粵教版高中信息技術(shù)選修2教案 《音頻 》教學(xué)設(shè)計(jì)

《音頻》

-------教學(xué)設(shè)計(jì)

一、教材分析：

本課使用的是廣東出版社出版的高二選修《多媒體技術(shù)應(yīng)用》教

材。學(xué)習(xí)的內(nèi)容是：此書(shū)的第三章多媒體信息的類(lèi)型及其特征第3.2.3

節(jié)《音頻》。此課課標(biāo)要求：能夠了解音頻數(shù)字化的過(guò)程；掌握數(shù)字

音頻的類(lèi)型；掌握數(shù)字音頻存儲(chǔ)空間的計(jì)算。

二、學(xué)情分析

因?yàn)閷W(xué)生對(duì)聲音這種媒體類(lèi)型充滿(mǎn)著喜愛(ài)，但他們不知道我們自

然界發(fā)出的聲音，演奏的音樂(lè)傳遞到計(jì)算機(jī)里是需要一個(gè)數(shù)字化的過(guò)

程的。本課將系統(tǒng)地講解連續(xù)的模擬聲音是怎樣轉(zhuǎn)化為離散的數(shù)字音

頻的。

三、教學(xué)目標(biāo)

1＞知識(shí)與技能目標(biāo)：了解模擬聲音的數(shù)字化過(guò)程；掌握數(shù)字音頻

格式；掌握波型音樂(lè)的存儲(chǔ)空間計(jì)算公式；知道電子音樂(lè)MIDI接口。

2、過(guò)程與方法目標(biāo)：使用情境引入法把學(xué)生帶入學(xué)習(xí)主題；通過(guò)

演示法及對(duì)比法使學(xué)生了解音頻之間音質(zhì)差別與存儲(chǔ)空間的差異；通

過(guò)講授法使學(xué)生系統(tǒng)了解模擬音頻轉(zhuǎn)換成數(shù)字音頻的過(guò)程；數(shù)字音頻

的存儲(chǔ)空間計(jì)算等等。

3、情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)：通過(guò)展示對(duì)比《好日子》音頻的幾種

格式，使學(xué)生產(chǎn)生幸福感和對(duì)國(guó)家自豪感；通過(guò)音頻存儲(chǔ)空間的講解

使學(xué)生產(chǎn)生數(shù)據(jù)存儲(chǔ)理念；通過(guò)本課學(xué)習(xí)使學(xué)生對(duì)科技進(jìn)步和創(chuàng)新充

滿(mǎn)興趣。

四、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)

1、重點(diǎn)：數(shù)字音頻格式及存儲(chǔ)空間計(jì)算公式。

2、難點(diǎn)：模擬音頻轉(zhuǎn)換數(shù)字音頻的過(guò)程。

五、教學(xué)方法

講授法、情境導(dǎo)入法、演示法、講練結(jié)合法、小組合作法等

六、教學(xué)環(huán)境

多媒體網(wǎng)絡(luò)教室

七、教學(xué)內(nèi)容和過(guò)程

1、引入（2分鐘）

同學(xué)們，剛才大家聽(tīng)到的歌曲好聽(tīng)嗎？大家喜歡聽(tīng)歌嗎？那大家

知道關(guān)于聲音的知識(shí)嗎？（請(qǐng)學(xué)生答）大家說(shuō)得很好，那么大家知道

我們自然界中的聲音是怎樣從電腦里放出來(lái)的？這兩種形式的聲音

是否一樣呢？（生答）

2、講授新課:

