高中信息技术沪科版：项目二了解声音和图像数字化教学设计.docxVIP

湖南省张新军名师网络工作室 PAGE 2 湖南省张新军名师工作室出品 执笔人：汪思帆(新田县第一中学) 审核人：汪思帆(新田县第一中学) 教学设计 课程基本信息 学 科 信息技术 年级 高一年级 学期 秋季 课 题 项目二探究计算机中的数据表示了解声音和图像的数字化 教科书 书 名：信息技术必修1《数据与计算》 出版社：上海科技教育出版社 出版日期：2022年7月 教学目标 （1）经历声音数据数字化的过程，掌握声音数据数字化的基本方法，了解声音数字化的基本原理，知道采样频率、量化位数和声道数对数字化音频文件大小及效果的影响。 （2）经历图像数字化的过程，掌握图像数字化的基本方法，了解图像数字化的基本原理，知道分辨率和量化位数对位图的影响。 教学内容 教学重点： 数字化过程的三个步骤：采样、量化、编码 教学难点： 声音和图像的数字化 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 新课导入 播放鸟鸣声的音频，引入：自然界的鸟鸣声被录音设备录制下来并存入计算机中，经历了怎样的转换过程？ 学生倾听，思考。 延续鸟类活动的声音素材来引出声音的数字化 讲授新课：声音数字化的概念 现实世界的声音是一种连续的波，称为声波。声音有两个参数：幅度和频率。要用计算机处理声音数据，必须把连续变化的波形信转换成为离散的数字信号，将幅度和频率以0和1编码的形式表示出来，这一过程称为声音数字化。声音数字化的过程包含采样量化、编码三个步骤。 展示声音数字化的概念 声音的采样 1.采样 声音的采样是指每隔一段时间在模拟声音信号的形上取一个幅度值。 计算机每秒钟在模拟声音信号的波形上采样的次数称为采样频率。常见的采样频率有44.1k22.05kHZ、11.025kHz等。采样频率越高，即采样的时间间隔越短，则在单位时间内得到的声音样本数据越多，对声音信号波形的表示越精确，声音的保真度越高。 学生听并思考 理解声音的采样 声音的量化 声音的量化是用二进制数表示采样所得到的幅度值的过程。首先将幅度值范围划分为2n个级数，每个级数对应一个幅度值，然后将采样得到的各个幅度值按一定的规则近似到某个级数值，并用二进制数表示，从而形成一组二进制数序列。量化位数越大，划分的级数越多，采样结果近似到某个级数值时产生的误差就越小。因此，量化位数越多，数字化精度越高，声音就越保真。 学生听并思考 理解声音的量化过程 声音的编码 声音的编码就是按照一定格式把经过采样和量化得到的离散数据记录下来，并在其基础上加入用于纠错、同步和控制的数据，最终转换成数字音频信号。不同的编码方法形成了不同格式的音频文件，如WAV格式、MP3格式等。 声音文件的数据量 一般情况下，未经压缩的音频文件的数据量可以按如下方法计算 数据量(单位：字节)=数据率×持续时间 =(采样频率×量化位数×声道数)×持续时间÷8 例如，用44.1KHZ的采样频率进行采样,16位量化,录制1小时的立体声(未经压缩)，则其数据量可按以下方法计算 数据量=(44100×16×2)×60×60÷8B 635040000B =620156.25KB ≈606MB 1MB=1024KB,1KB=1024B。 学生讨论、思考 通过前面的知识，学会计算音频文件的数据量。 图像数字化 从小小的商标到大型宣传海报，从各式各样的照片到风格迥异的图画，从茶杯上的图案到教材中的插图…凡此种种，从信息技术的角度看，都属于模拟图像，运用扫描技术或数字摄像技术可以将空间上连续的模拟图像转换成用0、1表示的数字图像，这一过程称为图像数字化。图像数字化的过程包含采样、量化、编码三个步骤。 展示各种图像，了解图像数字化 图像的采样 图像的采样是按一定的空间间隔自左到右、自而下提取画面信息，将一幅连续的模拟图像在空间上转换成若干个离散的像素点，每个像素点呈现不同的颜色(彩色图像)或亮度(灰度图像)。 采样的实质就是要用多少点来描述一幅图像，采样结果质量的高低由图像分辨率来衡量。 一幅图像所包含的横向和纵向的像素点的数目称为图像分辨率。例如，一幅图像的分辨率为256×256,表示该图像由横向256个像素点、纵向256个像素点，共256×256个像素点组成。如果不考虑其他因素的影响图像分辨率越高，采样的精度就越高，数字化后的图像越清晰，但图像所占的存储空间也越大。 学生听并思考 理解图像的采样 图像的量化 图像的量化是将采样得到的每个像素点的颜色或亮度用多少位二进制数表示出来，其方法与声音数据量化的方法类似。首先确定颜色或亮度的取值范围，然后将近似的颜色划分成同一种颜色，每种颜色用一个二进制数来表示。多少位二进制数称为颜色深度或色彩位数。 量化的结果是图像能够容纳的颜色总数，它反映了采样的质量。 例如，一幅黑白图像只有两种颜色