编辑的优势 + +- 制作更灵活高效。 +- 编辑造成的视音频质量损失几乎可以忽略不计。 +- 设备更小型、功能集成度更高、价格更低。 + +### 典型非线性编辑流程 + +1. 将素材导入编辑软件。 +2. 利用软件提供的功能进行剪辑、添加转场、添加特效等。 +3. 最后进行渲染导出。 + +## 抠像技术 + +> "抠像技术能将视频中的主体（如人物）从原背景中精准分离，便于后期自由替换场景或叠加特效。" + +### 传统抠像方法 + +依赖绿幕或蓝幕拍摄，通过颜色差异识别主体。 + +### 技术突破 + +随着技术突破限制，无需绿幕也能识别边缘。 + +### 应用场景 + +- 电影特效中，演员在绿幕前表演，后期替换为太空或战场等场景。 +- 天气预报中，主持人站在绿幕前，播出时背景替换为动态地图。 +- 短视频创作中，用户可通过手机APP一键更换背景。 + +## 调色技术 + +> "调色技术主要是通过调整画面的色调、对比度、饱和度等参数，来增强视觉效果，营造特定氛围或风格。" + +### 调色技术的功能 + +1. 修正拍摄时的光线、色彩偏差。 +2. 根据创作需求进行艺术化的色彩重塑。 +3. 使作品更加符合导演的创意意图，提升整体的视觉吸引力和情感表达。 + +# 🤖 数字视音频的AI新应用 + +## AI生成视频技术 + +> "AI生成视频技术利用深度学习、计算机视觉与自然语言处理技术，通过算法自动生成或辅助创作视频内容。" + +### 形式 + +- 文本生成视频。 +- 图像生成视频。 +- 视频风格迁移。 + +## AI换脸技术 + +> "AI换脸技术利用人脸检测、特征点定位等技术分析并学习人脸特征，通过图像融合技术将目标人脸替换到视频或图片中，实现“以假乱真”。" + +### 应用场景 + +- 短视频特效（如变身明星）。 +- 影视替身拍摄。 +- 虚拟主播。 + +## 数字人技术 + +> "数字人技术能创造高度逼真的虚拟人物。" + +### 应用场景 + +- 历史课上，数字人技术可以让课本中的历史人物“活”起来，动一动、开口说话。 +- 短视频中，可以用数字人技术生成一个虚拟主播，让它代替你讲解内容，甚至模仿你的表情和动作。 + +### 问题与风险 + +- 版权归属界定模糊，易引发法律纠纷。 +- 存在伦理风险，可能被恶意用于虚假信息传播、身份伪造等。 +- 隐私泄露、数据安全等风险。 +- 过度依赖技术可能导致人们创造力下降。 + +# 🎬 实践活动：AI生成“植树节”宣传视频 + +## 操作步骤 + +1. 在浏览器中搜索并打开“即梦AI”网站，选择“AI视频”中的“视频生成”。 +2. 在文本生视频的提示词对话框中，输入例如“宣传植树节”“宣传绿色环保、倡导低碳生活”等提示词，尝试生成视频。 +3. 生成视频后，将视频保存到本地电脑，利用班会在班级里组织宣传绿色环保，倡导低碳生活活动。 + +# 🎧 数字视音频技术体验 + +## 音频制作软件 + +### Adobe Audition + +> "Adobe Audition是Adobe公司开发的专业音频编辑软件，支持多音轨、多种音频格式、多种音频特效，广泛应用于音乐制作、影视音频处理、广播电台节目及广告制作、游戏音效设计等多个领域。" + +### GoldWave + +> "GoldWave是一款经典且广受欢迎的音频编辑软件，集声音编辑、播放、录制和转换等功能，主要应用于个人创作、教育领域音频处理、中小型商业项目制作及基础音频修复等场景。" + +## 视频制作软件 + +### Adobe Premiere + +> "Adobe Premiere是Adobe公司推出的一款专业视频编辑软件，具备视频剪辑、多轨编辑、音频处理、色彩校正、特效添加、字幕制作等多种功能，广泛应用于电影制作、电视剧剪辑、广告制作、短视频创作、纪录片后期制作等领域。" + +### 剪映 + +> "剪映是字节跳动公司推出的一款简单易用且功能丰富的视频编辑软件，具备视频剪辑、音乐合成、字幕制作、特效添加、字幕解说转换、水印祛除等多种功能，广泛应用于日常生活记录、短视频创作分享、商业宣传视频制作、自媒体内容生产、线上课程视频编辑等领域。" + +## 后期特效制作软件 + +### Adobe After Effects + +> "Adobe After Effects是Adobe公司推出的一款视频后期特效制作软件，具备动画制作、粒子特效、3D图层渲染、绿幕抠像、光效模拟、复杂合成、表达式脚本控制等多种功能，广泛应用于电影片头制作、广告特效包装、MG动画设计、影视级视觉特效合成等领域。" + +# 🎞️ 实践活动：制作摄影社团“年度混剪”视频 + +## 任务分析 + +### 策划阶段 + +1. 理解主题：回顾摄影社团过去一年中的点点滴滴，明确如何通过视频展现社团的奋斗历程与成长瞬间。 +2. 素材整理：整理社团过去一年的摄影作品、拍摄花絮等素材，并进行分类整理。 +3. 脚本设计：规划每个画面的内容、时长、特效和音乐搭配，确保视频逻辑连贯，情感表达充分。 + +### 设计阶段 + +1. 风格确定：根据想要传达的情感和主题，确定视频的整体风格。 +2. 音乐挑选：挑选与视频风格和情感变化相契合的背景音乐。 + +### 制作阶段 + +1. 工具选择：选择合适的视频剪辑软件，如Adobe Premiere Pro。 +2. 视频剪辑：按照策划阶段编写的脚本进行粗剪，将素材拼接成初步的视频序列。 +3. 特效添加：为视频添加各种特效，如照片淡入淡出、画面局部放大、光影闪烁等。 +4. 音频处理：将选定的背景音乐导入剪辑软件，根据视频节奏和情感变化调整音乐的音量、淡入淡出效果等。 + +### 测试评估阶段 + +1. 作品测试：反复观看，调整镜头顺序和时长，确保节奏紧凑，情感表达流畅。 +2. 反馈改进：组织社团成员观看完整视频，收集反馈意见，根据反馈进行最后的调整和优化。 + +# 🎥 课外拓展：国产优秀科幻电影《流浪地球2》 + +## 面部捕捉与AI技术 + +> "影片通过面部捕捉与AI技术，实现了对演员面部年龄变化的精准呈现。" + +### 技术流程 + +1. 收集目标演员的大量影像资料，用于训练AI模型。 +2. 生成不同年龄段的面部特征。 +3. 艺术家进行手工调整，确保角色的面部表情自然、真实且富有情感。 + +## AI声音修复技术 + +> "影片中另一项令人瞩目的技术成就是对演员声音的AI修复。" + +### 技术流程 + +1. 借助先进的AI技术，对演员的原声进行精心修复。 +2. 保留演员独特的音色，让每一句话都显得坚定而有力。 + +# 🤔 思考提升：AI剪辑工具 + +1. AI剪辑工具在自动生成视频时，其依据的数据算法能否真正理解视频内容所蕴含的情感？ +2. 若AI剪辑系统持续学习某位剪辑师风格并批量复制，这是否构成对创作者个人艺术的剽窃？ +3. 如何正确看待AI剪辑工具？ + +# 🎨 数字动画技术 + +## 动画的基本概念 + +> "动画是一种通过连续播放静态图像或模型，利用人眼的视觉暂留现象产生动态效果的艺术形式与技术。" + +## 动画原理 + +### 视觉暂留 + +> "视觉暂留是指人眼在观察景物时，光信号传入大脑神经需要经过一段短暂的时间。当光的作用结束后，视觉形象并不立即消失，而是会在视网膜上停留0.1至0.4秒的时间。" + +### 似动现象 + +> "似动现象是一种通过视觉幻觉产生的运动假象，观察者在静止的物体间看到了运动，或在没有连续位移的地方看到了连续运动。" + +## 动画的分类 + +### 二维动画 + +> "二维动画是通过在二维平面上绘制和操纵图像来创造运动幻觉的动画形式。" + +### 三维动画 + +> "三维动画是通过计算机图形技术创建的动态影像。" + +### 定格动画 + +> "定格动画是通过逐格地拍摄对象使之连续放映，从而产生仿佛活了一般的人物或任何想象中的角色。" + +## 数字动画的关键技术 + +### 关键帧技术 + +> "关键帧是动画制作中用于定义运动起止点或转折点的核心画面。" + +### 动作捕捉技术 + +> "动作捕捉技术是通过在生物体关键解剖位点部署传感器，实时记录运动轨迹并映射至数字模型的核心技术。" + +### 物理模拟技术 + +> "物理模拟技术通过计算机程序模仿真实世界的物理规律，让虚拟物体像现实中一样运动变化。" + +# 🎬 实践活动：制作简易手翻书《调皮的小球》动画 + +## 操作步骤 + +1. 参考小球的弹跳轨迹，在10张便签纸上绘制10个小球。 +2. 快速翻动便签纸，可以观察到小球的下落和弹跳过程。 + +# 🎨 数字动画技术体验 + +## 二维动画制作软件 + +### Adobe Animate + +> "Adobe Animate利用矢量绘图引擎和骨骼绑定系统，可快速实现补间动画与交互式内容创作。" + +### TVPaint Animation + +> "TVPaint Animation广泛用于传统手绘动画、定格动画和数字动画创作。" + +## 三维动画制作软件 + +### 3ds Max + +> "3ds Max在建筑可视化与游戏过场动画领域表现卓越。" + +### Maya + +> "Maya作为电影工业的标准工具，凭借Bifrost流体模拟系统和HumanIK高级角色绑定模块，成为复杂角色动画与特效制作的首选。" + +### Blender + +> "Blender作为开源全流程工具提供了从建模、雕刻到渲染的一站式解决方案。" + +## 人工智能辅助动画制作工具 + +### Adobe Character Animator + +> "Adobe Character Animator可以通过摄像头和麦克风实时捕捉面部表情和语音，自动生成角色动画。" + +### DeepMotion + +> "DeepMotion工具利用AI和机器学习技术，将视频中的动作转化为3D动画。" + +# 🎬 实践活动：制作《小球形变弹跳》二维动画 + +## 任务分析 + +### 策划阶段 + +1. 理解主题：展示小球垂直弹跳的物理运动规律。 +2. 主要运动过程：下落加速 → 触地挤压形变 → 弹起恢复形变 → 运动轨迹循环。 + +### 设计阶段 + +1. 利用形变（压扁小球）和缓动效果模拟真实弹跳。 +2. 时间轴规划总时长为30帧。 + +### 制作阶段 + +1. 采用二维动画制作软件Adobe Animate 2021进行制作。 +2. 关键步骤：创建舞台、绘制元件、关键帧设置、位置调整、形变操作、补间动画、调整补间属性。 + +### 测试评估阶段 + +1. 根据输出的效果，进行细节改动。 +2. 以小组为单位，对完成的小球形变弹跳动画效果进行交流、分析、评价。 + +# 🎨 动画制作与数字媒体技术 + +## 🖌️ 绘制与转换元件 + +1. **绘制圆形** + - 使用“填充颜色”工具选择黑色。 + - 在舞台底部按住 `Shift` 键拖动绘制一个正圆。 + - 通过右侧的属性面板精确调整圆形的大小。 + +2. **转换为元件** + - 全选圆形，右键点击并选择“转换为元件”。 + - 在弹出的窗口中，为元件命名为“小球”，类型选择“图形”，注册点选为中心。 + - 点击确定后，圆形外框会显示一个蓝色方框，标识其已被转换为元件。 + +## ⏱️ 关键帧设置 + +1. **插入关键帧** + - 时间轴面板中，第1帧已经有初始关键帧。 + - 在第10帧、第13帧、第15帧和第25帧分别插入关键帧，完成一个完整的周期。 + - 在第30帧右键点击选择“插入关键帧”，以延长普通帧的显示时间。 + +2. **小球位置调整** + - 选中舞台上的小球，按住 `Shift` 键垂直上下移动，调整小球的位置。 + +## 🎬 形变与补间设置 + +1. **形变与补间动画** + - 在第13帧将球压扁。 + - 选中所有关键帧，右键创建“补间动画”。 + - 在补间属性面板中调整缓动值，使落下和弹起的效果更逼真。 + +2. **动画预览与调试** + - 点击菜单“控制”→“测试影片”（快捷键 `Ctrl+Enter`），或点击时间轴上方的“播放”按钮进行实时预览。 + - 使用“绘图纸外观”按钮查看运动轨迹，确保运动流畅。 + - 若需要增强弹性感，可以调整第13帧的挤压程度，增加变形效果。 + +## 📚 课外拓展：中国优秀动画电影作品 + +### 《哪吒之魔童闹海》 + +1. **画面表现力** + - **场景设计**：从陈塘关的古朴风貌到海底世界的奇幻绚丽，场景设计丰富多样且极具想象力。 + - **角色建模**：角色建模精细，人物形象生动逼真，特别是哪吒的表情变化丰富。 + +2. **特效制作** + - **粒子特效**：大量运用粒子特效增强视觉冲击力，如火焰、水柱、闪电等。 + - **流体模拟**：海水、岩浆等流体物质的运动自然流畅，给观众带来强烈的视觉冲击。 + +3. **技术创新** + - **动态水墨渲染引擎**：将中国传统水墨画的“气韵生动”融入3D动画，实现毛笔在宣纸上晕染渗透的实时模拟。 + - **AI算法的应用**：学习中国传统水墨画风格，自动生成背景纹理，预测水流、火焰的物理轨迹。 + +4. **文化表达** + - **传统文化元素的融入**：巧妙地将敦煌壁画色彩、山海经神兽造型等传统文化元素融入动画技术中。 + - **主题的深化**：通过技术手段强化“我命由我不由天”的主题，传递生命重生的哲学意义。 + +## 📝 单元评测 + +### 1. 单项选择题 + +1. 在图像处理中，图像分割的目的是（ ）。 + A. 增强图像对比度 + B. 将图像分成多个区域 + C. 去除图像噪声 + D. 压缩图像文件 + +2. 计算机图形学的基础是（ ）。 + A. 基本图形生成 + B. 曲线和曲面建模 + C. 三维建模 + D. 自然现象建模 + +3. 在计算机图形生成技术中，（ ）技术用于模拟烟雾、火焰等动态效果。 + A. 粒子系统 + B. 自然现象建模 + C. 三维建模 + D. 曲面建模 + +### 2. 多项选择题 + +1. 下列关于图像增强和图像复原的描述说法正确的有（ ）。 + A. 图像增强的目的是改善图像的视觉效果 + B. 图像复原一般采用去噪、去模糊等方式 + C. 相比图像增强技术，图像复原通常更加简单 + D. 图像增强时，一般需要了解图像退化的模型和原因 + +2. 数字视频非线性编辑有（ ）优势。 + A. 必须按时间顺序操作 + B. 可随时插入或删除片段 + C. 需要昂贵硬件支持 + D. 编辑过程可即时预览 + +### 3. 判断题 + +1. 计算机图形处理技术致力于创建逼真的视觉内容，能对内容进行分析、增强、压缩、复原等。（ ） +2. 人脸识别、指纹识别等在图像处理技术中应用了图像分割技术。（ ） +3. 计算机图形处理技术中人机交互的核心目标是设计直观、易用的图形用户界面，提升用户的体验。（ ） + +### 4. 综合题 + +1. 小华需要在Photoshop中处理海报的高清图片，以下操作是正确的有（ ）。 + A. 使用“裁剪工具”调整图片大小 + B. 使用“高斯模糊”滤镜可以让图像看起来更加自然平滑 + C. 使用“图像”-“调整”-“亮度/对比度”命令调整图像的亮度 + D. 使用“修复画笔工具”去除咖啡杯上的LOGO + +2. 海报的矢量图除了使用Illustrator绘制外，还可以使用（ ）工具。 + A. CorelDRAW + B. 系统自带的“画图” + C. Canva + D. Snapseed + +3. 剪辑校园风景和才艺表演视频素材时，若要快速去除视频中不需要的部分，在Premiere中应使用以下哪种工具？（ ） + A. 选择工具 + B. 波纹编辑工具 + C. 剃刀工具 + D. 滑动工具 + +4. 当在After Effects中为特效元素添加动画效果时，以下哪个操作是必须的？（ ） + A. 导入外部素材 + B. 设置关键帧 + C. 调整图层顺序 + D. 应用滤镜效果 + +# 🖥️ 数字展馆与虚拟旅游 + +> "数字化技术与虚拟现实的结合为展馆带来了全新的可能性，观众可以全方位、多角度地观察展品，仿佛置身于展品所处的历史或文化场景中，获得更加沉浸式的体验。" + +## 传统展馆的局限性 +传统展馆主要依赖静态的展品陈列、图片和影像来传递信息，这种展示方式往往难以让观众获得全面而深入的体验。 + +## 数字化技术的创新 +- **高精度数字化采集**：通过对展品进行高精度的数字化采集，结合虚拟现实技术，观众可以全方位、多角度地观察展品。 +- **沉浸式体验**：观众仿佛置身于展品所处的历史或文化场景中，获得更加沉浸式的体验。 +- **文物保护与传承**：数字化技术为文物保护与传承提供了创新途径，避免实物因时间或环境因素而受损，同时让后人通过虚拟现实技术“亲临”历史现场。 + +## 虚拟旅游 +- **全景拍摄与数字化技术**：虚拟旅游以真实景区为蓝本，通过全景拍摄和数字化技术，将景区的自然风光与文化景观精准还原至虚拟空间中。 +- **智能导览功能**：配备智能导览功能，游客能够以第一视角沉浸式体验景区的每一处细节，打破时空限制，足不出户便能畅游世界。 + +# 🎮 增强现实技术（AR） + +> "增强现实（Augmented Reality，简称AR）是一种融合了计算机视觉、传感器技术、人工智能和3D渲染等多种技术的交互式数字体验。" + +## 增强现实的定义 +增强现实通过摄像头、智能设备或AR眼镜采集现实世界的信息，并将计算机生成的虚拟内容（如图像、声音、文本和3D模型等）叠加到真实环境中，使用户能够在现实世界中感知并与虚拟元素交互。 + +## 增强现实的主要特征 +1. **虚实结合**：虚拟物体和现实世界无缝融合，用户可以在现实环境中看到并与虚拟内容进行互动。 +2. **实时交互**：用户与虚拟物体之间的互动是即时且响应迅速的，系统会根据用户的实际动作和输入即时调整虚拟内容。 +3. **三维注册**：通过精确的空间对齐和匹配，确保虚拟物体能够正确地叠加在现实场景的对应位置。 + +## 增强现实的系统组成 +- **摄像头**：捕捉现实世界的图像和视频，为虚拟内容的叠加提供参考。 +- **深度传感器**：测量场景中的空间深度信息，使AR设备能够理解物体之间的距离和环境结构。 +- **位置追踪传感器**：获取设备在空间中的位置信息，确保虚拟对象能稳定地贴合现实世界。 + +# 🏛️ 实践活动：寻境敦煌虚拟漫游 + +> "寻境敦煌——数字敦煌沉浸展"是敦煌研究院联合腾讯共同推出的深度文化知识互动项目，应用了VR、三维建模、游戏引擎的物理渲染和全局动态光照新技术，对敦煌莫高窟285窟的面貌进行了重现和还原。 + +## 活动步骤 +1. **访问线上平台**：在浏览器中搜索“寻境敦煌虚拟漫游”，访问“数字敦煌沉浸展”线上平台。 +2. **进入洞窟**：点击“进入洞窟”，开始观看；可以通过鼠标拖动调整观看角度，感受莫高窟的魅力。 +3. **记录感受**：完成“寻境敦煌”虚拟漫游，并记录对各个场景的感受体验。 +4. **探索更多平台**：利用搜索引擎，探索更多的虚拟现实互动平台进行体验，并从浸感性、交互性和想象性几个方面记录你的感受。 + +# 🧠 思考提升 + +> "虚拟现实技术不断发展会不会带来新的社会问题？同学们可以从心理与情感、社交与人际关系、道德与法律等方面进行思考，并形成自己的看法和观点。" + +## 可能的思考方向 +- **心理与情感**：虚拟现实技术是否会影响人们的心理健康？例如，过度沉浸于虚拟世界可能导致现实生活中的社交隔离。 +- **社交与人际关系**：虚拟现实技术是否会改变人们的社交方式？例如，虚拟社交是否能够替代面对面的交流？ +- **道德与法律**：虚拟现实技术是否可能被滥用？例如，虚拟现实中的暴力行为是否会对现实世界产生影响？ + +# 🏭 课外拓展：矿业数字孪生系统 + +> "国内首套‘数据驱动工作面数字孪生系统’在陕煤集团黄陵矿业双龙煤业成功落地，通过构建井下设备的数字镜像，使采煤机司机和支架工实现地面远程操控，提升作业安全性和开采精度。" + +## 技术特点 +- **数字镜像**：通过实时数据交互，在虚拟空间复刻物理设备的运行状态，实现模拟、预测、优化。 +- **远程操控**：技术人员在地面控制中心即可通过三维可视化界面，对井下采煤机进行毫米级精准操控，保障安全并提升效率。 + +# 🧪 增强现实技术的应用领域 + +## 游戏领域 +- **《Pokemon GO》**：将虚拟角色与现实世界无缝结合，玩家通过手机屏幕与现实环境互动。 +- **虚拟旅游与艺术展示**：增强用户的沉浸感，提供全新的娱乐体验。 + +## 导航领域 +- **车载导航系统**：利用AR将实时交通信息、导航路径和周围环境叠加显示在车窗上，帮助司机更好地判断路线和交通状况。 +- **步行导航**：帮助行人更直观地找到目的地。 + +## 工业领域 +- **设备操作模拟**：学员可以在虚拟环境中进行设备操作模拟，提前熟悉操作流程和设备功能，减少实际操作中的错误和风险。 +- **现场维修指导**：工人通过AR眼镜看到设备的故障诊断和修复步骤，提高维修效率。 + +## 医疗领域 +- **手术辅助**：医生能够在手术过程中实时查看患者的内部结构、组织情况，帮助进行精确的手术操作。 +- **康复治疗**：通过互动虚拟环境辅助患者进行肢体运动训练，或提供健康监控和自我管理工具。 + +## 教育领域 +- **三维模型学习**：医学生通过三维模型学习人体解剖学；化学专业学生在虚拟实验室中进行化学实验。 +- **沉浸式课堂体验**：带领学生“亲身”参与历史事件或文化探索，激发学习兴趣。 + +## 购物领域 +- **虚拟试穿与试妆**：顾客可以通过AR在购买之前试穿衣服、试戴首饰，或试妆，提升购物的便利性和互动性。 +- **虚拟商品展示**：顾客通过手机屏幕或AR眼镜可以看到家居产品在自己房间中的实际效果。 + +# 🛒 实践活动：探索京东AR实验室 + +> "京东的AR实验室利用AR技术，让在购买商品前，能够提前预览它们在真实环境中的样子。" + +## 活动步骤 +1. **打开京东APP**：在“我的”页面，点击右上角的设置图标，选择“功能实验室”。 +2. **进入3D商详页面**：在功能实验室中，点击选择“3D”商详；进入“3d商详”页面后，点击底部“逛逛商品”。 +3. **AR家居摆放**：选择一款家具，例如桌子、椅子或沙发，使用AR功能将它投放到你周围的环境中。 +4. **记录体验**：AR购物与只靠图文、视频介绍商品的传统网购有什么区别？请记录使用AR购买家具时的体验与感受。 + +# 🧠 思考提升：隐私与数据安全 + +> "在使用虚拟现实和增强现实设备时，人们的行为、位置以及其他个人信息可能会被设备记录下来。这些数据的收集虽然有助于提供更加个性化和沉浸的体验，但同时也可能面临被滥用或泄露的风险。" + +## 可能的思考方向 +- **数据收集与隐私**：哪些个人信息可能会被收集？这些数据如何影响我们的隐私和安全？ +- **数据保护措施**：如何有效地保护自己的隐私？例如，使用加密技术或匿名化处理数据。 + +# 🕶️ 课外拓展：Rokid Glasses + +> "Rokid Glasses是一款集翻译、搜索、导航、支付等功能于一体的AR眼镜，采用衍射光波导技术投射虚拟界面，并结合AI实现多种功能。" + +## 技术特点 +- **轻量化设计**：仅重49克，外观与普通眼镜相似。 +- **多功能集成**：结合AI实现翻译、搜索、导航、支付等功能，广泛应用于航空、能源、铁路等行业。 + +# 📝 单元小结 + +> "本单元学习了虚拟现实与增强现实的基本概念、技术原理及应用场景，其中虚拟现实通过构建全沉浸式的数字环境让用户体验全新世界，而增强现实则在现实场景中叠加虚拟信息以增强真实体验；这些技术的不断进步为各行业带来了新的可能性，同时也推动了数字化与智能化的发展。" + +## 关键概念 +- **虚拟现实（VR）**：构建全沉浸式的数字环境，让用户体验全新世界。 +- **增强现实（AR）**：在现实场景中叠加虚拟信息，增强真实体验。 + +# 📊 单元评测 + +## 单选题 +1. 关于虚拟现实技术的描述，以下正确的是（B）。 +2. 利用虚拟现实技术，能够模拟许多（A）的真实环境。 +3. 以下选项中，（B）不属于虚拟现实中常用的输入输出设备。 +4. 增强现实技术的一个主要特征是（C）。 +5. 虚拟现实技术与增强现实技术的主要区别是（A）。 +6. 增强现实技术的一个重要特征是（B）。 +7. 增强现实（AR）技术的应用不仅限于娱乐和游戏，它还可以应用于以下（A）领域。 +8. 以下（D）不是虚拟现实设备的典型组成部分。 +9. 以下（A）是虚拟现实（VR）和增强现实（AR）都使用的技术。 +10. 以下（C）不是虚拟现实技术中常见的交互方式。 + +## 多选题 +1. 以下（A、B、C）是增强现实技术的应用领域。 +2. 下列关于虚拟现实特征的描述，正确的是（A、B、C、D）。 +3. 以下（A、B、C、D）是虚拟现实系统的组成部分。 +4. 虚拟现实技术对用户沉浸感的提升非常重要，以下（A、B、C）技术可以增加虚拟现实的沉浸感。 +5. 增强现实技术的关键特征包括（A、B、C）。 + +## 判断题 +1. 虚拟现实技术使用户完全沉浸在一个由计算机生成的虚拟环境中。（√） +2. 在玩VR游戏时，通过戴上VR头盔并通过手柄进行操作，可以进入一个虚拟世界与其他玩家互动，这种体验不需要实际的物理空间感知。（×） +3. 医生可以使用虚拟现实技术重现环境、增强临场感和沉漫感，达到治疗心理疾病的目的。（√） +4. 虚拟现实与增强现实完全不同，虚拟现实无法与现实世界相结合。（×） +5. AR技术中的“虚实结合”特性意味着虚拟物体和现实物体可以在同一视野内实时互动。（√） +6. 小华正在使用手机，通过AR应用将虚拟的家具放入他家中的客厅里，调整家具的大小、位置。此时，小华正在体验增强现实技术。（√） +7. 在进行虚拟现实训练时，虽然戴着头戴显示器，但依然能够感知到外部环境并与现实世界进行交互。（×） +8. 增强现实技术只能通过头戴式显示器（HMD）来实现。（×） +9. 在虚拟现实中，用户与虚拟世界的互动通常依靠手柄或体感设备，而在增强现实中，用户通过移动设备（如智能手机）与虚拟物体进行交互。（√） +10. 小华在手机上打开增强现实应用，看到在他眼前的桌面上虚拟显示了一本书，他可以通过触摸来翻页。小华正在体验增强现实中的虚拟物体交互。（√） + +## 综合题 +1. 根据上述情境描述，在小明的AR项目中，（B）设备最适合用来实时获取用户周围环境的信息，从而帮助虚拟物体与现实场景精准融合。 +2. 根据上述情境描述，小明的需求是AR系统的一个重要特征是虚拟物体如何与现实环境互动，以下（A）特征描述最准确。 +3. 根据上述情境描述，在小明的AR项目中，为了确保用户能够通过手势操作虚拟物体，他需要使用（C）输入设备。 + +## 简答题 +1. 消防部门利用VR模拟火灾现场，让消防员在虚拟环境中进行火灾救援训练，提升应对真实火灾的能力。 + +# 🖥️ 虚拟现实与数字媒体技术 + +## 📚 虚拟现实（VR）在安全培训中的作用 + +虚拟现实（Virtual Reality, VR）技术在安全培训中的应用主要体现在以下几个方面： + +1. **沉浸式体验**：VR 能够模拟真实的工作环境，让受训者完全沉浸其中，从而更真实地体验潜在的危险场景。 +2. **风险可控**：在虚拟环境中进行应急训练，可以避免真实环境中的风险，确保受训者的安全。 +3. **重复练习**：受训者可以在虚拟环境中反复练习，直到熟练掌握应对措施，而无需担心资源浪费或时间限制。 +4. **实时反馈**：VR 系统可以提供实时反馈，帮助受训者及时纠正错误，提高培训效果。 + +## 🕶️ AR 眼镜与 VR 头显的主要区别 + +| **特性** | **AR 眼镜** | **VR 头显** | +| ------------ | --------------------------------------------------- | ------------------------------------------------- | +| **显示方式** | 将虚拟物体叠加到现实世界的图像中，实现虚实结合 | 完全封闭的虚拟世界，与现实世界分离 | +| **交互方式** | 通过移动设备（如智能手机）与虚拟物体进行交互 | 通常依靠手柄或体感设备与虚拟世界进行互动 | +| **应用场景** | 增强现实（Augmented Reality, AR）应用，如导航、教育 | 虚拟现实（Virtual Reality, VR）应用，如游戏、培训 | +| **沉浸感** | 部分沉浸，用户仍能感知现实环境 | 完全沉浸，用户完全沉浸在虚拟世界中 | + +## 📊 数字媒体技术基础 + +### 单选题 + +1. **实现信息高精度存储与无损传输的关键**： + **B. 二进制编码** +2. **数字媒体技术未来将更加注重与哪种技术的融合**： + **C. 人工智能** +3. **人机交互界面的定义**： + **B. 人与计算机系统之间的通信媒体或手段** +4. **数字媒体作品中包含的内容不能侵犯他人的知识产权，这属于**： + **A. 合法性原则** +5. **一幅640像素×640像素、24位色彩深度的彩色图像，其文件大小为**： + **B. 1200KB** +6. **静态图像压缩标准**： + **A. JPEG 标准** +7. **CMYK 色彩模式主要用于**： + **B. 印刷领域** +8. **取消了反光镜结构的相机**： + **B. 无反相机** +9. **最适合表现人物情感变化的镜头运动方式**： + **A. 推镜头** +10. **数字图像的基本组成单位**： + **B. 像素** +11. **在 Photoshop 中模仿水波纹和旋转效果的命令**： + **A. 水波** +12. **计算机图形学的基础**： + **A. 基本图形生成** +13. **在 Audition 中快速删除音频中多余部分的工具**： + **B. 切割工具** +14. **在 Premiere 中实现视频片段无缝拼接的工具**： + **B. 波纹编辑工具** +15. **在 After Effects 中绘制路径的工具**： + **B. 钢笔工具** +16. **视觉残留实验中两盏小灯交替点亮和熄灭的时间间隔**： + **B. 25-40 毫秒** +17. **通过设置关键帧并由计算机自动生成中间帧的动画技术**： + **C. 关键帧技术** +18. **关于虚拟现实技术的正确描述**： + **B. 虚拟现实可以让用户完全沉浸在虚拟世界中，模拟现实世界的感官体验** +19. **增强现实技术的主要特征**： + **C. 将虚拟物体叠加到现实世界的图像中，实现虚实结合** +20. **不是虚拟现实设备的典型组成部分**： + **D. 智能手表** + +### 多选题 + +1. **数字媒体在游戏娱乐领域带来的变革**： + **A. 融合 AR 技术增添空间感受, B. 拓展沉浸式体验概念, C. 随着游戏引擎发展让游戏更真实互动** +2. **数字媒体作品开发的技术原则**： + **A. 兼容性原则, B. 性能优化原则, C. 可扩展性原则, D. 安全性原则** +3. **数字音频的常见采样率**： + **A. 44.1kHz, C. 48kHz** +4. **数字媒体压缩标准**： + **A. MPEG-4 标准, B. H.264, C. MP3 标准, D. H.265** +5. **摄影摄像辅助设备**： + **A. 三脚架, B. 稳定器, C. 无人机, D. 偏振镜** +6. **数字图像处理的特点**： + **A. 灵活性, C. 兼容性, D. 扩展性** +7. **Photoshop 中“路径”面板可以完成的操作**： + **A. 创建和编辑路径, B. 将路径转换为选区, D. 调整路径的填充和描边** +8. **数字音频技术的应用**： + **A. 医疗领域可利用音频分析辅助诊断疾病, B. 游戏中的音效主要依靠音频特效处理来实现, C. 通信领域的语音通话质量与数字音频技术密切相关, D. 影视制作中音频的后期处理离不开数字音频技术** +9. **影响视觉暂留现象的因素**： + **A. 画面刷新率, C. 观察者的年龄, D. 刺激物的空间和时间间隔** +10. **增加虚拟现实沉浸感的技术**： + **A. 视觉显示（例如高分辨率显示器）, B. 听觉反馈（如环绕声系统）, C. 触觉反馈设备（如手套、震动控制器）** + +### 判断题 + +1. **打印机属于表现媒体中的输出显示媒体**： + **正确** +2. **以用户为中心的设计理念要求界面设计无需考虑不同用户群体的多样性**： + **错误** +3. **音频数字化过程中采样率越高，音频质量越好，对存储空间的需求也越高**： + **正确** +4. **流媒体技术可以实现数据的实时传输和播放，但不适用于大规模数据存储**： + **正确** +5. **广角镜头适合拍摄人像特写，因其边缘易出现桶形畸变**： + **错误** +6. **在 Photoshop 中按“Alt+Ctrl+Z”组合键可以撤销最近一次进行的操作**： + **正确** +7. **Illustrator 的“魔棒工具”可以选择具有相似颜色或属性的对象**： + **正确** +8. **在 After Effects 中制作粒子特效时，视频的帧率越高，粒子运动效果越流畅**： + **正确** +9. **动作捕捉技术只能应用于动画和游戏领域，不能扩展到其他领域**： + **错误** +10. **在虚拟现实中，用户与虚拟世界的互动通常依靠手柄或体感设备，而在增强现实中，用户通过移动设备（如智能手机）与虚拟物体进行交互**： + **正确** + +### 综合题 + +1. **录制校长致辞音频时，最合适的音频编码格式**： + **B. MP3** +2. **该音频文件的大小约为**： + **C. 6.6 M** +3. **在 Premiere 中快速去除视频中不需要部分的工具**： + **C. 剃刀工具** +4. **在 After Effects 中为特效元素添加动画效果时，必须的操作**： + **B. 设置关键帧** +5. **适合发布视频的平台**： + **B. 学校官方微信视频号** + +# 📱 数字媒体概论 + +## 🎯 目录 +- 绪论 +- 数字媒体概论 +- 数字媒体表达基础 +- 媒体表现形式：文字、图像、声音、视频、动画 +- 数字媒体的实施与应用基础 +- 数字媒体的实践与创业 + +--- + +## 📖 绪论 +随着计算机和网络技术的快速发展，多媒体技术应运而生并广泛应用于日常生活，推动了传统产业的革命性发展。本章介绍媒体的形态、数字媒体的定义、应用及其历史演进。 + +--- + +## 📰 1.1 媒体的形态和内容 +### 旧媒体（Old Media）与新媒体（New Media） +- **旧媒体**：互联网问世前的传统媒体，如报纸、杂志、电视、电影、音乐。 +- **新媒体**：利用计算机及网络技术改变传统媒体模式，以电子或数字方式呈现和传播内容，如在线报纸、博客、社交网站。 + +### 旧媒体分类 +- **平面媒体**：印刷类（报纸、海报）与非印刷类（霓虹灯广告）。 +- **电子媒体**：广播、电视、电影。 + +### 新媒体分类 +- **网络新媒体**：电子邮件、实时通信、博客、网络文学、网络音乐等。 +- **移动新媒体**：手机和平板电脑上的应用，如短信、报纸、杂志、电视、广播。 +- **新型电视媒体**：智能电视或机顶盒为主的媒体。 + +### 传播方式 +- **旧媒体**：大范围、单向、中央控制。 +- **新媒体**：人际传播、群体传播、互动传播，用户既是信息制造者也是传播者。 + +--- + +## 💻 1.2 数字媒体的定义 +### 多媒体定义 +通过数字处理设备开发、整合、传递文字、图像、声音、视频和动画的媒体组合。 + +### 数字处理装置 +包括计算机（桌面计算机、笔记本电脑）和移动设备（平板电脑、手机）。 + +### 用户交互功能 +- **虚拟现实（Virtual Reality）**：三维仿真世界，提供沉浸式体验。 +- **增强现实（Augmented Reality）**：虚拟世界叠加在现实世界上。 +- **混合现实（Mixed Reality）**：真实与虚拟世界结合，创造新的可视化环境。 + +--- + +## 🎬 1.3 数字媒体的应用 +### 1. 娱乐和艺术 +- 电视、电影、演唱会、游戏制作。 +- 动画片如《西游记之大圣归来》、《玩具总动员》。 +- 全息投影（Holography）用于演唱会，虚拟现实用于电玩游戏。 + +### 2. 