113 關務特考四等 資訊處理(選試英文) 計算機概要 考古題詳解
第 1 題2 分
電腦由數個硬體單元所組成,中央處理器為重要的元件之一。中央處理器主要由下列哪些單元所組成?
核心觀念
中央處理器(CPU)主要由控制單元(Control Unit, CU)與算術邏輯單元(Arithmetic Logic Unit, ALU)組成。
- 控制單元負責解讀指令,並發出控制訊號,協調處理器、記憶體及輸入/輸出裝置的運作。
- 算術邏輯單元負責執行算術運算與邏輯比較。
輸入單元、輸出單元及記憶單元屬於電腦系統的其他功能單元,並非此題所問的 CPU 主要組成。
解題方法
先區分「電腦系統的功能單元」與「中央處理器的組成」。電腦系統可概括為輸入、記憶、運算、控制及輸出等功能;其中 CPU 的核心組成是控制單元與算術邏輯單元。因此,選出同時包含這兩者的選項即可。
選項分析
第 2 題2 分
若一液晶螢幕其最大解析度為 ,水平及垂直的點距都是 ,則此液晶螢幕的尺寸為何?
核心觀念
螢幕尺寸指面板對角線長度,單位通常為英吋。已知解析度與點距,可先算出螢幕的水平、垂直實際長度,再用畢氏定理求對角線。單位換算為 英吋 。
解題方法
水平解析度為 點,每點距 ,所以水平長度為
垂直解析度為 點,所以垂直長度為
以畢氏定理求面板對角線:
換算成英吋:
因此尺寸約為 吋。
選項分析
第 3 題2 分
下列何者不是共享記憶體多處理器(shared memory multiprocessor, SMP)在平行運作時,用來同步(synchronization)共享資料的存取,以確保程式正確執行的機制?
核心觀念
這題考共享記憶體多處理器(SMP)中,如何協調多個處理器對共享資料的存取。若多個處理器同時讀寫同一資料,可能產生競爭情形;同步機制用來控制臨界區的進入,避免資料錯亂。
鎖(lock)、不可切分的原子操作,以及載入聯結/條件儲存(load linked/store conditional, LL/SC),都能用來建立同步與互斥。程序切換(context switch)則是作業系統在不同程序或執行緒間切換執行狀態的排程動作,本身不是用來保護共享資料的同步機制。
解題方法
判斷各選項是否提供「協調共享資料存取」的能力。能控制多個處理器是否同時進入臨界區,或能以不可分割的方式更新同步變數者,屬於同步機制;只改變 CPU 執行哪個程序、卻不保證共享資料存取順序者,則不屬於。
選項分析
(A) 共享變數的鎖(lock):錯誤選項。 鎖是常見的互斥同步工具。處理器進入臨界區前取得鎖,離開時釋放鎖,使同一時間只有符合鎖規則的執行者能存取受保護的共享資料。因此它是同步機制。
第 4 題2 分
運用在許多消費性電子產品上的 ARM 處理器是一種精簡指令集架構(RISC)的處理器,下列何者與 ARM 同樣屬於精簡指令集架構 CPU?
核心觀念
本題考「精簡指令集」(RISC, Reduced Instruction Set Computer)與「複雜指令集」(CISC, Complex Instruction Set Computer)的架構分類。RISC 通常採用較精簡、規則的指令設計;MIPS 與 ARM 都是常見的 RISC 架構。
解題方法
辨認各選項所代表的處理器架構,找出與 ARM 同屬 RISC 的選項。MIPS(Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages)是典型的 RISC 指令集架構,因此選 (B)。
選項分析
第 5 題2 分
下列記憶體裝置中,通常存取速度最快,但容量最小的是?
