Технологическая карта урока по теме «Кодирование звуковой информации", презентация»

• 1 слайд

  КОДИРОВАНИЕ ЗВУКОВОЙ ИНФОРМАЦИИ
  ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ В КОМПЬЮТЕРЕ
  

• 2 слайд

  Ключевые слова
  звук
  звукозапись
  частота дискретизация
  глубина кодирования звука (разрешение)
  звуковая информация
  кодирование
  

• 3 слайд

  Звук и его характеристики
  Звук – это распространяющиеся в воздухе, воде или другой среде волны с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой.
  !
  A(t)
  Низкий звук
  Высокий звук
  АМПЛИТУДА
  ПЕРИОД
  1
  ПЕРИОД
  ЧАСТОТА =
  t
  

• 4 слайд

  Громкость звука
  10
  20
  30
  40
  50
  60
  70
  80
  90
  100
  110
  120
  130
  140
  0
  дБ
  мкПа
  1 000
  10 000
  100 000
  1 000 000
  10 000 000
  100 000 000
  100
  20
  ФЕЙЕРВЕРК
  ДИСКОТЕКА
  ОФИС
  САМОЛЕТ НА ВЗЛЁТЕ
  ГОРОДСКАЯ УЛИЦА
  СЕЛЬСКАЯ МЕСТНОСТЬ
  ШЕЛЕСТ ЛИСТВЫ
  ДОЖДЬ
  

• 5 слайд

  АНАЛОГОВАЯ
  ЦИФРОВАЯ
  Понятие звукозаписи
  Звукозапись – это процесс сохранения информации о параметрах звуковых волн.
  !
  На носителе размещается непрерывный
  «слепок»
  звуковой волны
  
  На грампластинке пропечатывается непрерывная канавка, изгибы которой повторяют амплитуду и частоту звука
  Непрерывный звуковой сигнал преобразовывается в цифровую дискретную форму
  (в последовательность электрических импульсов – двоичных нулей и единиц)
  
  Звуковая дорожка аудио компакт-диска содержит
  участки с различной отражающей способностью
  

• 6 слайд

  Оцифровка звука
  Чтобы компьютер мог обрабатывать звук, непрерывный звуковой сигнал должен быть преобразован в цифровую дискретную форму.
  Временна́я дискретизация
  аналоговый звуковой сигнал разби-вается на отдельные маленькие временны́е участки и для каждого участка устанавливается определенная величина интенсивности звука
  Квантование
  результаты измерений записываются в циф-ровом виде с ограниченной точностью
  

• 7 слайд

  Оцифровка звука
  ШАГ ДИСКРЕТИЗАЦИИ
  ПОГРЕШНОСТЬ КВАНТОВАНИЯ
  ИЗМЕРЕННОЕ ЗНАЧЕНИЕ СИГНАЛА
  ОКРУГЛЕННОЕ ЗНАЧЕНИЕ СИГНАЛА
  ШАГ КВАНТОВАНИЯ
  

• 8 слайд

  Параметры оцифровки звука
  Частота дискретизации – количество измерений громкости за одну секунду.
  !
  Глубина кодирования звука или разрешение – это количество информации, которое необходимо для кодирования дискретных уровней громкости цифро-вого звука.
  !
  Качество звукозаписи зависит от частоты дискретизации и от глубины кодирования звука.
  Частота дискретизации измеряется в герцах (Гц) и килогерцах (кГц).
  1 кГц = 1000 Гц. Частота дискретизации, равная 100 Гц означает, что за одну секунду проводилось 100 измерений громкости звука.
  Будем обозначать частоту греческой буквой ν (ню).
  Если под запись одного результата измерения громкости в памяти компьютера отведено i бит, то можно закодировать ровно 2i разных результатов измерений
  

• 9 слайд

  Примеры параметров оцифровки звука
  НИЗКОЕ КАЧЕСТВО
  ВЫСОКОЕ КАЧЕСТВО
  

• 10 слайд

  Вопросы и задания
  Задание 1. В Новый год Петя Иванов записал бой курантов. Перезвон длился 20 секунд, а бой курантов – еще 40 секунд. 
  Определите объём полученного моноаудио-файла (в килобайтах), записанного с глубиной кодирования 8 бит и частотой дискретизации 8 кГц.
  Дано:
  t = 20 с + 40 с = 60 c
  i = 8 бит = 1 байт
  ν = 8 кГц = 8000 Гц
  
  
  I - ?
  I =
  Ответ: 468,75 Кбайта
  60·1·8000
  1024
  Кб = 468,75 Кб
  

• 11 слайд

  Самое главное
  Звук – это распространяющиеся в воздухе, воде или другой среде волны с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой.
  Чтобы компьютер мог обрабатывать звук, непрерывный звуковой сигнал должен быть преобразован в цифровую дискретную форму. Для этого его подвергают временной дискретизации и квантованию: параметры звукового сигнала измеряются не непрерывно, а через определенные промежутки времени (временная дискретизация); результаты измерений записываются в цифровом виде с ограниченной точностью (квантование).
  

