第二节 多媒体技术教学设计(第二课时)

第二节

多媒体技术

第二课时（教学设计）

教材：中国地图出版社《多媒体技术应用》第一单元第二节内容。

课时：第二课时。

一、教材分析

本课时主要是声音和视频媒体信息的数字化表示和存储，是学习了文本、图形和图像信息数字化后的后续内容，为后面学习声音处理的内容做好铺垫。

二、学生分析

学生在学习了文本、图像信息的数字化后，理解所有媒体信息在计算机中是以二进制存储的，能够计算图像的存储量。但对于声音、视频信息在计算机中是如何表示和存储的，声音文件存储量的计算还不清楚。

三、教学目标

1、知识与技能：能够理解声音和视频的数字化表示和存储，能够计算声音文件的存储量。

2、过程与方法：通过使用通俗的语言讲解，画图法、练习法，让学生能够理解声音、视频的数字化表示和存储。

3、情感态度和价值观：体验声音、视频数字化表示和存储的文化内涵，体会视频、音频压缩标准对媒体技术发展起到的作用。

四、教学重点、难点

1、教学重点：能够理解声音媒体信息数字化表示和存储的原理。

2、教学难点：能够计算声音文件的大小。

五、教法与学法：讲授法、练习法、提问法。

六、教学过程：

1、课程导入

声音是大自然的恩赐，让我们觉得生活（世界）是丰富多彩，充满生机的，很难想象如果我们世界没有声音会是怎样的？

我们知道，声音是由物体振动产生的，是一种波。通过麦克风可以将声波变为模拟的电信号，然后使用录音装置将声音记录下来，回放时再转换为声波播放出来。现在使用的电话和广播就利用了这种原理，称模拟电信号为模拟音频。但是，计算机只能处理数字信号组成的数字音频，因此，声波必须转换为数字信号组成的数字音频后，才能被存储和处理，这个转换的过程就是声音的数字化。这节课继续学习声音的数字化表示和存储。

【设计意图】从声音到模拟音频，再到数字音频，让学生了解什么是声音的数字化。

2、声音的数字化表示和存储

<1>数字音频

声音的数字化包括采样和量化两个步骤。采样是指每隔一段时间读取一个声音信息的幅度值。

对同一段声音进行采样时，间隔的时间越短，采样的次数越多，获得的音频就越接近原始声音的真实声音。每秒钟采样的次数叫做采样频率，单位kHz。采样频率的高低根据采样定理和声音信号的最高频率决定，采样定理指出采样频率不低于声音最高频率的两倍。人耳听觉的声音频率范围在20Hz～20kHz。平时使用的CD音频光盘的采样频率为44.1kHz。

【设计意图】让学生了解声音数字化的两个步骤，理解声音的采样。

对模拟音频信号进行采样得到的幅度值进行数字化叫量化。量化时有个量化位数，和图像的色彩深度类似，有8位和16位量化，8位量化是每个采样点可能表示2＝256个不同的量化值，16位量化是每个采样点可能表示2个不同的量化值。

决定音频数字化质量的另一个因素是声道数，每次对一个通道声波进行采样和量化，称为单声道；每次对两个通道声波进行采样和量化，称为双声道，也叫立体声。

数字音频的存储量：时间×采样频率×量化位数×声道数÷8（字节）。

例如：CD采样频率为44.1kHz，量化位数为16位，声道数为2，1秒钟的存储量：1×44.1×1000×16×2÷8＝176400（字节），1分钟就是10584000字节≈10.09MB。

可以看到，数字音频的数据量是很大的，所以需要采用压缩技术对数字音频进行压缩，MP3音乐就是经过压缩的数字音频。

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【设计意图】让学生理解声音的量化，能够计算数字音频的存储量。

<2>MIDI音乐

除了数字音频外，还可以使用计算机合成音乐，比较有名的是MIDI（乐器数字化接口）音乐。MIDI音乐文件不是一段录制好的声音，而是记录发声的信息，即音乐的演奏过程，包括音符的定调，开始音符，演奏音符的乐器，音符的音量和时间等指令，播放MIDI文件过程就是按照记录合成音乐的过程。MIDI文件具有修改方便，体积小等优点。

【设计意图】让学生了解MIDI音乐的原理及其特点。

3、视频的数字化表示和存储

视频是由一系列的帧组成，每一帖是一幅静止的图像，播放时，如果达到一定的帧速，由于人眼有暂留特性，指人眼看到一幅画或一个物体后，在1/24秒内不会消失，在一幅画还没有消失前播放下一幅画，给人造成一种流畅的视觉变化效果，就形成连续运动的画面。帧速就是每秒播放的帧数。不同制式的视频，帧速也不同，如：PAL制式是25帧/秒，我国内地的电视就是使用这种制式，而NTSC制式是30帧/秒，用在美国、日本等地的电视。

【设计意图】让学生理解视频播放的原理，了解不同制式的视频的帧速。

例如：PAL的视频，每帧720×576像素，数字化生成1秒钟的数字视频22500KB≈22MB，如果是1分钟，1个小时的数字视频就更大了，这就要对数字视频文件进行压缩。

【设计意图】让学生了解数字视频文件的数据量很大，理解对数字视频进行压缩的必要性。

视频压缩标准有多种，目前比较流行的是MPEG标准（运动图像专家组），第一个MPEG国际标准，即MPEG-1标准，传输速率是1.4Mbps，主要应用于CD、VCD等光盘。

MPEG-1音频部分的标准定义了三层，第三层协议称为MPEG-1 Layer3，也称为MP3，MP3音乐就是使用这个标准进行压缩的。

MPEG-2主要应用于广播、电视、DVD，传输速率是3-15Mbps，支持HDTV（高清电视）。随后，还有MPEG-4、MPEG-7。

【设计意图】让学生了解MPEG系列压缩标准，及这些压缩标准在生活中的应用。

4、数字视频格式

除了MPEG格式外，还有AVI、MOV等格式，还有另一种典型的数字视频文件，叫流式视频文件，比如：RM、WMV格式等。

【设计意图】让学生了解常见的视频文件格式，了解网络中常见的流式视频文件。

七、总结

这节课学习了声音、视频的数字化表示和存储的原理。了解了音频文件的格式和视频文件的格式。

八、教学反思

在上这一课时，感觉理论的内容过多，难于联系实际，老师讲的内容过多，学生被动地听，讨论、互动的较少，参与度不高。