核心觀念
本題考記憶體階層中不同裝置的存取速度與容量。一般而言,越靠近 CPU 的儲存位置,存取速度越快,但容量越小;寄存器(registers)位於 CPU 內部,用來暫存目前運算所需的資料與指令,是選項中存取速度最快、容量最小的裝置。
解題方法
比較各選項在記憶體階層中的位置:寄存器位於 CPU 內部;主記憶體供 CPU 執行程式時使用;硬碟與 CD-ROM 則屬於輔助儲存裝置。依「越接近 CPU,通常速度越快、容量越小」的原則,可判定寄存器符合題意。
選項分析
- (A) CD-ROM:錯誤。 光碟屬於輔助儲存裝置,存取速度遠低於寄存器,且容量通常大於寄存器。
- **(B) hard disk:錯誤。
第 6 題2 分
中央處理器使用一重複的機器週期(Machine Cycle)來執行程式中的指令,參與在擷取(Fetch)階段中的暫存器,下列何者正確?
核心觀念
本題考查中央處理器執行指令時的機器週期,以及擷取(Fetch)階段使用的暫存器。
程式計數暫存器(Program Counter, PC)保存下一個要擷取的指令位址;指令擷取後,指令會載入指令暫存器(Instruction Register, IR),供後續解碼與執行。因此,PC 與 IR 都會參與指令擷取流程。
解題方法
判斷各暫存器的主要用途:
- PC:提供下一個指令的位址,供中央處理器到記憶體擷取指令。
- IR:保存剛擷取的指令,供解碼及後續處理。
- 資料暫存器(Data Register)與算術暫存器(Arithmetic Register):主要用於資料的暫存或算術運算,不是辨認擷取階段的核心組合。
因此,擷取階段涉及 PC 與 IR,選項為 (D)。
選項分析
第 7 題2 分
相較於程式規劃輸入輸出(programmed input/output, PIO),使用直接記憶體存取(direct memory access, DMA)來將大量資料由硬碟搬移至記憶體所具有的優點,不包含下列何者?
核心觀念
PIO 由 CPU 負責控制資料搬移:CPU 必須逐筆讀取硬碟資料,再將資料寫入記憶體,因此搬移大量資料時會占用較多 CPU 時間。
DMA 則由 DMA 控制器協助在硬碟與記憶體間搬移資料。CPU 設定傳輸所需的資訊後,DMA 控制器即可處理資料搬移,CPU 得以執行其他工作。DMA 的優點包括降低 CPU 負載、提高 CPU 可用於其他工作的時間,並提升大量資料傳輸的效率;代價之一是需要 DMA 控制器等硬體支援。
解題方法
題目問的是「不包含」的優點。判斷重點是比較 PIO 與 DMA:PIO 由 CPU 逐筆處理資料;DMA 將實際搬移工作交由 DMA 控制器處理。凡是描述 CPU 負載較低、CPU 有更多時間處理其他程序,或搬移效率較高的選項,都是 DMA 的優點。若選項說 DMA 不需要 DMA 控制器,便與 DMA 的運作方式相反。
選項分析
(A) 不需要 DMA 控制器,可降低硬體成本:錯誤,為本題答案。
第 8 題2 分
若使用 4 顆容量皆為 的硬碟建立獨立磁碟冗餘陣列 RAID level 5,則可供使用者存放資料的空間為下列何者?
核心觀念
RAID 5 使用分散式同位元檢查(parity):資料與同位元檢查資訊分布在多顆硬碟上,不會將某一顆硬碟專門留作同位元檢查碟。其可用資料容量相當於「總硬碟數減 1 顆」的容量;這 1 顆的容量用於容納同位元檢查資訊。
解題方法
4 顆硬碟的容量皆為 ,RAID 5 的可用容量為:
因此,可供使用者存放資料的空間為 。
選項分析
- (A) :錯誤。 這相當於只計入 1 顆硬碟的容量,低估了 RAID 5 的可用空間。
- (B) :錯誤。 這相當於只計入 2 顆硬碟的容量;
第 9 題2 分
與直接映射式快取記憶體(Direct-mapped cache)相比,全關聯式快取記憶體(Fully-associative cache)主要可以降低下列何種快取記憶體失誤(cache miss)?
