Получите свидетельство
Вход
Цели урока
Обучающие: формировать представления о временной дискретизации звука, качестве двоичного кодирования звука, умения оценивать информационный объем аудиофайла.
Развивающие: развивать мышление, умения применять полученные знания при решении задач практической направленности.
Воспитательные: воспитывать избирательные отношения к полученной информации.
Тип урока: объяснение нового материала.
Оборудование: компьютеры, мультимедийный проектор, экран, доска.
Дидактические материалы: презентация.
Ход урока
1. Организационный момент. Приветствие учащихся.
2. Мотивационное начало урока. Постановка цели и плана урока.
Тема нашего урока – «Двоичное кодирование звуковой информации».
Вопрос учителя: Какие виды информации мы с вами уже изучили?
Ответ: Текстовую, графическую.
Давайте представим, что у вас есть некоторый набор звуковых файлов и флешь-накопитель объемом 4 Гб сколько (примерно) файлов поместиться на данный накопитель?
Комментарий: для решения данной задачи у учащихся не достаточно сведений, поэтому учителю в ходе урока нужно объяснить от чего зависит размер звукового файла в простейшем случае.
Сегодня на уроке мы познакомимся с такими понятиями как звук, дискретизация звука, квантование, частота дискретизации, глубина кодирования звука и научимся определять размер звукового файла.
3. Изучение нового материала.
Презентация «Двоичное кодирование звуковой информации».
Как мы уже сказали тема нашего урока «Двоичное кодирование звуковой информации» [Слайд 1].
Вопрос учителя: Кто мне может ответить, что такое звук?
Ответ: Из курса физики вам известно, что звук – это волна с непрерывно меняющейся интенсивностью и частотой [Слайд 2].
Вопрос учителя: А почему мы слышим звуки?
Ответ: Мы слышим звук, потому что наши уши чувствительны к изменению давления воздуха – звуковым волнам. Когда волна достигает уха, она заставляет вибрировать барабанную перепонку, с которой сигнал передается в мозг, и вы слышите звуки [Слайд 3].
Колебания воздуха, источником которых является колеблющееся тело, называют звуковыми волнами, а пространство, в котором они распространяются, звуковым полем.
Вопрос учителя: Какие свойства звука вы знаете?
Ответ: Звуки характеризуются следующими свойствами: высота, тембр, громкость, глубина, длительность [Слайд 4].Чем больше интенсивность звуковой волны, тем громче звук, чем больше частота волны, тем выше тон звука [Слайд 5].
Как мы уже с вами знаем кодирование информации – это представление информации в определенной системе кодовых символов и их структур. Звук, как и любая другая информация, представляется в памяти компьютера в форме двоичного кода.
Для того чтобы компьютер мог обрабатывать звук, звуковой сигнал должен быть «оцифрован», т.е. преобразован из аналоговой непрерывной формы в цифровую дискретную форму [Слайд 6].
Оцифровка сигнала включает в себя два процесса – процесс временной дискретизации и процесс квантования по амплитуде [Слайд 7].
Временная дискретизация – способ преобразования звука в цифровую форму путем разбивания звуковой волны на отдельные маленькие временные участки (шаги дискретизации), для каждого такого участка устанавливается определенная величина интенсивности звука [Слайд 8-9].
Квантование по амплитуде – это процесс замены реальных значений сигнала приближенными с определенной точностью [Слайд 10].
Таким образом, непрерывная зависимость громкости звука от времени, заменяется на дискретную последовательность уровней громкости. На графике это выглядит как замена гладкой кривой на последовательность «ступенек» [Слайд 11].
Чем меньше шаг дискретизации, тем чаще берутся значения амплитуды. Количество осуществляемых замеров амплитуды в одну секунду называют частотой дискретизации [Слайд 12].
Частота дискретизации звука может лежать в диапазоне от 8000 до 48000 измерений громкости звука за одну секунду.
