《音 频》
————————教学设计
一、教材分析：
本课使用的是广东出版社出版的高二选修《多媒体技术应用》教
材。学习的内容是：此书的第三章多媒体信息的类型及其特征第 3.2.3
节《音频》。此课课标要求：能够了解音频数字化的过程；掌握数字
音频的类型；掌握数字音频存储空间的计算。
二、学情分析
因为学生对声音这种媒体类型充满着喜爱，但他们不知道我们自
然界发出的声音，演奏的音乐传递到计算机里是需要一个数字化的过
程的。本课将系统地讲解连续的模拟声音是怎样转化为离散的数字音
频的。
三、教学目标
1、知识与技能目标：了解模拟声音的数字化过程；掌握数字音频
格式；掌握波型音乐的存储空间计算公式；知道电子音乐 MIDI 接口。
2、 过程与方法目标：使用情境引入法把学生带入学习主题；通过
演示法及对比法使学生了解音频之间音质差别与存储空间的差异；通
过讲授法使学生系统了解模拟音频转换成数字音频的过程；数字音频
的存储空间计算等等。
3、情感态度与价值观目标：通过展示对比《好日子》音频的几种
格式，使学生产生幸福感和对国家自豪感；通过音频存储空间的讲解
使学生产生数据存储理念；通过本课学习使学生对科技进步和创新充
满兴趣。
四、教学重点、难点
1、重点：数字音频格式及存储空间计算公式。
2、难点：模拟音频转换数字音频的过程。
五、教学方法
讲授法、情境导入法、演示法、讲练结合法、小组合作法等
六、教学环境
多媒体网络教室
七、教学内容和过程
1、引入（2 分钟）
同学们，刚才大家听到的歌曲好听吗？大家喜欢听歌吗？那大家
知道关于声音的知识吗？（请学生答）大家说得很好，那么大家知道
我们自然界中的声音是怎样从电脑里放出来的？这两种形式的声音
是否一样呢？（生答）
2、讲授新课：
2.1 课程目标讲解（1 分钟）
• 了解音频数字化过程
• 掌握音频的存储空间计算
• 掌握常见的音频格式
2.2 课程内容讲解（1 分钟）
• 模拟音频的数字化
• 音频存储空间计算
• 常见音频格式
• 乐器数字接口 MIDI
• 音频信号的压缩编码
2.3 模拟音频（自然界中的声音）（2 分钟）
声音是由物体振动产生并在空气中传播的一种连续的波。声波
通过话筒转变为时间上连续的电压波，电压波与引起的电压波的声波
的变化规律是一致的，因此可以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（如磁带、录像带上的声音信号）。播
放时音响设备将电压波传至扬声器，扬声器的振动产生声音，从而将
模拟音频电信号还原为声音。
描述声音的两个参数：振幅和频率，高低变化的是振幅，疏密变
化的是频率。
2.4 数字音频（4 分钟）
连续的模拟音频信号转化为数字信号时变为离散的数字信号。
用 gold wave 软件播放歌曲《大海》，让学生们观察波型的幅度（振
幅大的音量高）和疏密（波型密即频率大的音调高）。向学生逐步渗
透如何把波形进行数字化，或者说如何存储波形 。
音频可以用波形来表达，波形可以读取其上的点来描述换言
之，存储了波型上的点，也就存储了波型，即将音频进行了数字化。
2.5 音频数字化过程（10 分钟）
采样——量化——编码
2.5.1 采样
信号采样是把时间连续的模拟信号按采样信号频率进行抽样，转
换成在时间上离散、幅度上连续的模拟信号。同一段声音进行采样时，
间隔的时间越短，采样的次数越多，采样越密集，这样获得的音频就
越接近原始声音的真实面貌。
采样的密集程度，可用每秒钟采样的次数——采样频率[单位：
赫兹 HZ（1 次/秒）和千赫兹 kHZ（1000 次/秒]来表示。
常用采样频率：11.025kHz（语音效果），22.05kHz（音乐效果），
44.1kHz（高保真效果）
2.5.2 量化
量化过程首先是将信号幅度划分为若干量化等级，然后将采样后
的模拟信号幅度与所划分的各量化级进行比较，向下取最接近的量化
等级的数值。
如果将量化等级以 N 表示，将量化位数（码字字长）用 n 表示，
则有 N=2^