核心觀念
快取失誤常分為三類:強迫失誤、容量失誤與衝突失誤。直接映射式快取中,每個主記憶體區塊只能放入快取中的特定一個位置;全關聯式快取則允許區塊放入快取中的任意位置。
解題方法
比較兩種快取的區塊放置限制。直接映射式快取的固定位置限制,可能使多個常用區塊競爭同一個快取位置,即使快取尚有其他空間,也會互相替換而造成失誤。全關聯式快取取消這項限制,因此能降低這類失誤。
選項分析
- (A) 衝突失誤(conflict miss)—正確。 全關聯式快取讓記憶體區塊可放在任意快取位置,減少因區塊映射到同一位置而發生的互相替換。
- (B) 容量失誤(capacity miss)—錯誤。 當程式所需工作集合超過快取可容納的總容量時,即使採用全關聯式配置仍會發生容量失誤;
第 10 題2 分
通常記憶體的容量是以位元組(Byte)為單位, Zettabyte(ZB)是 的幾次方?
核心觀念
記憶體容量常以位元組(Byte)表示。以二進位倍數換算時,每升一個常見容量級距乘以 ;從 Byte 到 Zettabyte(ZB)共有七個級距:
解題方法
每個級距乘以 ,共乘七次:
第 11 題2 分
給予一個十進制數值 ,轉換成八進制後,下列何者為轉換後數值的八補數?
核心觀念
八補數是以八進位表示時,對固定位數數值取補數的結果。對 位八進位數 ,其八補數為:
本題先將十進制的 轉成八進制,再依轉換結果的位數求八補數。
解題方法
以 連續除法將 轉成八進制:
由下往上讀取餘數,得到:
有 位,因此其八補數為:
第 12 題2 分
若 ,,則 與 的漢明距離(hamming distance)為多少?
核心觀念
漢明距離(Hamming distance)是兩個等長位元字串中,對應位置上位元不同的個數。本題兩個字串都是 8 位元,因此逐位比較並計算不同的位置即可。
解題方法
將 與 對齊比較:
| 位元位置 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | |
| 是否不同 | 是 | 是 | 是 | 否 | 是 | 否 | 是 | 是 |
第 1、2、3、5、7、8 位不同,共 個位置,因此:
第 13 題2 分
電腦在呈現不同語言的內容時,可能會產生亂碼導致文字無法辨識,採用下列何種編碼系統可以避免該問題?
核心觀念
本題考「字元編碼」與多語言文字交換。電腦以位元表示文字;若不同系統採用的編碼規則不一致,同一串位元就可能被解讀成不同字元,因而出現亂碼。
Unicode 為各種語言的文字提供統一的字元編碼標準,讓不同語言的文字能以共同的字元集合表示。常見的 Unicode 編碼形式包括 UTF-8、UTF-16 與 UTF-32。
解題方法
題目問的是能避免呈現「不同語言」文字時因編碼不一致而產生亂碼的系統。判斷重點是:選項中哪一種編碼標準涵蓋多種語言,而非主要服務特定語言或地區。Unicode 提供跨語言的統一編碼,因此符合題意。
選項分析
第 14 題2 分
將 以 IEEE 754 單倍精準數儲存,下列何者正確?
核心觀念
IEEE 754 單倍精準數共 32 位元,格式為:
指數欄位採用偏移量 表示;尾數欄位只儲存正規化後小數點左側的隱含 之後的部分。
解題方法
先將十六進位數轉成二進位:
因此:
正規化為:
負號使符號位元為 。實際指數為 ,加上偏移量 :
第 15 題2 分
下列三個整數 、、 相加之後的結果為何?
核心觀念
本題考查不同進位制的整數轉換與加法。位值表示法中,基底為 的數字可展開為各位數乘上對應的 次方,例如:
將不同進位制的數轉成同一進位後相加,再把結果轉回各選項所用的進位,即可判斷。
解題方法
先將三個數都轉成十進位:
相加得到:
選項分析
第 16 題2 分
下列布林函數式中,何者之結果不等於 ?
