План – конспект урока информатики по теме: Кодирование и

План – конспект урока информатики по теме:
Кодирование и обработка звуковой информации
Учитель: Ямалтдинова Р.Т.
Класс: 9б
Тип урока: Тип урока: «открытие» нового знания.
Цель урока:
 ознакомление учащихся со звуковой информацией, способами кодирования звуковой
информации в компьютере
 развитие логического мышления, умения анализировать и обобщать;
Личностные УУД:
- любознательность;
- креативность мышления;
- находчивости,
- активности при решении задач;
- способности к организации своей деятельности;
-умения слушать и слышать собеседника
- сознательного принятия и соблюдения правил работы с компьютером в школьной сети, а также
правил поведения в компьютерном классе, направленное на сохранение школьного имущества и
своего здоровья и здоровья одноклассников
Регулятивные УУД:
-вносить коррективы в действия в случае расхождения результата решения задачи на основе ее
оценки и учета характера сделанных ошибок;
- выделять и осознавать то, что уже усвоено и что еще подлежит усвоению;
-осознавать качество и уровень усвоения.
- принимать познавательную цель, сохранять ее при выполнении учебных действий, регулировать
весь процесс их выполнения и четко выполнять требования познавательной задачи
Познавательные УУД:
- повторить определения растровой и векторной графики;
- решение задач на кодирование звуковой информации;
-осуществлять анализ объектов с выделением существенных и несущественных признаков;
-проводить сравнение и классификацию по заданным критериям;
-строить логические рассуждения- обобщать, делать выводы;
Коммуникативные УУД:
- выражать в речи свои мысли и действия;
- строить понятные для партнера высказывания,
- допускать возможность существования у людей различных точек зрения, в том числе не
совпадающих с его собственной.
Оборудование:
Тесты для групповой работы, проектор, ноутбук, 6 персональных компьютеров, карточки с
заданиями
План урока:
1. Организационный момент, вступительное слово учителя.
2. Актуализация знаний учащихся: опрос.
3. Постановка проблемной задачи, подведение учащихся к формулированию целей урока.
4. Первичное усвоение новых знаний.
5. Обобщение и первичное закрепление.
6. Пояснение преподавателя по ходу выполнения лабораторной работы. Выполнение
учащимися лабораторной работы.
7. Работа в группах: самостоятельное решение задачи(1 группа), тестирование(2 группа)
8. Подведение итогов(рефлексия), домашнее задание.
1
Ход урока
I.
Организационный момент.
II.
Актуализация знаний
На экране изображены различные изображения. Учитель задаёт вопросы группе:
1. Назовите, какие из увиденных, изображений являются растровыми, а какие векторными?
2. При увеличении масштаба, что происходит с этими изображениями?
3. Как представляются изображения в памяти компьютера?(ответы учеников)
III.
Формулирование темы, постановка целей и задач урока (показать слайд).
Хорошее начало – это половина сделанного. Мне хотелось бы узнать, с каким настроением мы
начинаем наш урок. У каждого на столе находится координатная плоскость. Постройте часть
общей кривой настроения и покажите мне. И так у нас хорошее начало.
Посмотрите на рисунки, а что это? (Звук) Верно. Ребята мы знаем. Как представить
графическую и текстовую информацию, а у вас дома есть на компьютере звуковые файлы? А
как они представлены в памяти компьютера?(ответы учеников). Как вы думаете, как звучит
тема нашего сегодняшнего урока? «Кодирование и обработка звуковой информации».
IV.
Первичное усвоение новых знаний.
Что такое звук(приложение 3)?(ответы учеников)
Из курса физики вам известно, что звук - это волнообразное давление воздуха (слайд ).
Если бы не было воздуха, мы бы не слышали никакого звука. В космосе нет звука.
Мы слышим звук потому, наши уши чувствительны к изменению давления воздуха - звуковым
волнам. Когда вы хлопаете в ладоши, воздух между ладонями выталкивается и создается звуковая
волна. Повышенное давление заставляет молекулы воздуха распространяться во все стороны со
скоростью звука, который равен 340 м/с. Когда волна достигает уха, она заставляет вибрировать
барабанную перепонку, с которой сигнал передается в мозг и вы слышите хлопок.