2.1課程目標(biāo)講解（1分鐘）

?了解音頻數(shù)字化過(guò)程

?掌握音頻的存儲(chǔ)空間計(jì)算

?掌握常見(jiàn)的音頻格式

2.2課程內(nèi)容講解（1分鐘）

?模擬音頻的數(shù)字化

?音頻存儲(chǔ)空間計(jì)算

?常見(jiàn)音頻格式

?樂(lè)器數(shù)字接口MIDI

?音頻信號(hào)的壓縮編碼

2.3模擬音頻（自然界中的聲音）（2分鐘）

聲音是由物體振動(dòng)產(chǎn)生并在空氣中傳播的一種連續(xù)的波。聲波

通過(guò)話筒轉(zhuǎn)變?yōu)闀r(shí)間上連續(xù)的電壓波，電壓波與引起的電壓波的聲波

的變化規(guī)律是一致的，因此可以利用電壓波來(lái)模擬聲音信號(hào)，這種電

壓波被稱(chēng)為一一模擬音頻信號(hào)（如磁帶、錄像帶上的聲音信號(hào)）。播

放時(shí)音響設(shè)備將電壓波傳至揚(yáng)聲器，揚(yáng)聲器的振動(dòng)產(chǎn)生聲音，從而將

模擬音頻電信號(hào)還原為聲音。

描述聲音的兩個(gè)參數(shù)：振幅和頻率，高低變化的是振幅，疏密變

化的是頻率。

2.4數(shù)字音頻（4分鐘）

連續(xù)的模擬音頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)時(shí)變?yōu)殡x散的數(shù)字信號(hào)。

用goldwave軟件播放歌曲《大海》，讓學(xué)生們觀察波型的幅度（振

幅大的音量高）和疏密（波型密即頻率大的音調(diào)高）。向?qū)W生逐步滲

透如何把波形進(jìn)行數(shù)字化，或者說(shuō)如何存儲(chǔ)波形。

音頻可以用波形來(lái)表達(dá)，波形可以讀取其上的點(diǎn)來(lái)描述換言

之，存儲(chǔ)了波型上的點(diǎn)，也就存儲(chǔ)了波型，即將音頻進(jìn)行了數(shù)字化。

2.5音頻數(shù)字化過(guò)程（10分鐘）

采樣一一量化一一編碼

2.5.1采樣

信號(hào)采樣是把時(shí)間連續(xù)的模擬信號(hào)按采樣信號(hào)頻率進(jìn)行抽樣，轉(zhuǎn)

換成在時(shí)間上離散、幅度上連續(xù)的模擬信號(hào)。同一段聲音進(jìn)行采樣時(shí),

間隔的時(shí)間越短，采樣的次數(shù)越多，采樣越密集，這樣獲得的音頻就

越接近原始聲音的真實(shí)面貌。

采樣的密集程度，可用每秒鐘采樣的次數(shù)一一采樣頻率［單位：

赫茲HZ（1次/秒）和千赫茲kHZ（1000次/秒］來(lái)表示。

常用采樣頻率：11.025kHz（語(yǔ)音效果），22.05kHz（音樂(lè)效果）,

44.1kHz（高保真效果）

2.5.2量化

量化過(guò)程首先是將信號(hào)幅度劃分為若干量化等級(jí)，然后將采樣后

的模擬信號(hào)幅度與所劃分的各量化級(jí)進(jìn)行比較，向下取最接近的量化

等級(jí)的數(shù)值。

如果將量化等級(jí)以N表示，將量化位數(shù)（碼字字長(zhǎng)）用n表示，

則有N=2",即量化位數(shù)越大，數(shù)字信號(hào)質(zhì)量越高。

2.5.3編碼

編碼是將量化后的采樣值用二進(jìn)制的數(shù)碼來(lái)表示，并轉(zhuǎn)換成為

“位”（bit）。編碼時(shí)采用的位數(shù)越多，則數(shù)據(jù)量越大

2.6聲音存儲(chǔ)空間計(jì)算（10分鐘）

模擬聲音轉(zhuǎn)換成數(shù)字聲音后存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)里，是需要占用一定空

間的。一般來(lái)說(shuō)，要求音頻質(zhì)量越高，則量化位數(shù)和采樣頻率越高，

聲道數(shù)要高，那么保存這段聲音的存儲(chǔ)空間也就越大。

聲音存儲(chǔ)空間=采樣頻率*量化位數(shù)*聲道數(shù)*時(shí)間/8

在這個(gè)公式里同學(xué)們要注意如下幾點(diǎn)：①采樣頻率通常給得是

kHZ,我們?cè)谟?jì)算機(jī)時(shí)一定要將其轉(zhuǎn)換成HZ；②聲道數(shù)要注意立體聲

也是雙聲道（*2）；③時(shí)間是秒，注意轉(zhuǎn)換；④是否除以8看單位，

如果是bit不用除以8；⑤最后看要求進(jìn)制轉(zhuǎn)換，即存儲(chǔ)空間單位之

間的轉(zhuǎn)換。

練習(xí)1：采樣頻率為44.1Khz的量化位數(shù)是8位立體聲的聲音，1

分鐘需要的存儲(chǔ)空間是多少KB?