• 12 слайд

  Самое главное
  Таким образом, при оцифровке звука искажение сохраняемого сигнала происходит дважды: во-первых, при дискретизации теряется информация об истинном изменении звука между измерениями, а во-вторых, при квантовании сохраняются не точные, а близкие к ним дискретные значения.
  Объём оцифрованного звукового фрагмента в битах находится как произведение частоты дискретизации в Гц, глубины кодирования звука в битах, длительности звучания записи в секундах и количества каналов.
  

• 13 слайд

  Вопросы и задания
  Задание 2. Производится четырёхканальная (квадро) звуко-запись с частотой дискретизации 32 кГц и 32-битным разрешением. Запись длится 2 минуты 8 секунд, её резуль-таты заносятся в файл, сжатие данных не производится. Определите приблизительно размер полученного файла (в мегабайтах). В качестве ответа укажите ближайшее к размеру файла целое число, кратное 10.
  Дано:
  ν = 32 кГц = 32000 Гц
  i = 32 бит
  t = 2 мин 8 с = 128 c
  k = 4 (квадро)
  
  
  
  I - ?
  I =
  Ответ: 60 Мбайт
  4·32000·32·128
  1024·1024·8
  Мб =
  =
  22·25·23·125·25·27
  223
  62,5 Мб
  Мб =
  ≈ 60 Мб
  

• 14 слайд

  Вопросы и задания
  Задание 3. Музыкальный фрагмент был записан в формате моно, оцифрован и сохранён в виде файла без сжатия данных. Размер полученного файла – 24 Мбайта. Затем тот же музыкальный фрагмент был записан повторно в формате стерео (двухканальная запись) и оцифрован с разрешением в 4 раза выше и частотой дискретизации в 1,5 раза меньше, чем в первый раз. Сжатие данных не производилось. Укажите в мегабайтах размер файла, полученного при повторной записи.
  Дано:
  I1 = 24 Mб
  k1 = 1 (моно)
  k2 = 2 (стерео)
  i2 = 4· i1
  ν2 = ν1 / 1,5
  
  I2 - ?
  I1 = tзв. · k1· i1 · ν1 = tзв. · i1 · ν1
  
  I2 = tзв.· k2 · i2 · ν2 = tзв.· 2 · 4· i1 · ν1 /1,5
  I2 = 8 · 24 / 1,5 = 128 (Мбайт)
  Ответ: 128 Мбайт
  = 8· I1 /1,5
  

• 15 слайд

  Вопросы и задания
  Задание 4. Музыкальный фрагмент был оцифрован и записан в виде файла без сжатия данных. Полученный файл был передан в город А по каналу связи за 64 секунды. Затем тот же музыкальный фрагмент был оцифрован повторно с разрешением в 2 раза выше и частотой дискретизации в 3 раза выше, чем в первый раз. Сжатие данных не производилось. Полученный файл был передан в город Б. Пропускная способность канала связи с городом Б в 4 раза выше, чем канала связи с городом А. Сколько секунд длилась передача файла в город Б?
  Дано:
  t1 = 64 с
  i2 = 2· i1
  ν2 = 3· ν1
  V2 = 4· V1
  
  
  t2 - ?
  I1 = tзв. · i1 · ν1
  I2 = tзв. · i2 · ν2 = tзв. · 2 · i1 · 3 · ν1= 6· I1
  t2 = I2 / V2 = 6 · I1 / (4 · V1) = 6/4 · t1
  t2 = 6 / 4 · 64 = 96 (с)
  Ответ: 96 секунд
  

• 16 слайд

  Информационные источники
  http://www.pngall.com/wp-content/uploads/2016/05/Fireworks-PNG-Clipart.png
  http://7428.net/2013/07/city-landmarks-silhouette.html
  http://h1.hqtexture.com/71/7055/1393022983-content-3.jpg
  http://cliparting.com/wp-content/uploads/2016/07/Free-rain-clipart-public-domain-rain-clip-art-images-and-graphics.jpeg
  https://www.weblancer.net/download/1063079.jpg
  http://img1.liveinternet.ru/images/attach/b/4/103/621/103621195_large_9.png
  http://cbs1sao.ru/f/3/didzhey_1600x1200.jpg
  http://www.easyfreeclipart.com/
  http://wallpapera.ru/images/trueimg/originals/32/2155F9B1DA81-32.jpg
  https://img06.rl0.ru/50eb8b9c2f2c7303c2db650a97bb7e7b/c1378x1398/d-a.d-cd.net/6db6c1u-960.jpg
  http://img-fotki.yandex.ru/get/4405/svetlera.7a/0_51c5e_1d578c50_XL.jpg
  http://hqlture.com/wp-content/uploads/2014/04/ours.jpg
  

 ПЛАН УРОКА ИНФОРМАТИКИ  в 10 классе 

«Кодирование  звуковой информации»          

Учитель МБОУ «СОШ» с. Усть-Уса Волков Вячеслав Аркадьевич            

           Тема урока: Кодирование  звуковой информации

Тип урока: Урок изучения нового материала

Цели урока:

·         Образовательные: ознакомление учащихся с волновой формой представления звука, основными характеристиками звука, способами кодирования звуковой информации в компьютере, стандартным программным обеспечением звукозаписи, стандартными форматами звуковых файлов;

·         Развивающие: развитие логического мышления, умений анализировать представленный материал и обобщать;

·         Воспитательные: воспитание самостоятельности, усидчивости, внимательности

·          

Оборудование: мультимедийный проектор.