Хлопок - это короткое одиночное колебание, которое быстро затухает.
Для человека звук тем громче, чем больше амплитуда сигнала, и тем выше тон, чем больше
частота сигнала (слайд ).
Компьютер - устройство цифровое, поэтому непрерывный звуковой сигнал должен быть
преобразован в последовательность электрических импульсов (нулей и единиц) (слайд ).
Оцифровку звука выполняет специальное устройство на звуковой плате. Называется оно аналогоцифровой преобразователь (АЦП). Обратный процесс - воспроизведение закодированного звука
производится с помощью цифро-аналогового преобразователя (ЦАП). Весь процесс кодирования и
декодирования можно представить в виде следующей схемы (слайд).
В процессе кодирования непрерывного звукового сигнала производится его дискретизация по
времени, или, как говорят, "временная дискретизация". Рассмотрим плоскость, на которой
графически представлена звуковая волна, она разбивается на горизонтальные и вертикальные
линии (слайд).
Горизонтальные линии - это уровни громкости, а вертикальные - количество измерений за 1
секунду или частота дискретизации (Гц). Такой способ позволяет заменить непрерывную
зависимость на дискретную последовательность уровней громкости, каждой из которых
присваивается значение в двоичном коде.
Таким образом, гладкая кривая заменяется на последовательность "ступенек". Каждой "ступеньке"
присваивается значение громкости звука. Чем больше "ступенек", тем большее количество
уровней громкости будет выделено в процессе кодирования, и тем большее количество
информации будет нести значение каждого уровня и более качественным будет звучание.
Качество звука зависит от двух характеристик - глубины кодирования звука и частоты
дискретизации. Рассмотрим эти характеристики (слайд).
Глубина кодирования звука (I) - это количество бит, используемое для кодирования различных
уровней сигнала или состояний. Тогда общее количество таких состояний или уровней (N) можно
вычислить по формуле:N=2I.
Современные звуковые карты обеспечивают 16-битную глубину кодирования звука, и тогда общее
количество различных уровней будет: N = 2 16= 65536.
2
Частота дискретизации (М) - это количество измерений уровня звукового сигнала в единицу
времени. Эта характеристика показывает качество знания и точность процедуры двоичного
кодирования. Измеряется в герцах (Гц).
Одно измерение за одну секунду соответствует частоте 1 Гц, 1000 измерений за одну секунду - 1
килогерц (кГц). Частота дискретизации звукового сигнала может принимать значения от 8 до 48
кГц. При частоте 8 кГц качество дискретизированного звукового сигнала соответствует качеству
радиотрансляции, а при частоте 48 кГц - качеству звучания аудио-CD.
Высокое качество звучания достигается при частоте дискретизации 44 кГц и глубины кодирования
звука, равной 16 бит. Для мрачного, приглушенного звука характерны следующие параметры:
частота дискретизации - 11 кГц, глубина кодирования - 8 бит.
Параметр Качество звука Глубина кодирования Частота дискретизации
Радиотрансляция
8 бит
До 8 кГц
Среднее качество
8 бит или 16 бит
8-48 кГц
Звучание CD-диска
16 бит
До 48 кГц
Для того, чтобы найти объем звуковой информации, необходимо воспользоваться следующей
формулой (слайд 8):
V= M(v)*i*t*k,
где M(v) - частота дискретизации (в Гц),
i - глубина кодирования (в битах),
t - время звучания (в секундах),
k - режим (моно-1, стерео-2).
N=2 i,
где N - количество уровней громкости,
i - глубина звука (бит)
V.
Обобщение и первичное закрепление.
Решение задачи. Рассчитаем необходимый информационный объем аудиофайла,
длительностью 1 секунда при качестве кодирования 16 битов и частотой
дискретизации 48кГц.
Один ученик у доски решает задачу и подробно комментирует решение, остальные
записывают задачу в тетрадь.
Решение:
V=M*I*t *k
V= 48 000 * 16 * 1*1 = 768000 бит
Задача (слайд ): Рассчитайте объем стереоаудиофайла длительностью 20 секунд при 20-битном
кодировании и частоте дискредитации 44.1 кГц.