，即量化位数越大，数字信号质量越高。
2.5.3
编码
编码是将量化后的采样值用二进制的数码来表示，并转换成为
“位”（
bit)
。编码时采用的位数越多，则数据量越大
2.6 声音存储空间计算（10 分钟）
模拟声音转换成数字声音后存储到计算机里，是需要占用一定空
间的。一般来说，要求音频质量越高，则量化位数和采样频率越高，
声道数要高，那么保存这段声音的存储空间也就越大。
声音存储空间=采样频率*量化位数*声道数*时间/8
在这个公式里同学们要注意如下几点：○1 采样频率通常给得是
kHZ，我们在计算机时一定要将其转换成 HZ；○2 声道数要注意立体声
也是双声道（*2）；○3 时间是秒，注意转换；○4 是否除以 8 看单位，
如果是 bit 不用除以 8；○5 最后看要求进制转换，即存储空间单位之
间的转换。
练习 1：采样频率为 44.1Khz 的量化位数是 8 位立体声的声音，1
分钟需要的存储空间是多少 KB？
练习 2：一首歌曲的采样频率为 22.05kHZ，量化位数 24，立体声，
时长 3 分钟，现在有一张 700MB 的光盘，能装这样的歌曲多少首？
________________________（列出表达式）
2.7 乐器数字接口 MIDI（5 分钟）
MIDI（Musical Instrument Digital Interface）是乐器数字接口的缩写，
是数字音乐的一种国际标准。MIDI 标准规定了电子乐器与计算机连
接的电缆硬件以及电子乐器之间、乐器与计算机之间传送数据的通信
协议等规范。MIDI 标准使不同厂家生产的电子合成乐器可以互相发
送和接收音乐数据。
乐器数字接口 MIDI 音频信号的处理还可能通过分析与合成的方
式来进行。音乐合成的方式是按一定的协议标准，采用音乐符号记录
方法来记录和解释乐谱，并合成相应的音乐信号，这就是 MIDI 方式。
MIDI 文件记录的是一系列指令而不是数字化后的波形数据，所以它
占用存储空间较小。MIDI 音质取决于声卡的合成器芯片生成声音的
方式。MIDI 合成能力不强的声卡，所合成的声音会出现不逼真的情
况，这时利用软波表来进行弥补，可以使合成声音的效果得到改善。
（.midi 文件）
请学生听音乐 yixiu.mid，调动情绪。
2.8 常见音频格式及对比（4 分钟）
请听《好日子》三种格式的数字音频（WAV、MP3、MID），来对
比一下三种音频的大小及音质差异。
WAV 数据量大、音质好、不适合网络传播
MP3 数据量较小压缩率 10：1 或 20：1、音质较好、是目前最为
流行的音频格式
MID 数据量小、数字乐器接口标准、适用于长时间播放高质量的
音乐
WMA 数据量小、音质好、适用于网络流式传输
2.9 音频信号的压缩编码（3 分钟）
音频信号压缩的必要性和可行性
音频从模拟信号转换成数字信号后，仍然占很大的存储空间。为
了进一步提高计算机处理音频信号的效率，使音频音频信息能更有效
地存储和传输，就必须对数字声音信号进行压缩编码处理。在数据通
信中已有许多成熟的压缩编码技术和算法，较常用的有脉冲编码调制
（PCM）、差分脉冲编码调制（DPCM）、自适应差分脉冲编码调制
（ADPCM）等。
常见音频压缩标准：MPEG－1、MPEG－2、MPEG－3、MPEG－4
3、课堂小结（2 分钟）
本节课我们共同学习了音频数字化的过程，以及怎样计算一段音
频的存储空间，还学习了常见的音频格式、MIDI 接口标准和音频的
压缩。其中音频的存储空间计算和常见的音频格式是本节课的重点。
4、课后探究（1 分钟）
尝试借助微课《DIY 你的第一首音乐》使用音乐梦想家软件创作一
首 MIDI 音乐。
八、教学反思：
本堂课环环相扣，通过讲授等多种教学方法，向学生介绍了音频
转换过程；不时穿插典型音乐案例打破概述课的沉闷；案例《好日子》
的选取，对学生进行了爱国主义及人生观价值观的教育。
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