核心觀念
本題考布林代數的基本運算律。布林變數 的值為 或 ;「」表示 AND(邏輯乘),「」表示 OR(邏輯加)。常用定律包括:
- 冪等律:、
- 支配律:
- 吸收律:
解題方法
逐一將各式套用布林代數定律,檢查化簡結果是否等於 。其中 依支配律恆等於 ,不會隨 改變;當 時,原式為 ,但 ,因此兩者不相等。
選項分析
第 17 題2 分
如圖所示之邏輯電路,若起始值 ,則經過幾次的時脈觸發(clock triggerings)後會回到 ?
核心觀念
本題考查 **D 型正反器(D flip-flop)**與移位暫存器的狀態循環。每次時脈觸發時,各正反器會把 端的值存入 端。依圖中的連接:
- 接到下一級的 , 接到 , 接到 。
- 第四級的反相輸出 回授到 。
因此這是 Johnson 計數器(扭環計數器),每次觸發的狀態更新為:
解題方法
由起始狀態 開始,依更新規則逐次推算:
| 時脈觸發次數 | 狀態 |
|---|---|
| 0 | 0000 |
| 1 | 0001 |
| 2 | 0011 |
| 3 | 0111 |
| 4 | 1111 |
| 5 | 1110 |
第 18 題2 分
若邏輯運算式 的結果為 ,則運算子 OP 應為下列何者?
核心觀念
本題考二進位的位元邏輯運算。兩個二進位數逐位對應運算;其中 XOR(互斥或)在兩位元不同時輸出 ,相同時輸出 。
解題方法
將 與 的相同位數逐欄比較:
| 位元位置 | XOR 結果 | ||
|---|---|---|---|
| 由左至右第 1 位 | 1 | 0 | 1 |
| 第 2 位 | 0 | 1 | 1 |
| 第 3 位 | 1 | 0 | 1 |
| 第 4 位 | 1 | 1 | 0 |
因此:
結果與題目相符,所以運算子 OP 為 XOR。
選項分析
- (A) AND:錯誤。 AND 只有兩個對應位元都為 時才輸出 :
第 19 題2 分
在邏輯上等價於下列何者?
核心觀念
雙條件命題 表示「 若且唯若 」,也就是 與 的真假值相同。其等價式為:
其中蘊涵命題可改寫為:
解題方法
依定義展開雙條件命題:
這正是選項 (A)。
選項分析
- (A) :正確。 因為 ,所以此式等於 ,即 。
第 20 題2 分
下列關於 UTF 的敘述,何者正確?
核心觀念
UTF(Unicode Transformation Format)是將 Unicode 碼點轉換為位元組序列的編碼方式。UTF-8 與 UTF-16 都是變動寬度編碼:一個字元所占的位元數會依其碼點範圍而不同。
UTF-8 使用 1 至 4 個位元組(8 至 32 位元)表示一個碼點;UTF-16 使用 1 或 2 個 16 位元碼元表示一個碼點,因此長度為 16 或 32 位元。
解題方法
分別核對各選項所述的編碼寬度,以及 UTF-8 與 ASCII 的相容性:
- UTF-8 最長可用 4 個位元組,即 位元。
- UTF-16 不保證每個碼點固定占 16 位元。
- UTF-8 的單位元組範圍涵蓋 ASCII 字元。
選項分析
第 21 題2 分
I/O 裝置的控制一般而言會使用到 4 種暫存器(registers),不包括下列何者?