教育 +- 多媒体教材结合文字、图片、视频、动画，提供交互功能。 +- 寓教于乐（Edutainment）模式结合教学和游戏。 +- 虚拟现实和增强现实用于医学解剖、飞行模拟等。 + +### 3. 新闻和文化 +- 数字媒体和互联网颠覆传统新闻产业。 + +### 4. 工程和工业 +- 二维和三维建模，计算机仿真测试产品性能。 +- 虚拟现实和增强现实用于产品展示和设计。 + +### 5. 数学和科学研究 +- 二维、三维建模和可视化使数学和物理模型更直观。 +- 大数据可视化减少数据复杂度。 + +### 6. 医学 +- 多媒体用于医学教学、病历记录、手术仿真。 +- 虚拟现实和增强现实用于手术模拟。 + +### 7. 商业 +- 数字媒体广告整合文字、图像、声音、视频和动画。 +- 家具采购中的多媒体应用，如家具细节和布局显示。 + +--- + +## 🕰️ 1.4 数字媒体的历史演进 +### 1. 想象期 +- 1843年：Ada Byron提出数字媒体概念。 +- 1914年：Winsor McCay制作第一部动画片《Gertie the Dinosaur》。 +- 1936年：Alan Turing提出通用图灵机（Universal Turing Machine）概念。 + +### 2. 成熟期 +- 1975年：比尔·盖兹成立微软公司，乔布斯成立苹果公司。 +- 1984年：苹果推出麦金塔（Macintosh）计算机。 +- 1995年：皮克斯和迪士尼推出《玩具总动员》。 + +### 3. 生活化期 +- 1994-1996年：数码相机普及。 +- 2001年：乔布斯推出iPod和iTunes。 +- 2007年：苹果推出iPhone，亚马逊推出Kindle eReader。 + +--- + +## 🏭 1.5 数字媒体产业 +### 定义 +数字媒体是以数字技术为主要技术支持的新型媒体，结合信息产业、互联网产业、电信产业等新兴技术产业，形成综合产业。 + +### 影响 +- 数字媒体产业依托于其他产业的发展，同时也影响其他产业和社会文化。 +- 数字媒体的传播渠道和整合可能性使其具有极大的空间构建新的产业链条。 + +--- + +## 📝 思考习题 +1. 新媒体时代对数字媒体产业有何影响？会如何影响人类的生活？ + +# 📚 数字媒体表达基础 + +## 2.1 数字资料 + +### 模拟数据与数字数据 +> 数据可以用两种形式表示：**模拟**和**数字**。 +> - **模拟数据**由连续的信号单位组成。 +> - **数字资料**由不连续、离散的信号单位组成。 + +传统媒体（如图像和声音）通常以模拟形式生成、储存和传送。然而，模拟数据无法直接使用数字计算机处理，因此需要将其**数字化**。 + +--- + +## 2.1.1 比特、字节、代码 + +### 比特（Bit） +> **比特**是数字资料的基本元素，由二进制数字 **0** 和 **1** 组成。 + +- **2bit** 可以表示 **4** 种不同的组合：11, 10, 01, 00。 +- **8bit** 可以表示 **256** 种不同的数据项，足以表示常用符号、声音波幅或图像色彩。 +- **字节（Byte）** 是 **8bit** 的单位。 + +### 有效率的编码 +> **有效率的编码**是指能够用最少的比特数表示一组数据项。 +> - 例如：表示一周 **7** 天需要至少 **3bit**，表示一年 **12** 个月需要至少 **4bit**。 + +--- + +## 2.1.2 数字化文件 + +### 文件格式与扩展名 +> **文件格式**指定如何将指令和数据编码。 +> - **文件扩展名**用于指定文件格式，例如 `.txt`、`.jpg`。 +> - 操作系统通过扩展名找到对应的执行程序。 + +### 文件兼容性与转换 +> 不同平台可能使用不同的编码，导致文件不兼容。 +> - **文件转换**可以通过特定软件或“另存为”功能实现。 + +### 文件维护 +> 有效文件维护包括： +> 1. **识别**：明确文件用途。 +> 2. **分类**：将相关文件存放在同一文件夹。 +> 3. **保存**：备份重要文件，确保持久性和可及性。 + +--- + +## 2.1.3 数字化 + +### 数字化过程 +> **数字化**是通过**取样**将模拟数据转换为数字数据的过程。 +> - 将模拟信号分割成小元素（样本），再转换为数字编码。 +> - 例如：图像被分割为**像素（Pixel）**，声音被分割为**样本**。 + +### 取样分辨率与取样率 +> - **取样分辨率**：表示一个数字样本的比特数，也称为**取样深度**。 +> - **取样率**：在单位时间/空间内采取的样本数。 +> - 声音取样率以 **kHz** 为单位，图像取样率以**空间分辨率**为主。 + +--- + +## 2.1.4 数字编码 + +### 编码方式 +> 数字媒体有两种编码方式： +> 1. **以描述为基底**：适合复杂自然媒体（如照片、声音）。 +> 2. **以指令为基底**：文件较小，缩放时不会失真，但不适合复杂媒体。 + +--- + +## 2.1.5 文件压缩 + +### 压缩方式 +> **文件压缩**是缩减文件大小的方法，常用**编解码器（CODEC）**实现。 +> - **无损型压缩**：压缩文件可完全还原为原始文件。 +> - **有损型压缩**：压缩时删除部分数据，还原时无法恢复。 + +--- + +## 2.1.6 数字资料的优点与考虑 + +### 优点 +1. **再制性**：易于复制和保存。 +2. **易于编辑**：可使用多种软件进行修改。 +3. **易于整合**：可整合不同形式的媒体信息。 +4. **易于分送**：可通过光盘或网络传播。 + +### 考虑因素 +1. **文件大小** +2. **处理器需求** +3. **标准化问题** +4. **传输频宽** +5. **保存持久性与可靠性** + +--- + +## 小结 + +- 数字媒体运行于计算机和网络平台，**数字资料**是其基本通用语言。 +- **数字化**通过取样将模拟数据转换为数字数据，需考虑**取样分辨率**和**取样率**。 +- 数字媒体有两种来源：**模拟数据转换**和**直接生成**。 +- **文件压缩**可缩减文件大小，分为**无损型**和**有损型**。 +- 数字资料具有**再制性**、**易于编辑**、**易于整合**和**易于分送**的优点，但也需考虑文件大小、处理器需求、标准化、频宽和保存问题。 + +# 🎨 数字媒体表达基础 + +## 数字媒体的表达方式 + +数字媒体的表达可以从**技术**和**艺术**两个方面来理解。在艺术方面，着重从思维到手段的综合，包括如何梳理理念、组织语言手段、把握表现风格，直至最终形成作品表达形态。 + +## 🛠️ 设计手段 + +设计手段是数字媒体艺术表达的通道，从观念、理念到付诸实践是一个漫长的内在转化过程。在这个过程中，思维模式起着极其重要的作用。由于数字媒体融合了多种媒介的综合表现，艺术表现需要强调统一而鲜明的形式和风格，特别是在综合多种媒介通道的数字媒体艺术设计领域，通过不同通道传达同一种理念是极为重要的。 + +### 创意思维 + +**创意思维**是一种求异思维，是获得创造力的关键思维模式。在斯滕伯格的“创造力三维模型理论”中，创造力相关的三个维度包括： + +1. **智力维**：涉及内部关联型智力、经验关联型智力和外部关联型智力。 +2. **方式维**：与创造力的方式相关。 +3. **人格特质**：与创造力相关的人格特质。 + +创意思维按思维内容的抽象性可划分为**具体形象思维**和**抽象逻辑思维**。创意思维的特点包括： + +1. **提出新创见**：需要从新的思路出发认识问题，产生新观念和意识。 +2. **结合已有知识经验**：利用想象力在脑中形成新形象。 +3. **逻辑与非逻辑思维结合**：通常会有直觉、顿悟、灵感等心理状态。 +4. **扩散思维与收敛思维的统一**。 + +### 设计中的创意思维 + +设计的灵魂在于创新，创新能力的内在驱动是创新构思中的思维活动。设计过程一般包含以下几个阶段： + +1. **准备阶段**：从提出问题或明确问题开始。 +2. **酝酿阶段**：收集相关信息、资料并整理加工，试探性地解决问题。 +3. **顿悟阶段**：在头脑中突然跃出新的构想，使问题接近解决。 +4. **验证阶段**：从理论或实践角度反复论证和修改，验证解决方案的合理性和严密性。 + +### 创意思维能力的培养 + +培养创意思维能力需要建立在多种能力综合发展的基础之上，包括： + +1. **观察力**：通过感觉器官准确、全面、深入地感知客观事物特征。 +2. **记忆力**：识记、保持、再认识和重现客观事物反映的内容和经验。 +3. **联想力**：由一种事物的特征回忆或再现另一事物的心理过程。 +4. **想象力**：分为再造想象和创造想象，再造想象是以语言的描述或示意在大脑中再创新形象。 + +## 🧠 思维的类型 + +按思维对象不同，思维可以分为**形象思维**和**抽象思维**；按思维过程不同，思维可以分为**发散思维**和**收敛思维**。 + +### 形象思维 + +形象思维是关于感受、体验的，通过事物的个别特征把握一般规律。形象思维的过程始终伴随着“形象”，是通过“象”来构成思维流程的，因此整个思维过程离不开想象和联想。 + +### 抽象思维 + +抽象思维又叫**逻辑思维**，凭借科学的抽象概念反映事物的本质和客观世界发展的深远过程。在解决问题、思考的过程中，酝酿阶段和顿悟阶段实际上和左右半脑的合作状态有关。 + +### 发散思维 + +发散思维是一种开放性的立体思维，围绕某一问题，沿着不同方向思考探索，重组眼前的信息和记忆中的信息，产生新的信息并获得解决问题的多种方案。发散思维的质量可以从流畅性、变通性和独创性三个方面衡量。 + +### 收敛思维 + +收敛思维是深化思考和挑选设计方案时常用的思维方式。它通过比较、筛选、组合、论证，得出现存条件下解决问题的最佳方案。 + +## 🎭 艺术语言 + +### 形式语言 + +形式语言包括**点、线、面、体、空间**等基本元素。点、线、面是设计造型语言中的基础语汇，类似文学中的字、句、段落，是一切形态抽象后的基本构成。 + +- **点**：在几何学中，点只有位置而没有大小；在造型学中，点是一切形态的基础。 +- **线**：在几何学中，线是点的移动轨迹，具有位置及长度，而无宽度和厚度；在造型学中，线不仅具有位置、长度，还应有粗细、肌理等变化。 +- **面**：在几何学中，面是“线的移动轨迹”或“立体的局部二维构造”；在造型学中，面有位置、方向和形状，具有长、宽两度空间。 + +### 视听语言 + +视听语言是新媒体形式中视觉与听觉的综合表达。视觉与听觉的交互融合为人类创造了绝妙的快乐体验，电影、网络、数字媒体都是以视听语言作为基础的广为人知的媒体形式。 + +- **视觉**：视觉作为人类最为复杂及高度发展的重要感觉，在视听语言中占有知觉优势。 +- **听觉**：听觉直达大脑判断的速度极快，相对于无声电影时代，听觉的多样化以及引发的多元生理与心理的体验，对于媒体形式的丰富性做出了重要贡献。 + +### 色彩语言 + +色彩在设计中的运用不仅可以提高画面的艺术感染力，同时作为一种视觉表意符号包含了情感象征和空间表现的功能。色彩是人类全部造型艺术活动中最基本、最重要的课题之一。 + +- **客观世界中的色彩**：色彩是以光为基础存在的，只要有光的地方，就具备了所有的颜色。 +- **色彩的情感特征**：色彩存在于生活中的任何地方，客观世界中的各种色彩无形之间在我们心里形成特定的印象，进而演变成具备象征意义的情绪特征。 +- **色彩的心理意象**：色彩给予人们的印象和心理效应，例如色彩的“冷”与“暖”，以及通过通感的方式与味觉、嗅觉等相关联。 + +# 🎨 色彩的文化语境 + +> "色彩不仅是视觉的表现，更是文化的载体，不同文化背景下，色彩具有不同的象征意义。" + +## 中国传统色彩文化 + +- **五色体系**：黄、青、赤、黑、白五色为正色，分别对应五行中的土、木、火、水、金。 +- **历史演变**： + - **秦汉时期**：皇室崇尚黑色。 + - **隋唐时期**：黄色因五行学说成为正色，象征皇权。 + - **春秋时期**：大红色被确立为高贵身份的象征。 + - **青、白、黑色**：象征仆役阶层，普通百姓被称为“白身”，农夫被称为“黎民”。 + +## 青绿重彩画 + +- **唐代**：张彦远提出“运墨而五色具”，强调墨色的丰富性。 +- **隋代**：展子虔《游春图》采用“墨上刷色”的着色法。 +- **北宋**：水墨画逐渐取代重彩画。 +- **南宋**：青绿重彩画仍被广泛使用。 +- **清代**：写生画兴起，用色更为讲究。 + +## 色彩的象征功能 + +- **中国文化**： + - **红色**：喜气、吉祥、高贵。 + - **白色**：负面印象，多用于祭奠。 +- **西方文化**： + - **白色**：纯洁、美好。 + - **红色、黄色**：暴力、愤怒。 +- **电影中的色彩象征**：如《满城尽带黄金甲》《夜宴》等，通过强烈色彩表达深刻寓意。 + +## 汝窑的天青色 + +- **特点**：在不同光照和角度下呈现不同变化，体现了中国文化对色彩细腻别致的追求。 + +# 🖥️ 色彩的媒体应用 + +## 传统媒体与数字媒体的色彩表现 + +- **传统媒体**：使用CMYK（青、品红、黄、黑）表示颜色，采用“减色混合”方式。 +- **数字媒体**：使用RGB（红、绿、蓝）表示颜色，采用“加色混合”方式。 +- **色彩模式差异**：RGB和CMYK的色彩表现范围不完全重合，且介质不同会影响表现效果。 + +## 印刷中的特殊色彩表现 + +- **专色**：预先调好的油墨，用于特定印刷效果。 + +# 🎬 动画语言 + +## 动画的起源与发展 + +- **史前岩画**：如法国阿尔塔米亚洞穴中的野猪追逐猎人场景，被视为最早的“动画现象”。 +- **电影与动画的关系**：照相术的发明催生了电影，动画作为艺术形式逐步发展。 + +## 动画的艺术语言 + +- **动作表演**：通过夸张的动作表现角色的独特个性，如《海贼王》中路飞的夸张表情。 +- **运动的描述**：运动由“力”引起，动画中的运动既依赖现实，又具有夸张性。 +- **动态画面与声音的配合**：声音作为重要手段，与画面共同构成视听感受。 + +## 动画中的“力” + +- **自然力**：重力、浮力、摩擦力等。 +- **心理力**：情绪、本能等内在驱动力。 +- **夸张的力**：动画中的“力”具有虚拟性，通过夸张表现增强效果。 + +# 🤝 互动体验 + +## 互动设计的核心 + +- **用户研究**：通过人物模型（Persona）理解用户的行为、动机和预期目标。 +- **体验经济**：互动设计关注用户体验，细节设计直接影响用户的使用感受。 + +# 🏛️ 艺术形式与风格 + +## 古典传统风格 + +- **特点**：以线条明暗为主，工笔写意分类，卷轴叙事。 +- **中式卷轴叙事**：如《韩熙载夜宴图》的交互APP，再现古典连环长卷。 +- **古典技术智慧**：如榫卯APP，通过三维技术展示传统建筑的精妙结构。 + +## 现代风格 + +- **极简主义**：Less is More（少即是多），强调空间的简洁与信息的清晰传达。 + - **空间**：简洁的空间设计增强信息传达。 + - **色彩**：低纯度色彩（如米色、淡蓝）营造日常氛围。 + - **文字**：黑体字体与极简主义风格相符。 +- **像素风格**：以像素为基本单位，通过模块化组合形成画面。 + - **结构与模块**：像素的堆叠形成整体画面。 + - **进化与创新**：像素通过组合产生新的艺术效果。 +- **写实主义**：逼真呈现事物外表，符合自然透视规律。 + - **透视**：运用透视学原理增强画面真实感。 + - **可信度**：通过角色心理与行为分析增加可信度。 + +## 观念后现代风格 + +- **特点**：反理性、反传统，强调个性与非理性表达。 + - **抽象形态**：如草间弥生的波点圆，通过重复元素表现抽象艺术。 + - **非具象形态**：如Andy Warhol的梦露画像，通过复制日常影像表达艺术观念。 +- **组织方式**： + - **重复与分割**：元素重复使用，分割空间。 + - **平衡与协调**：通过直觉判断实现视觉平衡。 + - **对比与聚焦**：通过色彩、空间对比增强视觉焦点。 + - **节奏与韵律**：重复元素形成节奏感，如波点圆的重复排列。 + +## 艺术形式与感官刺激 + +- **用户需求传递**：通过格式塔心理学原理，组织元素形成连续感受。 +- **用户情感波动**：不同艺术风格引发不同的情感体验。 +- **用户视听聚焦**：多样的艺术形式为用户提供丰富的视听刺激。 + +# 🌐 媒体形态的转变 + +## 新媒体的特征 + +- **交互性与即时性**：受众与传播者实时互动。 +- **海量性与共享性**：信息存储与传播的便捷性。 +- **多媒体与超文本**：多种媒体形式的结合与转换。 +- **个性化与社群化**：满足个性化需求，形成社群交流。 + +## 数字媒体的传播模式 + +- **双向交流**：传播者与受众角色随时转换。 +- **多媒体特性**：文本、图像、音乐、影像等多种信息形式的处理。 +- **主动参与**：受众从被动接受变为主动获取信息。 +- **整体大于部分之和**：多媒体内容的有机结合，形成全新的传播体验。 + +# 📊 数字媒体传播形式 + +## 🎯 大数据与精准传播 + +> "数据已经渗透到当今每一个行业和业务智能领域，成为重要的生产因素。" + +### 数据库的组织结构 + +- 数据库的组织结构以**网状**为主，复杂多变。 +- 程序和数据相互依赖，彼此交缠。 + +### 数据规律的挖掘与运用 + +- 挖掘和运用数据规律是为了**精准营销**做铺垫。 +- 数据价值的产生需要将数据组织成**数据资源体系**，并进行层次、类别的划分。 +- 标注数据的**相关性**是反映客观现象的核心。 + +## 🌈 多样化的营销手段 + +### 多媒体招聘案例：GE + +- GE突破常规招聘套路，创造了**多媒体招聘**的案例。 +- 围绕“欧文”这个GE数字部门的员工，拍摄招聘视频广告。 +- 视频内容有趣生动，拉近了雇佣双方的关系和情感。 +- 该系列招聘视频在YouTube上获得超过**40万**的浏览量。 + +## 📱 从桌面端到移动端 + +### 移动端的优势 + +- 移动端在用户操作过程中提供**语境**的能力是其持久的优势。 + +## 🎨 数字媒体的表达语言 + +### 数字媒体的语言系统 + +- 数字媒体的表达语言包括**形式语言**、**视听语言**、**色彩语言**、**动画语言**和**交互语言**。 +- 这些语言各成系统，又互相紧密关联。 + +### 艺术风格与组织关系 + +- 艺术风格是一种鲜明的组织关系和综合呈现方式。 +- 通过整体传达出由**创新思维**捕捉到的闪光点。 + +### 媒体形态与传播方式 + +- 媒体形态和传播方式从根本上影响了语言的组织方式。 +- 从**大众传播**的视角整合数字新兴媒体的表达方式与手段。 + +## 📚 思考习题 + +1. **传统传媒**采用模拟数据进行媒体设计，转型到**数字媒体设计**有什么考虑和挑战？ +2. 关注近期优秀的**数字媒体艺术展览**，针对不同的作品，尝试解读作品所用的媒体语言，以及呈现出何种艺术风格。 + +# 📚 数字媒体概论 + +## 📖 目录 + +- 绪论 +- 数字媒体概论 +- 数字媒体表达基础 +- 媒体表现形式—文字 +- 媒体表现形式—图像 +- 媒体表现形式—声音 +- 媒体表现形式—视频 +- 媒体表现形式—动画 +- 数字媒体的实施与应用基础 +- 数字媒体的实践与创业 + +## 🖼️ 数字媒体的五大媒体表现形式——文字 + +### 3.1 数字技术范畴的文字 + +> 文字是人类为了满足传播、沟通、传承等需求逐渐发展出来的表达形态。它不仅能描述现实存在的人和事物，还能表达人类想象的、希望的、理想的和现实不存在的东西。从信息传递的角度而言，文字是一个载体。 + +#### 3.1.1 传统文字 + +1. **字体** + - 字体（Typeface）是指由形态相同的字母（Characters）组成的字母群，如英文字体Times和Helvetica，以及中文字体“标楷体”和“新细明体”。 + - 字体设计通常是为了特定目的，如'Spartan Classified'字体是为了让报纸中分类广告内的小字更清晰。 + - 字体分为：**衬线体（Serif）**和**无衬线体（Sans Serif）**。 + - 衬线体：每个字母有小突起，笔画粗细不同，如Courier、Garamond、Times New Roman、Georgia。 + - 无衬线体：字母没有衬线，看起来现代，如Frankin Gothic、Futura、Helvetica、Tahoma。 + +2. **风格** + - 字体风格包括粗体字（Bold）、斜体字（Italic）或下画线（Underline），用于强调文字。 + +3. **点（Point）** + - 点表示字体大小，1点约为七十二分之一英寸。另一种量测法是铅字（Pica），1铅字=12点。 + +4. **字体文件夹** + - 字体文件夹（Font）是特定字体、风格和尺寸的完整字母集合。字体分为**比例字体（Proportional Font）**和**等宽字体（Monospaced Font）**。 + - 比例字体：字母宽度按比例调整，如Helvetica、Times New Roma、Arial。 + - 等宽字体：每个字母宽度相同，如Courier、Monaco、中文、日文。 + +5. **大小写字母** + - 大写字母（Uppercase）和小写字母（Lowercase）源于活字印刷时期，大写字体放在检字抽屉上层，小写字体放在下层。 + +6. **字距调整和追踪** + - **字距调整（Kerning）**：调整字母间距离，如大写字母A和W排列时。 + - **追踪（Tracking）**：调整整行句子中字母的间距。 + +7. **行距和对齐** + - **行距（Leading）**：调整行与行之间的距离。 + - **对齐（Alignment）**：调整文字边缘，如向左、向右或居中对齐。 + +#### 3.1.2 计算机文字 + +- 计算机文字处理与传统方法类似，文字处理软件允许用户生成和修改文字特性，包括字体、字形和大小。 +- 计算机数据使用二位码表示，常用编码为**美国信息交换标准码（ASCII）**和**万国码（Unicode）**。 + - ASCII：仅支持基本文本文件，如Notepad。 + - Unicode：16bit码，可表示65,000个字母，支持几乎所有语言。 + +#### 3.1.3 字体技术 + +1. **位图字体（Bitmapped Font）** + - 位图字体通过像素表示文字，放大时易失真，需为不同字体、字形和尺寸单独设计位图。 + +2. **轮廓字体（Outline Font）** + - 轮廓字体由计算机指令集生成，内存占用小，易生成不同尺寸和字体的文字。常用软件为Adobe PostScript。 + +3. **其他考虑** + - **平滑字型（Anti-Aliasing）**：通过混合字体及其背景颜色减轻锯齿效应。 + +#### 3.1.4 媒体文字 + +1. **文字和图像** + - 媒体设计师可使用**可编辑的计算机文字**和**图像文字**，后者适合设计商标或醒目标题。 + +2. **文字和声音** + - **语音识别**：通过分析人类说话建构字模型，取代键盘输入。 + - **语音合成**：输入文字以声音方式输出。 + +3. **超文本和超媒体** + - **超文本（Hypertext）**：链接文字到另一文字或文件。 + - **超媒体（Hypermedia）**：组织媒体元素的信息架构，如Word文件链接到图像、语音文件。 + +4. **超文本链接标示语言（HTML）和扩充型超文本链接标示语言（XHTML）** + - HTML描述网页架构，如段落、图像和表格。 + - XHTML是HTML和XML的混合体，支持用户定义网页和链接新设备。 + +5. **便携文档格式（PDF）** + - PDF保留原始排版文件格式，Adobe Acrobat用于生成PDF，Acrobat Reader用于阅读PDF。 + +### 3.2 数字艺术范畴的文字 + +#### 3.2.1 内容策划与文本表达 + +1. **影视动画的文字剧本** + - 剧本是戏剧艺术创作的文本基础，动画文学剧本需构思情节动作，为导演留下想象空间。 + +2. **广告软文** + - 广告软文是企业软性渗透的商业策略，通过文字表述与舆论传播使消费者认同某种概念。 + +#### 3.2.2 文字形态的设计与图形化传播 + +1. **中文的图形化手法** + - 中文作为象形文字，具有形和意的结合方式，形态能表意，设计空间大。 + - 汉字印刷字体主要有**宋体**、**黑体**、**仿宋**和**楷体**。 + - 宋体：规矩稳重，典雅工整，适用于庄重场合。 + - 黑体：方正有力，朴素大方，适用于标题、广告用语。 + - 仿宋体：挺拔自然，字形秀美，适用于书刊小标题、广告说明。 + - 楷体：笔迹有力，易读性高，适用于中小学教材。 + +2. **汉字结构** + - 汉字结构分为四大类13小类，包括并列结构、上下结构、包围结构等。 + +# 🖋️ 文字形态的设计与图形化传播 + +## 汉字结构类型 + +汉字的结构可以分为以下几种类型： + +- **上右包围结构**：如“氮”、“句”、“可”。 +- **下左包围结构**：如“逵”、“毯”、“勉”。 +- **下右包围结构**：如“斗”、“头”。 +- **框架结构**：如“坐”、“乘”、“巫”。 + +## 汉字视觉均衡设计 + +汉字轮廓形似方块，但由于笔画不同，字体轮廓的形状会呈现不同的形状，导致视觉均衡上存在偏差。因此，文字设计的基础是在不同形状的字形上进行调整和处理，使其看起来更加完整、均衡。 + +### 视觉偏差的调整方法 + +针对视觉上的偏差，通常使用以下方法进行平衡： + +- **顶格**：将字体整体向上对齐。 +- **缩格**：将具有视觉放大效果的外包围形态进行缩格处理，使整体向内稍微缩紧。 +- **出格**：将具有较多虚空间的形态稍向外放出一点，使整体稍微扩大。 + +这些微调能够使本来视觉不等大的字体形态，看起来更加均衡、等大、视觉更完整。 + +## 杠杆原理在字体设计中的应用 + +汉字，特别是左右结构的汉字，可以借用杠杆原理来分析字体结构不同带来的视觉平衡与不平衡感。杠杆原理公式为： + + +$$ +F_1 \times L_1 = F_2 \times L_2 +$$ + + +简单理解就是距离中心点越近，$F_2$ 越重，才能与离中心点远的 $F_1$ 平衡。 + +### 字体重心平衡 + +结合汉字方格，中心点就是方格的垂直中心。例如，“休”字右侧“木”的垂直中心为 $B$，单人旁的垂直中心为 $A$，只有 $B$ 与中心点的距离越近，$A$ 与中心点的距离越远，整个字体组合的字体重心才平衡、均衡。 + +## 字体骨架与笔画外形 + +字体的框架结构犹如人的骨架结构，是支撑文字基本形态的架子。在字体骨架的基础上，笔画的外形轮廓能为文字呈现出更多不同的个性状态。 + +### 字体骨架与笔画外形的变化 + +字体骨架与笔画外形共同的变化，特别是加入图形化元素之后，能为中文字带来千变万化的姿态和丰富的情感表现。 + +## 常见文字造型方法 + +### 1. 连笔 + +通过连接文字组合中局部的笔画，将本来分割的单个方块字通过连贯的笔画形成一个视觉整体。 + +### 2. 借用 + +笔画借用是针对两个字以上的词组，为了通过图形感来表达词组内涵而将局部类似的笔画合并或省略。 + +### 3. 置换 + +通过具有相似感的图形置换文字中的局部形态、局部笔画或整个文字，置换的图形必须与文字内涵一致。 + +### 4. 文字象形 + +文字象形是图与文最深度的结合，图即是文，文即是图，通过图文结合，直观、快速、强烈地传达内涵。 + +### 5. 附加图形 + +在原有文字的基础上添加直观图形，用图形来增强原有标题文字的表述能力。 + +### 6. 解构与重构 + +拆解原有笔画通过新的规则将这些笔画、图形重新组合，形成特定的含义表达。 + +### 7. 肌理 + +在字形设计的基础上通过特殊的肌理感觉，为文字赋予特殊的感觉与意义表达。 + +### 8. 立体 + +在二维空间中创建三维错觉，使文字产生有趣的空间感，突出其图形的特性。 + +### 9. 文字堆砌 + +堆砌的手法特别适合同时具有中英文文字，并且字数较多，需要形成整体的情况。 + +### 10. 虚实 + +利用“图”和“底”的关系，巧妙利用文字组合中正形和负形的关系，形成文字设计的巧妙感。 + +## 英文的图形化手法 + +### 1. 以标准字体为基础的装饰 + +通过材质感觉来增强文字基本形态的表现。 + +### 2. 连笔、组合、局部色块 + +拉丁字母在创建连笔和组合的过程中，更容易形成笔画间全新的组合方式。 + +### 3. 字母装置化 + +英文简约的形态更方便通过装置化的思路来形成设计的惊喜感。 + +### 4. 字体组合+花式变化 + +通过文字之间有机的组合和风格化的笔画变形形成整体的文字面貌。 + +### 5. 字母填充形态 + +将字母组合通过适当的变形，填充至具有特征的图形轮廓中。 + +### 6. 立体 + +拉丁字母形态比较简约，有利于表现各种空间立体形态。 + +### 7. 虚实 + +虚实关系主要体现在文字设计中“图”和“底”互换的过程中。 + +## 文字群的编排与阅读习惯 + +文字群的编排通常是在Word文档中的“对齐”、“行距”、“字距”、“字号”等方面表现。编排得恰当与否将直接影响到读者阅读与理解的效率。 + +### 文字群编排的要点 + +- **行距**：中文的行距应控制在半个到一个字符之间，确保段落的行间距大于字间距。 +- **字间距**：字间距大于行间距，通常会造成难以阅读或误以为竖向阅读的问题。 +- **每行字数**：中文书籍正文每行排印20～35个字比较合适，西文每行平均7～10个单词，约40～70个字符。 + +### 文字编排的节奏感 + +单个字符或成组字符的大小、位置及与周边的留白关系能有效形成阅读过程中的节奏感。空白就是很好的停顿，而紧凑的位置关系会形成焦急与紧张的阅读频率。 + +## 字族概念 + +“族”是族类的意思。设计学中一个字族是指一组专门设计的、一起协调使用的字体。最典型的字族由4种字体组成，而它的名称通常取自于字族中“常规”分量的正文字体。 + +### 字族的组成 + +- **正文字体**：用于正文的常规字体。 +- **粗体**：用于强调的粗体字。 +- **斜体**：用于强调的斜体字。 +- **粗斜体**：用于强调的粗斜体字。 + +## 版面中的文字编排 + +同一版面中的文字编排，大标题、中标题和正文等通常需要运用字族中的字体进行区分和排列。设计上的统一性使得字族中的文字具有共同的结构和笔画特性，也比较容易形成统一的视觉感受。 + +### 中西文混排 + +中西文混排时，注意字体风格协调，英文要选择英文字库，不使用中文字库中的英文字形。 + +## 中文与英文的编排特点 + +### 中文编排 + +中文字是方块字，一个文字单位通常为一个正方形或长方形。适当缩小字间距扩大行间距能使中文段落形成“线性感”，这样一方面便于阅读，另一方面形成线性的形式美感。 + +### 英文编排 + +纯英文的版式比中文具有更大的自由度，字母不管是单体还是组合，都很容易寻找到点、线、面的形式感。 + +## 特殊编排 + +文字编排的首要职能是为阅读服务，因此，易读性作为文字编排的第一要点。但是有些文字的编排似乎并不符合易读的第一需求，这样的编排通常是将文字作为图形样式进行设计组织，而此时的文字易读性就让位于画面表现的艺术性。 + +## 小结 + +文字是集含义与图形暗示于一体的综合表达手段。从设计角度来看，文字首先是作为表达思想的文本，属于广义文学的一部分，通过结构化的、具有目的的方式为艺术表达服务。其次，文字是传达内涵的符号集，是版式表现中的重要元素，而最特别的是图形属性。 + +## 思考习题 + +1. 如今媒体应用将文字的应用从静态的媒体推广成动态的媒体。现在能够经由文字以动态的方式链接到其他的媒体，并以交互式的形态呈现出来。在未来数字媒体应用上有那些文字相关的应用和挑战？ +2. 用笔、尺等工具辅助书写印刷字体，书写时注意笔画细节和字体结构。尝试临摹书中的字体设计案例，过程中体会文字笔画的变化与组合方式。关注各种媒体上的文字段落，看看他们的字型、字间距、行间距有何不同，留意具有艺术美感的文字排版案例。 + +# 📊 数字媒体概论 + +## 数字媒体的五大媒体表现形式——图像 + +### 图像的基本概念 + +> 图像是非文字的形象表示法，涵盖范围广泛，包括素描、图表、图形、标识、绘画、相片以及电影或动画中的一帧图像。 + +- 图像是视觉传达的主要形式，是静态信息的主要传播通道。 +- 图像设计通过手工绘制、计算机合成处理或影像技术等手段完成，表达直观、生动，能够快速传播并影响观看者的情感。 + +### 数字技术范畴的图像 + +#### 传统图像 + +1. **线条艺术 (Line Art)** + - 使用线条组合绘制图像，通常只使用黑白两种颜色，计算机图像中称为1bit位图(bitmap)。 +2. **综合色调 (Contones)** + - 图像由连续变化的颜色渐层组成，如黑白相片，计算机图像中称为灰阶(Grayscale)图像。 +3. **条形屏 (Linescreen)** + - 用于印刷的点的大小，报纸印刷通常为85LPI，杂志印刷为150LPI或更小。 +4. **半色调 (Halftones)** + - 利用黑白色调比例显示不同灰阶，通过墨点密度表现深浅灰色。 +5. **四色印刷 (CMYK Color)** + - 使用青色(Cyan)、品红色(Magenta)、黄色(Yellow)和黑色(Black)四色印刷彩色图像。 + +#### 二维点阵图像 + +1. **点阵图 (Bitmapped)** + - 由像素组成，适合表现细致的图像，如相片和绘画。 + - 像素的比特深度决定颜色数，常用8bit（256色）和24bit（1670万色）。 + - 点阵图质量取决于空间分辨率（像素密度）和色彩分辨率（每像素颜色数）。 +2. **点阵图的来源** + - 通过绘画程序、数码相机、扫描、剪贴图和截屏获取。 +3. **点阵图格式** + - 包括原生格式（如Photoshop的PSD）、通用格式（如JPEG、GIF、PNG）和元文件（如TIFF）。 + +#### 二维矢量图像 + +1. **基本概念** + - 矢量图由数学模式定义的形状组成，如矩形、圆形、三角形和多边形。 + - 矢量图文件小，放大时不会失真，适合绘制简单图像和复杂艺术作品。 +2. **矢量图的文件格式** + - 包括原生格式（如Adobe Illustrator的AI）、通用格式（如EPS、PDF、SVG）和元文件。 +3. **矢量图和点阵图的转换** + - 使用自动跟踪将点阵图转换为矢量图，使用栅格化将矢量图转换为点阵图。 + +#### 三维图像 + +1. **建构模型 (Modeling)** + - 利用基本物体（Primitives）进行布尔运算（AND、OR、NOT）生成新物体。 + - 使用建模器生成物体，常用方法包括多边形建模、样条建模、元球建模和公式化建模。 +2. **表面定义和场景组合** + - 表面定义确定物体表面的纹理和质感，常用材质包括布料、木料、石材、玻璃和金属。 + - 场景组合包括安排物体和背景、加入环境效果和光源（如泛光灯、聚光灯、平行光和点光源）。 + +### 点阵图和矢量图的比较 + +| 特性 | 点阵图 | 矢量图 | +| ---------- | ------------------------------ | ------------------------------ | +| 文件大小 | 较大 | 较小 | +| 图像质量 | 高分辨率时细节丰富，放大易失真 | 放大时不会失真 | +| 适用场景 | 相片、绘画等细致图像 | 简单图像、标识、复杂艺术作品 | +| 编辑灵活性 | 像素级编辑 | 参数化编辑，易于调整形状和大小 | +| 设备依赖性 | 依赖设备分辨率 | 设备无关 | + +### 图像处理技术 + +1. **重新取样** + - 上行取样（提高分辨率）和下行取样（降低分辨率）。 +2. **量子化 (Quantization)** + - 将图像色彩舍入到最接近的调色盘颜色，可能导致色彩带现象。 +3. **颜色索引和抖动处理** + - 颜色索引优化低色彩分辨率图像的色彩显示，抖动处理通过混合像素生成新颜色。 + +### 图像格式 + +| 格式 | 特点 | 适用场景 | +| ---- | ---------------------------- | -------------------- | +| PICT | 麦金塔平台专用 | 麦金塔应用 | +| BMP | Windows平台专用 | PC应用 | +| TIFF | 支持所有主要色彩模式，跨平台 | 扫描和高质量图像 | +| JPEG | 有损压缩，文件较小 | 网络传输和相片 | +| GIF | 无损压缩，支持动画 | 网络传输和简单动画 | +| PNG | 无损压缩，跨平台 | 网络传输和高保真图像 | +| PDF | 支持全页编码，跨平台 | 文档和图像共享 | +| SVG | 基于XML，支持二维图像和动画 | 网页图像和交互设计 | + +### 三维图像生成步骤 + +1. **建构模型** + - 描述三维物体形状，使用基本物体或建模器生成。 +2. **表面定义** + - 确定物体表面纹理和质感，使用材质和图像映射。 +3. **场景组合** + - 安排物体和背景，加入环境效果和光源。 +4. **绘制 (Rendering)** + - 将三维场景转换为二维图像，生成最终视觉效果。 + +# 🌞 光源类型 + +> "光源是三维场景中重要的组成部分，不同类型的光源会产生不同的视觉效果。" + +1. **分布光源**：如阳光，光线从多个方向均匀分布。 +2. **平行光源（Directional Light）**：来自特定方向的光，如太阳光。 +3. **聚焦光（Spot Light）**：将光聚集在一小区域，如手电筒。 +4. **体积光（Volumetric Light）**：轴光线，如放映机和路灯发出的光。 + +# 🎨 绘制技术 + +> "绘制是使用计算机生成场景的过程，分为预先绘制和即时绘制两种类型。" + +## 绘制类型 + +| 类型 | 应用场景 | +| ----------------------------------- | -------------------------------------------- | +| **预先绘制（Prerendering）** | 用于动画或视频中不太需要交互动作的静态图像。 | +| **即时绘制（Real Time Rendering）** | 用于高度交互的三维应用，如游戏。 | + +## 绘制方法 + +- **线框绘制（Wire Frame Rendering）**：使用线条定义物体形状，适合测试几何架构。 +- **棋盘格模型（Tessellated Model）**：将表面分割成多边形，使用着色器计算像素色彩值。 + - **平坦着色器（Flat Shader）**：快速绘制，但可能产生锯齿状失真。 + - **平滑着色器（Smooth Shader）**：生成高质量图像，但文件较大，绘制时间较长。 +- **光线追踪（Ray Tracing）**：追踪并计算每一束光线在场景中的路径，生成接近现实的物体表面。 +- **辐射着色（Radiosity）**：考虑不同波长光线和物体的相互关系，生成更加接近现实的场景。 + +# 🖼️ 图像类型与质量 + +## 图像类型 + +1. **点阵图**：由像素组成，类似传统马赛克图。 +2. **矢量图**：由指令生成，图像文件较小，放大时不会失真。 + +## 图像质量因素 + +1. **空间分辨率**：每英寸的像素数或点数，分辨率越高，图像越清晰，但文件较大。 +2. **色彩分辨率**：每一像素可表现的颜色数，较高的色彩分辨率表现更细致的色彩层次。 + +# 🛠️ 三维图像生成步骤 + +1. **建构模型**：描述三维物体形状的过程。 + - **基本物体生成**：使用基本物体进行布尔运算生成新物体。 + - **建模器生成**：使用多边形、样条、圆球和公式化建模方法。 +2. **表面定义**：指定物体表面的纹理和质感，常用方法为图像映像。 +3. **场景组合**：安排物体位置、背景、加入环境效果和光线。 +4. **绘制**：使用计算机生成场景，分为预先绘制和即时绘制。 + +# 🎭 数字艺术与图像表达 + +## 图像功能 + +1. **再现**：如实反映现实。 +2. **象征**：通过符号表达深层含义。 +3. **表现**：传达情感和观念。 + +## 图像合成 + +> "数字图像合成通过图像复合给人们带来新奇的视觉体验，强化主要诉求，体现主体地位。" + +## 艺术家与作品 + +1. **菲利普·哈尔斯曼**：超现实主义摄影，探索人物内心深处。 +2. **杨泳梁**：将传统山水与现代城市结合，反思全球化与城市化。 +3. **张榕珊**：数字水墨画，展现中国传统文化的力量。 +4. **Viktoria Solidarnyh**：数字合成技术，创造奇幻意境。 + +# 📖 图像的叙事能力 + +> "图像的叙事能力源于对现实生活的描绘，通过符号学和视觉语法传达信息。" + +## 图像与语言的关系 + +- **语图互文性**：图像与语言互相区别又互相依赖，共同传达信息。 +- **广告图像**：如万宝路广告中的西部牛仔，传达粗犷、阳刚的男子汉精神。 + +# 👀 图像表现与观看 + +## 视觉流程 + +1. **单向视觉流程**：简洁明了，直接诉求主题。 +2. **导向性视觉流程**：通过诱导元素引导视线，突出重点。 +3. **曲线视觉流程**：丰富构图，营造轻松随意的阅读气氛。 +4. **散点视觉流程**：自由分散排列，呈现感性、无序的视觉体验。 + +## 观看与情绪 + +- **色彩关系**：极大带动观者情绪，增强图形元素的表述力。 + +# 🎥 图像的新媒介特征 + +## 数字绘景 + +- **Matte Painting（遮景绘画）**：影视绘景技术，要求艺术家对真实、设计、氛围、空间有较好的把握能力。 + +## 全景照片 + +- **全景照片（Panoramic Photo）**：符合人眼视角或包括余光视角的完整场景范围拍摄的照片。 + +## 动图 + +- **Motion Graphic（MG）**：运动的图形设计，融合平面设计、动画设计和电影语言，增强叙述力。 + +# 📚 小结 + +> "图像是意境与事件的重要表达窗口，通过视觉直接读取图片中整合的多重要素，如图形联想、色彩联想、空间联想等。" + +# 🎵 数字媒体中的声音 + +## 📜 目录 +- 数字媒体概论 +- 数字媒体表达基础 +- 媒体表现形式：文字、图像、声音、视频、动画 +- 数字媒体的实施与应用基础 +- 数字媒体的实践与创业 + +## 🎧 第五章：数字媒体的五大媒体表现形式——声音 + +### 📌 声音在数字媒体中的重要性 +- 数字技术彻底改变了声音的生成、使用和分布。 +- 声音可以表达不同的心情和步调，配合其他媒体元素为数字媒体产品提供沉浸式体验。 +- 听觉作为五感之一，承担着丰富的情感感知功能。 +- 声音与视觉结合成为多媒体，深刻影响人们的生活。 + +### 🎬 声音设计的起源 +- 声音设计（Sound Design）一词最早源自沃尔特·默奇（Walter Murch）在《现代启示录》中的创作。 +- 默奇对声音的创造性使用改变了人们对电影声音的传统看法，使声音成为影片设计的重要元素。 + +## 📊 5.1 数字技术范畴的声音 + +### 🌿 5.1.1 自然声音 +- 声音是由物体振动产生的声波，通过介质传播并被听觉器官感知。 +- 最简单的声波是纯音（Pure Tone），由正弦波（Sine Wave）表示。 +- 正弦波捕捉声音的两个主要特性：振幅（Amplitude）和波长（Wavelength）。 + - **振幅**：声音的能量，通常用分贝（Decibels，dB）表示。 + - **频率**：波形重复的次数，单位为赫兹（Hertz，Hz），决定音高（Pitch）。 + - **音长**：声音的时间长度。 +- 复杂声音波形由不同波形混合而成，如交响乐。 + +### 💾 5.1.2 数字化声音 +- 数字声音由离散的信息元素组成，分为采样型（Sampled）和合成型（Synthesized）。 + - **采样型声音**：通过模数转换器（Analog to Digital Converter，ADC）捕捉声音波形。 + - 采样分辨率（Sample Resolution）：比特数决定振幅的精度，常用16bit或24bit。 + - 采样率（Sample Rate）：每秒采样的次数，单位为Hz。 + - 混叠（Aliasing）：采样后还原声音时产生的失真现象。 + - **合成型声音**：通过合成器（Synthesizer）生成，常用乐器数字接口（Musical Instrument Digital Interface，MIDI）指令。 + - MIDI指令包括乐器、单音、强度、持续时间等。 + - 合成声音文件小，易于编辑，但需要音乐专业能力。 + +### 🔄 5.1.3 采样与合成声音的使用和比较 +- **采样声音**： + - 优点：高质量、易于生成和编辑、一致的播放质量。 + - 缺点：文件大、无法编辑混音后的单独音信。 +- **合成声音**： + - 优点：文件小、易于编辑。 + - 缺点：播放质量不一致、无法精准表现自然声音。 +- 结合采样和合成法可以改善数字音频的使用。 + +## 🎨 5.2 数字艺术范畴的声音 + +### 🎭 5.2.1 声音的风格 +- **写实主义风格**：以现实生活中的声音为参考，强调真实感。 +- **表现主义风格**：着重表现内心情感，不拘泥于客观声音的真实面貌。 + +### ⏳ 5.2.2 声音的时空情感 +- 声音在影视作品中的地位极高，可以掌控画面的情感和节奏。 +- 声音的三个基本构成要素：音量、音调和音色。 +- 混音、节奏、韵律基于音量、音调和音色创作，增强画面情感。 + +### 🖼️ 5.2.3 视听的新媒体表现 +- **Audio-Visual 艺术形态**：视觉影像和声音同时存在，通过装置和表演者展现。 +- **声音可视化**：将声音转化为可看、可触摸的感官对象，增强艺术表现力。 + +## 📝 小结 +- 数字声音具有高质量、耐用性、易于编辑和分发的优点。 +- 声音在数字媒体应用中是非常重要的设计元素，开发过程需明确目的、采用高质量声音、最小化文件格式、考虑播放环境、避免过度使用声音、组织文件并保存原始数据。 + +# 🎨 视听的新媒体表现 + +## 音流学（Cymatics） + +> **音流学**是研究与物理形态有关的振动现象的科学，这种物理形态产生于某种特殊的传导体发出的声波的相互作用。其原理是将生成声音的振动中不可见的力场可视化。 + +- **艺术家Robert Howsare**发明了一种利用两个唱机制作的非传统的版画设备，虽然手法简单，但产生了强大的视觉效果，类似于谐波记录器。 + +## 《声音形象化：科学vs.音乐》短片（CYMATICS: Science Vs. Music） + +- **新西兰音乐人、艺术家奈杰尔·斯坦福（Nigel Stanford）**根据音流学原理创作了这部短片，通过现场实验将乐声可视化。 +- 涉及的实验装置包括： + - 克拉尼金属板实验 + - 软管实验 + - 扬声器盘实验 + - 铁磁流体实验 + - 鲁本管实验 + - 特斯拉线圈实验 + +## 噪音椅：里约热内卢街头噪音（Noíze Chairs） + +- **设计师EstudioGutoRequena**及其团队将巴西艺术家设计的3款经典椅子与里约热内卢街头噪音录音结合，通过3D打印技术制成数字模型。 +- 作品综合了巴西当地的艺术与生活，传达多重感官体验与文化内涵。 + +## 虚幻天鹅湖（Swan Lake） + +- **日本设计师、艺术家Tokujin Yoshioka**的作品，擅长将虚无缥缈的东西实体化。 +- **Swan Lake**是其个人展览Crystallize中的装置艺术，玻璃棺木中装有发光的水蓝色冰晶，放置于播放天鹅湖音乐的环境中长达6个月，接受声波震动自然生长。 +- Yoshioka认为这是大自然“画”出来的一幅水晶画作。 + +## 动物声音的可视化 + +- **马克·费舍尔（Mark Fischer）**是美国加州Aquasonic声学室的主人，他将鲸类和海豚的声音转化为“微波”，并利用声学软件为其着色，使声音变成可视化的美丽图案。 +- **图5.17**：座头鲸呻吟声的可视化图，低频率呻吟声和哭声按逆时针方向展现。 +- **图5.18**：小须鲸呼叫声的小波转换图，绿点代表一个个脉冲。 + +### 费舍尔的声学转换技术 + +- **傅立叶转换**常用于声音研究，但费舍尔指出鲸类声音的形态在普通光谱图中看不到。 +- 其他动物声音的可视化包括： + - 花斑原海豚歌声 + - 伪虎鲸歌声 + - 白吻斑纹海豚嘀嗒声 + - 座头鲸的声音 + - 蟋蟀的声音 + - 鸟的声音 + +## 小结 + +- **声音**是数字媒体中重要的情绪助推器，传统媒体因加入声音表达而成为多媒体。 +- **听觉和视觉**的共同作用丰富了人们的感官通道，声音不仅可以为视觉服务，其本身也具有丰富的表现力。 +- 在数字媒体表达中，声音很多时候独立成为一种媒体表达形态，反向融合了视觉，成为表达的主体。 + +## 思考习题 + +1. 数字化声音技术在过去一二十年有许多重大突破，一个数字声音专业从业人员需要具备哪些知识和素质才能成为一个优秀的数字媒体开发专业人员？ + +# 🎥 数字媒体概论：视频技术 + +## 1. 数字视频的基本概念 + +> **视频**：将一系列的静态影像以电子信号方式加以捕捉、记录、处理、储存和重现的各种技术。 + +- 视频技术已经从传统的模拟式进入数字化时代。 +- 数字视频是当今数字媒体应用中不可或缺的媒体元素。 + +## 2. 数字视频的技术范畴 + +### 2.1 传统电影和电视 + +- **电影**：结合视觉、听觉和表演的艺术表现形式，使用胶卷记录影像。 +- **电视**：使用模拟电子信号记录影像，从黑白信号逐渐发展为彩色信号。 +- **数字技术**：近年来，数字技术逐渐取代了传统的模拟技术。 + +### 2.2 数字视频 + +- **定义**：用数字方式记录、处理、储存、传送和重现的影像数据流。 +- **像素**：每一张图像由许多像素组成，每个像素由24bit的数码表示色彩。 +- **屏幕分辨率**：最低分辨率为640×480像素，图像大小约为1MB。 + +### 2.3 决定视频质量的三大因素 + +| 因素 | 描述 | +| -------------- | ------------------------------------------------------------ | +| **屏幕分辨率** | 水平和垂直像素数，决定图像大小。高画质视频分辨率为640×480，UHDTV可达4K或8K。 | +| **帧速率** | 每秒钟显示的图像帧数。早期电影为24f/s，电视为30f/s，现代高清电视可达50或60f/s。 | +| **压缩方法** | 包括帧内压缩、帧间压缩和可变比特率编码（VBR）。 | + +### 2.4 视频压缩方法 + +- **帧内压缩**：将同一帧内的数据信息重新编码，常用算法包括RLE和JPEG。 +- **帧间压缩**：MPEG采用帧内和帧间压缩，储存完整视频图像（I-Frames）。 +- **可变比特率编码（VBR）**：根据视频内容的复杂程度动态调整比特数。 + +### 2.5 数字视频的来源 + +- **模拟视频转换**：使用模数转换器将模拟信号转换为数字信号。 +- **自行制作**：包括拍摄、剪辑和编辑三个步骤。 + - **拍摄**：选择摄影器材和文件格式，注意时间码记录。 + - **剪辑**：使用剪辑软件，按时间轴排列视频片段，加入过渡特效。 + - **编辑**：生成新视频文件，选择输出参数如分辨率、帧速率和编码方式。 + +## 3. 数字艺术范畴的视频 + +### 3.1 视频影像的叙事能力 + +- **叙事特点**：故事与影像的完美结合，通过镜头传递信息。 +- **叙事元素**：色彩、光线、角色、场景、音效等。 +- **新媒体艺术**：打破“时基”束缚，采用非线性叙事手法。 + +### 3.2 视频影像作为艺术表达手段 + +- **早期影像艺术**：随着电视机和摄像机的普及，视频艺术逐渐兴起。 +- **白南准**：影像艺术的鼻祖，代表作《电子公路：美国大陆，阿拉斯加和夏威夷》。 +- **数字媒介下的艺术表达**：结合互动形式，提升观众的体验和代入感。 + +### 3.3 视频影像作为一种沟通模式 + +- **VR直播**：沉浸式体验，传递更多信息量，提升沟通效率。 +- **网络视频直播**：实时互动，催生网红经济。 +- **短视频**：互联网内容传播方式，时长在5分钟以内，具有移动化、社交化特点。 + +## 4. 小结 + +- **视频**：基于时间流的视听艺术，融合视觉、声音与时间流，完整表达事件。 +- **VR**：将视频从矩形屏幕拓展为全沉浸式体验空间，成为未来视频发展的新方向。 + +## 5. 思考习题 + +1. 近年来，许多电影导演不断追求摄影技术的突破，他们的目的和目标是什么？这对数字媒体有什么影响？ +2. 学习简单的声音编辑软件，或运用AE进行简单的声音编辑。寻找听觉与其他感官之间的联系，尝试思考一些有趣的关联方式。 + +# 🎥 数字媒体的五大媒体表现形式——动画 + +## 📖 动画的定义与起源 + +> "动画是以一定速度连续播放一连串的静态图片，因为肉眼的残像现象产生错觉，而感觉到动态运动的图像。" + +- **动画的起源**：动画最早发源于19世纪上半叶的英国，兴盛于美国。1892年10月28日，埃米尔·雷诺首次在巴黎著名的葛莱凡蜡像馆向观众放映光学影戏，这标志着动画正式诞生，同时埃米尔·雷诺也被誉为“动画之父”。 +- **动画的概念**：动画是一种综合艺术，特别是在数字媒体的语境下，动画衍化为更宽泛的概念，是从“动画是一种动态图形的表达方式”的角度出发以制造“运动幻觉”(简称“幻动”)为目的的一切表现手段。 + +## 🎨 动画的分类与技术 + +### 7.1.1 动画原理 + +- **早期动画**：从旧石器时代的石洞壁画上，便看到人类通过绘画来表现分解动物动作的现象。伊朗沙赫里索克塔陶碗上的5只山羊，旋转碗时可以看到羊跳上树吃叶子。 +- **早期装置**：中国的西洋镜（Zoetrope）和活动视镜（Praxinoscope），以及十六世纪出现的手翻书。 + +### 7.1.2 传统动画 + +- **传统动画的定义**：传统动画是指始于19世纪、流行于20世纪的动画模式和创作，通常称为手绘动画或赛璐珞动画（Cel-animation）。 +- **传统动画的表现方式**： + - **全动作动画（Full Animation）**：要求动作精准、细节精致。 + - **有限动画（Limited Animation）**：画风简洁，强调关键动作，早期日本动画多为此类型。 +- **转描机（Rotoscoping）**：通过描红复制真实动作的胶片，快速绘制逼真动作。 +- **赛璐珞动画制作**：使用多层次的赛璐珞片组合成图像，采用关键帧法（Keyframes）和补间（Tweening）技术。 +- **其他技术**：循环（Cycle）、拍摄两张（Shooting On Twos）、压扁和拉伸（Squash and Stretch）。 + +### 7.1.3 定格动画 + +- **定格动画的定义**：以现实物品为对象，使用摄影技术制作的动画形式。 +- **分类**：黏土动画（Clay Animation）、剪纸动画（Cutout Animation）、图像动画（Graphic Animation）、模型动画（Model Animation）、实体动画（Object Animation）、木偶动画（Puppet Animation）和真人电影动画（Pixilation）。 +- **制作技术**：帧到帧（Frame To Frame）或位置到位置（Position To Position）。 + +### 7.1.4 计算机动画 + +- **计算机动画的定义**：使用计算机制作动画的技术，分为计算机辅助设计和计算机生成设计。 +- **二维数字动画**：借助计算机二维位图或向量图建构、修改和编辑动画，使用补间和转描机技术。 +- **三维数字动画**：使用三维模型和运动学模型自动生成动作，包括构建对象和场景、定义动作和绘制。 +- **程序化动画（Programmed Animation）**：使用程序语言编写程序自动生成动画，具有文件小、易修改、支持复杂互动等优点。 + +## 🎬 动画的应用领域 + +### 7.2.1 动画的应用领域 + +- **影视领域**：动画作为独立的表现手段，如迪士尼、皮克斯、吉卜力等动画工厂的作品。 +- **教育领域**：动画在儿童教育和成人教育中的应用，如机械零件运动演示、虚拟实验操作等。 +- **演示汇报领域**：动画用于表述新概念或未来发展可能性，如楼盘演示、未来生活场景构建等。 +- **其他数字产品领域**：动画在游戏、交互界面中的应用，如游戏片头动画、交互界面动效等。 + +### 7.2.2 动画的表现力 + +- **《红辣椒》**：通过梦境和蒙太奇手法，展现了动画的独特表现力。 +- **《萤火虫之墓》**：描写战争受害者的苦难生活，生动表现了饥饿和情感。 +- **《埃及王子》**：通过俯瞰角度和快速剪辑，展现了史诗般的宗教和历史氛围。 + +## 📝 小结 + +- **动画的发展**：从19世纪的传统动画到现代的数字动画，动画技术不断进步，应用领域广泛。 +- **传统动画的挑战**：制作过程繁琐，需大量人力和成本，但通过转描机、赛璐珞动画等技术简化了制作。 +- **计算机动画的优势**：大幅简化制作过程，提供多元化表现方式，程序化动画支持复杂互动。 +- **动画的应用**：在影视、教育、演示汇报、数字产品等领域中，动画以其生动的表达方式成为不可或缺的媒体元素。 + +# 🎬 动画的表现力与艺术性 + +## 📜 经典动画作品解析 + +### 1. 《阿基米德王子历险记》（1926年德国，导演：洛特·雷妮格） +- **背景**：根据《一千零一夜》改编，充满冒险、浪漫与魔幻。 +- **特点**：剪纸动画长片，使用蜡和沙子制作动画，手工着色技术，摄影机多角度变化。 +- **历史地位**：被认为是欧洲第一部动画长片，经典之作。 + +### 2. 《机器人总动员》（2008年美国，导演：安德鲁·斯坦顿） +- **背景**：迪士尼与皮克斯合作，讲述一个与寂寞和孤独为伴的科幻故事。 +- **特点**：主角WALL·E无语言和明显面部表情，通过行为和电子声响传达情感。 +- **理念**：反传统的故事概念融入传统电影中。 + +### 3. 《狮子王》（1994年美国，导演：罗杰·艾勒斯，罗伯·明可夫） +- **背景**：非洲大草原动物王国，讲述生命轮回与自然规律。 +- **特点**：复杂的情节，心理活动丰富，整体色调平衡，音乐浪漫感人。 +- **技术**：借鉴大卫·里恩的史诗巨片镜头调度，首次应用360°镜头调度。 + +### 4. 《圣诞夜惊魂》（1993年美国，导演：亨利·塞利克） +- **背景**：迪士尼与蒂姆·伯顿合作，黑色幽默风格。 +- **特点**：传统模型定格拍摄，歌舞为灵魂，哥特风格浓厚。 + +### 5. 《海洋之歌》（2014年爱尔兰，导演：汤姆·摩尔） +- **背景**：迷失和回家的故事，几何之美与符号之美。 +- **特点**：黄金分割、对称构图，冷色调为主，局部暖色调烘托情感。 + +### 6. 《辉夜姬物语》（2013年日本，导演：高畑勋） +- **背景**：伐竹翁发现辉夜姬，讲述她来到人间又回到月宫的故事。 +- **特点**：人物与背景绘制在一张图上，草图线条描绘人物，超越动画的生命力。 + +### 7. 《和巴什尔跳华尔兹》（2008年以色列，导演：阿里·福尔曼） +- **背景**：基于真人采访的动画电影，讲述以色列军队的历史。 +- **特点**：动画手法表现真实历史，片尾保留未经动画处理的新闻片镜头。 + +### 8. 《了不起的狐狸爸爸》（2009年美国，导演：韦斯·安德森） +- **背景**：狐狸爸爸偷食物养活家庭，农夫设下埋伏。 +- **特点**：定格动画，独特分镜头和镜头运动，长镜头运用。 + +### 9. 《阿基拉》（1988年日本，导演：大友克洋） +- **背景**：未来世界，破坏与再生的主题。 +- **特点**：现实主义追求，民族音乐表现未来世界。 + +### 10. 《幻想曲》（1940年美国，制片人：华特·迪士尼） +- **背景**：音乐与美术结合，8段不同曲目配动画故事。 +- **特点**：声音与画面配合登峰造极，获得奥斯卡特别成就奖。 + +### 11. 《千与千寻》（2001年日本，导演：宫崎骏） +- **背景**：充满想象力的故事，折射人生与社会反思。 +- **特点**：角色象征现实生活典型人物，获得柏林电影节金熊奖。 + +### 12. 《言叶之庭》（2013年日本，导演：新海诚） +- **背景**：描写“真实世界中一件微不足道的爱情”。 +- **特点**：细腻柔和的笔触，雨声与音乐合奏，明暗色彩运用。 + +## 🎨 动画的实验性与艺术性 + +### 1. 艺术动画与商业动画 +- **艺术动画**：强调艺术家情感与个人风格，不一定迎合大众。 +- **商业动画**：注重市场效益，迎合观众需求。 + +### 2. 实验性动画 +- **特点**：强调个性与艺术风格，要求创新意识。 +- **例子**：阿德曼工作室的作品，如《小羊肖恩》、《小鸡快跑》。 + +## 📱 动画的新媒体应用 + +### 1. 舞台艺术领域 +- **特点**：点、线、面、明暗、色彩、肌理、空间构成艺术表达。 +- **例子**：碧昂斯《Run the World》舞台表演，动画影像与演员配合。 + +### 2. VR动画 +- **背景**：2016年为VR元年，沉浸感实现。 +- **例子**： + - 《Pearl》：多线结构，不同剧情触发点。 + - 《Rain or Shine》：交互性，观众目光影响内容。 + - 《Henry》：沉浸感体验，获得艾美奖。 + - 《We Wait》：基于真实新闻，黏土风格。 + - 《INVASION!》：外星人统治地球，玩家角色为兔子。 + - 《The Dream Collector》：老人拾梦，游戏引擎实时渲染。 + +## 📚 动画技术的未来 +- **三维数字动画**：依赖计算机生成设计，未来技术强化制作。 +- **手翻书动画**：体现动画原理，分析经典片段艺术表现手法。 + +# 🖥️ 数字媒体概论：计算机硬件与软件基础 + +## 8.1 计算机硬件和软件 + +### 8.1.1 计算机系统和平台 + +> **计算机系统**：由硬件设备和软件程序组成，接受指令执行数据运算和处理，输出或储存结果。 + +#### 计算机系统分类 + +| 类型 | 特点 | +| ---------------- | ------------------------------------------------------------ | +| **超级计算机** | 最先进、运算能力最快，用于科学与工程，量度单位为每秒万亿次浮点运算（TFLOPS）。 | +| **大型计算机** | 多用户计算机，注重数据吞吐量、可靠性和安全性，适用于数据传输和并行处理。 | +| **个人计算机** | 适合个人使用，包括桌面计算机、笔记本电脑和平板计算机。 | +| **工作站** | 高端微型计算机，提供比个人计算机更强大的运算效能。 | +| **云端运算平台** | 基于因特网，用户共享软硬件资源，按需付费，为数字媒体应用提供新方式。 | + +#### 计算机平台 + +> **计算机平台**：特定硬件（CPU）和软件（操作系统）的组合。 + +| 平台类型 | 特点 | +| ---------------- | ------------------------------------------------------------ | +| **微计算机平台** | 包括麦金塔平台和Windows/PC平台，麦金塔平台使用苹果专有硬件和操作系统。 | +| **移动平台** | 使用移动操作系统，支持无线局域网（Wi-Fi）或3G/4G连接网络。 | + +### 8.1.2 计算机基本硬件结构 + +#### 冯·诺伊曼架构 + +> **冯·诺伊曼架构**：现代计算机的基本架构，包括中央处理器（CPU）、内存和输入/输出设备。 + +**指令周期**：包括取得指令（Fetch）、译码指令（Decode）、执行指令（Execute）和储存结果（Store）。 + +#### 计算机组成 + +| 组件 | 功能 | +| ------------ | ------------------------------------------------------------ | +| **主机系统** | 电子计算机核心，包括主板、CPU和内存，负责指令执行和数据处理。 | +| **接口设备** | 包括输入设备（键盘、鼠标）、输出设备（显示器、扬声器）和辅助存储设备。 | + +#### 中央处理器（CPU） + +> **CPU**：计算机的心脏，包括控制器、算术和逻辑运算器、缓存器，其效能由时钟速度、字节尺寸、总线宽度等决定。 + +**流水线技术**：现代CPU采用流水线技术提高指令执行效能。 + +#### 主存储器 + +> **主存储器**：由CPU直接存取，包括随机存取存储器（RAM）和只读存取存储器（ROM）。 + +**RAM**：数字媒体应用需配置足够的RAM以处理庞大数据量。 + +#### 接口设备 + +| 类型 | 功能 | +| ---------------- | ------------------------------------------------------------ | +| **输入设备** | 键盘、鼠标、麦克风、MIDI键盘、数码相机、扫描机、操纵杆、Kinect传感器等。 | +| **输出设备** | 显示屏、印刷设备、音效设备、头戴式设备等。 | +| **辅助存储设备** | 长期储存数据和指令，包括磁存储器、光学存储器（CD、DVD、BD）、固态存储器和云端存储。 | + +### 8.1.3 网络 + +> **计算机网络**：连接多台计算机以交换数据和分享资源的通信网络。 + +| 网络类型 | 特点 | +| ----------------- | ---------------------------- | +| **广域网（WAN）** | 覆盖广泛地理区域，如互联网。 | +| **局域网（LAN）** | 连接组织单位内的计算机。 | + +### 8.1.4 计算机软件和程序设计 + +#### 计算机软件 + +> **计算机软件**：指挥计算机硬件执行特定任务的指令和数据。 + +**软件架构**：包括操作系统、应用软件和用户。 + +#### 程序设计 + +> **程序设计**：解决特定问题的过程，包括分析问题、编程、测试和除错。 + +**程序语言**：包括低阶语言（机器代码、汇编语言）和高阶语言（C、C++、Java等）。 + +**可视化程序语言**：基于面向对象，利用图形化元素进行程序设计。 + +### 8.1.5 操作系统 + +#### 用户接口 + +> **用户接口**：提供用户与计算机系统之间的沟通管道，包括命令行接口和图形用户接口（GUI）。 + +**触摸屏**：广泛用于智能型手机和平板计算机。 + +#### 计算机资源管理 + +> **操作系统**：管理处理器、存储器、周边装置和网络资源。 + +**设备驱动程序**：控制接口设备，如显示屏、打印机、键盘、鼠标等。 + +#### 磁盘管理 + +> **磁盘管理**：包括格式化、定义集群和文件系统，管理磁盘存储器和存取数据文件。 + +#### 文件管理 + +> **文件管理**：使用目录组织文件，命名时需注意大小写和字数限制。 + +### 8.1.6 应用软件 + +#### 媒体相关应用软件 + +| 类型 | 功能 | +| -------- | ------------------------------------------------------ | +| **文字** | 使用文字处理器（如Microsoft Word）生成和编辑文本文件。 | +| **图像** | 使用图像应用软件生成二维和三维图像。 | +| **声音** | 使用取样声音软件和合成声音软件处理声音。 | +| **视频** | 使用视频应用软件整合视频剪辑、同步音轨、加入特效。 | +| **动画** | 以一定速度连续播放静态图片产生动态图像。 | + +#### 创作编辑软件 + +| 类型 | 特点 | +| -------------- | -------------------------- | +| **卡片隐喻型** | 以卡片形式组织媒体元素。 | +| **时间线型** | 以时间线形式组织媒体元素。 | +| **图标型** | 以图标形式组织媒体元素。 | + +### 小结 + +> **数字媒体应用**：使用文字、图像、声音、视频、动画进行多元化处理，需考虑计算机平台兼容性和设计规划。 + +# 🖥️ 设计软件与应用 + +## 🎨 Adobe Indesign + +> Adobe Indesign 是定位于专业排版领域的设计软件，适合图像员、产品包装师和印前专家使用，主要适用于出版物、海报和各类印刷媒体。 + +### 特性 +- **辅助创意**：提供精度要求和准确控制，适用于文字和版面处理。 +- **交互性**：可在页面布局中增添动画、视频和声音，提升数字出版物的吸引力。 + +### 应用案例 +- **房地产信息图/数据可视化**：作者 The Design Surgery +- **魁北克交响乐团视觉设计**：作者 lg2boutique +- **底特律城市网页设计**：作者 Rasmus Jappe Kristiansen + +## 🖋️ Adobe Illustrator + +> Adobe Illustrator 是出版、多媒体和网络图像的工业标准插画软件，完全占领了专业的印刷出版领域。 + +### 特性 +- **矢量图形**：适合线稿设计、插画、多媒体图像和网页内容制作。 +- **灵活处理**：支持版面设计、位图编辑和图形编辑。 + +### 应用案例 +- **品牌设计**：作者 Ramotion +- **手绘风格插画设计**：作者 Martin Schmetzer +- **Norvel - Learning IOS App**：作者 Oksana Harbuz + +## 🖼️ Adobe Photoshop + +> Photoshop 是最受欢迎的图像处理软件，专长在于对已有的位图图像进行编辑加工和添加特殊效果。 + +### 特性 +- **图像处理**：重点在于对图像的加工处理，而非图形创作。 +- **广泛应用**：适用于照片编辑、特效添加等。 + +### 应用案例 +- **Adobe Photoshop CC 2017 软件启动界面**：作者 Amr Elshamy +- **Adobe 25周年纪念日**：作者 Emi Haze +- **Adobe Photoshop官网标题图**：作者 Adobe + +## 🖌️ 矢量图形编辑软件 + +### Adobe Illustrator +- **工业标准**：适用于出版、多媒体和网络图像的插画软件。 +- **灵活处理**：支持矢量绘画、版面设计、位图编辑和图形编辑。 + +### CorelDRAW +- **多功能**：提供矢量动画制作、页面设计、网站制作、位图编辑和网页动画制作。 +- **精确定位**：适合商标、标志等需要准确尺寸的设计。 + +### 应用案例 +- **标志设计**：作者 Max Iskra +- **插画设计**：作者 Adrian Knopik／Maciej Mizer／Fuse Collective +- **品牌设计**：作者 Abstract Logic + +## 🎥 三维图像设计软件 + +### Autodesk 3ds Max +- **建筑动画**：适用于建筑漫游及室内设计。 +- **广泛应用**：用于动画片、游戏动画、建筑效果图等。 + +### Autodesk Maya +- **影视广告**：适用于角色动画、电影特技等高端制作。 +- **高效渲染**：渲染真实感极强，适合电影级别制作。 + +### Cinema 4D +- **高速运算**：以极高的运算速度和强大的渲染插件著称。 +- **多功能**：支持建模、动画、渲染、角色、粒子等模块。 + +### 应用案例 +- **纽约市数字渲染**：作者 Pawel Podwojewski／Paulina Cur／Patryk Sala +- **动画设计**：作者 Feed Me Light Animation Studio +- **电影制作渲染**：作者 Jie Ma（China）／guodong zhao（China） + +## 🎧 声音编辑软件 + +### Adobe Audition +- **专业音频编辑**：提供先进的音频混合、编辑、控制和效果处理功能。 +- **多声道录音**：最多混合 128 个声道，支持单个音频文件编辑。 + +## 🎬 视频编辑软件 + +### Adobe Premiere +- **非线性编辑**：用于视频段落的组合和拼接，提供特效与调色功能。 +- **动态链接**：与 Adobe After Effects 联动，满足复杂视频制作需求。 + +### Adobe After Effects +- **视频特效**：专业的非线性特效合成软件，支持动态图形和视觉效果。 +- **层类型软件**：支持多达几百种插件，增强图像效果和动画控制。 + +### 应用案例 +- **《遗落战境》**：作者 Bradley G Munkowitzv +- **《杀手精英》片尾设计** +- **Pocopay 演示视频制作**：作者 AKU + +## 🎨 动画编辑软件 + +### Retas +- **二维动画**：实现传统动画制作中的绘画、线拍、描线、上色、合成功能。 +- **无纸动画**：辅助便捷完成无纸动画或传统动画的制作流程。 + +### Animo +- **数字化制作**：模拟传统动画制作过程，支持二维与三维结合。 +- **广泛应用**：世界上使用最广泛的二维动画制作系统之一。 + +### Adobe Animate CC +- **矢量动画**：支持 Flash 开发工具和 HTML 5 创作工具。 +- **网页应用**：为网页开发者提供音频、图片、视频、动画等创作支持。 + +### 应用案例 +- **Czech National Gallery—Visual Identity**：作者 Vladimír Vilimovsky +- **Dubldom website**：作者 Evgeny Bondkowski +- **人物设计**：作者 Danielle Dim + +## 🖌️ 草图与分镜软件 + +### SAI +- **绘图软件**：适合绘制漫画类插画，笔刷精炼功能强大。 +- **易上手**：笔压修复和防手抖功能强大，适合非现实绘画。 + +### 应用案例 +- **Under the fog**：作者 ELK64 +- **Doodles**：作者 Carla Segad +- **Close to the sun**：作者 Alena Aenami + +## 🎮 游戏制作平台 + +### Unity +- **多平台开发**：支持 2D/3D 视频游戏、建筑可视化、实时三维动画等。 +- **流行开发工具**：世界上最流行的开发平台，支持多种平台发布。 + +### 应用案例 +- **纪念碑谷**：作者 ustwo团队 +- **“炉石传说”移动端**：作者 暴雪公司 +- **Singular游戏设计**：作者 Thomas Pomarelle + +## 🌐 网页制作软件 + +### Adobe Dreamweaver +- **所见即所得**：集网页制作和管理网站于一身的网页编辑器。 +- **跨平台**：制作跨越平台限制和浏览器限制的动感网页。 + +### 应用案例 +- **MINI 线上博物馆网页设计**：作者 Wojtek Kotowski +- **Redstone VR 网页设计**：作者 Lukasz Drozdz／Sebastian Bednarek +- **设计中心网页设计**：作者 stapelberg & fritzi + +## 🖼️ 交互原型设计软件 + +### Axure RP Pro +- **快速原型设计**：创建应用软件或 Web 网站的线框图、流程图、原型和规格说明文档。 +- **六大功能**：网站构架图、示意图、流程图、交互设计、自动输出网站原型、自动输出 Word 格式规格文件。 + +### Sketch +- **矢量绘图**：适用于图标设计和界面设计，支持绘制矢量图。 +- **交互设计**：极佳的交互设计工具，适合网页、图标和界面设计。 + +### 应用案例 +- **Nike90 Store**：作者 Balraj Chana +- **Mix Planet**：作者 Michael Korwin +- **NASA网页设计**：作者 Michael Korwin + +## 🗿 数字雕刻软件 + +### Zbrush +- **建模与雕刻**：专业的建模与雕刻绘画软件，支持交互式建模。 +- **广泛应用**：受到 CG 爱好者的广泛喜爱，适合自由发挥创意。 + +### 应用案例 +- **数字雕刻作品**：作者 Neel Kar／Justin Will／Sevan Kouzouian +- **数字雕刻作品**：作者 Rakan Khamash +- **数字雕刻作品**：作者 Kieran McKay + +## 🖌️ 原画与插画软件 + +### Corel Painter +- **仿自然绘画**：数码素描与绘画工具的终极选择，支持逼真的仿自然画笔。 +- **特殊效果**：处理中国画风格时，可达到特殊的大写意效果。 + +### 应用案例 +- **数字原画作品**：作者 Michael Kutsche +- **数字原画作品**：作者 Michael Kutsche + +## 📚 思考习题 + +1. **数字媒体技术专业从业人员**：需要具备哪些知识和素质才能成为优秀的数字媒体开发专业人员？讨论人工智能、生化计算等技术如何增强数字媒体应用。 +2. **软件学习**：从 2-3 个自己喜欢的软件着手学习，通过临摹积累丰富的表现手段。 + +# 📚 数字媒体概论与实践 + +## 🎯 数字媒体概论 + +数字媒体是一门融合艺术与技术的学科，涵盖了数字媒体技术与数字媒体艺术的基础知识。本书从艺工交叉的视角出发，介绍了数字媒体的五大表现形式：文字、图像、声音、视频、动画，并从数字产品开发、实践与创业的角度，探讨了游戏、影像、装置、虚拟现实等方向的创作理念与艺工融合方式。 + +## 🛠️ 数字产品开发 + +### 9.1 数字产品开发 + +数字产品的开发通常以项目的方式进行，首要任务是组建专业团队。团队由不同专业人员组成，包括产品经理、内容设计师、产品设计师、媒体制作群、作家、程序设计师、质量管理和产品制作群等。 + +#### 9.1.1 开发团队的组成 + +1. **产品经理或制作人** + 负责产品的规划与执行管理，确保在规定的时间和预算内完成产品。主要工作包括： + - 与客户商议合约 + - 招募团队成员 + - 建立设计时程表并监督进度 + - 预算控管 + - 协调测试和改版 + - 确认产品出货日期 + +2. **内容设计师** + 负责产品内容的呈现，确保内容的正确性与完整性。主要工作包括： + - 与客户交流，了解需求 + - 拟定产品内容 + - 确认内容正确性 + - 协助产品测试和修改 + +3. **产品设计师** + 负责产品内容、用户接口、操作流程的设计与整合。主要工作包括： + - 建立主题/子题结构 + - 构建产品呈现方式 + - 制定用户接口的隐喻方式和布局 + - 监督开发进度 + +4. **媒体制作群** + 包括文字图像设计师、视频制作人、动画设计师和音效师，负责制作各种媒体元素。设计过程中需考虑： + - 选择设计应用软件 + - 决定媒体设计参数 + - 协调媒体元素之间的互动关系 + - 决定输出格式 + +5. **作家** + 负责撰写多样式文件，包括产品提案书、剧本、技术报告、用户使用手册等。 + +6. **程序设计师** + 支持媒体设计师编码建立对象模型和创作编辑脚本。 + +7. **质量管理和产品制作群** + 负责产品测试与质量控制，确保产品功能正常运行。 + +8. **其他成员** + 包括行政、财务和业务相关人员，支持整个开发团队。 + +#### 9.1.2 数字媒体项目的规划和管理 + +1. **分析和定义** + 明确项目目标与客户需求，整理成项目计划草案书，内容包括： + - 项目目标 + - 开发目的与目标客户 + - 预期结果与效益 + - 产品开发预估费用与风险分析 + +2. **设计和规划** + 安排项目任务、负责人、时间表、资源与预算。 + +3. **实践** + 构建产品原型，进行整合测试。 + +4. **测试和评估** + 由开发团队、实际用户与客户端成员进行产品测试与评估。 + +5. **产出和结案** + 交付产品，整理设计材料与数据，归档文件，宣布项目结束。 + +#### 9.1.3 创新和创业 + +创新分为三种类型： +1. **突破性创新**：打破陈规，改变传统。 +2. **渐进式创新**：逐步改进，让事物越来越美好。 +3. **再运用式创新**：以全新方式应用原有事物。 + +数字媒体产业是继计算机与互联网产业之后的新兴产业，提供了无限的创业机会。 + +## 🎮 数字媒体实践案例 + +### 9.2.1 游戏 + +1. **《WEROUND》移动端游戏** + - **创作理念**：以病毒与抗体的对抗为灵感，通过轻松的游戏方式科普病毒知识。 + - **作品特色**：精美的画面、引人入胜的故事情节、简单易上手的玩法。 + +2. **《SHADOWER无影之人》虚拟现实游戏** + - **创作理念**：玩家扮演丢失影子的人，通过冒险找回影子碎片。 + - **艺工结合**：艺术成员与技术成员紧密合作，测试核心玩法与关卡设计。 + +### 9.2.2 装置 + +1. **《看见》关注色盲群体的艺术装置** + - **创作理念**：呼吁社会重视色觉异常群体，通过交互装置让观众体验色盲者的世界。 + - **艺工结合**：使用Arduino和Processing实现交互，通过超声波距离感应器控制视频切换。 + +### 9.2.3 VR影片 + +1. **《清醒的梦》虚拟现实纪录片** + - **创作理念**：通过VR全景视频记录被摄者的生活，促进不同人群的相互理解。 + - **艺工结合**：艺术背景同学负责视觉呈现，技术背景同学提供技术支持。 + +### 9.2.4 自媒体IP + +1. **“星际移民局”自媒体IP** + - **创作理念**：通过新媒体结合有趣的故事，引导用户培养健康生活方式。 + - **艺工结合**：设计角色同学负责策划与视觉表达，开发角色同学负责技术实现。 + +### 9.2.5 VR交互体验 + +1. **《化》VR交互体验** + - **创作理念**：通过VR技术让用户置身于超现实的水上森林，体验自然之美。 + - **作品特点**：全虚拟环境、超现实体验、无眩晕的运动方式。 + +## 📝 思考习题 + +1. 面向创新创业，讨论如何发展数字媒体产业？调研近年来相关成功的创新创业案例，针对其特性做一分析比较。 + +# 📚 数字媒体技术概论 + +## 🎯 媒体及特性 + +### 1.1.1 媒体概念 + +> "媒体（medium）源于拉丁文的 medius，意为中介或中间，常用复数形式 media。媒体是信息交流和传播的载体。" + +媒体包括两层含义： + +1. **媒介**：传递信息的抽象载体，如文字、符号、图形、编码等。 +2. **媒质**：存储信息的实体，如纸、磁盘、光盘、磁带、半导体存储器等。 + +### 1.1.2 媒体特性 + +现代媒体信息具有以下特性： + +- **多样性**：集数据、文字、图形、图像等为一体。 +- **集成性**：多种媒体形式的整合。 +- **交互性**：用户与媒体之间的互动。 +- **信息接收方便性**：易于获取和使用。 +- **信息使用方便性**：操作简便，易于理解。 + +### 媒体分类 + +媒体可以根据不同标准进行分类： + +1. **按感觉**：视觉媒体、听觉媒体等。 +2. **按表现形式**：语言媒体、文字媒体、音乐媒体、图形媒体、动画媒体、视频媒体等。 +3. **按信息种类**：新闻媒体、科技信息媒体、生活媒体等。 +4. **按载体**：报纸、信件、电话、计算机、网络等。 +5. **按应用方式**：印刷媒体、幻灯、电影媒体、广播电视媒体、计算机媒体、网络媒体等。 +6. **按时间**：新媒体、旧媒体（传统媒体）。 +7. **按传播范围**：个人媒体、大众媒体。 + +根据国际电信联盟（ITU）的定义，媒体可分为以下五类： + +1. **感觉媒体（Perception）**：直接作用于人的感觉器官，如语言、音乐、图像等。 +2. **表示媒体（Presentation）**：用于传送感觉媒体的编码，如语言编码、电报码等。 +3. **显示媒体（Display）**：显示感觉媒体的设备，如话筒、摄像机、显示器等。 +4. **存储媒体（Storage）**：用于存储表示媒体的载体，如磁盘、光盘、磁带等。 +5. **传输媒体（Transmission）**：传输信号的物理载体，如同轴电缆、光纤、电磁波等。 + +## 💻 数字媒体及特性 + +### 1.2.1 数字媒体概念 + +> "数字媒体（digital media）是指以二进制形式记录、处理、传播、获取的信息媒体。" + +数字媒体包括两个方面： + +1. **信息**：内容采用二进制表示。 +2. **媒介**：能存储、传播二进制信息。 + +### 1.2.2 数字媒体特性 + +1. **数字化**：以比特形式存储和传播，易于复制和混合。 +2. **交互性**：通过计算机实现人机交互。 +3. **趣味性**：提供丰富的娱乐体验，如互联网、IPTV、数字游戏等。 +4. **集成性**：结合文字、图形、影像、声音、动画等多种媒体形式。 +5. **技术与艺术的融合**：信息技术与人文艺术的结合，提升媒体传播效果。 + +### 1.2.3 数字媒体传播模式 + +1. **大众传播模式**：一对多的传播过程，如报纸、广播电视等。 +2. **媒体信息传播模式**：香农—韦弗的传播过程模式，包括信源、编码器、信道、解码器、接收器等。 +3. **数字媒体传输模式**：基于计算机和网络的传播模式，信源和信宿可以互换。 +4. **超媒体传播模式**：以计算机为媒介的多向互动传播模式，传播者与消费者之间的信息传递是双向互动的。 + +## 🔍 数字媒体技术的研究领域 + +### 1.3.1 数字媒体内容产业 + +数字媒体产业价值链包括： + +1. **内容创建**：通过采集、截取、分离等手段创建数字媒体。 +2. **内容管理**：存储、查询、目录、索引等管理操作。 +3. **内容发行**：将信息发布到用户端，如在线销售等。 +4. **应用开发**：开发音乐点播、视频点播、游戏等服务。 +5. **运营接入**：提供数字媒体应用的运营平台和传输通道。 +6. **价值链集成**：集成商务和技术，提供高性价比的服务。 +7. **媒体应用**：用户通过接收装置获取数字媒体内容。 + +### 1.3.2 数字媒体技术发展趋势 + +数字媒体技术的六个重点发展方向： + +1. **内容制作技术及平台**：高质量、高效率的数字媒体内容制作。 +2. **音视频内容搜索技术**：海量数字内容的有效检索。 +3. **数字版权保护技术**：保障数字媒体产业的健康发展。 +4. **数字媒体人机交互与终端技术**：提升用户体验。 +5. **数字媒体资源管理平台与服务**：高效的多媒体内容检索与信息复用。 +6. **数字媒体产品交易平台与服务**：数字媒体交易与服务体系。 + +### 1.3.3 数字媒体技术研究领域 + +数字媒体技术涉及多个学科和技术交叉领域，主要研究方向包括： + +1. **数字声音处理**：音频的数字化技术、话音编码技术等。 +2. **数字图像处理**：数字图像的获取、编辑与创意设计。 +3. **数字视频处理**：数字视频的编辑与特效处理。 +4. **数字动画设计**：二维、三维动画技术及其应用。 +5. **数字游戏设计**：游戏设计与创意。 +6. **数字媒体压缩**：通用压缩编码、专门压缩编码技术等。 +7. **数字媒体存储**：光盘存储、媒体数据管理等。 +8. **数字媒体管理与保护**：数字媒体版权保护技术。 +9. **数字媒体传输技术**：流媒体技术、P2P技术等。 + +### 1.3.4 数字媒体应用领域 + +数字媒体在多个领域有广泛应用，包括： + +1. **教育培训**：远程教育系统、网络多媒体资源等。 +2. **电子商务**：网上电子商城、电子商务网站等。 +3. **信息发布**：组织机构或个人通过网站发布信息。 +4. **个人娱乐**：娱乐网站、数字游戏、影视点播等。 +5. **电子出版**：多媒体教材、电子杂志、电子书籍等。 +6. **创意设计**：工业设计、企业徽标设计、动画创作等。 +7. **虚拟现实**：生成逼真的三维模拟环境，应用于多个领域。 + +# 🎧 数字音频技术基础 + +## 2.1 音频技术及特性 + +### 2.1.1 音频的概念及特性 + +> **声音**在物理学上被看作一种波动的能量，即声波。声音的三个基本特性是**频率**、**振幅**和**波形**。在生理学上，声音是声波作用于听觉器官所引起的主观感觉，如**响度**、**音调**、**音色**和**音长**。 + +- **频率**：发声物体在单位时间内的振动次数，单位为赫兹（Hz）。频率对应人耳的主观感觉是**音调**。 +- **振幅**：发声物体振动时偏离中心位置的幅度，代表振动时动势能的大小。振幅对应人耳的主观感觉是**响度**。 +- **音色**：由声波的波形形状决定，即使频率和振幅相同，波形不同，音色也会不同。 + +### 2.1.2 模拟音频记录设备及特性 + +- **机械留声机**：1877年由爱迪生发明，通过机械方式记录声音。 +- **钢丝录音机**：1898年由波尔森发明，首次使用磁性记录技术。 +- **磁带录音机**：基于电磁感应定律，将声音记录在磁带上。 + +### 2.1.3 模拟音频处理设备 + +- **话筒（麦克风）**：收集声音能量，并将声能转化为电能。 +- **音箱（扬声器）**：将音频电流信号还原为声音信号。 +- **模拟调音台**：用于声音信号的混合、调节和输出，是声音艺术处理的核心设备。 + +## 2.2 音频数字化 + +### 2.2.1 模拟音频信号与数字音频信号 + +- **模拟信号**：在时间或空间维度上连续不间断的信号。 +- **数字信号**：用二进制数据保存的声音信号，是离散的信号。 + +### 2.2.2 音频数字化的过程 + +音频数字化经过三个阶段： +1. **采样**：将模拟电信号以某一频率进行离散化采集。 +2. **量化**：将采集到的样本电压或电流值进行等级量化处理。 +3. **编码**：将量化值转换为二进制表示值（0和1）并存储。 + +### 2.2.3 数字化指标 + +- **采样频率**：采样点之间的时间间隔，单位为Hz。 +- **量化深度**：单位电压值或电流值之间的可分等级数，单位为比特（Bit）。 + +> **采样频率越高，量化深度越大，声音质量越好。** + +## 2.3 数字音频质量及格式 + +### 2.3.1 音频数据率及质量 + +- **采样频率**：影响音质，采样间隔时间越短，音质越好。 +- **量化深度**：影响音质，可分等级越多，音质越好。 +- **音频流码率**：单位时间内音频数据的比特容量，流码率越大，音质越好。 + +### 2.3.2 声音文件格式 + +| 格式 | 特点 | +| ------------ | -------------------------------------------------- | +| WAV | 音质与CD相近，但文件体积大，不便于传播。 | +| MIDI | 乐器数字接口，模拟多种乐器声音。 | +| MP3 | 高音质、低采样率压缩，文件体积小。 | +| WMA | 高压缩率，支持版权保护。 | +| MP4 | 压缩比高，体积小，音质好，但传播受限。 | +| SACD | 采样率为CD的64倍，音质远超CD。 | +| QuickTime | 支持多种平台，适用于视频编辑和流媒体。 | +| VQF | 压缩率高，音质接近CD，但未流行。 | +| DVD Audio | 新一代数字音频格式，支持高采样率和量化位数。 | +| MD | 使用ATRAC算法压缩，存储容量大。 | +| RA | 实时传输音频信息，适合网络流媒体。 | +| Liquid Audio | 提供版权保护的音频格式。 | +| Audible | 支持多种语音压缩级别，适合语音下载。 | +| VOC | 与WAV结构相似，常用于DOS程序和游戏。 | +| AU | UNIX操作系统下的标准声音文件。 | +| AIFF | 苹果公司开发的声音文件格式。 | +| Amiga | Commodore开发的声音文件格式，不支持压缩。 | +| MAC | 苹果计算机公司开发的声音文件格式，支持某些压缩。 | +| S48 | 采用MPEG-1压缩格式，易于编辑和剪切。 | +| AAC | 高级音频编码，压缩能力强，支持多音轨和多种采样率。 | + +## 2.4 数字音频的编辑技术 + +### 2.4.1 数字音频的编辑方式 + +1. **数字录音**：通过“采样——量化——编码”将模拟声音转换为数字声音。 +2. **数字音乐创作**：使用数字音频创作工具生成数字音乐。 +3. **声音剪辑**：对数字音频素材进行裁剪或复制。 +4. **合成声音**：将多个声音素材叠加生成混合效果。 +5. **增加特效**：对原始音频进行听觉效果优化。 +6. **文件操作**：对音频文件进行整体操作，不改变音色或音效。 + +### 2.4.2 数字音频设备 + +- **数字调音台**：优化和调节多路声音信号，进行混合输出。 +- **数字录音机**：采用数字记录方式存储音频信号。 +- **数字音频工作站**：集成录音、编辑、混合、压缩等功能，相当于录音棚的全部设备。 + +### 2.4.3 数字音频编辑软件 + +- **音源软件**：如Cakewalk和FL Studio，用于数字音乐创作。 +- **音频工作站软件**：如Cubase，提供录音、混音等功能。 + +> **数字音频技术**在娱乐、医疗、工程、教育、军事等领域有广泛应用，未来发展空间巨大。 + +# 🎵 音频工作站软件比较 + +## 1. Cubase +- **优势**：在音频处理和软件合成器方面较为成熟，尤其是从5.0版开始全面支持软件合成器技术。 +- **特点**：是目前最成熟的MIDI/音频/合成器一体化音乐工作站。 + +## 2. Nuendo +- **优势**：专注于录音、混音和环绕声制作，适合专业录音和视频配音配乐。 +- **特点**：MIDI功能较弱，但多轨录音和混音能力优秀。 + +## 3. Logic Audio +- **优势**：功能强大，适合专业人士使用，支持MIDI/音频/合成器一体化。 +- **特点**：既有苹果版又有PC版，在美国应用广泛。 + +## 4. Samplitude +- **优势**：混音效果出色，适合在独立电脑中工作。 +- **缺点**：MIDI功能较弱，不支持软件合成器插件。 + +## 5. Vegas Audio/Video +- **Vegas Audio**：多轨音频软件，音频编辑能力强，支持无限轨道和多种格式。 +- **Vegas Video**：多轨视频软件，视频功能强大，支持无限视频轨和多种特效。 + +## 6. Sound Forge +- **优势**：音频编辑功能完善，支持DirectX插件，适合多媒体音频编辑和游戏音效处理。 +- **特点**：功能强大，几乎涵盖所有音频编辑需求。 + +## 7. Wavelab +- **优势**：处理速度快，支持实时效果处理和多轨混音。 +- **特点**：适合音乐制作，效果实时处理是其一大特色。 + +## 8. Cool Edit +- **优势**：处理效果专业，尤其在降噪和变调功能上领先。 +- **特点**：支持多轨和单文件操作，可作为简单的多轨音频工作站使用。 + +## 9. Adobe Audition +- **优势**：集音频录制、混合、编辑和控制于一身，功能强大且灵活。 +- **特点**：支持外部硬件自动记录参数，实时记录变化到混合中。 + +## 10. Wavecn +- **特点**：国产音频处理软件，支持录音、剪辑、处理效果等多种功能。 + +# 🎧 数字音频技术概念 + +## 1. 声道 (Sound Channel) +- **定义**：声音在录制或播放时在不同空间位置采集或回放的相互独立的音频信号。 +- **重要性**：声道数影响声音的立体感和空间感，但效果还取决于采样频率、量化等级、声卡和音箱的还原能力。 + +## 2. 音轨 +- **定义**：音频处理软件中的平行“轨道”，每条音轨定义其属性（如音色、音量等）。 +- **功能**：在音序器软件中，一条音轨对应一个声部或一种乐器，记录MIDI或音频数据。 + +## 3. 时序 +- **定义**：数字音频处理中的时间顺序，用于定义多个轨道和音频素材的先后顺序。 +- **应用**：在编辑视频、音频、动画等媒体时，时序是基本思想。 + +# 🎤 数字音频编辑实例 + +## 1. 录制一首歌曲的步骤 +1. **准备硬件设备**：多媒体计算机、声卡、话筒、耳机和录制软件（如Audition）。 +2. **准备伴奏音乐**：下载或现场录制伴奏。 +3. **开始录制**： + - 打开Audition，进入多音轨界面。 + - 导入伴奏到音轨1，将音轨2作为人声录制音轨。 + - 调节总音量及麦克音量，关闭音箱，通过耳机听伴奏并录制。 +4. **检查并输出**： + - 试听人声文件，检查是否需要重新录制。 + - 将伴奏和人声混缩合在一起，保存为mp3或wma格式。 + +# 📻 数字音频技术应用 + +## 1. 数字广播 +- **优势**：克服传统广播的技术缺陷，支持高质量声音和个性化节目制作。 +- **特点**：基于互联网或数字通讯卫星传输，实现数字音频无线广播。 + +## 2. 音乐制作 +- **优势**：通过普通设备和专业软件，制作出与传统工艺媲美的音乐作品。 +- **特点**：利用数字音源软件模拟专业乐器声音，创作层次丰富的音乐。 + +## 3. 影视游戏配乐 +- **重要性**：声音元素在影视和游戏中至关重要，数字音频技术提升配音和配乐效果。 +- **特点**：数字化技术使声音与画面对位更精准，效果更逼真。 + +## 4. 个人家庭娱乐 +- **应用**：录制原创或翻唱歌曲、记录家庭生活声音片段、发布个人播客等。 +- **特点**：数字音频技术丰富个人和家庭娱乐生活。 + +# 📚 数字媒体概论课程教学大纲 + +## 🎯 课程性质与目的 +> **数字媒体概论**是数字媒体专业的通识课程，旨在宏观介绍数字媒体艺术与工程交叉融合的特征。课程侧重基础理论及表达手段的普及性知识，帮助学生全面了解数字媒体行业的基本特征、涉及范围及相关表现手段，为后续专业课程奠定理论基础。 + +## 🎯 课程培养目标 +通过本课程的学习，学生应具备以下素质、技能和知识： +1. **宏观认知**：了解数字媒体专业的范围、特征及行业发展。 +2. **基本知识**：掌握数字媒体五大表现形式的基本概念、表现方式及应用。 +3. **跨学科能力**：树立艺工交叉、艺工融合的基础观念，培养跨学科实践能力。 + +## 📖 课程教学基本内容 + +### 第1章 绪论 +- **1.1 媒体的形态和内容** +- **1.2 数字媒体的定义** +- **1.3 数字媒体的应用** +- **1.4 数字媒体的历史演进** +- **1.5 数字媒体产业** +> 本章从宏观角度介绍数字媒体的概念、内容、形式、发展、产业及应用，帮助学生了解数字媒体的基本特征及专业优势。 + +### 第2章 数字媒体表达基础 +- **2.1 数字资料** +- **2.2 设计手段** +> 本章介绍数字媒体的基础内容及主要设计表现手段，帮助学生理解数字媒体表现过程中的主要元素及其组合语言。 + +### 第3章 数字媒体的五大媒体表现形式—文字 +- **3.1 数字技术范畴的文字** +> 本章从技术和艺术两方面介绍数字媒体表现中文字的作用和用法。 + +### 第4章 数字媒体的五大媒体表现形式—图像 +- **4.1 数字技术范畴的图像** +- **4.2 数字艺术范畴的图像** +> 本章从技术和艺术两方面介绍数字媒体表现中图像的作用和用法。 + +### 第5章 数字媒体的五大媒体表现形式—声音 +- **5.1 数字技术范畴的声音** +- **5.2 数字艺术范畴的声音** +> 本章从技术和艺术两方面介绍数字媒体表现中声音的作用和用法。 + +### 第6章 数字媒体的五大媒体表现形式—视频 +- **6.1 数字技术范畴的视频** +- **6.2 数字艺术范畴的视频** +> 本章从技术和艺术两方面介绍数字媒体表现中视频的作用和用法。 + +### 第7章 数字媒体的五大媒体表现形式—动画 +- **7.1 数字技术范畴的动画** +- **7.2 数字艺术范畴的动画** +> 本章从技术和艺术两方面介绍数字媒体表现中动画的作用和用法。 + +### 第8章 数字媒体的实施与应用基础 +- **8.1 计算机硬件和软件** +- **8.2 媒体艺术的应用软件** +> 本章介绍数字媒体技术和艺术方面的实施方法，帮助学生全面了解数字媒体实施的具体手段。 + +### 第9章 数字媒体的实践与创业 +- **9.1 数字产品开发** +- **9.2 综合作品** +> 本章从实践和创业角度结合具体步骤和案例，介绍数字媒体行业的作品与产品产出，帮助学生掌握数字媒体的具体实践。 + +## 📊 课程考核方式 +- **考查方式**：采用优秀、良好、中等、及格、不及格五级制。 +- **成绩构成**： + - 期末考试成绩：30% + - 实验成绩：40% + - 平时成绩：30% + +## ⏰ 学时分配表 + +| 教学内容 | 讲课时数 | 实验时数 | 实践学时 | 上机时数 | 自学时数 | 习题课 | 讨论时数 | +| ------------------------------------- | -------- | -------- | -------- | -------- | -------- | ------ | -------- | +| 第1章 绪论 | 4 | - | - | - | - | - | - | +| 第2章 数字媒体表达基础 | 6 | 2 | - | - | - | - | - | +| 第3章 数字媒体的五大媒体表现形式—文字 | 4 | 2 | 2 | - | - | - | - | +| 第4章 数字媒体的五大媒体表现形式—图像 | 4 | 2 | 2 | - | - | - | - | +| 第5章 数字媒体的五大媒体表现形式—声音 | 4 | 2 | 2 | - | - | - | - | +| 第6章 数字媒体的五大媒体表现形式—视频 | 4 | 2 | 2 | - | - | - | - | +| 第7章 数字媒体的五大媒体表现形式—动画 | 4 | 2 | 2 | - | - | - | - | +| 第8章 数字媒体的实施与应用基础 | 2 | 2 | - | - | - | - | - | +| 第9章 数字媒体的实践与创业 | 4 | 2 | 2 | - | - | - | - | +| 合计 | 36 | 12 | 16 | - | - | - | - | +| 总计 | 64 | 64 | 64 | 64 | 64 | 64 | 64 | + +## 📚 参考教材 +- **章洁、吴中浩**，《数字媒体概论-技术与艺术的多维度融合》，人民邮电出版社，2017.12机械硬盘 \ No newline at end of file diff --git a/python/index.md b/python/index.md new file mode 100644 index 0000000..639fc62 --- /dev/null +++ b/python/index.md @@ -0,0 +1,3514 @@ +# 🐍 Python 程序设计基础 + +## 1.1 编程世界初探 + +> "程序是一系列执行特定任务或解决问题的指令集合，类似于烹饪中的步骤流程。" + +### 程序的定义 + +在计算机科学中，程序是指令的集合，用于描述计算机如何完成特定任务。程序的核心在于**指令的顺序**，错误的顺序可能导致任务失败。 + +### 程序设计语言的分类 + +程序设计语言分为**低级语言**和**高级语言**： + +- **低级语言**： + - **机器语言**：由二进制代码（0 和 1）组成，直接由计算机硬件执行。 + - **汇编语言**：使用助记符（如 `MOV`, `ADD`）代替二进制代码，需要通过汇编器转换为机器语言。 + +- **高级语言**：更接近自然语言，易于阅读和维护，需要通过编译器或解释器转换为机器语言。常见的高级语言包括： + - **C 语言**：面向过程，适合系统编程和嵌入式开发。 + - **C++**：面向对象，适合游戏开发和高性能应用。 + - **Python**：跨平台、易读性强，适合 Web 开发、数据科学和自动化。 + - **Java**：跨平台，适合企业级应用和安卓开发。 + - **JavaScript**：Web 开发核心，支持前后端开发。 + - **C#**：与 .NET 框架紧密集成，适合 Windows 应用和游戏开发。 + +### 程序设计语言的应用领域 + +| 编程语言 | 主要特点 | 常见的应用领域 | +| ---------- | ---------------------- | -------------------------- | +| C 语言 | 高效、控制能力强 | 系统编程、嵌入式开发 | +| C++ | 面向对象、性能强 | 游戏开发、高性能应用 | +| Python | 易读、库支持丰富 | Web 开发、数据科学、自动化 | +| Java | 跨平台、生态系统强大 | 企业级应用、安卓开发 | +| JavaScript | Web 开发核心 | 前端开发、部分后端应用 | +| C# | 面向对象、与 .NET 集成 | Windows 应用、游戏开发 | + +### 程序设计中的顺序逻辑 + +程序设计中的指令顺序至关重要，类似于烹饪中的步骤流程。例如，番茄炒蛋的步骤必须按特定顺序执行，否则会影响最终结果。 + +#### 示例：番茄炒蛋的步骤 +1. 准备材料 +2. 切割番茄 +3. 打蛋 +4. 烹饪番茄 +5. 烹饪鸡蛋 +6. 混合炒制 +7. 出锅装盘 + +## 1.2 初识 Python 语言 + +### Python 的特点 + +- **简洁语法**：Python 的语法简洁明了，易于学习和使用。 +- **动态类型系统**：变量类型在运行时自动推断，无需显式声明。 +- **多种编程范式**：支持面向对象、过程式和函数式编程。 +- **丰富的标准库**：提供了大量内置模块，简化开发流程。 +- **解释型语言**：代码无需编译，直接解释执行，加快了测试和调试过程。 + +### Python 的应用领域 + +- **数据分析**：Python 是数据科学领域的首选语言，拥有强大的数据处理和分析库（如 Pandas、NumPy）。 +- **机器学习**：Python 在机器学习领域广泛应用，支持多种机器学习框架（如 TensorFlow、PyTorch）。 +- **Web 开发**：Python 的 Web 框架（如 Django、Flask）简化了 Web 应用的开发。 +- **自动化**：Python 可以用于自动化任务，如文件处理、网络爬虫等。 + +### Python 的开发环境 + +- **PyCharm**：Python 开发者常用的集成开发环境（IDE），提供代码编辑、调试、运行等功能。 +- **Jupyter Notebook**：交互式编程环境，适合数据分析和可视化。 +- **VS Code**：轻量级代码编辑器，支持多种编程语言，包括 Python。 + +### Python 的历史 + +Python 由 Guido van Rossum 于 1989 年创建，1991 年首次发布。