资源简介

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
拓展知识
本课总结
反馈练习
【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。
false false
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），2N被称为量化级。
false false
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）
设疑
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
学习反馈
巩固学习效果
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。

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