核心觀念
本題考查作業系統中 I/O 裝置控制器常用的暫存器。CPU 透過這些暫存器與裝置交換資料、讀取裝置狀態,或下達控制命令。常見的四類為:
- 資料輸入暫存器(data-in register):暫存由裝置送入、供 CPU 讀取的資料。
- 資料輸出暫存器(data-out register):暫存 CPU 要送往裝置的資料。
- 狀態暫存器(status register):記錄裝置或控制器的狀態,例如是否忙碌、是否完成作業或是否發生錯誤。
- 控制暫存器(control register):接收 CPU 下達的命令或控制資訊。
解題方法
題目問「不包括」哪一項,因此只要辨認選項中是否屬於上述常見暫存器。四類之中沒有「流程暫存器(flow register)」;「flow」不是此處 I/O 控制器暫存器的標準分類名稱,所以選 (B)。
第 22 題2 分
核心觀念
本題考查不同進位制數值的換算與運算。十六進位中,、、;各位數的位值由右至左依序乘上 。
解題方法
先將兩數換算成十進位:
相減得:
將 轉成八進位,以 連續除法求餘數:
由下往上讀取餘數,得:
因此選項 (B) 正確。
第 23 題2 分
若一個具有 10 個空間的雜湊表(Hash Table),透過「除以 10 取餘數」的方法作為雜湊函數,且以線性探測法(Linear Probing)處理碰撞(Collision),將資料鍵值(Key)32、14、72、53、95、64、86 依序儲存至雜湊表 ,則資料鍵值 86 儲存的位址為何?
核心觀念
本題考雜湊函數與線性探測法。雜湊函數為「鍵值除以 10 取餘數」,因此鍵值的初始位址是 。若該位址已被占用,就依序往下一格探測;到表格末端時,從 繞回繼續探測。
解題方法
依鍵值順序插入:
| 鍵值 | 初始位址 | 實際儲存位址 |
|---|---|---|
| 32 | ||
| 14 | ||
| 72 | ( 已占用) | |
| 53 | (、 已占用) | |
| 95 | ( 已占用) | |
| 64 | ( 至 已占用) |
第 24 題2 分
銀行在處理信用卡用戶的帳單時,採取每個月一次印製與寄發所有客戶的繳費單。這樣的資料處理方式與下面哪種類型系統的設計概念相同?
核心觀念
本題考查資料處理系統的分類。**批次系統(batch system)**會先累積一段時間內的資料,再將資料集中成批處理;處理結果通常也會在固定時點一次產出。
解題方法
題幹指出銀行每月集中印製並寄發所有客戶的帳單。關鍵在於「每個月一次」及「所有客戶」:銀行定期彙整多筆帳單資料,再集中處理與輸出,符合批次處理的設計概念。
選項分析
- (A) 批次系統(batch system)—正確。 將一段期間累積的多筆資料集中處理,適合每月統一產生大量帳單。
- (B) 分散式系統(distributed system)—錯誤。 指多台相連的電腦協同處理或共享資源;
第 25 題2 分
在 C++ 中,使 class 內部 private 與 protected 成分(members)能被其他 class 使用存取的是下列何種宣告機制?
核心觀念
C++ 的 private 與 protected 成員通常不能由無關的其他類別直接存取。friend class(友元類別)可授予指定類別存取權:被宣告為友元的類別,其成員函式可以存取授予友誼之類別的 private 與 protected 成員。
友誼關係須由授予存取權的類別主動宣告,且不具傳遞性、對稱性或繼承性。friend 不會改變成員原有的存取權限,而是對特定友元提供例外。
解題方法
題目問的是「讓其他 class 存取本 class 的 private 與 protected 成分」的宣告機制。辨認關鍵在於:這是類別之間的存取授權,而非物件複製、泛型程式設計或函式參數傳遞,因此應選擇 friend class。
例如:
第 26 題2 分
在關聯式資料庫中,一種關係(relation)可以用二維表格表示,每一列(row)代表某筆資料(tuple),而每一欄(column)代表這個關係表格中每一筆資料的某種屬性(attribute)。下列哪一種關聯式資料庫的運算,可以抽取出在一個關係中所有資料的某種屬性?
