声音的数字化表示

声音表达信息的特点及数字化表示

惠水民族中学濛江校区信息技术教研组集体备课

主备人：李秋霞授课人：

一、教材分析

本节内容是《多媒体技术应用》选修教材中的第三章第一节“多媒体作品中的声音”，声音同视频、动画一样，都是重要的信息表达方式，由于数字化音频在加工、存储、传递等方面的方便性，它正成为信息化社会人们进行信息交流的重要手段。因此这一节要让学生了解声音数字化表示的基本方法，激发学生的兴趣，同时教师要引导学生利用数字化声音进行信息交流。

二、教学目标

考虑到学生已有的认知结构和心理特征，根据教材结构与内容分析，制定的教学目标如下：

知识与技能

通过本节课的教学，让学生理解声音表达信息的特点，感受声音在人类表达、交流中的重要作用；了解数字音频与模拟音频的区别、体验声音的数字化过程以及了解midi音乐的特点。

过程与方法

通过小组合作探究学习，使掌握本节课的教学内容，同时培养学生自主学习与合作探究学习的素养。

情感态度与价值观

培养学生自主学习能力与团队合作能力，增强学生自主学习的意识、提高学生发现问题、解决问题的能力。同时通过学生自主学习，让他们明白“要知此事须躬行”的人声哲理。

三、教学重难点

教学重点：深入了解声音表达信息的特点，理解声音数字化表示基本方法。

教学难点：掌握模拟音频转换数字音频过程，掌握声音数据容量的计算。

四、学情分析：

在前面已经学习了图形、图像的数字化，由于学生的水平参差不齐，大部分学生已经习惯由老师来灌输知识，学生自主学习和小组合作能力缺乏，自我学习意识教差，所以需要教师引导学生作为主体在课堂发挥。

五、教学方法

兴趣引导、任务驱动、小组合作探究

考虑到学生认知方式，从实际生活入手，用学生感兴趣的内容，借助多媒体手段展示，并用语言激发学生学习的兴趣和主动性，并引导学生进一步的探究，让学生以自主探究和小组合作的方式来获取知识，组长组织本组同学讨论交流，由基础较好的学生带动其他组员共同深入实践学习，教师巡视并给以帮助提示。

六、教学课时

1课时

七、教学过程

一、巧设导入、激发兴趣（3分钟）

播放惠水民族中学濛江校区的校歌《永不停步》的MV前27秒把音频分离出来并删掉，后面加上音频），教师提问：观看有音频和没有音频的MV，有什么感想？

学生回答：有音频的感觉很好…

师生共同总结声音表达信息的特点：声音是人类社会最古老的信息媒体，也是我们日常生活中使用频率最高的信息媒体。二、小组合作探究、深化知识（20分钟）

让学生阅读课本44-45页，解决以下问题：

任务一

教师随机抽取个别小组回答以上问题。

任务二

教师进行补充和讲解，重点讲述声音的数字化过程：（一）声音的数字化有三个步骤：

1、采样：每隔一个时间间隔在模拟音频波形上取一个幅度值。一个连续的模拟音频波形，就产生了一组离散的数值序列。

（1）采样周期：每次采样的时间间隔。

（2）采样频率：单位时间内采样的次数。采样频率越高，

声音的保真度越好。

2、量化：将模拟音频信号的电压幅值范围划分为2n个级数，每个级数对应一个二进制数字；将各个采样结果提升或下降到级数值，形成一组二进制数字序列。

（1）N被称为量化位数，指描述每个采样点值的二进制位数。

（2）量化位数反映度量声音波形幅度的精度。一般为8bit、12bit、16bit

以上两个步骤是模拟/数字转换器的主要过程。经过采样、量化，就可以将模拟音频信号转化为一组用来表示声音的二进制数字序列----数字音频

3、编码：将数字音频序列按照一定的格式记录下来。

常用编码有波形编码、参数编码、混合编码。

①波形编码是利用采样和量化过程来表示音频信号的波形，使编码后的音频信号与原始信号尽可能匹配。适应性强。音频质量好。

②参数编码是通过分析声音的波形，提取特征的方法，产生必要的参数，对声音波形的编码实际就转化为对这些参数的编码。计算量大、保真度不高，适合语音信号的编码。

③混合编码是介于波形编码和参数编码之间，集中了这两种方法的优点，可以在提高压缩率的同时得到较高的音质。常见的数字音频格式（MP3、杜比数码）

（二）MIDI音乐

二、拓展延伸、提升能力（10分钟）

1、未经压缩的数字音频数据传输率可按下公式计算：

数据传输率（b/s）=采样频率（Hz）×量化位数（bit）×

声道数

（其中，数据传输率以每秒比特（b/s）为单位；采样频率

以Hz为单位；量化以bit为单位。）

声道数目：单声道一次产生一组声音波形数据；

双声道一次产生两组声音波形数据；

2、波形声音经过数字化后所需占用的存储空间可用如下公式计算：声音信号数据量（Byte（字节）） =数据传输率（ b/s ）×持续时间（s）/8

针对训练：任务三：5分钟立体声32位量化位数,44.1KHZ采样频率的声音,不压缩的数据容量为多少MB ？

（四）课堂小结、布置作业（2分钟）

总结：声音数字化的过程：采样、量化和编码。

作业：比较MIDI音乐和波形音频音乐。