多媒体的数字化表示视频音频的数字表示

多媒体的数字化表示（二）视频、音频的数字表示设计者 施迪央 单位 浙江省慈溪中学 案例名称 多媒体的数字化表示音频、视频的数字化表示 适应范围（标明年级或模块） 高一年级 课时 1课时b 背景材料 /b 我校是省一级重点中学，本案例是针对高一学生的一节“随堂课”。浙江省高中信息技术第五章第三节多媒体的数字化表示共3课时，本案例是第课时，要求学生掌握数字化视频、音频的基本原理及存贮空间的计算方法，是一堂零起点的教学内容。b 教学设计 /b设计思想：前一课时学习了位图图像的数字化原理与存储空间的计算，明白了位图图像由像素组成，存储空间分辨率色位深度。如果学生知道了视频的组成原理，那么视频的存储空间计算自然水到渠成了。本案例在设计时引入了动画制作软件Easy GIF Animator，使学生明白动画（或视频）除有图像特性外，还有时间因素。 音频的数字化表示是本节的难点。学生明白声音可以用波形来表示，但对波形的特点及波形的描述还不清楚。教材中用了Windows附件中录音机程序来说明波形，效果不是很好。在本案例中我使用了声音编辑软件Cooledit2000，用它直观地显示了声音波形，并让学生在欣赏音乐的过程中观察声波放大后的动态演示图。在老师的启发下，学生不难理解描述声波的两个物理量：振幅和频率，也容易揭示声波的数字化：用波上的点来描述，并理解两个概念：采样及采样频率。通过左、右声道及立体声的切换，直观地感受音质的变换。本节内容在一定程度上揭示了计算机的工作原理，有利于学生对计算机工作原理及工作方式的进一步理解，培养学生学习信息技术的兴趣和意识。本课的设计，以提高学生的信息素养为宗旨，重视学生的主动性、探索性、思考性学习活动，并带动学生进行研究性学习。教学目标：知识与技能：理解视频、音频数字化的基本原理掌握视频、音频的存储空间计算方法初步了解并形成自主学习动画处理软件Easy GIF Animator与音频处理软件Cooledit2000的使用过程与方法：使学生简单了解动画的简单制作过程及歌曲翻唱的基本原理能归纳利用信息技术解决问题的基本思想方法情感态度与价值观：利用动画制作和歌曲翻唱，激发学生对多媒体技术的研究兴趣教学重点：动画（视频）的原理及存储空间计算声波的数字化原理及音频（.wav）的存储空间计算教学难点：声波的数字化原理；采样频率的概念教学方法：讲解与演示，观察与思考相结合；注重问题的设置，强调问题解决教学准备：软件Easy GIF Animator和Cooledit2000，小鸟不同飞翔状态的四帧图片，音乐take me to your heart.mp3b 案例描述 /b（一）复习提问：位图图像的组成及空间计算方法？（由像素组成，空间分辨率色位深度）（二）新课讲授根据教学内容，安排了四个步骤：第一步骤：视频的数字化原理展示：一幅动画，用软件Easy GIF Animator将四幅小鸟不同飞翔状态的图像导入制作成一幅小鸟正在飞的动画。如图一所示：图一问：这幅动画说明什么问题？结论：(学生回答，教师补充)(1)小鸟飞翔动画是由四帧不同飞翔状态的静止图像组成的，每帧显示0.2秒。(2)视频的工作原理与动画一样，由一连串相关的静止图像组成。第二步骤：视频存储空间计算问：平时我们看的电视，每秒显示多少帧？（25帧）说明：视频每秒显示的帧数是因不同的制式而异的。PAL制：每秒25帧 中国采用NTSC制：每秒30帧 欧美使用问：每帧图像的存储空间分辨率色位深度，那么一段时间的视频存储空间容易计算了吗？（容易）出示题目：计算PAL制式的1秒钟640480像素256色的视频存储空间，单位：字节。学生列式：(640480)像素/帧1字节/像素(25帧/秒1秒)7500KB7.32MB，并理解式子的意义。说明：计算的视频文件，它的格式是.avi，所占存储空间较大，平时接触到的视频文件都是经过压缩过的，如：.mpg、.asf.、wmv等。第三步骤：音频的数字化原理听歌曲：用cooledit2000软件，播放歌曲take me to your heart，如图二所示。提醒：在听的过程中，教师作如下的操作，观察歌曲的波形变化。按放大镜 放大波形，如图三所示（动态演示图）。继续放大，如图四所示（动态演示图）。改立体声为单声道，如图五所示（动态演示图）。图二 (未放大时的波形图三(按8次放大镜后的波形)图五（单声道的波形）听完歌曲，问：你观察到变化的波形有什么特点？（提示：从水平方面和竖直方向去观察）结论：波形在竖直方向有高低变化，在水平方向有疏密变化。说明：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。振幅则表示声音音量的大小：振幅越大，声音就越响。频率表示声音音调的高低：频率越高，声音就越尖锐。问：如何把波形进行数字化，或者说如何存储波形？（提示：观察放大的波形，波形有什么组成？）结论：波形可以用它上面的点来描述，保存了点也就保存了波形。第四步骤：音频存储空间计算设问：如何描述波形上的点？说明：采样：即每隔一个时间段读取波形中的一个相应数据，即选中一点。 采样频率：每秒对声音波形采样的次数，即每秒读取点的个数，单位：赫兹（Hz）。采样点的高度：即量化位数，若每个点用一个字节（位音频）来表示，即采样的高度范围是0255；用二个字节（16位音频）来表示，即采样的高度范围是065535。 声道情况：声道有单声道和立体声之分。歌曲take me to your heart的采样频率为44.1Khz，16位音频的立体声。问：如果知道了一段音乐的采样频率、量化位数及声道情况，那么一段时间的声音，它的存储空间是否可以计算了？（可以）出示题目：采样频率为44Khz的8位音频立体声声音，1秒钟需要的存储空间？学生列式：44000点/秒1秒1字节/点288000字节85.94KB，并理解其意义问：如何提高音频的质量？代价是什么？（提高采样频率和量化位数，采用立体声；代价是增加存储空间）说明：计算的音频文件的格式是.wav，另外声音文件还有MIDI音乐.mid，数字压缩音乐.mp3等。（三）简单介绍软件Easy GIF Animator和Cooledit2000的操作方法，学生课余自主学习。（四）课堂练习：选择题（略）（五）小结：（学生总结，教师协助）1、视频的数字化原理：视频由一连串连续变化的静止图像组成，图像由像素组成。2、视频的存储空间计算：一帧图像的存储空间制式时间3、音频的数字化原理：音频可以用波形来表达，波形可以读取其上的点来描述4、音频的存储空间计算：采样频率量化位数声道情况（单声道为，立体声为）时间（六）研究性学习1、利用“录音机”程序处理声音文件：（1）录音：录制一首自己喜欢的诗、散文或歌等（2）将录制的声音进行“加速”、“反向”等操作、利用Cooledit 2000（中文版）软件合成音频（1）到网上搜索一首自己喜欢的伴奏音乐或背景音乐（2）翻唱一首歌曲，或将一首自己朗诵的诗配上背景音乐说明：软件Cooledit2000中文版及使用方法由老师提供，学生自主学习。课后反思在本节课堂教学中，我注重讲解与演示，让学生观察与思考相结合，讲究引导的方法，积极推进学生的思维，自然而然地完成教学目标。感到满意的有几点：第一，选择了两个合适的软件（Easy GIF Animator和Cooledit2000），使原本枯燥乏味的理论生动化、明了化，而且激发了学生对多媒体研究的兴趣，并提