核心觀念
關聯式代數中的**投影運算(Projection)**用來從關係中挑選指定的屬性,也就是保留特定欄位。投影後仍是由資料列與欄位構成的關係。
**選擇運算(Selection)**則依條件挑選資料列,不會以抽取欄位為目的。可用「選擇挑列、投影挑欄」記憶。
解題方法
題幹問「抽取出一個關係中所有資料的某種屬性」,關鍵在「屬性」代表欄位。因此要找出能保留指定欄、涵蓋所有符合範圍資料列的運算,答案是投影。
例如,關係「學生(學號、姓名、系所)」若要取出所有學生的姓名,可寫成:
結果只保留「姓名」欄;重複值在關聯式代數的集合語意下會合併。
選項分析
第 27 題2 分
作業系統(OS)可以對程序(process)設置資源(resource)限制來防止下列何者狀況產生?
核心觀念
本題考作業系統如何以資源限制降低程序之間發生死結(deadlock)的風險。死結是多個程序互相等待對方持有的資源,因而都無法繼續執行的狀況。
死結成立的必要條件有四項:互斥、持有並等待、不可搶先、循環等待。若作業系統限制程序可取得的資源數量,或限制程序同時持有的資源種類與數量,就能避免資源配置形成循環等待,從而防止死結。
解題方法
看到「對程序設置資源限制」,應聯想到作業系統可透過控制資源需求與配置,避免程序彼此形成循環等待。例如,限制程序最多可持有的資源,或要求程序一次取得所需資源,能破壞死結成立的必要條件。
因此,題目所問的狀況是死結,對應選項 (A)。
選項分析
第 28 題2 分
在下表中,使用優先權排程(Priority Scheduling),優先權順序是 P3、P2、P1,所需要的平均等待時間是多少毫秒?
| 程序 | 抵達順序 | 所需時間(毫秒) |
|---|---|---|
| P1 | 1 | 15 |
| P2 | 3 | 9 |
| P3 | 2 | 12 |
核心觀念
優先權排程依優先權高低決定執行順序。本題給定順序為 P3、P2、P1;非搶先排程下,每個程序的等待時間,就是它前面所有程序的所需時間總和。
解題方法
依優先權順序排程:
| 程序 | 執行順序 | 等待時間 |
|---|---|---|
| P3 | 1 | |
| P2 | 2 | |
| P1 | 3 |
因此平均等待時間為:
選項分析
第 29 題2 分
下列哪一項資料探勘(data mining)的技術,可以用來找出習慣買二手商品的人和習慣買全新商品的人的差異?
核心觀念
本題考資料探勘中的「類別鑑別」(class discrimination):比較兩個或多個既定類別的特徵,找出它們之間的差異。
題目已將消費者分成「習慣買二手商品」與「習慣買全新商品」兩類,並要求找出兩類人的差異,正是類別鑑別的用途。
解題方法
先看題目要做的是「描述一群人的共同特徵」、「比較不同類別」,還是「尋找資料群集或商品間的關聯」。本題的類別已經設定好,目標是比較兩類消費者,因此應選類別鑑別。
選項分析
- (A) 類別描述(class description)錯誤。 用來概括某一類別的特徵,例如描述習慣買二手商品者的年齡、消費頻率或偏好;它著重單一類別的特性,不是比較兩類的差異。
- **(B) 類別鑑別(class discrimination)正確。
第 30 題2 分
下列哪個電腦軟體應用與資訊安全性有關?
核心觀念
本題考檔案系統管理工具的功能,以及資訊安全中的機密性。資訊安全常以機密性、完整性與可用性說明:加密主要用來保護機密性,避免未經授權者讀取資料。
解題方法
判斷各選項描述的工具或技術用途,再找出與保護資料機密性直接相關者。檔案系統一致性核對、磁碟空間整理與快取,主要在處理資料結構正確性、儲存空間或存取效能;加密與解密則用來限制未授權者理解資料內容。
選項分析
(A) 錯誤。 一致性核對程式會在系統異常關機或重新開機後檢查檔案系統的資料結構,並修復不一致處。這主要維護檔案系統的完整性與可用性,並非保護資料不被未授權者讀取。
第 31 題2 分
下列何者為全局照明(global illumination)模型?
