1.2数据编码-声音编码 教学设计 2023—-2024学年人教/中图版（2019） 高中信息技术必修1

( 数据编码-声音编码 ) ( 教 学 设 计 ) 课题 数据编码-声音编码 学科 信息技术 年级 高一 班 级 授课教师 章节 第一章第二节1.2.3 课题名称 声音编码 课型 新授课 授课时间 2023/3/22 课标要求 内容要求：针对具体的学习任务，体验数字化的学习过程，感受利用数字化工具和资源的优势。 学业要求：知道声音数字化的过程，能够根据需要选用合适的数字化工具开展学习。 教学目标（核心素养） 1、通过三个体验活动掌握声音数字化的过程，认识采样、量化、编码，知道影响音频质量的因素。（信息意识） 2、能够更具需要使用数字化工具处理常见问题；通过实践探究活动培养学生自主探究学习能力，掌握音频存储容量（未压缩）的计算方法。（计算思维、数字化学习与创新） 3、通过对声音数字化过程的了解，学生从技术层面有一定的认识，从而使学生能够认识到声音信息安全风险，尊重他人的知识版权，承担信息社会责任。（信息社会责任 ） 教学重点 声音数字化的实现过程 教学难点 音频质量的影响因素 教学方法 讲授法，问题引导法、任务驱动法、演示法 教学过程 教师活动 学生活动 新 课 引 入 （2分钟） 在平时的生活中，我们经常会使用微信语音来和别人交流。在聆听微信语音的时候，你有没有注意过这样一个现象：对方发过来的微信语音和他真实说话的声音不太一样呢？ 声音是如何进入手机成为微信语音的？今天我们就来聊一聊，说话声音到微信语音都经历了什么过程。 思考讨论老师提出的问题，作出回答说出自己的体验。 教 学 环 节 （30分钟） 探究一：声音数字化的实现过程（20分钟） 1.声音的表示 声音是由振动产生的，振动可以通过波形来记录。振幅反映了响度的强弱，频率反映了音调的高低。连续变化的模拟信号可以在多次传输时，易受干扰，导致失真、产生噪音等。例如，以前的磁带就是依靠模拟信号来记录声音，但不易多次复制、保存等。 2.声音编码的实现过程 声音编码就是将模拟信号转换成数字信号，从而能够被计算机存储、处理、传输。那么声音编码如何实现呢？同学们还记得上节课学习的图像编码过程吗？我们可以类比猜想一下。 (1) 声音采样 声音采样是以相等的时间间隔(通常为1秒)测得多少个声音模拟信号的值，即用多少采样点来表示声音波形。采样点是越多还是越少，采样的效果更好呢？ 体验活动1：44100Hz与5500Hz（5分钟） 利用GoldWave打开原始音频，将其原始采样频率44100Hz改为5500Hz，比较不同采样频率的音频质量。 采样频率是每秒采样声音的次数，单位为赫兹 (Hz)。采样频率越高声音还原度越高，但是存储容量也就越高。 (2) 声音量化 声音量化是将采样点的值进行分级量化，将采样值变换到最接近的数字值，即用有限个数的数值近似地表示原来连续变化的值。那么，量化值的分级是越多还是越少，量化的结果更好呢？ 体验活动2：24位与8位 利用GoldWave打开原始音频，将其原始量化位数24位改为8位，比较不同量化位数的音频质量。 量化位数是指表示量化值的二进制位数。量化位数越多，声音越接近原始的模拟信号，音频质量越好。 经过量化，每个采样点的幅值转换成了对应的量化值，确定二进制位数，形成二进制编码。但初始的二进制编码数据量较多，占用的存储容量较大。 (3) 声音编码 确立编码规则，优化数据排列。由于音频中会存在许多的重复和冗余信息，因此在编码时可以通过压缩技术，来减少音频文件存储容量。 阅读拓展p20常见的音频文件格式 通过阅读我们知道未压缩音频文件格式：WAV 小结常见音频文件格式： 体验活动3：WAV与MP3（2分钟） 利用GoldWave打开原始音频，将其另存为MP3格式，比较两者的文件大小。 探究二：影响音频质量的因素 经过刚才的学习，我们了解了声音是如何通过编码称为数字信号，从而可被计算机存储、处理与传输的。现在我们回到最开始的问题，为什么真实说话声音与微信语音的声音听起来不太一样呢？在声音编码的实现过程中，哪些环节在影响着音频的质量呢？ 1. 采样频率：采样频率越高，采集点越多，声音还原度越好。 2. 量化位数：量化位数越多，量化值越精确，音频质量越高。 3. 编码方式（文件格式）：经过有损压缩的文件格式会舍去部分信息，未压缩和无损压缩文件格式的音频质量更好。 4. 声道数： 人耳在接收声音信息时，依据左右耳的差异来感知声音的位置、效果等。声道数就是基于此产生的。声道数是指声音录制时的音源数量或回放时相应的扬声器数量，不同的声道数可以播放相同或者不同的音源以达到不同效果。例如，单声道常用语广播等；双声道常用于音乐播放，所以我们利用耳机听音乐时会感觉到左右耳声