Python 的设计哲学强调代码的可读性和简洁性，因此它成为了初学者和专业开发者的首选语言。 + +--- + +# 📚 练习巩固 + +## 一、单项选择题 + +1. 机器语言是由（）组成的。 + - A. 助记符 + - B. 高级编程语法 + - C. 二进制代码 + - D. 文本指令 + - **答案：C** + +2. 以下选项中，Python 语言最适合的项目是（）。 + - A. 系统底层开发 + - B. 数据科学和 Web 开发 + - C. 高性能游戏开发 + - D. 直接控制硬件 + - **答案：B** + +3. 汇编语言与机器语言相比，其主要优势是（）。 + - A. 更高的执行效率 + - B. 更易于阅读和编写 + - C. 跨平台兼容性 + - D. 自动内存管理 + - **答案：B** + +4. 高级语言的一个主要特点是（）。 + - A. 直接由硬件执行 + - B. 需要手动管理内存 + - C. 提供丰富的语法结构和高层次抽象 + - D. 无须通过编译器或解释器 + - **答案：C** + +5. JavaScript 主要用于（）的开发。 + - A. 嵌入式系统 + - B. 桌面应用 + - C. Web 前端 + - D. 系统底层编程 + - **答案：C** + +6. C# 语言主要与（）相关联。 + - A. .NET 框架 + - B. JRE + - C. Linux 系统 + - D. Apache 服务器 + - **答案：A** + +## 二、填空题 + +1. 在计算机程序中，$\qquad$ 是由程序员编写的，用来指示计算机执行特定任务的指令集合。 + - **答案：程序** + +2. $\qquad$ 是一种低级编程语言，其代码使用助记符表示，更接近于人类语言。 + - **答案：汇编语言** + +3. Java 语言以其 $\qquad$ 能力而闻名，这使得基于 Java 的程序可以在多种不同的平台上运行。 + - **答案：跨平台** + +4. 高级编程语言通常具有强大的 $\qquad$，极大地简化了编程过程和问题解决。 + - **答案：抽象能力** + +# 🐍 Python 的应用领域与面向对象编程（OOP） + +## 📊 Python 的应用领域 + +### 1. 网络爬虫 +> **网络爬虫**（Web Crawler）是一种自动化程序，用于从互联网上抓取数据。Python 提供了强大的库如 **BeautifulSoup** 和 **Scrapy**，使得数据抓取和处理变得更加便捷。 + +**示例：** +在新闻和舆情分析中，Python 可以快速收集新闻内容并进行分析，帮助企业了解市场动向和公众情绪。 + +### 2. 数据处理 +Python 在数据处理方面表现出色，尤其是在数据分析和科学计算领域。常用的库包括 **NumPy**、**Pandas** 和 **Matplotlib**。 + +**示例：** +学校可以通过 Python 程序统计学生的跑步成绩，计算平均成绩、最高成绩和最低成绩。 + +### 3. Web 开发 +Python 的 **Django** 和 **Flask** 框架为 Web 开发提供了强大的支持，简化了用户认证、表单处理、数据库交互等常见任务。 + +**示例：** +知名网站如豆瓣、美团、知乎等均采用了 Python 作为其技术开发的基础设施。 + +### 4. 人工智能 +Python 配合 **TensorFlow** 和 **PyTorch** 等深度学习框架，极大地促进了机器学习模型的开发，成为人工智能领域的主流语言。 + +### 5. 游戏开发 +虽然 Python 在大型游戏开发中不是主流选择，但通过 **Pygame** 等库，它为 2D 游戏的制作提供了支持，适合教育、原型设计和独立游戏开发。 + +## 🧩 面向对象编程（OOP） + +### 1. 类（Class） +> **类** 是对象的模板，定义了一组对象共有的属性和方法。 + +**示例：** +在描述小明时，类可以定义他的基本特征（如名字、年龄、身高）和行为（如说话、跑步）。 + +### 2. 对象（Object） +> **对象** 是类的实例，拥有类中定义的属性和方法。 + +**示例：** +小明是一个对象，他拥有类中定义的属性（名字、年龄、身高）和行为（说话、跑步）。 + +### 3. 属性（Attributes） +> **属性** 是用来描述对象特征或状态的信息。 + +**示例：** +小明的名字、年龄和身高是他的属性。 + +### 4. 行为（Methods） +> **行为** 是对象可以执行的动作或方法。 + +**示例：** +小明的行为包括说话、跑步等。 + +### 5. 其他 OOP 特性 +- **继承**：子类可以继承父类的属性和方法。 +- **封装**：隐藏对象的内部实现细节，只暴露必要的接口。 +- **多态**：同一个方法在不同对象中可以有不同实现。 + +## 📜 Python 的发展历史 + +| 年份 | 事件描述 | +| :--: | :-----------------------------------------------------: | +| 1989 | 吉多・范罗苏姆开始创建 Python 编程语言。 | +| 1991 | Python 0.9.0 版本首次发布。 | +| 2000 | Python 2.0 版本发布，引入列表推导、垃圾回收等特性。 | +| 2008 | Python 3.0 版本发布，引入 Unicode 支持、新的 I/O 库等。 | +| 2020 | Python 2.7.18 版本为 Python 2.x 的最后一个版本。 | + +## 🌟 Python 的特点 + +1. **语法简洁**：Python 的语法设计简洁、清晰，强调代码的可读性。 +2. **免费开源**：Python 是一个免费开源的编程语言，拥有庞大的开发者社区。 +3. **跨平台性**：Python 可以在多种操作系统上运行，如 Windows、Linux 和 Mac OS。 +4. **强大的库**：Python 拥有丰富的内置库和第三方库，如 **NumPy**、**Pandas**、**Matplotlib** 等。 +5. **解释型语言**：Python 是解释型语言，程序在执行时由解释器逐行将源代码转换为机器码。 + + + +# 📐 流程图与海龟绘图 + +## 1. 流程图基础 + +### 流程图符号与含义 +| 符号 | 含义 | +| ---------- | ----------- | +| 矩形 | 处理框 | +| 菱形 | 判断框 | +| 平行四边形 | 输入/输出框 | +| 圆角矩形 | 开始/结束框 | + +### 判断直角三角形 +- **条件**：判断三边是否满足勾股定理，即 $a^2 + b^2 = c^2$。 +- **输出**： + - 如果满足，输出“是直角三角形！” + - 否则，输出“不是直角三角形！” + +### 绘制正方形与正五边形 +- **正方形**：重复 4 次，每次前进 100 像素，左转 90 度。 +- **正五边形**：重复 5 次，每次前进 100 像素，左转 72 度。 + +## 2. 海龟绘图（turtle） + +### 基本概念 +- **turtle 模块**：Python 中用于绘图的模块，通过控制“海龟”在画布上移动来绘制图形。 +- **默认方向**：海龟初始方向为向右（x 轴正方向），左转和右转基于当前方向。 + +### 常用指令 +| 指令 | 功能描述 | +| ----------------------- | --------------------------- | +| `turtle.forward(n)` | 前进 n 像素 | +| `turtle.backward(n)` | 后退 n 像素 | +| `turtle.left(angle)` | 左转 angle 度 | +| `turtle.right(angle)` | 右转 angle 度 | +| `turtle.color(m, n)` | 设置画笔颜色 m 和填充颜色 n | +| `turtle.begin_fill()` | 开始填充颜色 | +| `turtle.end_fill()` | 结束填充颜色 | +| `turtle.circle(radius)` | 绘制半径为 radius 的圆 | +| `turtle.pensize(n)` | 设置画笔宽度为 n 像素 | +| `turtle.done()` | 结束绘图并保留结果 | + +### 示例代码 +#### 绘制红色边框的圆 +```python +import turtle +turtle.color("red") +turtle.circle(50) +turtle.done() +``` + +#### 绘制五角星 +```python +import turtle +turtle.color("red", "yellow") +turtle.begin_fill() +for i in range(5): + turtle.forward(200) + turtle.right(144) +turtle.end_fill() +turtle.done() +``` + +#### 绘制螺旋线 +```python +import turtle +turtle.pensize(5) +for x in range(20): + turtle.forward(10 * x) + turtle.left(90) +turtle.done() +``` + +#### 绘制同心圆 +```python +import turtle +turtle.color("red") +turtle.begin_fill() +turtle.circle(100) +turtle.end_fill() +turtle.penup() +turtle.goto(0, 40) +turtle.pendown() +turtle.color("yellow") +turtle.begin_fill() +turtle.circle(65) +turtle.end_fill() +turtle.done() +``` + +#### 绘制正六边形 +```python +import turtle +turtle.hideturtle() +turtle.pensize(8) +turtle.color("blue", "pink") +turtle.penup() +turtle.goto(-50, -50) +turtle.pendown() +turtle.begin_fill() +for x in range(6): + turtle.forward(100) + turtle.left(60) +turtle.end_fill() +turtle.done() +``` + +## 3. 练习题 + +### 单项选择题 +1. 常用流程图的输入输出框形状是（）。 + - A. 圆形 + - B. 菱形 + - C. 平行四边形 + - D. 矩形 + **答案：C** + +2. 流程图中表示“处理”的图形是（）。 + - A. 矩形 + - B. 菱形 + - C. 圆角矩形 + - D. 平行四边形 + **答案：A** + +3. 在流程图中，菱形表示算法的（）。 + - A. 判断 + - B. 处理 + - C. 输入 + - D. 输出 + **答案：A** + +4. 流程图中图形表示的是（）。 + - A. 处理框 + - B. 判断框 + - C. 开始/结束框 + - D. 输入/输出框 + **答案：B** + +5. 人们将这种运用信息技术解决问题的一系列计算步骤称为（）。 + - A. 过程 + - B. 流程 + - C. 处理 + - D. 算法 + **答案：D** + +### 绘制流程图题 +1. **等腰直角三角形**：已知直角边长为 100 像素，斜边长为 141 像素，思考每次左转的度数并绘制流程图。 +2. **平行四边形**：要求相邻两边长从键盘输入，锐角夹角为 6 度，思考钝角的角度并绘制流程图。 +3. **同心圆**：已知外圆半径为 120 像素，内圆半径为 60 像素，外圆边框为蓝色，内圆边框为红色，绘制流程图。 + +# 🐢 海龟绘图与Python基础 + +## 绘制正六边形 + +> "通过修改重复次数，可以实现不同形状的绘制。" + +### 代码解析 + +1. **隐藏海龟图标**：`turtle.hideturtle()` +2. **定位起始坐标**：`turtle.goto($-50, -50$)` +3. **重复6次**： + - 前移100像素：`turtle.forward(100)` + - 左转60度：`turtle.left(60)` +4. **填充内容**：`"penup()"`、`"pendown()"`、`"begin_fill()"`、`"end_fill()"` + +### +## 绘制交通停止指示 + +### 代码解析 + +1. **隐藏海龟图标**：`turtle.hideturtle()` +2. **设置颜色**：`turtle.color("red")` +3. **绘制外圆**： + - 提笔：`turtle.penup()` + - 定位：`turtle.goto(0, -60)` + - 落笔：`turtle.pendown()` + - 开始填充：`turtle.begin_fill()` + - 绘制圆：`turtle.circle(60)` + - 结束填充：`turtle.end_fill()` +4. **绘制内圆**： + - 提笔：`turtle.penup()` + - 定位：`turtle.goto(0, -50)` + - 落笔：`turtle.pendown()` + - 设置颜色：`turtle.color("blue")` + - 开始填充：`turtle.begin_fill()` + - 绘制圆：`turtle.circle(50)` + - 结束填充：`turtle.end_fill()` +5. **绘制斜线**： + - 提笔：`turtle.penup()` + - 定位：`turtle.goto(-35, 35)` + - 落笔：`turtle.pendown()` + - 设置画笔宽度：`turtle.pensize(10)` + - 右转45度：`turtle.right(45)` + - 开始填充：`turtle.begin_fill()` + - 前移100像素：`turtle.forward(100)` + - 结束填充：`turtle.end_fill()` +6. **结束绘图**：`turtle.done()` + + + +## Python基础：常量与变量 + +### 常量与变量的定义 + +- **常量**：程序运行过程中值不变的量，通常用大写字母表示。 +- **变量**：程序运行过程中值可变的量，需先赋值后使用。 + +### 变量命名规则 + +1. 只能包含字母、数字和下划线。 +2. 不能以数字开头。 +3. 区分大小写。 +4. 建议使用“见名知意”的原则命名。 + +### 赋值语句 + +- **赋值符号**：`=`，将右边的值赋给左边的变量。 +- **示例**：`a = 1` + +### 输入与输出 + +- **输入**：`input("提示文字")` +- **输出**：`print(输出内容)` + +## 练习巩固 + +### 单项选择题 + +1. 导入turtle库的正确方式：`import turtle` +2. `turtle.forward(90)`的含义：向前移动90像素长度 +3. `turtle.right(90)`的含义：顺时针旋转90度 +4. `turtle.begin_fill()`的含义：开始填充颜色 +5. 正确的代码写法：`turtle.penup()` +6. 使绘图窗口不自动关闭的函数：`turtle.done()` +7. 设置画笔宽度的函数：`turtle.pensize` +8. 画出最大圆的代码：`circle(300, 360)` +9. 绘制直线的函数：`turtle.fd()` +10. 左转45度的语句：`left(45)` + +### 程序填空题 + +1. 绘制正方形： + ```python + for i in range(4): + turtle.fd(200) + turtle.left(90) + ``` +2. 绘制图形： + ```python + for i in range(4): + turtle.circle(200, 90) + turtle.left(90) + turtle.circle(200, 90) + turtle.left(180) + ``` +3. 绘制螺旋图形： + ```python + import turtle + turtle.pensize(3) + for j in range(40): + turtle.fd(5 * j) + turtle.left(91) + turtle.done() + ``` + +## 常见数据标识与语句 + +### 标识符 + +1. **常量**：如`1`、`2.0`、`True`、`"周长为"`。 +2. **变量**：需先赋值后使用，命名规则严格。 + +### 赋值、输入、输出语句 + +- **赋值**：`$a = 1$` +- **输入**：`name = input("请输入姓名")` +- **输出**：`print(name)` + +## 举一反三 + +### 例1：判断变量名是否合格 + +- 合格变量：`a`、`my_Boolean`、`Obj2`、`_test` +- 不合格变量：`123`、`1.0`、`"周长为"`、`2ndObj`、`My words`、`jack&rose`、`break` + +### 例2：绘制45度角 + +```python +import turtle +turtle.left(45) +turtle.forward(100) +``` + +### 例3：绘制等边三角形 + +```python +import turtle +m = 200 +n = 120 +turtle.forward(m) +turtle.left(n) +turtle.forward(m) +turtle.left(n) +turtle.forward(m) +turtle.left(n) +``` + +## 练习巩固 + +### 单项选择题 + +1. 不正确的变量名：`1_value` +2. 不是Python关键字：`final` +3. 变量命名不能以数字开头。 +4. 查看变量类型的函数：`type` +5. 小驼峰命名的变量名：`myStudentCount` + +### 判断题 + +1. 已知`$x = 3$`，执行`$x = 'abc'$`不会出错。 +2. 变量长度没有限制，但不能使用关键字作为变量名。 +3. 变量必须以字母或下划线开头，区分大小写。 +4. 注释不会影响程序结果，但建议写注释。 + +### 上机调试题 + +1. 调试代码： + ```python + a = 3 + b = 5 + print(4) + print(b) + print(a + b) + ``` +2. 绘制五边形： + ```python + import turtle + for i in range(5): + turtle.forward(100) + turtle.right(72) + ``` + +## 程序编写规范：命名与注释 + +编写程序时，注意命名规范和注释，提高代码可读性。 + +# 🐍 Python 程序编写规范与常见错误 + +## 关键术语与学习建议 + +| 关键术语 | 学习建议 | +| ---------------------- | ------------------------------------------------------------ | +| 注释、缩进、换行、并行 | 通过常见错误案例，掌握程序编写规范，养成良好编程习惯 | +| 常见出错信息诊断 | 识别并修正名称出错、类型出错、缩进出错等问题，确保程序正常运行 | + +## 示例代码与错误分析 + +### 示例 1：`import` 大写出错 + +```python +Import turtle # 错误：import 应为小写 +turtle.forward(200) +turtle.done() +``` + +**错误信息**：`invalid syntax`（无法的语法） + +**解析**：`import` 关键字必须小写，否则会导致语法错误。 + +### 示例 2：变量大小写不一致 + +```python +import turtle +R = 200 # 定义变量 R +turtle.circle(r) # 错误：r 未定义 +turtle.done() +``` + +**错误信息**：`NameError: name 'r' is not defined`（名称错误：变量 r 没有被定义） + +**解析**：变量名大小写不一致，`R` 和 `r` 被视为不同的变量。 + +### 示例 3：缩进错误 + +```python +import turtle +x = 100 +for 1 in range(4): # 错误：循环体未缩进 +turtle.fd(x) +``` + +**错误信息**：`expected an indented block`（未找到预期的缩进块） + +**解析**：`for` 循环的循环体必须缩进，否则会导致语法错误。 + +## 注释与代码缩进 + +### 注释 + +> 注释是对代码的解释和说明，目的是让使用者能够轻松地了解代码的功能，增加代码的可读性。 + +- **单行注释**：以 `#` 开头，到换行为止。 + ```python + print("绿灯行") # 输出交通安全提示 + ``` +- **多行注释**：以三个单引号 `'''` 或三个双引号 `"""` 作为开始和结束符号。 + ```python + """ + 版权所有:XXX 同学 @ 版权所有 + 创建日期:2024年5月1日 + 创建人:XXX + """ + ``` + +### 代码缩进 + +> Python 采用代码缩进和冒号来区分代码块之间的层次。 + +- 缩进的空格数可以是 4 格、8 格或 tab 键。 +- 同一个代码块的语句必须包含相同的缩进空格数。 + +```python +if a > 60: + print("合格。") # 缩进 4 个空格 +else: + print("不合格。") # 缩进 4 个空格 +``` + +## 常见错误与修正 + +### 例 1：缩进出错 + +```python +print("Hello, World!") +a = 5 +b = 6 +if a > b: + print("结果为 True") +print("a 大于 b") # 错误：未缩进 +else: + print("结果为 False") + print("a 小于 b") +``` + +**修正**：将 `print("a 大于 b")` 缩进，使其属于 `if` 语句块。 + +### 例 2：多行注释与缩进出错 + +```python +if True: + print("张三") +else: + print("李四") + print("王五") + """ # 错误：多行注释未正确结束 +for i in range(1, 101): + print(i) +``` + +**修正**：确保多行注释正确结束，并调整缩进。 + +### 例 3：变量赋值与注释 + +```python +a = 1 +b = 2 +c = 3 +# 以下代码不执行 +a = 3 +b = 4 +c = 5 +# c = 6 +print(a) +print(b) +print(c) +``` + +**输出**：`1 2 5` + +### 例 4：`turtle` 模块错误 + +```python +import turtle +for i in range(6): # 错误：缺少冒号 + turtle.forward(100) + turtle.left(60) + turtle.Penup() # 错误：应为 penup + turtle.goto(50, 57) + turtle.Pendown() # 错误：应为 pendown + turtle.circle(30) + turtle.done # 错误：缺少括号 +``` + +**修正**：补充冒号，修正大小写，补充括号。 + +## 实践挑战 + +### 实战 1：绘制五星红旗 + +```python +import turtle + +# 绘制旗面 +turtle.color("red") +turtle.begin_fill() +for _ in range(2): + turtle.forward(800) + turtle.right(90) + turtle.forward(500) + turtle.right(90) +turtle.end_fill() + +# 绘制五角星 +turtle.color("yellow") +turtle.penup() +turtle.goto(100, 200) +turtle.pendown() +turtle.begin_fill() +for _ in range(5): + turtle.forward(100) + turtle.right(144) +turtle.end_fill() + +turtle.done() +``` + +### 实战 2：计算圆的周长与面积 + +```python +import math + +PI = math.pi +r = 6 +s = PI * r * r +print("圆的面积:", s) +``` + +## 单元自测 + +### 单项选择题 + +1. Python 中单行注释使用符号（）。 + - A. `#` + - B. `"""` + - C. `*` + - D. `@` + **答案**：A + +2. Python 采用（）来区分程序之间的层次。 + - A. `||` + - B. `[]` + - C. `()` + - D. 缩进 + **答案**：D + +3. 关于 Python 代码的缩进，下列说法错误的是（）。 + - A. Python 使用缩进来划分代码块。 + - B. 错误的缩进，会使程序输出不同，但不会造成程序报错 + - C. 同一个代码块的语句必须包含相同的缩进空格数。 + - D. 建议在每个缩进层次使用单个制表符或两个空格或四个空格 + **答案**：B + +# 🐪 命名法与流程图符号 + +## 命名法 + +1. **大驼峰命名法**：每个单词首字母大写，如 `MyVariableName`。 +2. **中驼峰命名法**：第一个单词首字母小写，后续单词首字母大写，如 `myVariableName`。 +3. **小驼峰命名法**：与中驼峰命名法相同，如 `myVariableName`。 +4. **下划线命名法**：单词之间用下划线连接，如 `my_variable_name`。 + +## 流程图符号 + +- **矩形**：表示“处理”或“操作”。 +- **菱形**：表示“判断”或“条件”。 +- **圆角矩形**：通常表示“开始”或“结束”。 +- **平行四边形**：表示“输入”或“输出”。 + +# ✔️ 是非题 + +1. **已知 x=3 ，那么执行 x=' abc ' 将出错。** + - **错误**：Python 允许变量重新赋值，即使类型不同。 +2. **在 Python 中变量的长度没有限制，但不能使用关键字作为变量名。** + - **正确**：变量名不能与 Python 关键字冲突。 +3. **Python 的变量必须以字母或下划线开头，并区分字母的大小写。** + - **正确**：变量名规则要求首字符为字母或下划线，且区分大小写。 +4. **在使用 Python 语言编写程序时，注释不会影响程序结果，所以没有必要写。** + - **错误**：注释有助于代码的可读性和维护性。 +5. **Python 程序代码第一行的语句前面留有空格。** + - **错误**：Python 代码的第一行通常不应有缩进。 + +# 🧩 运行填空题 + +1. **执行以下代码，输出结果为 $\qquad$。** + ```python + price = 1500 + price = 1200 + print(price) + ``` + - **输出结果**：`1200` + +2. **判断下列代码的输出结果， a 、 b 、 c 的值分别是（）、（）、（）。** + + ```python + a = 1 + b = 2 + c = 3 + a = 3 + b = 4 + c = 5 + print(a) # 打印 a 的值 + print(b) # 打印 b 的值 + print(c) # 打印 c 的值 + ``` + - **输出结果**：`a = 3`, `b = 4`, `c = 5` + +# 🖥️ 上机调试题 + +1. **绘制一个菱形（边长 200 像素，夹角锐角 60 度），画出流程图，并填空，运行调试。** + ```python + import turtle + for i in range(2): + turtle.forward(200) + turtle.right(60) + turtle.forward(200) + turtle.right(120) + turtle.done() + ``` + +2. **计算圆的周长和面积（半径为 $r$ ，通过键盘输入），画出流程图，并填空，运行调试。** + ```python + r = int(input("请输入半径 r: ")) + c = 2 * 3.14 * r + s = 3.14 * r * r + print("周长=", c, "面积=", s) + ``` + +# 📊 知识图谱 + +本章的知识点、技能点及其相关关系如下图所示： +![img-49.jpeg](img-49.jpeg) + +# 📚 程序世界中的数据奥秘 + +## 数据类型 + +数据类型是程序中对数据的分类，使得代码更加清晰易懂，提高了代码的可读性和可维护性。Python 中的基本数据类型包括： + +1. **数值**：整数、浮点数、复数。 +2. **字符串**：文本数据。 +3. **列表**：有序且可变的序列。 +4. **元组**：有序且不可变的序列。 +5. **集合**：无序且不重复的元素集合。 +6. **字典**：键值对的无序集合。 + +## 学习目标 + +- 理解并应用数据类型的概念。 +- 掌握不同数据类型的基本使用方法。 +- 理解数据类型之间的转换方法。 + +# 🎭 单元情景 + +通过 Python 程序编写，深入研究数据类型在编程中的应用。例如，整理和分类中国传统语言文化中的诗词、成语和对联等信息。 + +## 3.1 生活中的编码：数据类型的概念 + +### 数据类型的作用 + +- **组织数据**：使数据更易于管理和操作。 +- **提高效率**：减少冗余和混乱，优化内存占用。 +- **增强可读性**：使代码更易于理解和维护。 + +### Python 中的数据类型 + +- **数值**：整数、浮点数、复数。 +- **字符串**：文本数据。 +- **列表**：有序且可变的序列。 +- **元组**：有序且不可变的序列。 +- **集合**：无序且不重复的元素集合。 +- **字典**：键值对的无序集合。 + +# 📝 体验预备 + +## 示例代码 + +```python +name = "王阳明" +era = "明朝" +birthYear = 1472 +deathYear = 1529 +writings = ["传习录", "大学问", "王阳明全集"] +achievements = {"平定宸康之乱", "创立心学", "教育家", "军事家", "政治家"} +lifeSpan = (birthYear, deathYear) +otherInfo = { + "称号": ["阳明先生", "王文成公", "乐山居士"], + "籍贯": "浙江绍兴府余姚县", + "主要成就": achievements, + "著作": writings +} +print(name) +print(era) +print(birthYear) +print(deathYear) +print(writings) +print(achievements) +print(lifeSpan) +print(otherInfo) +``` + +## 解析 + +- **变量保存的数据形式**：数值、字符串、列表、元组、集合、字典。 +- **单个数据的变量**：`name`, `era`, `birthYear`, `deathYear`。 +- **多个数据的变量**：`writings`, `achievements`, `lifeSpan`, `otherInfo`。 + +# 📚 知识点拨 + +## 1. Python 中常用的数据类型 + +1. **数值**：整数、浮点数、复数。 +2. **字符串**：文本数据。 +3. **列表**：有序且可变的序列。 +4. **元组**：有序且不可变的序列。 +5. **集合**：无序且不重复的元素集合。 +6. **字典**：键值对的无序集合。 + +## 2. 数据类型的分类方式 + +1. **按存值个数分类**： + - 单个值：数值、字符串。 + - 多个值：列表、字典、元组、集合。 +2. **按有序或无序分类**： + - 有序：字符串、列表、元组。 + - 无序：字典、集合。 +3. **按可变或不可变分类**： + - 可变：列表、字典、集合。 + - 不可变：数值、字符串、元组。 +4. **按访问类型分类**： + - 直接访问：数值。 + - 顺序访问：字符串、列表、元组。 + - 键值访问：字典。 + +# 📖 举一反三 + +## 例 11 + +1. **《全唐诗》的简要介绍内容**：使用字符串类型保存。 +2. **诗人数及作品数**：使用数值类型保存。 +3. **代表诗人**：使用列表类型保存。 + +## 代码 + +```python +poetry = "《全唐诗》是汇集唐代诗歌的总集，是中国规模最大的一部诗歌总集。" +poetNum = 2529 # 数值保存诗人数量 +poemsNum = 42863 # 数值保存诗歌数量 +poetRep = ["李白", "杜甫", "王勃", "王维", "孟浩然"] # 列表保存代表诗人 +``` + +# 📝 练习巩固 + +## 一、单项选择题 + +1. **Python 中，哪种数据类型一旦创建就不能更改（）。** + - **B. 元组** +2. **在 Python 中，整数和浮点数属于哪种数据类型（）。** + - **B. 数值类型** +3. **在 Python 中，字符串是由什么组成的（）。** + - **C. 字符** +4. **在 Python 中，以下哪个数据类型是有序且可变的（）。** + - **C. 列表** +5. **在 Python 中，哪种数据类型可以用来表示一系列有序且可以包含不同类型的元素（）。** + - **B. 列表** + +## 二、判断题 + +1. **列表是 Python 中的一种有序且可变的序列类型。** + - **正确** +2. **集合是由不重复元素组成的有序集合，适合进行数学上的集合操作。** + - **错误**：集合是无序的。 +3. **字符串在 Python 中是不可变的，不能更改一个字符串中的某个特定字符。** + - **正确** + +# 📊 数值型 + +## 数值类型的分类 + +1. **整数**：没有小数部分的数字。 +2. **浮点数**：带有小数部分的数字。 +3. **复数**：包含实部和虚部的数字。 + +## 数值的运算 + +1. **算术运算**：加法、减法、乘法、除法等。 +2. **比较运算**：等于、不等于、大于、小于等。 +3. **逻辑运算**：与、或、非。 + +## 数值的函数 + +1. **绝对值**：`abs(x)`。 +2. **最大值**：`max()`。 +3. **最小值**：`min()`。 +4. **平方根**：`sqrt(x)`。 +5. **幂运算**：`pow(x, y)`。 + +## 数值类的转换 + +1. **转换成整数型**：`int()`。 +2. **转换成浮点型**：`float()`。 + +# 📖 举一反三 + +## 例 1 + +**成语是中国传统文化的一大特色，多为四字，亦有三字，五字甚至七字以上。** +- **解析**：使用字符串类型保存成语内容。 + +# 📊 成语统计与计算 + +## 成语数据统计 + +根据《成语词典》的统计结果： + +- **成语总数**：$10000$ 个 +- **四字成语**：$9274$ 个，占总数的 $92.74\%$ +- **三字成语**：$53$ 个，占总数的 $0.53\%$ +- **成语总字数**：$41881$ 个字 + +## 计算任务 + +1. **超过四字的成语个数**： + - 计算方法：总数减去三字成语个数，再减去四字成语个数。 + - 公式： +$$ +\text{moreFourWords} = \text{idiomNum} - \text{threeWords} - \text{fourWords} +$$ + + - 结果： +$$ +\text{moreFourWords} = 10000 - 53 - 9274 = 673 +$$ + + +2. **成语平均字数**： + - 计算方法：成语总字数除以成语总个数。 + - 公式： +$$ +\text{wordRate} = \frac{\text{totalWords}}{\text{idiomNum}} +$$ + + - 结果： +$$ +\text{wordRate} = \frac{41881}{10000} = 4.1881 +$$ + + +## 代码实现 + +```python +idiomNum = 10000 # 成语总个数 +fourWords = 9274 # 四字成语个数 +threeWords = 53 # 三字成语个数 +totalWords = 41881 # 成语总字数 + +# 计算超过四字的成语个数 +moreFourWords = idiomNum - threeWords - fourWords + +# 计算成语平均字数 +wordRate = totalWords / idiomNum + +print("超过四字的成语个数为:", moreFourWords) +print("成语平均字数为:", wordRate) +``` + +--- + +# 🔢 成语中数字的出现次数 + +## 数字出现次数统计 + +根据《成语词典》的统计结果，成语中数字的出现次数如下： + +| 数字 | 出现次数 | +| :--: | :------: | +| 一 | $367$ | +| 二 | $57$ | +| 三 | $147$ | +| 四 | $55$ | +| 五 | $65$ | +| 六 | $42$ | +| 七 | $41$ | +| 八 | $54$ | +| 九 | $46$ | +| 十 | $64$ | +| 百 | $90$ | +| 千 | $124$ | +| 万 | $117$ | + +## 判断任务 + +1. **"三"出现的次数比"二"出现的次数多**： + - 判断： +$$ +\text{num3} > \text{num2} +$$ + + - 结果： +$$ +147 > 57 \rightarrow \text{True} +$$ + + +2. **"四"出现的次数比"七"出现的次数的两倍还多**： + - 判断： +$$ +\text{num4} > 2 \times \text{num7} +$$ + + - 结果： +$$ +55 > 2 \times 41 \rightarrow 55 > 82 \rightarrow \text{False} +$$ + + +3. **奇数的次数和比偶数的次数和大，并且比"百"、"千"、"万"的和更大**： + - 奇数次数和： +$$ +\text{num1} + \text{num3} + \text{num5} + \text{num7} + \text{num9} = 367 + 147 + 65 + 41 + 46 = 666 +$$ + + - 偶数次数和： +$$ +\text{num2} + \text{num4} + \text{num6} + \text{num8} + \text{num10} = 57 + 55 + 42 + 54 + 64 = 272 +$$ + + - "百"、"千"、"万"的和： +$$ +\text{num100} + \text{num1000} + \text{num10000} = 90 + 124 + 117 = 331 +$$ + + - 判断： +$$ +666 > 272 \text{ 且 } 666 > 331 \rightarrow \text{True} +$$ + + +## 代码实现 + +```python +num1 = 367 # 一 +num2 = 57 # 二 +num3 = 147 # 三 +num4 = 55 # 四 +num5 = 65 # 五 +num6 = 42 # 六 +num7 = 41 # 七 +num8 = 54 # 八 +num9 = 46 # 九 +num10 = 64 # 十 +num100 = 90 # 百 +num1000 = 124 # 千 +num10000 = 117 # 万 + +# 判断三个说法 +print("三"出现的次数比"二"出现的次数多--->", num3 > num2) +print("四"出现的次数比"七"出现的次数的两倍还多--->", num4 > 2 * num7) +print("奇数的次数和比偶数的次数和大，并且比"百"、"千"、"万"的和更大--->", + num1 + num3 + num5 + num7 + num9 > num2 + num4 + num6 + num8 + num10 and + num1 + num3 + num5 + num7 + num9 > num100 + num1000 + num10000) +``` + +--- + +# 📝 字符串操作与格式化 + +## 字符串的表示与操作 + +1. **字符串的表示**： + - 可以使用单引号 `'` 或双引号 `"` 表示字符串。 + - 多行字符串可以使用三重引号 `'''` 或 `"""` 表示。 + +2. **字符串的重复与连接**： + - 使用 `*` 进行字符串重复，例如 `"鹅" * 3` 结果为 `"鹅鹅鹅"`。 + - 使用 `+` 进行字符串连接，例如 `"Hello" + "World"` 结果为 `"HelloWorld"`。 + +3. **字符串的切片与索引**： + - 字符串索引从 `0` 开始，负数索引从末尾开始。 + - 切片语法：`str[start:stop:step]`，其中 `start` 为起始索引，`stop` 为结束索引（不包含），`step` 为步长。 + +4. **字符串的格式化**： + - 使用 `format` 方法进行字符串格式化，例如 `"{}年".format(2023)` 结果为 `"2023年"`。 + - 可以使用位置参数或关键字参数进行格式化。 + +## 代码示例 + +```python +# 字符串重复与连接 +str1 = "鹅" * 3 +str2 = ",曲项向" +str3 = "天歌。白毛浮绿水，红掌" +str4 = "拨清波。" +print(str1 + str2 + str3 + str4) + +# 字符串切片 +str = "辛苦遭逢起一经，干戈寥落四周星。山河破碎风飘絮，身世浮沉雨打萍。惶恐滩头说惶恐，零丁洋里叹零丁。人生自古谁无死？留取丹心照汗青。——宋代・文天祥《过零丁洋》" +print(str[48:64]) # 输出：人生自古谁无死？留取丹心照汗青。 +print(str[-12:]) # 输出：宋代・文天祥《过零丁洋》 + +# 字符串格式化 +name = "李白" +birth = 701 +death = 762 +hao = "青莲居士" +print("诗仙{}（{}年—{}年），字太白，号{}，唐朝浪漫主义诗人。".format(name, birth, death, hao)) +print("存世诗文千余篇，有《李太白集》传世。{}年病逝，享年{}岁。".format(death, death - birth)) +``` + +--- + +# 📚 字符串函数 + +## 常用字符串函数 + +| 函数名 | 描述 | 示例 | 结果 | +| :---------: | :------------------------: | :-------------------------: | :-----: | +| `len()` | 返回字符串长度 | `len("Hello")` | $5$ | +| `max()` | 返回字符串中最大的字符 | `max("Hello")` | `o` | +| `min()` | 返回字符串中最小的字符 | `min("Hello")` | `H` | +| `replace()` | 替换字符串中的子串 | `"Hello".replace("H", "J")` | `Jello` | +| `find()` | 查找子串的位置 | `"Hello".find("e")` | $1$ | +| `join()` | 将序列中的元素连接成字符串 | `",".join(["a", "b", "c"])` | `a,b,c` | + +## 代码示例 + +```python +# 字符串函数示例 +strUp = "一支粉笔两袖清风，三尺讲台四季晴雨，加上五脏六腑七嘴八舌九思十想，教必有方，滴滴汗水诚滋桃李芳天下" +strDown = "十卷诗书九章勾股，八索文思七纬地理，连同 6 艺五经四书三字两雅一心，海而不倦，点点心血勤育英才泽神州" + +chrCount = len(strUp) # 上联的字符数 +wordPos = strUp.find("七嘴八舌") # 七嘴八舌出现的位置 +strDown = strDown.replace('6', '六') # 把数字 6 替换为中文六 + +print("该对联上下联分别有{}个字符，该对联使用了很多数字及关于数字的成语，其中七嘴八舌出现在上联的第{}个字符。".format(chrCount, wordPos)) +print("上联: " + strUp) +print("下联: " + strDown) +``` + +# 📚 字符串操作与列表处理 + +## 字符串操作 + +### 字符串方法 + +| 方法 | 描述 | 示例 | 结果 | +| -------------- | ------------------------------------- | -------------------------- | ----------------------- | +| `str.upper()` | 将字符串中的小写字母转为大写字母 | `"HelloPython".upper()` | `"HELLOPYTHON"` | +| `str.lower()` | 将字符串中的大写字母转为小写字母 | `"HelloPython".lower()` | `"hellopython"` | +| `str.count(x)` | 统计字符串里某个字符 ($x$) 出现的次数 | `"HelloPython".count('o')` | `2` | +| `str.split(x)` | 指定分隔符 ($x$) 对字符串进行切片 | `"HelloPython".split('o')` | `['Hell', 'Pyth', 'n']` | + +### 字符串转换 + +> 字符串类的转换是将字符串型数据（如整数、浮点数）转换为字符串型的常见操作。 + +- 使用 `str()` 函数可以将整数、浮点数转换为字符串。 + - `str(123)` 将整数 `123` 转换为字符串 `"123"`。 + - `str(12.3)` 将浮点数 `12.3` 转换为字符串 `"12.3"`。 + +## 字符串应用实例 + +### 回文诗生成 + +**示例代码：** + +```python +words = "静思伊久阻归期忆别离时间漏转" +line1 = words[0:7] + "，" # 产生第一句 +line2 = words[7:14] + "。" # 产生第二句 +line3 = words[14:21] + "，" # 产生第三句 +line4 = words[21:28] + "。" # 产生第四句 +print(line1) +print(line2) +print(line3) +print(line4) +``` + +**输出结果：** + +``` +静思伊久阻归期， +久阻归期忆别离。 +忆别离时间漏转， +时间漏转静思伊。 +``` + +### 《爱莲说》分析 + +**任务：** +1. 统计《爱莲说》正文的总字数。 +2. 统计全文中“爱”字出现的次数。 +3. 将“桔”替换为“菊”。 + +**示例代码：** + +```python +poem = "爱莲说 宋 周敦颐\n水陆草木之花，可爱者甚蕃。晋陶渊明独爱桔。自李唐来，世人甚爱牡丹。予独爱莲之出淤泥而不染，濯清涟而不妖，中通外直，不蔓不枝，香远益清，亭亭净植，可远观而不可亵玩焉。\n予谓桔，花之隐逸者也；牡丹，花之富贵者也；莲，花之君子者也。噫！桔之爱，陶后鲜有闻。莲之爱，同予者何人？牡丹之爱，宜乎众矣！" +countWords = len(poem) # 获取字符串总字数 +countAi = poem.count('爱') # 统计"爱"的个数 +poem = poem.replace('桔', '菊') # 把"桔"替换成"菊" +print("整篇《爱莲说》的正文总共有{}字".format(countWords)) +print("全文中总共出现了{}次'爱'字".format(countAi)) +print(poem) +``` + +**输出结果：** + +``` +整篇《爱莲说》的正文总共有155字 +全文中总共出现了8次'爱'字 +爱莲说 宋 周敦颐 +水陆草木之花，可爱者甚蕃。晋陶渊明独爱菊。自李唐来，世人甚爱牡丹。予独爱莲之出淤泥而不染，濯清涟而不妖，中通外直，不蔓不枝，香远益清，亭亭净植，可远观而不可亵玩焉。 +予谓菊，花之隐逸者也；牡丹，花之富贵者也；莲，花之君子者也。噫！菊之爱，陶后鲜有闻。莲之爱，同予者何人？牡丹之爱，宜乎众矣！ +``` + +### 地名识别 + +**示例代码：** + +```python +poem = "剑外忽传收蓟北，初闻涕泪满衣裳。\n却看妻子愁何在，漫卷诗书喜欲狂。\n白日放歌须纵酒，青春作伴好还乡。\n即从巴峡穿巫峡，便下襄阳向洛阳。" +placeName1 = poem[0:2] # 截取第1个地名 +placeName2 = poem[8:10] # 截取第2个地名 +placeName3 = poem[53:55] # 截取第3个地名 +placeName4 = poem[57:59] # 截取第4个地名 +placeName5 = poem[64:66] # 截取第5个地名 +placeName6 = poem[69:71] # 截取第6个地名 +print("杜甫的《闻官军收河南河北》中，一共包含了6个地名，分别是：{}、{}、{}、{}、{}、{}".format(placeName1, placeName2, placeName3, placeName4, placeName5, placeName6)) +``` + +**输出结果：** + +``` +杜甫的《闻官军收河南河北》中，一共包含了6个地名，分别是：剑外、蓟北、巴峡、巫峡、襄阳、洛阳 +``` + +## 列表操作 + +### 列表的定义与访问 + +> 列表是一种可变的有序集合，用于存储一系列的元素。这些元素可以是任意类型，包括数字、字符串、布尔值，甚至是其他列表或复杂对象。 + +**示例代码：** + +```python +poem = ["两个黄鹂鸣翠柳", "一行白鹭上青天", "窗含西岭千秋雪", "门泊东吴万里船"] +dufuInfo = ['杜甫', '唐', (712, 770), ["《登高》", "《春望》", "《北征》"]] +print(poem) +print(dufuInfo) +``` + +**输出结果：** + +``` +['两个黄鹂鸣翠柳', '一行白鹭上青天', '窗含西岭千秋雪', '门泊东吴万里船'] +['杜甫', '唐', (712, 770), ['《登高》', '《春望》', '《北征》']] +``` + +### 列表的修改与运算 + +**示例代码：** + +```python +dufuInfo = ['杜甫', '唐', '712年2月12日', (712, 770), 58, ['杜少陵', '杜工部', '杜草堂', '诗圣'], "《登高》", "《春望》", "《北征》"] +dufuInfo[4] = 59 # 修改杜甫的享年 +print(dufuInfo) +print(dufuInfo[2]) # 获取杜甫的出生日期 +print(dufuInfo[6:]) # 获取杜甫的作品 +print(dufuInfo[5][-1]) # 获取杜甫的尊称 +``` + +**输出结果：** + +``` +['杜甫', '唐', '712年2月12日', (712, 770), 59, ['杜少陵', '杜工部', '杜草堂', '诗圣'], '《登高》', '《春望》', '《北征》'] +712年2月12日 +['《登高》', '《春望》', '《北征》'] +诗圣 +``` + +### 列表的拼接与重复 + +**示例代码：** + +```python +list1 = ['奋发图强', '勇往直前'] +list2 = ['自强不息'] +list3 = ['积极进取'] +list4 = list1 + list2 + list3 * 2 +print(list4) +print("志存高远" in list4) +``` + +**输出结果：** + +``` +['奋发图强', '勇往直前', '自强不息', '积极进取', '积极进取'] +False +``` + +### 列表的增删改查 + +**示例代码：** + +```python +wordList = ['一帆风顺', '三心二意', '八仙过海', '五湖四海', '千锤百炼', '七上八下'] +wordList.append("一举两得") # 把"一举两得"添加到列表中 +wordList.remove('千锤百炼') # 把"千锤百炼"移除列表 +wordCount = len(wordList) # 统计输入的成语个数 +print("成语列表为:", wordList) +print("总共有", wordCount, "个成语") +wordList.sort() # 对输入的成语进行排序 +print("排序后:", wordList) +``` + +**输出结果：** + +``` +成语列表为: ['一帆风顺', '三心二意', '八仙过海', '五湖四海', '七上八下', '一举两得'] +总共有 6 个成语 +排序后: ['一举两得', '一帆风顺', '七上八下', '三心二意', '五湖四海', '八仙过海'] +``` + +### 列表函数 + +| 函数名 | 描述 | 示例 | +| ----------- | ------------------------------------------------ | -------------------- | +| `append()` | 向列表末尾添加一个元素 | `lst.append(4)` | +| `extend()` | 将另一个列表的元素添加到当前列表的末尾 | `lst.extend([5, 6])` | +| `insert()` | 在指定位置插入一个元素 | `lst.insert(1, 'b')` | +| `remove()` | 移除列表中第一个出现的指定元素 | `lst.remove('a')` | +| `pop()` | 移除列表中的指定元素（默认是最后一个），并返回它 | `lst.pop(0)` | +| `index()` | 返回指定元素在列表中的索引（如果找到） | `lst.index('a')` | +| `count()` | 返回列表中指定元素出现的次数 | `lst.count('a')` | +| `sort()` | 对列表中的元素进行排序（原地排序） | `lst.sort()` | +| `reverse()` | 反转列表中的元素（原地反转） | `lst.reverse()` | + +### 列表的转换 + +> 可以通过内置的 `list()` 函数将其他类型（元组、集合、字符串）的数据转换成列表。 + +- `list("123")` 将字符串 `"123"` 转换成列表 `['1', '2', '3']`。 +- `list((1, 2, 3))` 将元组 `(1, 2, 3)` 转换成列表 `[1, 2, 3]`。 +- `list({1, 2, 3})` 将集合 `{1, 2, 3}` 转换成列表 `[1, 2, 3]`。 + +# 🧩 列表操作与 Python 编程 + +## 📝 列表切片与操作 + +> "列表切片是 Python 中强大的功能，允许我们通过指定索引范围来提取列表中的子集。" + +### 例 1：提取诗人名 + +给定一个包含诗人名和诗歌名的列表 `poems`，通过列表切片提取所有诗人名。 + +```python +poems = ['钗头凤', '白居易', '辛弃疾', '青玉案', '李白', '登鹳雀', '江城子', '过零丁洋', ['陆游', '文天祥', '赋得古原草送别'], '王之渔', '苏轼'] +poetName = poems[1:3] + [poems[4]] + poems[8][:2] + poems[-2:] +print("诗人列表:", poetName) +``` + +**解析：** +1. `poems[1:3]` 提取索引 1 到 2 的元素：`['白居易', '辛弃疾']`。 +2. `[poems[4]]` 提取索引 4 的元素：`['李白']`。 +3. `poems[8][:2]` 提取子列表的前两个元素：`['陆游', '文天祥']`。 +4. `poems[-2:]` 提取最后两个元素：`['王之渔', '苏轼']`。 + +**输出：** +``` +诗人列表：['白居易', '辛弃疾', '李白', '陆游', '文天祥', '王之渔', '苏轼'] +``` + +--- + +## 📖 背诵诗歌校验 + +### 例 2：校验《静夜思》背诵 + +通过用户输入校验背诵的《静夜思》是否正确。 + +```python +recite = input("请背诵李白的《静夜思》，每句以，隔开：") +poem = recite.split(',') +print("第一句是否正确:", poem[0] == '床前明月光') +print("第二句是否正确:", poem[1] == '疑是地上霜') +print("第三句是否正确:", poem[2] == '举头望明月') +print("第四句是否正确:", poem[3] == '低头思故乡') +``` + +**输出示例：** +``` +请背诵李白的《静夜思》，每句以，隔开：床前明日光，疑是地上雪，举头望明月，低头思故乡 +第一句是否正确：False +第二句是否正确：False +第三句是否正确：True +第四句是否正确：True +``` + +--- + +## 📊 诗人作品统计 + +### 例 3：统计《唐诗三百首》入选次数 + +统计诗人作品入选《唐诗三百首》的次数，并进行排序和剔除操作。 + +```python +poet = ["李白", "杜甫", "白居易", "王维", "孟浩然", "李商隐"] +poemCounts = [29, 39, 6, 29, 15, 24] +poet.append("杜牧") +poemCounts.append(9) +m = min(poemCounts) +i = poemCounts.index(m) +print("剔除诗人：{}, 该诗人作品数为：{}".format(poet[i], poemCounts[i])) +poet.pop(i) +poemCounts.pop(i) +poemCounts.sort(reverse=True) +print("入选次数从大到小为:", poemCounts) +``` + +**输出：** +``` +诗人：['李白', '杜甫', '白居易', '王维', '孟浩然', '李商隐', '杜牧'] +入选次数：[29, 39, 6, 29, 15, 24, 9] +剔除诗人：白居易，该诗人作品数为：6 +入选次数从大到小为：[39, 29, 29, 24, 15, 9] +``` + +--- + +## 🎯 练习巩固 + +### 一、单项选择题 + +1. **A** `list = [1, 2, 3]` +2. **B** `append()` +3. **C** `len(lst)` +4. **D** 以上都可以 +5. **A** `lst[0] = [1, 2, 3]` + +### 二、判断题 + +1. **正确** +2. **错误**（索引从 0 开始） +3. **错误**（`append()` 只能在末尾添加） + +### 三、上机调试题 + +1. **计算参赛者最终得分** + +```python +scores = [90, 85, 88, 92, 87] +scores.sort() +scores = scores[1:-1] +finalScore = sum(scores) / len(scores) +print("参赛者的最终得分是{:.2f}".format(finalScore)) +``` + +**输出：** +``` +参赛者的最终得分是88.33 +``` + +2. **学生身高体重排序** + +```python +studentInfo = [[175, 65], [160, 50], [180, 70]] +heights = [studentInfo[0][0], studentInfo[1][0], studentInfo[2][0]] +weights = [studentInfo[0][1], studentInfo[1][1], studentInfo[2][1]] +heights.sort(reverse=True) +weights.sort() +print("排序后的身高列表（从高到低）：", heights) +print("排序后的体重列表（从低到高）：", weights) +``` + +**输出：** +``` +排序后的身高列表（从高到低）：[180, 175, 160] +排序后的体重列表（从低到高）：[50, 65, 70] +``` + +--- + +## 🛡️ 实践挑战 + +### 案例一：军事情报翻译 + +```python +infoList = ['请弓', '请箭', '请刀', '请甲', '请枪旗', '请锅幕', '请马', '请衣赐', '请粮料', '请草料', '请车牛', '请船', '请攻城守具', '请添兵', '请移营', '请进军', '请退军', '请固守', '未见贼', '见贼讫', '贼多', '贼少', '贼相敌', '贼添兵', '贼移营', '贼进兵', '贼退兵', '贼固守', '围得贼城', '解围城', '被贼围', '贼围解', '战不胜', '战大胜', '战大捷', '将士投降', '将士叛', '士卒病', '都将病', '战小胜'] +pwdStr = '单车欲问边属国过居延征蓬出汉塞归雁人胡天大漠孤烟直长河落日圆萧关逢候骑都护在燕然' +secretWords = '单骑过边关' +realInfo = "" +for c in secretWords: + i = pwdStr.find(c) + if i != -1: + realInfo += " " + infoList[i] +print("最终的军情是:" + realInfo) +``` + +**输出：** +``` +最终的军情是：请马 战大捷 请衣赐 请枪旗 贼围解 +``` + +### 案例二：成语接龙 + +```python +flag = True +idiomList = ["八仙过海"] +print("开始的成语是:", idiomList[0]) +while flag: + idiom = input("请接下一个成语:") + if idiom not in idiomList: + lastIdiom = idiomList[-1] + if lastIdiom[-1] == idiom[0]: + idiomList.append(idiom) + else: + print("上一个成语是:{}, 你接的是{}, 接龙失败!".format(lastIdiom, idiom)) + flag = False + else: + print("你接的成语已经存在! 接龙失败") + flag = False +print("接的成语有:", idiomList) +``` + +**输出示例：** +``` +开始的成语是：八仙过海 +请接下一个成语：海阔天空 +请接下一个成语：空无一人 +请接下一个成语：人山人海 +请接下一个成语：海阔天空 +你接的成语已经存在！接龙失败 +接的成语有：['八仙过海', '海阔天空', '空无一人', '人山人海'] +``` + +# 🧠 Python 数据类型与流程控制 + +## 一、判断题 + +1. **Python 中的整数类型总是可以精确地表示任意大小的整数。** + - **正确**：Python 的整数类型支持任意大小的整数，不会溢出。 + +2. **Python 中的浮点数类型可以精确地表示所有的小数。** + - **错误**：浮点数在计算机中是以二进制形式存储的，因此无法精确表示所有小数，例如 $0.1$。 + +3. **字符串在 Python 中是不可变的，这意味着字符串对象一旦被创建就不能被修改。** + - **正确**：字符串是不可变类型，任何修改操作都会生成一个新的字符串对象。 + +4. **列表在 Python 中是一种可变的数据类型，可以添加、删除或修改元素。** + - **正确**：列表是可变类型，支持动态修改。 + +5. **在 Python 中，+运算符既可以用于数值相加，也可以用于字符串连接。** + - **正确**：+运算符在 Python 中具有多态性，支持数值相加和字符串连接。 + +6. **Python 中的整数除法运算符是/，它会返回商的整数部分。** + - **错误**：/运算符返回浮点数结果，//运算符才返回商的整数部分。 + +7. **在 Python 中，%运算符只能用于整数之间的取模运算。** + - **错误**：%运算符可以用于浮点数取模。 + +8. **len() 函数在 Python 中只能用于获取字符串的长度。** + - **错误**：len() 函数可以用于获取字符串、列表、元组等序列类型的长度。 + +9. **min() 函数在 Python 中可以返回列表中的最小值，也可以比较多个数值。** + - **正确**：min() 函数支持列表和多个参数的最小值比较。 + +10. **sum() 函数在 Python 中只能计算列表中所有元素的和。** + - **错误**：sum() 函数可以计算任何可迭代对象中元素的和。 + +## 二、填空题 + +1. **在 Python 中，$\qquad$是不可变的数据类型，而 $\qquad$是可变的数据类型。** + - **字符串**，**列表** + +2. **整数和浮点数都属于 Python 中的 $\qquad$数据类型。** + - **数值** + +3. **Python 中的字符串是通过单引号、 $\qquad$、 $\qquad$符号来定义的。** + - **双引号**，**三引号** + +4. **Python 中列表的元素可以是任何数据类型，包括 $\qquad$、 $\qquad$、 $\qquad$等。** + - **整数**，**字符串**，**列表** + +5. **Python 中，整数除法运算符是 $\qquad$，它返回商的整数部分。** + - **//** + +6. **Python 中的 $\qquad$运算符用于计算两个数相除的余数。** + - **%** + +7. **要获取一个字符串或列表的长度，可以使用内置的 $\qquad$函数。** + - **len()** + +8. **将一个浮点数转换为整数时，可以使用内置的 $\qquad$函数，但需要注意这可能会丢失小数部分。** + - **int()** + +## 三、上机调试题 + +1. **输入两个数 $a, b$，求两数之和 $(a+b)$，两数之差 $(a-b)$，两数之积 $(a \cdot b)$，两数的平方差 $(a^2 - b^2)$。** + ```python + a = float(input("请输入a: ")) + b = float(input("请输入b: ")) + print(f"和: {a + b}") + print(f"差: {a - b}") + print(f"积: {a * b}") + print(f"平方差: {a**2 - b**2}") +``` + +2. **编写程序，根据本金 $b$，年利率 $r$，年数 $n$，计算最终的收益 $v = b(1 + r)^n$。提示输入本金、年利率和年数，结果保留两位小数。** + ```python + b = float(input("请输入本金: ")) + r = float(input("请输入年利率: ")) + n = int(input("请输入年数: ")) + v = b * (1 + r) ** n + print(f"最终收益: {round(v, 2)}") +``` + +3. **已知三角形三条边的边长，求三角形的面积。为简单起见，假设三角形的三条边能够构成三角形，附三角形面积公式: $S = \sqrt{p(p - a)(p - b)(p - c)}$，其中 $p = \frac{a + b + c}{2}$。** + ```python + import math + a = float(input("请输入边长a: ")) + b = float(input("请输入边长b: ")) + c = float(input("请输入边长c: ")) + p = (a + b + c) / 2 + S = math.sqrt(p * (p - a) * (p - b) * (p - c)) + print(f"三角形面积: {S}") + ``` + +## 四、流程控制结构 + +### 1. 顺序结构 +顺序结构是程序中最基本的程序结构，按照代码语句的先后顺序，从左到右，从上到下依次执行。 + +### 2. 选择结构 +选择结构用于根据条件决定程序的执行流程，分为单分支、双分支和多分支结构。 + +- **单分支**： + ```python + if 条件: + 代码段 + ``` + +- **双分支**： + ```python + if 条件: + 代码段1 + else: + 代码段2 + ``` + +- **多分支**： + ```python + if 条件1: + 代码段1 + elif 条件2: + 代码段2 + else: + 代码段3 + ``` + +### 3. 循环结构 +循环结构用于重复执行某段代码，常见的循环结构有 `for` 循环和 `while` 循环。 + +## 五、示例代码 + +### 示例 1：天气决定出行 +```python +weather = input("请输入天气: ") +if weather in ["晴", "多云"]: + print("周日去景区游玩") +``` + +### 示例 2：人数决定出行方式 +```python +n = int(input("人数: ")) +if n <= 4: + print("自驾去景区") +else: + print("乘地铁去景区") +``` + +### 示例 3：年龄决定门票价格 +```python +age = int(input("年龄: ")) +if age <= 12: + print("免票") +elif 12 < age < 65: + print("全价票") +elif 65 <= age < 70: + print("半价票") +else: + print("免票") +``` + +## 六、练习题 + +### 1. 