練習(xí)2：一首歌曲的采樣頻率為22.05kHZ,量化位數(shù)24,立體聲,

時(shí)長(zhǎng)3分鐘，現(xiàn)在有一張700MB的光盤(pán)，能裝這樣的歌曲多少首？

_________________________（列出表達(dá)式）

2.7樂(lè)器數(shù)字接口MIDI（5分鐘）

MIDI（MusicalInstrumentDigitalInterface）是樂(lè)器數(shù)字接口的縮寫(xiě),

是數(shù)字音樂(lè)的一種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。MIDI標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了電子樂(lè)器與計(jì)算機(jī)連

接的電纜硬件以及電子樂(lè)器之間、樂(lè)器與計(jì)算機(jī)之間傳送數(shù)據(jù)的通信

協(xié)議等規(guī)范。MIDI標(biāo)準(zhǔn)使不同廠家生產(chǎn)的電子合成樂(lè)器可以互相發(fā)

送和接收音樂(lè)數(shù)據(jù)。

樂(lè)器數(shù)字接口MIDI音頻信號(hào)的處理還可能通過(guò)分析與合成的方

式來(lái)進(jìn)行。音樂(lè)合成的方式是按一定的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，采用音樂(lè)符號(hào)記錄

方法來(lái)記錄和解釋樂(lè)譜，并合成相應(yīng)的音樂(lè)信號(hào)，這就是MIDI方式。

MIDI文件記錄的是一系列指令而不是數(shù)字化后的波形數(shù)據(jù)，所以它

占用存儲(chǔ)空間較小。MIDI音質(zhì)取決于聲卡的合成器芯片生成聲音的

方式。MIDI合成能力不強(qiáng)的聲卡，所合成的聲音會(huì)出現(xiàn)不逼真的情

況，這時(shí)利用軟波表來(lái)進(jìn)行彌補(bǔ)，可以使合成聲音的效果得到改善。

（.midi文件）

請(qǐng)學(xué)生聽(tīng)音樂(lè)yixiu.mid,調(diào)動(dòng)情緒。

2.8常見(jiàn)音頻格式及對(duì)比（4分鐘）

請(qǐng)聽(tīng)《好日子》三種格式的數(shù)字音頻（WAV、MP3、MID）,來(lái)對(duì)

比一下三種音頻的大小及音質(zhì)差異。

WAV數(shù)據(jù)量大、音質(zhì)好、不適合網(wǎng)絡(luò)傳播

MP3數(shù)據(jù)量較小壓縮率10：1或20：1、音質(zhì)較好、是目前最為

流行的音頻格式

MID數(shù)據(jù)量小、數(shù)字樂(lè)器接口標(biāo)準(zhǔn)、適用于長(zhǎng)時(shí)間播放高質(zhì)量的

音樂(lè)

WMA數(shù)據(jù)量小、音質(zhì)好、適用于網(wǎng)絡(luò)流式傳輸

2.9音頻信號(hào)的壓縮編碼（3分鐘）

音頻信號(hào)壓縮的必要性和可行性

音頻從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后，仍然占很大的存儲(chǔ)空間。為

了進(jìn)一步提高計(jì)算機(jī)處理音頻信號(hào)的效率，使音頻音頻信息能更有效

地存儲(chǔ)和傳輸，就必須對(duì)數(shù)字聲音信號(hào)進(jìn)行壓縮編碼處理。在數(shù)據(jù)通

信中已有許多成熟的壓縮編碼技術(shù)和算法，較常用的有脈沖編碼調(diào)制

（PCM）、差分脈沖編碼調(diào)制（DPCM）、自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制

（ADPCM）等。

常見(jiàn)音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)：MPEG-1、MPEG—2、MPEG—3、MPEG-4

3、課堂小結(jié)（2分鐘）

本節(jié)課我們共同學(xué)習(xí)了音頻數(shù)字化的過(guò)程，以及怎樣計(jì)算一段音

頻的存儲(chǔ)空間，還學(xué)習(xí)了常見(jiàn)的音頻格式、MIDI接口標(biāo)準(zhǔn)和音頻的

壓縮。其中音