高中信息技术-教科版选修2教案-3.1.2声音的数字化表示

3.1.2 声音的数字化表示 【教学目标】 1、知识与技能： ①了解计算机和网络是怎样存储、处理和传递声音的 ②了解在多媒体技术中，声音的数字化表示过程 2、过程与方法： ①通过构建生动和谐的课堂环境，让学生在兴趣的带动下，跟随教师积极学习 ②通过小组互助学习，让学生充分的吸收和掌握知识 ③通过自主探究声音的数字化过程 3、情感态度与价值观： ①通过本节课的学习激发他们的创新意识，并强化他们的审美意识 ②通过本节课的学习培养音乐欣赏能力，培养合作能力 【重点和难点】 教学重点：了解声音的数字化过程 教学难点：探究声音的数字化过程、声音数据长度的计算 【教法和学法】 教法：激趣导入、讲授法、自主探究学习等。 学法：自主探究学习。 【教学过程】 教学过程 教学活动 设计意图 新课导入 声音是人类社会最古老的信息媒体，也是人类生活中最常用 的信息媒体。 随着人类社会的发展，技术的进步，人们一直致力于将各种 媒体与声音结合。 二十世纪后期，随着计算机及网络技术的兴起，科学家们不 懈地努力，试图利用计算机强大的计算处理能力处理声音。直到 第一块声卡问世，人类利用计算机处理声音，以及将声音和其它 媒体组合的技术出现了质的飞跃。 【活动】请同学演唱一首歌，同时电脑录音。体验自己的歌声与 计算机结合的魅力。 教师：这么美妙的歌声是如何开始它的神奇之旅，进入神秘的计 算机内部？ 复习上节课内 容，引入新课 激发学生兴趣， 引导学生探索 新知 自主学习 阅读课本 P45-48 页 带着下列问题自主学习： ①计算机和网络是怎样存储、处理和传递声音的？ ②声音信号主要有哪几种？ ③声音的数字化主要过程？ 学生回答： ①计算机和网络中采用二进制数字序列处理、存储和传递声音 信号。 ②模拟音频信号、数字音频信号 ③采样和量化 通过设问步步 引导学生进入 本课学习目标 老师积极引导 学生自主学习 快速获取新知 培养学生自主 学习能力 新课教学 【新课知识】 3.1.2 声音的数字化 1.模拟音频信号 利用电压波来模拟声音信号，这种电压波被称为模拟音频信号。 2.数字音频信号 用二进制数字序列处理、存储和传递的声音信号。 常见的数字音频文件格式有 cd、wav、mp3、wma、midi 等。 【例题】 下列选项中，不属于数字化音频信息( )。 A、录音笔录制的声音 B、使用磁带录音机录制的对话 C、手机中存储的音乐 D、CD 光盘存储的音乐 设问：模拟音频信号是如何转换成数字音频信号的？ 3.声音的数字化：模拟/数字转换（A/D） ①声音要保存在计算机中，需要什么条件，经过什么处理？ 因为计算机只能处理数字信息，因此必须借助设备，将时间 上连续的模拟音频信号转变为表示声音的二进制数据序列，计算 机才能进行识别和处理，这种转换叫做模拟/数字转换（A/D）， 这种转换设备叫做模拟/数字转换（A/D）器。 ②模拟/数字转换的过程：采样和量化。  采样： 采样：每隔一段时间在模拟音频波形上取一个幅度值。 这个时间间隔称为采样周期，单位时间采样次数 称 为采样频率。 连续的模拟音频波形 → 采样（离散的数值序列）  量化： 量化：将模拟音频信号的电压范围划分为 2N 个级数，每个级 数对应一个二进制数；将各个采样结果提升或降低到级数值，形 成一组二进制数字序列。 N 被称为量化位数（分辨率、采样精度，单位 bit）， 设疑 2N 被称为量化级。 采样（离散的数值序列） → 量化 数字音频：经过采样和量化，模拟音频信号转化为一组表示声音 的二进制数字序列，即数字音频。 【引导】介绍数字音频失真现象的产生，设问：数字音频的质量 和什么有关？ 4.影响数字音频质量的技术参数：采样频率、量化位数和声道数。 ① 采样频率 采样频率常用三种：11.025KHz(语音效果)、22.05KHz(音 乐效果)、44.1KHz(高保真效果) CD 立体声音乐的采样频率为 44.1KHz。 ② 量化位数 数字信号幅值被划分为 2N 个级数，N 称为量化位数，是描 述每个采样点值的二进制位数。 常用的量化位数为 8 位、16 位。 ③ 声道数 记录声音时，生成一个声波数据，称为单声道；生成两个 掌握声音的数 字化以及如何 计算声音文件 的大小 引导学生积极 思考 由数字音频质 量参数引出数 字音频文件的 数据长度（文件 大小），从而进 一步深化知识， 将理论化的知 拓展知识 声波数据，称为双声道（立体声）。 声道数增加，所占用的存储容量也成倍增加。 5.数字音频文件的数据长度 数字音频文件的数据长度计算公式：(未经压缩、单位：字节) 数据长度=采样频率×量化位数/8×声道数×时间 【例题】如果 CD 音质的采样频率为 44.1KHz,量化位数为 16bit, 那么,一首 4 分钟 CD 双声道立体声音乐的数据长度是多少呢?(课 本实践题) 44100×16／8×2×240=42,336,000(字节) 【练习】更高品质的数字录音带，采样频率为 48KHz、量化位数 为 16 位，这样一首 3 分钟的双声道立体声音乐的数据长度是多 少 MB？（结果保留一位小数） 48000×16／8×2×180/1024/1024=33.0MB 6.编码： 将数字音频序列按照一定的格式记录下来，这就是数字音频 的编码技术。 采用编码技术，可以在尽可能保持原始音频特性的同时，压 缩音频，减少数据量。 数字音频常用编码有波形编码、参数编码和混合编码。 编码方法很多，由此产生了许多不同格式的音频文件，常见 识和实际生活 中的计算机常 识联系起来 学生积极思考， 即时巩固练习， 加深学生知识 掌握程度 总结本课主要 知识，复习巩固 的数字音频文件格式有 cd、wav、mp3、wma、midi 等。 【练习】 1、下列文件中，不属于音频文件的是( ) A、BMP B、WAV C、MP3 D、WMA 2、在声音的数字化过程中，哪种顺序是正确的？ A、采样、量化、编码、存储 B、采样、编码、量化、存储 C、采样、量化、存储、编码 D、量化、采样、编码、存储 3、使用下列哪一项参数，声音数字化所获取的质量最好？ A、单声道、8 位量化、8000Hz 采样频率 B、双声道、16 位量化、8000Hz 采样频率 C、单声道、8 位量化、22.05kHz 采样频率 D、双声道、16 位量化、22.05kHz 采样频率 【本课主要知识】 1.声音的数字化主要工作过程：采样和量化 2.影响数字音频质量的技术参数：采样频率、量化位数和声道数 3.数字音频文件的数据长度计算公式：(未经压缩、单位：字节) 数据长度=采样频率×量化位数/8×声道数×时间 【反馈练习】（见评测练习） 学习反馈 巩固学习效果 本课总结 反馈练习 课后反思 本节课所采用的教学方法主要是激趣导入法、讲授法、自主 探究学习等教学方法。 为了提高教学效果，增强学生的自学能力，本节课让学生采 用自主学习，小组合作，探究学习的方式进行，营造热烈和谐的 学习气氛。考虑到整个班级水平差异，事先将班级分成几个小组， 在每组中设立一位计算机水平较好，接受能力强的学生担任组 长，负责这组学生的答疑和管理这组的纪律等，这样不但能分担 教师的负担，而且更能让更多的学生当堂掌握知识，并且有问题 可以及时解决，在发挥学生的团结互助精神同时也使得本组学生 的配合更加默契。 通过本节课的学习，基本了解声音的数字化表示的知识。为 以后学习声音知识提供一个良好的开端。并且通过本课学习，培 养学生自我学习的能力，使他们以后能够通过不断的自我学习继 续提高。