核心觀念
本題考辨「全局照明(global illumination)」與「局部照明(local illumination)」的差別。局部照明模型只計算光源直接照射物體表面所形成的光線效果;全局照明則會進一步處理場景中物體彼此之間的光線傳遞,例如反射、折射與陰影。
解題方法
辨認選項是否描述「著色方式」或「光線傳遞模型」即可。Flat shading、Gouraud shading 和 Phong shading 都是將光照計算結果套用到表面的著色方法;Ray tracing 則沿著光線追蹤其與物體的交互作用,能呈現反射、折射等場景內的光線傳遞,因此屬於全局照明模型。
選項分析
第 32 題2 分
衡量影像播放速度的單位為何?
核心觀念
本題考影像播放速度的衡量單位。影片是由一連串靜止畫面快速播放而成,播放速度通常以「每秒顯示的畫格數」表示,英文為 Frames Per Second,縮寫為 FPS。
解題方法
辨認題目問的是影像播放時,每秒呈現多少個畫格。能直接表示畫格播放頻率的單位是 FPS,因此選擇 (B)。
選項分析
第 33 題2 分
影像處理中的「濾鏡」(filtering)與下列哪項運算最為相關?
核心觀念
影像濾鏡是利用一個稱為「遮罩」或「濾波器核心」的小矩陣,在影像上逐點運算,讓每個輸出像素受到周圍像素影響。這類空間濾波通常以**摺積(Convolution)**描述:將核心翻轉後滑過影像,在每個位置計算核心係數與覆蓋像素值的乘積總和,作為該位置的輸出值。
常見濾鏡包括平滑或模糊濾鏡、銳化濾鏡及邊緣偵測濾鏡;它們的差異主要在於核心係數不同。
解題方法
辨認題目問的是影像濾鏡所對應的運算。濾鏡透過核心與影像鄰域進行加權計算,這正是摺積的典型用途,因此選擇 (C) 摺積。
例如,若以 核心 對影像 濾波,輸出影像可概念化表示為:
其中 是原影像, 是濾波器核心, 是輸出像素位置。實作時也常見不翻轉核心的「相關(Correlation)」運算;
第 34 題2 分
色彩空間探討成分顏色的選擇及其視覺上的不同意義,下列何者非影像或視訊所使用的色彩空間?
核心觀念
本題考「色彩空間」的基本概念。色彩空間以一組成分或參數表示顏色,常用於影像、視訊的擷取、處理、顯示或編碼。常見例子包括 RGB、YUV、HSV;BGA 則不是色彩空間名稱。
解題方法
逐一辨認選項是否為常見的色彩表示模型:
- RGB 以紅、綠、藍三個色彩通道表示顏色。
- YUV 以亮度資訊 與色差資訊 、 表示,常用於視訊處理與傳輸。
- HSV 以色相(Hue)、飽和度(Saturation)、明度(Value)表示顏色。
- BGA 不屬於影像或視訊所使用的色彩空間。
因此,題目詢問「非色彩空間」時,選出 BGA。
選項分析
第 35 題2 分
解析度為 的彩色視訊(RGB 各 8 位元,30 fps),如果要用 的速率傳輸,至少需要多少壓縮倍率?
核心觀念
本題考查未壓縮彩色視訊的資料率,以及壓縮倍率的定義。每個像素以 RGB 三色表示,每色 8 位元,因此每像素共 位元。未壓縮資料率為:
壓縮倍率則是未壓縮資料率除以壓縮後資料率。
解題方法
每秒有 個畫面,每個畫面有 個像素,每個像素占 位元:
要以 傳輸,所需壓縮倍率為:
因此至少需要 倍壓縮。
第 36 題2 分
有關數位視訊檔案 HD 與 SD 格式的敘述,下列何者正確?