单项选择题 +1. **以下是双分支选择结构的是( )。** + A. if + B. if...else... + C. if...elif...else... + D. for... + **答案：B** + +2. **当输入值为 100 时，运行下列程序，输出结果为( )。** + ```python + x = input("x: ") + if len(x) >= 3: + print(x + "1") + else: + print(x + "2") + ``` + **答案：C** + +### 2. 填空题 +1. **运行以下程序，输出结果为 $\qquad$。** + ```python + a = 4 + b = 3 + c = a + if a > b: + c = 1 + elif a == b: + c = 0 + else: + c = -1 + print(c) + ``` + **答案：1** + +2. **运行以下代码后，x 的值变为 $\qquad$。** + ```python + x = 5 + if x >= 5: + x = 1 + elif x == 5: + x = 0 + ``` + **答案：1** + +# 🖥️ 代码解析与循环结构 + +## 1. 条件判断与输入输出 + +### 示例代码 1 +```python +x = input("请输入成绩:") +if x < 60: + print("不及格") +else: + print("及格") +``` +- **输入**：用户输入成绩，程序根据成绩判断是否及格。 +- **输出**：如果成绩小于 60，输出“不及格”；否则输出“及格”。 + +### 示例代码 2 +```python +a, b = 10, 20 +if a < b: + a, b = b, a +else: + a, b = 2 * b, 3 * a +print(b) +``` +- **逻辑**：如果 `a < b`，交换 `a` 和 `b` 的值；否则，`a` 变为 `2 * b`，`b` 变为 `3 * a`。 +- **输出**：最终输出 `b` 的值。 + +## 2. 分段函数与条件判断 + +### 分段函数 + +$$ +y=\begin{cases} +2x+1 \& x \geqslant 0 \\ +-1 \& x < 0 +\end{cases} +$$ + +- **输入**：用户输入 `x` 的值。 +- **输出**：根据 `x` 的值计算 `y` 并输出。 + +### 示例代码 3 +```python +time = int(input("请输入时间:")) +if time < 10: + print("去城中湖") +else: + print("去古楼") +``` +- **输入**：用户输入时间。 +- **输出**：如果时间小于 10，输出“去城中湖”；否则输出“去古楼”。 + +## 3. 循环结构 + +### for 循环 +```python +import random +password = "" +for i in range(1, 7): + c = random.randint(0, 9) + password = password + str(c) +print("随机生成的密码为:", password) +``` +- **功能**：生成一个 6 位随机数字密码。 +- **逻辑**：使用 `for` 循环生成 6 个随机数字，拼接成密码。 + +### while 循环 +```python +import random +password = "" +while len(password) < 6: + c = random.randint(0, 9) + if str(c) not in password: + password = password + str(c) +print("随机生成的密码为:", password) +``` +- **功能**：生成一个不重复的 6 位随机数字密码。 +- **逻辑**：使用 `while` 循环生成不重复的随机数字，直到密码长度为 6。 + +### 无限循环与 break +```python +import random +password = "" +while True: + c = random.randint(0, 9) + password = password + str(c) + if len(password) == 5: + break +password = password + "!" +print("随机生成的密码为:", password) +``` +- **功能**：生成一个 5 位随机数字密码，并在末尾添加“!”。 +- **逻辑**：使用 `while True` 无限循环生成随机数字，当密码长度为 5 时，使用 `break` 退出循环。 + +## 4. 循环结构的关键概念 + +### for 循环 +- **格式**：`for 变量 in 序列:` +- **功能**：遍历序列中的每个元素，执行循环体。 + +### while 循环 +- **格式**：`while 条件:` +- **功能**：当条件为真时，重复执行循环体。 + +### break 与 continue +- **break**：终止当前循环。 +- **continue**：跳过当前循环的剩余部分，进入下一次循环。 + +## 5. 应用示例 + +### 示例 1：清点人数 +```python +tourists = ['张三', '李四', '王五', '赵六', '孙七'] +arrived = ['李四', '赵六', '张三'] +notArrived = [] +for tourist in tourists: + if tourist not in arrived: + notArrived.append(tourist) +print("未到人数:", len(notArrived)) +print("他们是:", notArrived) +``` +- **功能**：清点未到集合地的旅客。 +- **逻辑**：遍历所有旅客名单，检查是否在已到名单中，若不在则添加到未到名单。 + +### 示例 2：检测车辆 +```python +cars = 0 +while True: + n = int(input("当前检测到的车辆数:")) + if n < 0: + print("高峰时段结束") + print("该时段检测到的汽车总数为:", cars) + break + cars += n +``` +- **功能**：统计高峰时段通过的车辆总数。 +- **逻辑**：使用 `while True` 无限循环检测车辆数，当输入负数时，输出总车辆数并退出循环。 + +### 示例 3：购物清单 +```python +total = {"梨": 15, "香蕉": 8, "苹果": 12, "西红柿": 5, "橙子": 15, "西瓜": 5, "樱桃": 50, "猕猴桃": 5, "草莓": 36, "葡萄": 39} +selectShopping = ["西红柿", "草莓", "葡萄", "橙子", "香蕉"] +limitShopping = ["梨", "草莓", "葡萄", "苹果", "香蕉"] +price = 0 +others = [] +for fruit in selectShopping: + if fruit not in limitShopping: + print(fruit, "不在您的购买计划中，没有结算，请分开放置") + others.append(fruit) + else: + price += total[fruit] + limitShopping.remove(fruit) +print("已选购商品:", selectShopping) +print("总价:", price) +print("还需选购:", limitShopping) +print("不在购买计划表中的商品", others, "，目前没有结算，如要购买要单独付费！") +``` +- **功能**：实时追踪购物进度，显示已购商品、总价、还需购买的商品及不在计划内的商品。 +- **逻辑**：遍历已选购商品，检查是否在购物清单中，计算总价并更新购物清单。 + +# 🖥️ Python 循环与流程控制 + +## 1. 循环结构 + +### **`for` 循环** +- **语法**： + ```python + for 变量 in 可迭代对象: + 循环体 + ``` +- **示例**： + ```python + for i in range(10): + print(i) + ``` + - `range(10)` 生成从 0 到 9 的整数序列。 + +### **`while` 循环** +- **语法**： + ```python + while 条件: + 循环体 + ``` +- **示例**： + ```python + i = 0 + while i < 10: + print(i) + i += 1 + ``` + +### **循环控制语句** +- **`break`**：立即终止循环。 +- **`continue`**：跳过当前迭代，进入下一次循环。 +- **`else`**：循环正常结束后执行。 + +## 2. 流程嵌套 + +### **嵌套循环** +- 在一个循环内部嵌套另一个循环。 +- **示例**： + ```python + for i in range(3): + for j in range(2): + print(i, j) + ``` + - 输出： + ``` + 0 0 + 0 1 + 1 0 + 1 1 + 2 0 + 2 1 + ``` + +### **循环与条件嵌套** +- 在循环内部嵌套条件语句。 +- **示例**： + ```python + for i in range(5): + if i % 2 == 0: + print(f"{i} 是偶数") + else: + print(f"{i} 是奇数") + ``` + +## 3. 枚举算法 + +### **枚举算法** +- 遍历所有可能的解，检查是否满足条件。 +- **示例**： + ```python + for i in range(1, 10): + for j in range(1, 10): + if i * j == 24: + print(f"{i} * {j} = 24") + ``` + +## 4. 冒泡排序 + +### **冒泡排序** +- 通过重复遍历列表，比较相邻元素并交换位置，将最大（或最小）元素“冒泡”到列表末尾。 +- **示例**： + ```python + lst = [23, 19, 5, 32, 18] + n = len(lst) + for i in range(n - 1): + for j in range(n - 1 - i): + if lst[j] > lst[j + 1]: + lst[j], lst[j + 1] = lst[j + 1], lst[j] + print(lst) + ``` + - 输出：`[5, 18, 19, 23, 32]` + +## 5. 程序调试 + +### **调试工具** +- **断点**：在代码行号左侧单击设置断点，程序运行到断点时会暂停。 +- **单步执行**：逐行执行代码，观察变量值的变化。 +- **监视变量**：添加变量到监视窗口，实时查看其值。 + +### **调试示例** +```python +heights = [167, 178, 172, 180, 172, 175] +for i in range(6): + for j in range(6 - i): + if heights[j] > heights[j + 1]: + heights[j], heights[j + 1] = heights[j + 1], heights[j] +print(heights) +``` +- 设置断点后，单步执行观察 `heights` 列表的变化。 + +## 6. 练习题解析 + +### **选择题** +1. **以下代码执行后，输出结果是（）**： + ```python + s = 0 + for i in range(1, 5): + s += i + i += 2 + print(s) + ``` + - **答案**：B. 9 + +2. **下列不属于 Python 循环结构的关键词的是（）**： + - **答案**：D. `elif` + +3. **`range(1, 22, 3)` 产生的整数个数有（）个**： + - **答案**：C. 7 + +4. **运行下列代码，屏幕输出的值为（）**： + ```python + lst = ["a", "b", "c", "d", "e"] + for i in range(5): + lst[i] = lst[i] * i + if i == 2: + continue + if i == 3: + break + s = " ".join(lst) + print(len(s)) + ``` + - **答案**：B. 7 + +### **填空题** +1. **`range(1, 10, 3)` 产生的整数序列为**： + - **答案**：`1, 4, 7` + +2. **执行以下代码，依次输入 80, 90，屏幕输出值为**： + ```python + lst1 = [] + for i in [1, 2]: + score = eval(input("请输入成绩:")) + if score >= 90: + lst1.append("优秀") + elif score >= 75: + lst1.append("良好") + elif score >= 60: + lst1.append("及格") + else: + lst1.append("不及格") + print(lst1) + ``` + - **答案**：`['良好', '优秀']` + +3. **要产生整数序列: 20, 15, 10, 5，用 `range` 函数写出相关式子**： + - **答案**：`range(20, 0, -5)` + +4. **执行下列代码，写出屏幕输出结果**： + ```python + s = 0 + for k in range(10): + if k == 5: + continue + if k == 8: + break + s += 1 + print(s) + ``` + - **答案**：7 + +### **上机调试题** +1. **编写程序进行求和: $s=2+4+6+\cdots+100$**： + ```python + s = 0 + for i in range(2, 101, 2): + s += i + print(s) + ``` + - **输出**：2550 + +2. **一张纸对折几次后，其高度理论上可以超过珠峰（8848 米）**： + ```python + thickness = 0.104 # 毫米 + count = 0 + while thickness <= 8848 * 1000: + thickness *= 2 + count += 1 + print(count) + ``` + - **输出**：27 + +3. **小明多少岁时，其所种植树木的累计总数会首次超过 100 棵**： + ```python + trees = 2 + age = 6 + while trees <= 100: + age += 1 + trees += 2 + print(age) + ``` + - **输出**：56 + +# 🖥️ 代码填空与算法分析 + +## 冒泡排序与代码填空 + +### 冒泡排序原理 +**冒泡排序**是一种简单的排序算法，它通过重复地遍历列表，比较相邻的元素并交换它们的位置，直到列表完全有序。 + +### 代码填空示例 +根据题目描述，以下是需要填空的代码： + +```python +names = ['A','B','C','D','E','F','G','H'] +tourists = [1210, 980, 3300, 3650, 2450, 4414, 5300, 3880] +print("八家美食店:", names) +for i in range(len(names) - 1): + for j in range(len(names) - 1 - i): + if tourists[j] > tourists[j + 1]: + tourists[j], tourists[j + 1] = tourists[j + 1], tourists[j] + names[j], names[j + 1] = names[j + 1], names[j] +``` + +### 解释 +- `for i in range(len(names) - 1)`：外层循环控制遍历的次数，每次遍历会将最大的元素“冒泡”到列表的末尾。 +- `for j in range(len(names) - 1 - i)`：内层循环负责比较相邻元素并交换位置。 +- `if tourists[j] > tourists[j + 1]`：如果前一个元素大于后一个元素，则交换它们的位置。 + +## 🚗 智能充电站推荐 + +### 问题描述 +用户需要选择最近的 2 个充电站。充电站名称和距离分别存储在列表 `name` 和 `d` 中。 + +### 代码填空示例 +```python +name = [1,2,3,4,5,6,7] +d = [1,0.6,3,2.5,2,1,0.5] +n = len(name) +for i in range(n - 1): + for j in range(n - 1 - i): + if d[j] > d[j + 1]: + d[j], d[j + 1] = d[j + 1], d[j] + name[j], name[j + 1] = name[j + 1], name[j] +print("离您最近的两个充电站:") +print(f"充电站: {name[0]}，距离: {d[0]}") +print(f"充电站: {name[1]}，距离: {d[1]}") +``` + +### 解释 +- `if d[j] > d[j + 1]`：比较相邻充电站的距离，如果前一个距离大于后一个，则交换它们的位置。 +- `name[j], name[j + 1] = name[j + 1], name[j]`：在交换距离的同时，交换充电站的名称。 + +## 📊 选择题与填空题 + +### 选择题示例 +1. 下列 Python 代码执行后，屏幕输出结果为（）。 +```python +lst1 = [7,4,3,2,8,7,4,3,1,9] +m = lst1[0] +for i in lst1[1:11]: + if i < m: + m = i +print(m) +``` +**答案：C. 1** + +### 填空题示例 +1. 写出下列程序执行后的屏幕输出。 +```python +a = [0] * 11 +for k in range(1,11): + a[k] = 10 - k +x = 6 +y = 5 +print(a[(x + y) // 2], a[y // 3], a[1 + a[x]]) +``` +**答案：4 8 1** + +## 🏋️ BMI 指数计算 + +### 问题描述 +根据用户输入的体重和身高，计算 BMI 指数并给出健康评价。 + +### 代码填空示例 +```python +weight = eval(input("请输入体重(kg):")) +height = eval(input("身高(cm):")) +height = height / 100 +bmi = weight / (height ** 2) +if bmi < 18.5: + print("体重过低") +elif 18.5 <= bmi < 24: + print("正常范围") +elif 24 <= bmi < 27: + print("超重") +elif 27 <= bmi < 29.9: + print("I 度肥胖") +elif 30 <= bmi < 34.9: + print("II 度肥胖") +elif 35 <= bmi < 39.9: + print("III 度肥胖") +else: + print("IV 度肥胖") +lowWeight = int(18.5 * height * height) +upperWeight = int(24 * height * height) +print(f"您的理想体重范围：{lowWeight}kg-{upperWeight}kg") +``` + +### 解释 +- `height = height / 100`：将身高从厘米转换为米。 +- `bmi = weight / (height ** 2)`：计算 BMI 指数。 +- 根据 BMI 值的范围，输出相应的健康评价。 + +## 🔐 密码强度判断 + +### 问题描述 +根据密码中包含的字符类型（数字、大写字母、小写字母、特殊字符），判断密码的强度。 + +### 代码填空示例 +```python +password = input("请输入密码:") +x1 = x2 = x3 = x4 = 0 +for char in password: + if char.isupper(): + x1 = 1 + elif char.islower(): + x2 = 1 + elif char.isdigit(): + x3 = 1 + else: + x4 = 1 +strength = x1 + x2 + x3 + x4 +if strength == 1: + print("密码强度: 弱") +elif strength == 2: + print("密码强度: 中") +else: + print("密码强度: 强") +``` + +### 解释 +- `x1, x2, x3, x4` 分别表示密码中是否包含大写字母、小写字母、数字和特殊字符。 +- `strength = x1 + x2 + x3 + x4`：根据包含的字符类型数量，判断密码的强度。 + +## 📝 单元自测 + +### 选择题示例 +1. 键盘输入 5，运行下面代码，输出结果是（）。 +```python +n = int(input("n:")) +s = 0 +if n >= 5: + s += 5 +elif n < 5: + s = 3 +elif n == 10: + s += 1 +else: + s += 10 +print(s) +``` +**答案：C. 5** + +### 填空题示例 +1. 运行下列代码，屏幕输出内容为：。 +```python +lst = [12,11,45,34,5,3,2,24,9] +n = len(lst) +for i in range(1): + for j in range(n - 1 - i): + if lst[j] < lst[j + 1]: + lst[j], lst[j + 1] = lst[j + 1], lst[j] +print(lst) +``` +**答案：[45, 34, 24, 12, 11, 9, 5, 3, 2]** + +# 📝 循环结构与代码分析 + +## 循环代码执行分析 + +### 代码片段 1 + +```python +s = 0 +while True: + t = 0 + while t < 5: + s += t + t += 1 + if s > 20: + break + print(s) +``` + +**执行过程：** +1. 初始化 `s = 0`。 +2. 进入外层 `while True` 循环。 +3. 初始化 `t = 0`。 +4. 进入内层 `while t < 5` 循环，执行 `s += t` 和 `t += 1`，直到 `t` 达到 5。 +5. 内层循环结束后，检查 `s > 20`，如果为真则跳出外层循环。 +6. 如果 `s` 不大于 20，则打印 `s` 的值。 +7. 重复上述过程。 + +**输出分析：** +- 每次内层循环结束后，`s` 的值增加 10（0+1+2+3+4）。 +- 当 `s` 超过 20 时，循环结束。 +- 因此，屏幕输出 **1 行**。 + +### 代码片段 2 + +```python +s = 0 +t = 0 +while True: + while t < 5: + s += t + t += 1 + if s > 20: + break + print(s) +``` + +**执行过程：** +1. 初始化 `s = 0` 和 `t = 0`。 +2. 进入外层 `while True` 循环。 +3. 进入内层 `while t < 5` 循环，执行 `s += t` 和 `t += 1`，直到 `t` 达到 5。 +4. 内层循环结束后，检查 `s > 20`，如果为真则跳出外层循环。 +5. 如果 `s` 不大于 20，则打印 `s` 的值。 +6. 重复上述过程。 + +**输出分析：** +- 内层循环结束后，`s` 的值增加 10（0+1+2+3+4）。 +- 由于 `t` 在第一次内层循环后已经达到 5，后续外层循环中内层循环不会执行。 +- 因此，屏幕输出 **1 行**。 + +# ✔️ 判断题 + +1. **双分支选择结构肯定有 `if` 关键词。** + **答案：A（对）** + +2. **双分支选择结构一般有 `else` 关键词。** + **答案：A（对）** + +3. **多分支选择结构肯定有 `elif` 关键词。** + **答案：B（错）** + **解释：多分支选择结构可以使用 `if` 和 `else` 实现，不一定需要 `elif`。** + +4. **顺序结构语句中不能嵌套循环结构。** + **答案：B（错）** + **解释：顺序结构中可以嵌套循环结构。** + +5. **Python 中循环结构只有 `for` 循环。** + **答案：B（错）** + **解释：Python 中还有 `while` 循环。** + +6. **`for` 循环中可以有 `break` 和 `continue` 语句。** + **答案：A（对）** + +7. **`range(1,2,1)` 可以写成 `range(1,2)`，功能一样。** + **答案：B（错）** + **解释：`range(1,2,1)` 和 `range(1,2)` 功能相同，但步长参数不同。** + +8. **`while` 循环执行过程中，碰到 `break` 语句，循环结束。** + **答案：A（对）** + +9. **`for` 循环内可以嵌套 `while`，`while` 循环中不能嵌套 `for`。** + **答案：B（错）** + **解释：`for` 和 `while` 循环可以互相嵌套。** + +10. **PyCharm 中可以设置断点。** + **答案：A（对）** + +# 🔍 填空题 + +1. **Python 无限循环（死循环）`while True` 的循环体中可用 `break` 语句退出循环。** +2. **`continue` 可以略过后续的语句，回到循环的开始处，继续进行循环操作。** +3. **通过 `break` 跳出循环，不能执行循环中 `else` 后面的语句块。** +4. **冒泡排序是排序的一种，通过相邻两个元素俩俩比较找最大值（最小值）。** +5. **有以下 8 个数据存放在 `lst1` 中，`lst1 = [87,82,81,70,47,30,25,19]`。** + - **从小到大冒泡排序法，第一次交换的一对数为：87 和 82。** + - **第一趟排序后的数据序列顺序：`[82,81,70,47,30,25,19,87]`。** + - **第二趟排序后的数据序列顺序：`[81,70,47,30,25,19,82,87]`。** +6. **`for` 循环可以遍历任何序列的元素，序列可以是列表、元组、字典等。** +7. **循环语句中经常用到计数器，计数器变量 `n` 加 1 的相关代码：`n += 1`。** +8. **循环语句中经常用到累加器，累加器变量 `s` 加值 `y` 的相关代码：`s += y`。** + +# 💻 上机调试题 + +1. **完备数判断：** + ```python + n = int(input("n: ")) + sum_factors = sum([i for i in range(1, n) if n % i == 0]) + if sum_factors == n: + print(f"{n} 是完备数") + else: + print(f"{n} 不是完备数") + ``` + +2. **随机数生成与排序：** + ```python + import random + numbers = [random.randint(10, 99) for _ in range(10)] + print("排序前:", numbers) + for i in range(len(numbers) - 1): + for j in range(len(numbers) - i - 1): + if numbers[j] < numbers[j + 1]: + numbers[j], numbers[j + 1] = numbers[j + 1], numbers[j] + print("排序后:", numbers) + ``` + +3. **打印金字塔：** + ```python + for i in range(4): + print(chr(65 + i) * (2 * i + 1)) + ``` + +4. **钢筋截取问题：** + ```python + n = int(input("钢筋长度（米）：")) + length = n * 100 + a, b, c = 69, 39, 29 + min_remainder = float('inf') + best_a, best_b, best_c = 0, 0, 0 + for i in range(1, length // a + 1): + for j in range(1, (length - i * a) // b + 1): + k = (length - i * a - j * b) // c + remainder = length - (i * a + j * b + k * c) + if remainder < min_remainder: + min_remainder = remainder + best_a, best_b, best_c = i, j, k + print(f"{a} 厘米: {best_a} 根, {b} 厘米: {best_b} 根, {c} 厘米: {best_c} 根") + print(f"剩余: {min_remainder} 厘米") + +# 🧮 BMI 指数计算与健康评估 + +> "BMI（Body Mass Index，体质指数）是目前国际上常用的衡量人体胖瘦程度以及是否健康的一个标准。" + +## BMI 计算公式 + +BMI 的计算公式为： + +$$ +bmi = \frac{\text{体重 (kg)}}{\text{身高 (m)}^2} +$$ + + +### 中国成年人 BMI 标准 + +| BMI 范围 | 健康状况 | +| ------------------------- | -------- | +| $bmi < 18.5$ | 体重过低 | +| $18.5 \leqslant bmi < 24$ | 体重正常 | +| $24 \leqslant bmi < 28$ | 超重 | +| $bmi \geqslant 28$ | 肥胖 | + +## Python 实现 BMI 计算 + +使用 Python 的 `random` 模块生成随机身高和体重数据，并计算 BMI 指数。 + +```python +import random + +height = random.uniform(1.6, 1.8) # 身高在 1.6 到 1.8 米之间 +weight = random.uniform(50, 80) # 体重在 50 到 80 公斤之间 +bmi = weight / (height ** 2) + +if bmi < 18.5: + msg = "体重过低" +elif 18.5 <= bmi < 24: + msg = "体重正常" +elif 24 <= bmi < 28: + msg = "超重" +else: + msg = "肥胖" + +print(f"身高: {height:.1f} 米, 体重: {weight:.1f} 公斤") +print(f"BMI 指数: {bmi:.2f} (kg/m^2)") +print(f"身体状况: {msg}") +``` + +# 🏃 运动安全提示 + +利用 Python 的 `time` 和 `random` 模块，编写代码实现每隔 5 秒随机显示一条校园运动安全提示。 + +```python +import time +import random + +safetyWarnings = [ + "校园运动时，请穿着合适的运动装备。", + "在进行激烈运动前，请做好充分的热身准备。", + "注意运动场地的安全，避免在湿滑或不平整的场地进行运动。", + "在进行团队运动时，请遵守规则，避免发生碰撞和冲突。", + "如有身体不适或伤病，请及时停止运动并寻求医疗帮助。" +] + +while True: + currentWarning = random.choice(safetyWarnings) + print(currentWarning) + time.sleep(5) +``` + +# ❤️ 运动心率监控 + +利用 Python 的 `time` 和 `random` 模块，编写代码实现运动心率的监控。 + +```python +import time +import random + +sport = input("请输入运动项目: ") +startTime = time.time() +print(f"开始 {sport}...") + +while True: + heartRate = random.randint(60, 180) + print(f"当前心率: {heartRate} BPM") + if heartRate > 160: + break + time.sleep(2) + +endTime = time.time() +dur = endTime - startTime +durMinutes = int(dur / 60) +durSeconds = int(dur % 60) + +sportFeedback = input("请输入运动之后的状态(如:感觉良好/有些累/非常累): ") + +localTime = time.localtime(endTime) +formattedTime = time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S", localTime) + +print(f"当前日期和时间是：{formattedTime}") +print(f"{sport}结束|") +print(f"本次运动时长：{durMinutes} 分钟 {durSeconds} 秒") +print(f"运动之后的状态：{sportFeedback}") +``` + +# 📊 自定义函数与代码复用 + +## 自定义函数语法 + +```python +def 函数名(参数1, 参数2, ...): + # 函数体 + return 返回值 +``` + +### 示例：考试规则函数 + +```python +def exam_rules(subject): + print(f"{subject}期末考试规定如下:") + print("本次考试时长: 90 分钟") + print("1. 