Решение (слайд ):
20 бит * 20 * 44100 * 2 = 35280000 бит = 4410000 байт = 4.41 Мб
Стандартные форматы звуковых файлов: MIDI, WAV, MP3. У каждого формата есть свои
достоинства и недостатки (слайд )
Программы для работы со звуком (слайд).
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.)
VI.
Пояснение преподавателя по ходу выполнения лабораторной работы. Выполнение
учащимися лабораторной работы. (Приложение1)
3
Сейчас мы перейдем к выполнению лабораторной работы, которая будет состоять из двух
частей: создание своего звукового файла с помощью программы Audacity, сохранение его в
формате wav для последующей обработки. Выполнение изменения параметров
стереозаписи с помощью стандартного приложения Звукозапись.
Знакомство с программой Audacity, нарезка стереозаписи.
Запустим программу Audacity, откроем предложенный MP3 файл.
Прослушаем его, используя кнопку Воспроизвести Для того, чтобы выделить
понравившийся фрагмент, нам понадобится инструмент Выделение (Selection Tool) Это
главный инструмент. С помощью этого инструмента выделяется фрагмент сигнала (для
выделения нескольких фрагментов надо одновременно с нажатием кнопки мыши нажать
клавишу Shift). Выделенный фрагмент сигнала копируется сочетанием клавиш Cntr+C.
Воспроизведение начинается с начала выделения.
Вставить CTRL+V
Удалить CTRL+K
Отмена CTRL+Z
Выделенный фрагмент скопируем (CTRL+C), откроем новый проект (Файл -> Новый),
вставим выбранный фрагмент (CTRL+V), прослушаем.
Сохраним созданную запись в формате WAV. Для этого выберем:
Дадим созданному файлу имя Исходный фрагмент, сохраним в папке ЛР_10.
Выполним изменение параметров стереозаписи с помощью стандартного приложения
Звукозапись.
Откроем стандартную программу Звукозапись (Пуск -> Программы -> Стандартные ->
Развлечения -> Звукозапись).
Откроем созданный файл Исходный фрагмент, прослушать, определить время звучания (на
рисунке оно составляет 20 секунд).
Чтобы изменить качество звучания аудиофрагмента, для этого выбрать в меню: Файл ->
Свойства -> Преобразовать. В раскрывающемся списке Атрибуты выбрать 8 кГц, 8 Бит,
Моно, нажать ОК. Прослушать полученный фрагмент.
Выполнить команду Сохранить как… Дать файлу имя 8_8_1.
Аналогичным образом выполнить остальные задания лабораторной работы. Заполнить
предложенную таблицу, где полученный размер файла узнать через свойства файла, а
теоретически вычисленный размер подсчитать по формуле, позволяющей определить
размер файла, по известным данным: время звучания, частота дискретизации, глубина
кодирования.
4
4. Выполнение учащимися лабораторной работы. После завершения выполнения работы
ученики делают вывод относительно качества звучания и информационного объема
соответствующих фрагментов звукозаписи.
Физминутка.
VII.
Работа в группах:
самостоятельное решение задач (1 группа), 2 группа - тестирование за компьютером
(Приложение 2)
Задачи
1. Оцените информационный объем моноаудиофайла длительностью звучания 20 с, если
"глубина" кодирования и частота дискретизации звукового сигнала равны
соответственно 8 бит и 8 кГц
Решение:
V=M*I*t*k
V= 8 000 *8 * 20 * 1 = 1 280 000 бит
2. Рассчитайте время звучания моноаудиофайла, если при 16-битном кодировании и
частоте дискретизации 32 кГц его объем равен 700 Кбайт
Ответ:358,4
VIII. Подведение итогов. Рефлексия
Молодцы с тестированием и самостоятельным решением задач справились!
IX.
Закончите фразы:
Сегодня на уроке я узнал(а)….
Мне на уроке было интересно …
Труднее всего было …
Я справился(лась) ….
Домашнее задание
Задачи:
1. Оцените информационный объем моноаудиофайла длительностью звучания
1 мин. если "глубина" кодирования и частота дискретизации звукового сигнала равны
соответственно: 16 бит и 48 кГц.
2. Определите качество звука, ели известно, что объём моноаудиофайла длительностью
звучания в 10 сек. Равен
А) 940 Кбайт;
Б) 157 Кбайт
5