Каждой «ступеньке» присваивается определенное значение уровня громкости звука. Уровни громкости звука можно рассматривать как набор возможных состояний N, для кодирования которых необходимо определенное количество информации I, которое называется глубиной кодирования звука.
Глубина кодирования звука – это количество информации, которое необходимо для кодирования дискретных уровней громкости цифрового звука [Слайд 13].
Если известна глубина кодирования, то количество уровней громкости цифрового звука можно рассчитать по формуле:
N = 2I [Слайд 14].
Современные звуковые карты обеспечивают 16-, 32-, 64- битную глубину кодирования.
Чем больше частота и глубина дискретизации звука, тем более качественным будет звучание оцифрованного звука [Слайд 15].
Самое низкое качество оцифрованного звука, соответствующее качеству телефонной связи, получается при частоте дискретизации 8000 раз в секунду, глубине дискретизации 8 бит и записи одной звуковой дорожки (режим «моно»).
Самое высокое качество оцифрованного звука, соответствующее качеству аудио-CD, достигается при частоте дискретизации 48000 раз в секунду, глубине дискретизации 64 бит и записи двух звуковых дорожек (режим «стерео») [Слайд 16].
Рассмотрим формулу нахождения размера цифрового моно аудиофайла [Слайд 18].
Вопрос учителя: Как вы думаете, размер цифрового стерео аудиофайла измеряется по такой же формуле?
Ответ: Нет.
Сигнал записан для двух колонок, так как раздельно кодируются левый и правый каналы звучания [Слайд 19].
4. Теперь давайте ответим на вопрос, поставленный в начале урока.
Вопрос учителя: Отчего зависит размер звукового файла?
Ответ: В простейшем случае размер звукового файла зависит от времени звучания, глубины кодирования, частоты дискретизации и способа записи (моно, стерео).
Пусть время звучания звукового файла составляет 1 минуту, рассчитаем его размер при разной глубине кодирования.
Вопрос учителя: По какой формуле вычисляется размер звукового файла?
Ответ: размер моно аудиофайла вычисляется по формуле , стерео аудиофайла – .
Итак, нам известны время и глубина кодирования. Осталось узнать частоту дискретизации. Для кодировки выбирают одну из трех частот: 44,1 кГц (качество Audio CD), 22,05 кГц (радио), 11,025 кГц (качество телефонной связи), так как мы разбираем простейший случай, то возьмём частоту дискретизации равную 11,025 кГц
Рассчитаем сначала размер звукового файла с 16 битной глубиной кодирования, частотой дискретизации 11,025 кГц, записанного в режиме моно.
Для начала нам надо перевести время в секунды, а частоту дискретизации в Гц: 1мин = 60с, 11,025 кГц = 11250 Гц
Теперь рассчитаем размер стерео аудиофайла:
У нас в наличии флешь-накопитель объемом 4 Гб, значит:
Теперь рассчитаем размер звукового файла с 32 битной глубиной кодирования, частотой дискретизации 11,025 кГц, записанного в режиме моно.
Теперь рассчитаем размер стерео аудиофайла:
Рассчитаем количество звуковых файлов, которые поместятся на 4 Гб флешь-накопителе:
Теперь рассчитаем размер звукового файла с 64 битной глубиной кодирования, частотой дискретизации 11,025 кГц, записанного в режиме моно.
Теперь рассчитаем размер стерео аудиофайла:
Рассчитаем количество звуковых файлов, которые поместятся на флешь-накопителе:
Вопрос учителя: Какой мы можем сделать вывод на основе полученных результатов?
Ответ: Мы можем сделать вывод о том, что чем выше глубина кодирования, тем больше размер аудиофайла. При одинаковой частоте дискретизации, глубине кодирования и времени звучания звукового файла, стерео аудиофайл имеет больший объём, чем моно аудиофайл.
5. Подведение итогов урока. Оценка знаний и умений обучающихся.
Двоичное кодирование звуковой информации (0.31 MB)
0
887
61
Нравится
0