考生需携带有效证件进入考场。") + print("2. 考试开始后 15 分钟不得进入考场。") + print("3. 考试期间不得使用手机等通信设备。") + print("4. 禁止抄袭、交头接耳等作弊行为。") + print("5. 请按时提交试卷并离开考场。") + +exam_rules('语文') +exam_rules('数学') +``` + +## 参数分类 + +| 分类 | 描述 | +| ---------- | ------------------------------------------------------------ | +| 位置参数 | 在调用函数时，传递的参数必须与函数定义的参数一一对应 | +| 关键字参数 | 在调用时，采用"参数名=值"的方式，可以无需考虑函数定义中参数的位置顺序 | +| 默认参数 | 在函数定义的时候，为参数设置默认值，调用时未传值则使用默认值 | +| 不定长参数 | 传递任意数量参数值的参数格式为：函数名(*参数) | + +# 📝 练习巩固 + +## 一、单项选择题 + +1. 下列函数不属于 `math` 模块的是( )。 + - A. `max` + - B. `len` + - C. `min` + - D. `abs` + +2. 下列函数可以生成一个在 5 和 10 之间的随机整数的是( )。 + - A. `random` + - B. `uniform` + - C. `choice` + - D. `randint` + +3. 下列不需要参数的函数是( )。 + - A. `random` + - B. `uniform` + - C. `choice` + - D. `randint` + +4. 下列可以暂停程序运行的函数是( )。 + - A. `time` + - B. `sleep` + - C. `localtime` + - D. `strftime` + +5. 运行 `random.uniform(3, 20)` 的结果可能是( )。 + - A. 3.6 + - B. 8 + - C. 16 + - D. 21.3 + +6. 运行 `sum([23, 12, 2, 5, 43])` 之后的结果是（）。 + - A. 85 + - B. `TypeError` + - C. 2 + - D. 43 + +## 二、判断题 + +1. `math` 模块的常用函数有 `sum`, `max`, `abs`, `min`。 +2. `math.pow(a, 3)` 相当于 `a * a * a`，也相当于 `a ** 3`，运行结果相同。 +3. `random` 模块的 `randint` 函数是从序列中随机选择 1 个元素。 +4. `time` 模块中的 `time` 函数可以返回当前时间的时间戳。 + +## 三、上机调试题 + +1. 学生成绩统计程序调试： + +```python +lst = [] +while True: + score = int(input("请输入学生成绩:")) + if score == -1: + break + lst.append(score) +print(f"最高分为: {max(lst)}") +print(f"最低分为: {min(lst)}") +print(f"平均分为: {sum(lst)/len(lst):.1f}") +``` + +2. 猜数字小程序调试： + +```python +import random +a = random.randint(1, 20) +b = int(input("请输入整数:")) +while True: + if b > a: + print("偏大") + elif b < a: + print("偏小") + else: + print("恭喜你,猜对了!") + break + b = int(input("请输入整数:")) +``` + +3. 每隔 3 秒输出 5 到 12 之间的随机数： + +```python +import random +import time +while True: + n = random.randint(5, 12) + print(n) + time.sleep(3) +``` + +# 🧩 参数传递与变量作用域 + +## 参数传递 + +在 Python 中，参数传递的方式取决于参数的数据类型。以下是两类参数的传递方式： + +| 参数类型 | 数据类型 | 描述 | +| :--: | :--: | :--: | +| **不可变参数** | 字符串、数字、键值、元组 | 当这些数据类型的值作为参数传递到函数内时，相当于复制了一个变量。函数内对该变量的操作不会影响函数外的值。 | +| **可变参数** | 列表、字典 | 当这些数据类型的值作为参数传递到函数内时，函数内对该变量的操作将直接影响该变量本身的值，因为它们指向同一个内存位置。 | + +## 变量作用域 + +Python 中的变量作用域分为**局部变量**和**全局变量**： + +| 变量类型 | 作用域 | 访问情况 | +| :--: | :--: | :--: | +| **局部变量** | 局部作用域 | 局部变量只能在被定义的函数内访问。 | +| **全局变量** | 全局作用域 | 全局变量在自定义赋值之后，可供后续的代码进行访问。 | + +### 修改全局变量 + +全局变量一般只能在函数内进行读取，不能修改。如需修改，必须使用 `global` 关键字进行声明（不可变参数除外）。例如： + +```python +def showname(): + global name + name = "李四" +name = "张三" +print(name) +showname() +print(name) +``` + +**输出结果：** + +``` +张三 +李四 +``` + +# 🛠️ 自定义函数举例 + +## 例 1：输出欢迎词 + +```python +def welcome(): + print("志存高远，脚踏实地，欢迎新生！") + print("梦想照亮未来，开启美好篇章！") +``` + +**调用方式：** + +```python +welcome() +``` + +## 例 2：找出 n 以内的偶数 + +```python +def selectnum(n): + for i in range(n): + if i % 2 == 0: + print(i, end=",") + print() +``` + +**调用方式：** + +```python +selectnum(21) +selectnum(35) +``` + +## 例 3：两数相加 + +```python +def add(x, y): + z = x + y + return z +``` + +**调用方式：** + +```python +k = add(1, 2) +print(k) +``` + +# 🔐 随机生成密码 + +利用 Python 自定义函数，编写代码实现随机生成长度为 `n` 且内部字符互不相同的密码。 + +```python +import random +import string + +def createPwd(n): + chars = string.ascii_letters + string.digits + lst = [] + while len(lst) < n: + c = random.choice(chars) + if c not in lst: + lst.append(c) + return "".join(lst) + +while True: + n = int(input("请输入 n 值:")) + print("长度为 {} 的随机密码为：{}".format(n, createPwd(n))) +``` + +# 📏 计算圆柱体底面积和体积 + +利用 Python 的 `math` 模块和自定义函数，编写代码实现计算圆柱体底面积和体积。 + +```python +import math + +def getDmj(r): + return math.pi * r ** 2 + +def getTj(s, h): + return s * h + +while True: + r = int(input("请输入半径 r 的值:")) + h = int(input("请输入高 h 的值:")) + dmj = getDmj(r) + print("底面半径为 {} 的圆柱体底面积是 {:.2f}".format(r, dmj)) + tj = getTj(dmj, h) + print("底面半径为 {}，高为 {} 的圆柱体体积是 {:.2f}".format(r, h, tj)) +``` + +# 🐇 斐波那契数列 + +利用 Python 的 `time` 模块，编写代码实现输入 `n` 值，获取斐波那契数列第 `n` 项的值。 + +```python +def fib(n): + if n == 1: + return 1 + elif n == 2: + return 1 + else: + return fib(n - 1) + fib(n - 2) + +while True: + n = int(input("请输入 n 值:")) + print("斐波那契数列第 {} 项的值:{}".format(n, fib(n))) +``` + +# 🧠 练习巩固 + +## 一、单项选择题 + +1. 在 Python 中，可以使用关键字（ ）来自定义函数。 + - A. def + - B. dim + - C. if + - D. abs +2. 在自定义函数中，可以使用关键字（）来返回数据。 + - A. def + - B. return + - C. ret + - D. randint +3. 在自定义函数中，以下哪个是错误的函数名（）。 + - A. xyz + - B. $a b C$ + - C. if + - D. ak +4. 当函数体为空时，可以输入（）用于占位。 + - A. pass + - B. break + - C. continue + - D. else +5. 自定义函数中的参数以（）进行分隔。 + - A. 逗号 + - B. 句号 + - C. 顿号 + - D. 空格 +6. 现有自定义函数 `check(n)`，调用 `check(5)` 之后，输出结果为（）。 + - A. 奇数 + - B. 偶数 + - C. 1 + - D. 2 + +## 二、判断题 + +1. 自定义函数中的参数是内部向外部传递的值。 +2. 在自定义函数中，当没有参数的时候，可以去掉括号和冒号。 +3. 函数体开始于 `def` 之后一行，无须缩进。 +4. 自定义函数也属于函数，所以必须有返回值。 + +## 三、上机调试题 + +1. 编写自定义函数，实现输入梯形的上底、下底和高，计算出梯形的面积。 + +```python +def getS(top, bottom, height): + s = (top + bottom) * height / 2 + return s + +while True: + top = int(input("请输入梯形的上底:")) + bottom = int(input("请输入梯形的下底:")) + height = int(input("请输入梯形的高:")) + print("梯形的面积为 {}".format(getS(top, bottom, height))) +``` + +2. 编写自定义函数，实现从列表中筛选出偶数的元素并返回只有偶数的列表。 + +```python +def getValue(lst): + lst1 = [] + for i in lst: + if i % 2 == 0: + lst1.append(i) + return lst1 + +print(getValue([4, 2, 1, 6, 5, 7, 9, 3])) +print(getValue([8, 2, 6, 5, 1, 2])) +print(getValue([6, 2, 4, 3, 1, 5, 7])) +``` + +3. 完善代码，实现输入 `n` 值，输出 `n * n` 乘法表。 + +```python +def printMultiplicationTable(n): + for i in range(1, n + 1): + for j in range(1, n + 1): + print("{} * {} = {}".format(i, j, i * j), end="\t") + print() + +n = int(input("请输入 n 值:")) +printMultiplicationTable(n) +``` + +# 🛡️ 异常处理 + +## 示例 1：除法运算 + +```python +while True: + a = int(input("请输入被除数 a:")) + b = int(input("请输入除数 b:")) + if b == 0: + print("提示:除数不可以为 0") + continue + c = a / b + print("{}除以{}的商是:{}".format(a, b, c)) + print("== 本次除法运算结束，开始下一题 ==") +``` + +## 示例 2：包含异常处理的除法运算 + +```python +while True: + try: + a = int(input("请输入被除数 a:")) + b = int(input("请输入除数 b:")) + if b == 0: + print("提示:除数不可以为 0") + continue + c = a / b + except Exception as err: + print("代码运行出现异常，错误原因：{}".format(err)) + else: + print("{}除以{}的商是：{}".format(a, b, c)) + finally: + print("== 本次除法运算结束，开始下一题 ==") +``` + +## 示例 3：优化异常处理 + +```python +while True: + try: + a = int(input("请输入被除数 a:")) + b = int(input("请输入除数 b:")) + c = a / b + except ValueError: + print("输入错误：输入的不是数值类型，请重新输入。") + except ZeroDivisionError: + print("除数不能为零，请重新输入。") + except Exception as err: + print("代码运行出现其他错误，错误原因：{}".format(err)) + else: + print("{}除以{}的商是:{}".format(a, b, c)) +``` + +# 📚 知识点拨 + +## 1. `os` 模块的部分函数使用 + +| 函数名 | 函数功能 | 举例 | 运行结果 | +| :-------------: | :------------------------------------: | :-----------------------------: | :---------------------------------: | +| `system` | 调用应用程序 | `os.system('cmd')` | 打开 cmd 窗口 | +| `name` | 返回当前使用平台的代表字符 | 在 Windows 系统下运行 `os.name` | `nt` | +| `getcwd` | 返回当前工作目录 | `os.getcwd()` | `c:\test` | +| `listdir(path)` | 返回 `path` 所指定目录下的文件和目录名 | `os.listdir()` | `['dlls', 'doc', 'include', 'lib']` | + +## 2. 什么是程序异常 + +在编写 Python 代码并运行过程中，时常会遇到各类错误。其中一部分错误源于程序代码本身的语法问题，如缺少冒号、关键字拼写错误或未进行缩进等。这类错误导致代码无法顺利运行，可以通过修改代码来解决。另一部分错误则与用户输入有关，如除数不能为零，或试图获取超出索引下标的列表元素等，这些错误可以通过检查并结合判断结构来解决。此外，还有一些难以预料的错误，如在要求输入整数的位置提供了字符，或读取不存在的文件等。这类错误被称为异常，在程序中必须加以处理，否则，程序可能会因各种问题而终止退出。 + +## 3. 什么是异常处理 + +异常处理是指程序在运行时，对不属于正常业务逻辑的意外或异常情况进行处理的过程。Python 中，可以用 `try...except...else...finally` 的错误处理机制来处理异常。基本的异常处理语法结构如下： + +```python +try: + # 可能存在异常的代码 +except: + # 当代码发生异常的时候，会执行 + +# 🐍 Python 异常处理机制 + +## 1. try-except 语句的基本结构 + +> "在 Python 中，`try-except` 语句用于捕获和处理代码执行过程中可能出现的异常。" + +### 基本语法 + +```python +try: + # 可能引发异常的代码 +except: + # 异常处理代码 +else: + # 没有异常时执行的代码 +finally: + # 无论是否有异常，都会执行的代码 +``` + +### 各部分的作用 + +- **try**: 包含可能引发异常的代码块。 +- **except**: 捕获并处理异常。 +- **else**: 当 `try` 块中的代码没有引发异常时执行。 +- **finally**: 无论是否发生异常，都会执行的代码块。 + +## 2. 异常处理举例 + +### 例 1: 除数不能为 0 + +```python +try: + a = 10 + b = 0 + c = a / b +except: + print("除数不能为 0") +``` + +### 例 2: 列表插入异常 + +```python +try: + lst1 = ["apple", "orange"] + lst1.insert(4, "banana") +except: + print("数据插入错误") +else: + print("数据插入成功") +finally: + print(lst1) +``` + +### 例 3: 列表索引异常 + +```python +lst1 = ["apple", "orange", "banana"] +while True: + try: + i = int(input("请输入整数 i:")) + s = lst1[i] + except ValueError: + print("i 要求是整数, 请检查输入") + except IndexError: + print("i 超出了 lst1 列表的下标, 请检查输入") + except Exception as err: + print("代码运行出现其他错误, 错误原因: {}".format(err)) + else: + print(s) + finally: + print("程序运行完毕") +``` + +## 3. 成绩录入功能 + +### 要求 + +1. 当录入成绩为 `-1` 时，录入结束，输出成绩列表。 +2. 当录入成绩小于 `0` 时，提示成绩小于 `0`，请重新录入。 +3. 当录入成绩大于 `100` 时，提示成绩大于 `100`，请重新录入。 +4. 当录入成绩非整数时，进行异常处理，显示录入错误，请重新录入。 + +### 代码实现 + +```python +i = 1 +scorelist = [] +while True: + try: + score = float(input("请输入第 {} 位同学的成绩:".format(i))) + if score == -1: + break + if score < 0: + print("第 {} 位成绩小于 0，请重新录入".format(i)) + continue + if score > 100: + print("第 {} 位成绩大于 100，请重新录入".format(i)) + continue + except Exception as err: + print("第 {} 位成绩录入错误，请重新录入".format(i)) + print("错误原因: {}".format(err)) + else: + scorelist.append(score) + i = i + 1 +print("当前共 {} 位学生，成绩列表：{}".format(i - 1, scorelist)) +``` + +## 4. 文件查找功能 + +### 要求 + +1. 输入学生姓名，读取以该学生命名的作业文件。 +2. 如果文件不存在，提示文件不存在。 + +### 代码实现 + +```python +import os +path = os.getcwd() +while True: + try: + filename = input("请输入学生姓名:") + filepath = path + "/学生作业/" + filename + ".txt" + with open(filepath, "r", encoding='utf8') as f: + s = f.read() + except FileNotFoundError: + print("文件未找到，请重新输入学生姓名") + except Exception as err: + print("代码运行出现其他错误，请重新输入学生姓名") + print("错误原因: {}".format(err)) + else: + print("学生 [{}] 的作业如下: {}".format(filename, s)) +``` + +## 5. 学生信息查询功能 + +### 要求 + +1. 输入学生学号，显示学生信息。 +2. 如果学号不存在，提示学号不存在。 + +### 代码实现 + +```python +def getInfoById(id, students): + try: + id = int(id) + stuinfo = students[id - 1] + except ValueError: + return "学号要求是整数, 请检查输入" + except IndexError: + return "学号不存在, 请检查输入" + except Exception as err: + return "代码运行出现其他错误, 错误原因: {}".format(err) + else: + return stuinfo + +students = [ + [1, "张三", "男", "住宿", "非团员", "唱歌,看书"], + [2, "李四", "女", "走读", "团员", "游泳,画画"], + [3, "王五", "男", "住宿", "非团员", "打篮球,编程"], + [4, "赵六", "女", "走读", "团员", "跳舞,写作"], + [5, "陈七", "男", "住宿", "非团员", "摄影,旅行"], + [6, "刘八", "女", "走读", "团员", "做饭,看电影"] +] + +while True: + id = input("请输入学号:") + info = getInfoById(id, students) + print(info) +``` + +## 6. 练习巩固 + +### 单项选择题 + +1. 在 Python 中，`try` 块中的代码执行时，如果发生了异常，那么会立即跳到哪个块执行？ + - A. Else + - B. finally + - C. except + - D. pass + **答案: C** + +2. 在 `try...except` 结构中，如果 `try` 块中的代码执行成功，没有发生异常，那么 `except` 块中的代码会执行吗？ + - A. 会执行 + - B. 不会执行 + - C. 取决于 `except` 块中的条件 + - D. 总是执行 + **答案: B** + +3. 在 Python 中，`finally` 块中的代码在什么情况下会执行？ + - A. 只有当 `try` 块中的代码成功执行时 + - B. 只有当 `try` 块中的代码引发异常时 + - C. 无论 `try` 块中的代码是否成功执行或引发异常，`finally` 块中的代码都会执行 + - D. `finally` 块在 Python 中不存在 + **答案: C** + +### 判断题 + +1. 在 Python 中，`try` 块中的代码发生异常时，`else` 块中的代码会被执行。 + **答案: 错误** + +2. `finally` 块中的代码总是在 `try` 和 `except` 块之后执行，无论是否发生异常。 + **答案: 正确** + +3. 在 Python 的异常处理结构中，`except` 块必须指定要捕获的异常类型。 + **答案: 错误** + +4. `try` 块中发生异常时，程序将立即跳到 `finally` 块执行，然后跳到 `except` 块执行。 + **答案: 错误** + +# 🧮 随机数与标识符命名规则 + +## 随机数生成 + +> "`random.randint(a, b)` 用于生成 $\lbrack a, b\rbrack $ 之间的随机整数，包括 $a$ 和 $b$。" + +- 示例：`$n = \text{random.randint}(3, 8)$` 生成 $3$ 到 $8$ 之间的随机整数。 + +## 标识符命名规则检查 + +### 自定义函数 `checkid` + +```python +def checkid(idx): + keywords = keyword.kwlist # 获取所有的关键字列表 + ret = [1, "标识符正确无误"] + # 判断标识符首字母是否是英文字母或下划线 + s = idx[0] + if not("a" <= s <= "z" or "A" <= s <= "Z" or s == "_"): + ret[0] = 0 + ret[1] = "首字母不是英文字母或下划线" + # 判断标识符中包含有非字母,数字,或下划线的字符 + for i in idx: + if not("a" <= i <= "z" or "A" <= i <= "Z" or "0" <= i <= "9" or i == "_"): + ret[0] = 0 + ret[1] = "标识符中包含有非字母,数字,或下划线的字符" + break + # 判断标识符是否是关键字 + if idx in keywords: + ret[0] = 0 + ret[1] = "标识符是关键字" + # 返回判断结果 + return ret +``` + +### 函数功能 + +1. **首字母检查**：标识符首字母必须是英文字母或下划线。 +2. **字符检查**：标识符中只能包含字母、数字或下划线。 +3. **关键字检查**：标识符不能是 Python 的关键字。 + +# 📊 得分计算与交互 + +## 得分计算 + +```python +score = 0 +while True: + id = createid() + ret = checkid(id) + try: + print("标识符: [{}]".format(id)) + n = int(input("请指出以上标识符是否正确(正确:1,错误:0):")) + except: + print("输入错误") + else: + if n == ret[0]: + score += 1 + print("答对了!") + else: + print("答错了") + print("提示: {}".format(ret[1])) + finally: + print("当前得分: {}".format(score)) + print("=" * 20) +``` + +### 流程 + +1. 生成随机标识符。 +2. 用户判断标识符是否正确。 +3. 根据用户输入与函数返回值比对，更新得分。 + +# 📚 单元自测 + +## 选择题 + +1. **计算绝对值的函数**：`abs` +2. **计算平方根的函数**：`sqrt` +3. **生成指定范围内随机整数的函数**：`randint` +4. **从列表中随机选择元素的函数**：`choice` +5. **暂停程序执行的函数**：`sleep` +6. **不属于 `math` 模块的函数**：`cell` +7. **`random.uniform(a, b)` 的作用**：生成 $(a, b)$ 之间的随机浮点数 +8. **`time.strftime` 函数的作用**：格式化时间 +9. **导入 `math` 模块的正确方式**：`import math` +10. **`time.localtime()` 返回的数据类型**：结构体类型的时间对象 + +## 判断题 + +1. **`math.sum()` 函数用于计算一组数的和**：错误 +2. **`random.randint(a, b)` 生成的随机数包括 $a$ 和 $b$**：正确 +3. **`time.time()` 返回的是从 1970 年 1 月 1 日 $00:00:00$ 到现在的秒数**：正确 +4. **`time.sleep()` 函数的参数可以是小数**：正确 +5. **`random.choice()` 函数可以用于从任意可迭代对象中选择一个随机元素**：正确 +6. **`string.asciiLetters` 包含了所有 ASCII 字符集中的字母，无论大小写**：正确 +7. **`string.digits` 是一个包含所有数字字符的字符串常量**：正确 +8. **自定义函数名可以包含 Python 的关键字**：错误 +9. **函数可以没有返回值，此时默认返回 `None`**：正确 + +## 填空题 + +1. **计算最大值的函数**：`max` +2. **`random()` 函数生成的随机浮点数范围**：$\lbrack 0, 1\rbrack $ +3. **将时间戳转换为本地时间的函数**：`localtime` +4. **导入 `math` 模块的方式**：`import math` +5. **`asciiUppercase` 的值**：`"ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ"` +6. **`myFunction` 是函数的**：标识符 +7. **函数没有使用 `return` 语句时默认返回**：`None` +8. **捕获异常的关键字**：`except` +9. **没有异常时执行的块**：`else` +10. **无论是否发生异常都会执行的块**：`finally` + +## 程序设计题 + +1. **判断素数的函数 `isPrime`**： + ```python + import random + def isPrime(n): + if n <= 1: + return False + for i in range(2, int(n**0.5) + 1): + if n % i == 0: + return False + return True + num = random.randint(1, 100) + print(f"{num} 是素数" if isPrime(num) else f"{num} 不是素数") + ``` + +2. **格式化当前时间**： + ```python + import time + current_time = time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S", time.localtime()) + print(current_time) + ``` + +3. **检查字符串是否仅包含字母和数字**： + ```python + def isAlphanumeric(s): + return all(c.isalnum() for c in s) + testString1 = "hello123" + testString2 = "hello_123" + print(isAlphanumeric(testString1)) # 应输出 True + print(isAlphanumeric(testString2)) # 应输出 False + ``` + +4. **移除字符串中的标点符号**： + ```python + import string + def removePunctuation(s): + return ''.join(c for c in s if c not in string.punctuation) + ``` + +5. **捕获文件未找到异常**： + ```python + try: + with open("123.txt", "r") as file: + content = file.read() + except FileNotFoundError: + print("文件未找到: [Errno 2] No such file or directory: '123.txt'") + ``` + +# 🧱 区块链技术 + +## 核心特性 + +- **去中心化**：无需信任中介，实现点对点交易。 +- **不可篡改**：通过密码学算法确保数据安全。 +- **透明开放**：所有交易记录公开透明。 +- **安全可信**：通过共识机制保障数据可靠性。 + +## 应用领域 + +- **金融**：降低交易成本，提高效率。 +- **供应链管理**：追踪商品来源和流转信息。 +- **身份认证**：确保身份信息真实可靠。 +- **版权保护**：保护数字内容的版权。 + +## 发展现状 + +- **政策环境**：持续优化，标准体系逐步完善。 +- **产业规模**：不断扩大，技术创新能力提升。 +- **应用场景**：金融、供应链管理、物联网等领域广泛应用。 \ No newline at end of file diff --git a/web/00/index.md b/web/00/index.md deleted file mode 100644 index b6c0fff..0000000 --- a/web/00/index.md +++ /dev/null @@ -1 +0,0 @@ -# HTML 基础 \ No newline at end of file diff --git a/web/index.md b/web/index.md new file mode 100644 index 0000000..4f97c38 --- /dev/null +++ b/web/index.md @@ -0,0 +1,1059 @@ +# 🌐 网页设计与开发基础 + +## 📚 网站与网页的概念 + +- **网站**：在互联网上，根据一定的规则，使用HTML等工具制作的用于展示特定内容的相关网页的集合。网站是一种通信工具，类似于公告栏，人们可以通过网站发布信息或提供网上服务。 + +- **网页**：构成网站的基本元素，是承载各种网站应用的平台。网页是一个文件，存放在某台计算机中，通过网址识别与存取。网页包含文本、表格、图像、声音、视频等元素，通常分为静态网页和动态网页。 + +### 网站的分类 + +- **按主体性质**：政府网站、企业网站、商业网站、教育科研机构网站、个人网站、非营利机构网站等。 +- **按内容**：资讯类、交易类、体验类、展示类、综合类。 + +### 网页的类型 + +- **静态网页**：通过网页设计工具一次性设计，手工更新信息，文件扩展名为`.html`或`.htm`。 +- **动态网页**：通过网页脚本与语言自动处理，页面信息自动更新，文件扩展名为`.asp`、`.aspx`、`.php`或`.jsp`。 + +## 🛠️ HTML 语言基础 + +- **HTML**（Hypertext Markup Language，超文本标记语言）：用于创建网页等超文本文档，通过特定标记对文本、图像、链接等元素进行标注，定义文档的结构和内容。HTML5 是目前最主流的版本，引入了语义化标签（如`
`、`