核心觀念
本題考數位視訊的解析度、畫質與檔案容量,以及壓縮比對檔案大小的影響。
HD(High Definition,高畫質)通常具有較高解析度,因此每秒需要處理的影像資料量較大;SD(Standard Definition,標準畫質)的解析度較低,資料量通常較小。壓縮可減少視訊檔案容量,適合電腦播放或網際網路傳輸。
解題方法
判斷各選項時,分別檢查 HD 與 SD 的畫質、資料量關係,以及壓縮比與檔案大小的關係。壓縮比越高,通常代表資料被壓縮得越多,檔案會變小,傳輸與播放所需的頻寬也較低。
選項分析
第 37 題2 分
影像使用正規化(Normalization)對於影像數據分析及資料轉換處理都有很大幫助。若原先影像資料為 ,其資料平均數為 ,標準差為 ,資料最大值為 ,資料最小值為 ,進行下列何種正規化處理可將原始影像資料按比例縮放至 之間?
核心觀念
本題考「最小—最大正規化」(Min-Max Normalization),利用資料的最小值與最大值,將資料線性縮放至 。
解題方法
對原始資料 套用公式:
當 時,;當 時,。介於最小值與最大值之間的資料,也會依比例映射至 ,因此選項 (C) 符合題意。
選項分析
- (A) :錯誤。 這是標準化(Z-score),以平均數 為中心、標準差 為尺度;結果不保證落在 。
- (B) :錯誤。 雖然分子從最小值平移,但分母是標準差,並非資料範圍。
第 38 題2 分
視訊媒體利用了視覺暫留的現象,將影像連續播放形成動態的影像。其中連續播放的方式分為交錯訊號掃描(Interlacing)與漸進式掃描(Progressive scan),而臺灣採用的視訊標準 NTSC(National Television Standards Committee)採用交錯訊號掃描(Interlacing)播放影像,其掃描線以 秒來描繪,每秒播放影格數量為何?
核心觀念
本題考交錯式掃描的「場」與「影格」的關係。交錯式掃描會把一幅影像分成兩個場:先掃描奇數行,再掃描偶數行;兩個場合起來才構成一個完整影格。NTSC 每秒傳送 60 個場,因此每秒影格數為 30。
解題方法
題目給每次掃描所需時間為 秒,這代表每秒可掃描:
交錯式掃描的每次掃描描繪一個場,兩個場組成一個影格,所以:
因此,每秒播放影格數為 30。
選項分析
第 39 題2 分
下列何種影視壓縮標準,是針對多媒體資訊檢索所設計的?
核心觀念
本題考辨 MPEG 系列標準的用途。MPEG-7 是用來描述多媒體內容的標準,重點在於提供描述資訊與檢索工具,方便搜尋、篩選及管理影音內容。它本身不是用來壓縮影音資料的編碼標準。
解題方法
先抓題幹關鍵詞「多媒體資訊檢索」,再辨認各標準的定位:MPEG-4 著重多媒體編碼與應用;MPEG-7 著重多媒體內容描述與檢索;H.264、H.266 則是視訊編碼標準。因此符合題意的是 MPEG-7。
選項分析
- (A) MPEG-4:錯誤。 MPEG-4 是多媒體編碼標準,支援影音壓縮與互動式多媒體應用,並非專為多媒體資訊檢索設計。
第 40 題2 分
圖像互換格式(Graphics Interchange Format, GIF)可顯示的色彩數目為何?
核心觀念
GIF(Graphics Interchange Format)採用索引色表示影像:每個像素儲存的是調色盤中的索引,而不是直接記錄完整的 RGB 色彩值。GIF 的索引最多為 8 位元,因此最多可指定 種顏色。
解題方法
依位元數計算可表示的索引數量:
因此,單一 GIF 影像最多可顯示 256 色。實際影像使用的顏色可以少於 256 色,但題目問的是可顯示的色彩數目上限。
選項分析