ПЛАН УРОКА

1. Организационный момент                    (2мин.)

2. Повторение предыдущего материала  (8 мин)

3. Изучение нового материала                  (14 мин)

4.Физпауза                                                   (3 мин)

5.Закрепление нового материала              ( 10 мин)

6. Подведение итогов                                 (2 мин)

7. Домашнее задание                                  (1 мин)

Ход урока

1.Организационный момент

Приветсвие, проверка отсутствующих, проверка  готовности учащихся к уроку. Озвучить цели и план урока.

2.Повторение предыдущего материала

Вопросы к учащимся:

1.      Что такое информация?

2.      Какие виды информации вы знаете?

3.      Как представлена текстовая, числовая, графическая информация в компьютере?

4.      Какие способы кодирования информации вы знаете ?

3.Изучение нового материала

Тема  урока: Кодирование и обработка звуковой информации

Вопросы к учащимся:

1.      Что в вашем представлении является звуком?

2.      Какими характеристиками обладает звук?

(Звук представляет собой распространяющуюся в воздухе, воде или другой среде волну с непрерывно меняющейся интенсивностью(амплитуда) и частотой).

Характеристики звука

Одной из характеристик звука является тон звука:

Тон звука - определяется частотой звуковой волны (или, периодом волны). Чем выше частота, тем выше звучание. Проводится эксперимент по сравнению частоты звука, (flash-анимация)

Частота звука измеряется в герцах (Гц) или килогерцах (КГц). 1 Гц = 1/с. То есть колебание в 1 Гц соответствует волне с периодом в 1 секунду.

Громкость звука - определяется интенсивностью сигнала. Чем выше интенсивностью звуковой волны, тем громче сигнал. Громкость звука измеряется децибеллах и обозначается дБ. Единица измерения, названная в честь Александра Грэма Белла.

Человеческое ухо воспринимает звук с частотой от 20 колебаний в секунду (низкий звук) до 20 000 колебаний в секунду (высокий звук).

Громкость — это уровень мощности, которая пропорциональна интенсивности звукового сигнала. Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки. Диапазон частоты дискретизации звука  от 8000 до 48000 измерений за одну секунду.

По этому для перевода в компьютер аналоговый звуковой сигнал необходимо превратить в цифровой. Для воспроизведения же - наоборот - цифровой сигнал необходимо превратить в аналоговый. Для этого используются специальные устройства: аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП). Оба эти устройства встроены в звуковую карту вашего компьютера.

Частота дискретизации звука - это количество измерений громкости звука за одну секунду

Глубина кодирования звука

Уровни громкости звука можно рассматривать как набор возможных состояний N, для кодирования которых необходимо определенное количество информации I, которое называется глубиной кодирования звука

N=2^I

                                  N – Количество уровней громкости
                                  I – Глубина кодирования

ПРИМЕР

Глубина кодирования звука составляет 16 битов, тогда количество уровней громкости звука равно:

            N = 2I   = 216    = 65 536

Чем больше частота и глубина дискретизации звука, тем более качественным будет звучание оцифрованного звука

·         Самое низкое качество: телефонная связь при частоте дискретизации 8000 раз в секунду глубине дискретизации 8 битов и записи одной звуковой дорожки (моно)

·         Самое высокое качество: аудио-CD при частоте дискретизации 48000 раз в секунду глубине дискретизации 16 битов и записи двух звуковых дорожек (стерео)

Стандартные форматы звуковых файлов

·         WAV (Windows Wave)

·         MP3 (MPEG I, layer 3)

Звуковые редакторы осуществляют запись, воспроизведение, редактирование звука, микширование (наложение звуковых дорожек друг на друга),  применение звуковых эффектов  (эхо, воспроизведение в обратном направлении и т.д.)

4.Физпауза

 И.П. – сидя на стуле:

1.      Наклоны головы налево и направо.

2.      Поворот головы вперед, назад.

3.      Поворот головы налево, направо.

Темп медленный. Повторить 5 раз.

 5.Закрепление нового материала    

 1. Оцените информационный объем моноаудиофайла длительностью звучания 20 с, если глубина кодирования и частота дискретизации звукового сигнала равны соответственно 8 бит и 8 кГц.

2. Рассчитайте время звучания моноаудиофайла, если при 16-битном кодировании и частоте дискретизации 32 кГц его объем равен 700 Кбайт.

6. Подведение итогов

Учащимся за выполненную практическую работу выставляются оценки, затем если возникали вопросы или трудности при выполнении задания, обсуждаются и решаются возникающие трудности.

7. Домашнее задание

§16. (стр. 164-165)  (ответить на вопросы 1, 2 в конце параграфа и выполнить задание 7 письменно)