Класс: 8
Раздел 5. Технология мультимедиа.
Урок №2. Тема урока: «Представление звука в памяти компьютера. Аналоговый и цифровой звук. Запись звука».
Профиль: Общеобразовательный.
Цели урока: Познакомить учащихся со способами аналогового и цифрового представления звука. Освоить принципы записи звука с использованием цифровой техники. Научиться записывать звук с использованием цифровой техники.
Средства обучения:
И.Г.Семакин, Л.А.Залогова, С.И.Русаков, Л.В.Шестакова Информатика и ИКТ: учебник для 8 класса. – М.:БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009;
Электронный ресурс: авторская презентация «Представление звука»
Программное обеспечение: audacity-win-unicode-1.3.12
Технические средства обучения: персональный компьютер, проектор, микрофон.
План урока:
I. Актуализация опорных знаний по теме.
II. Изучение нового материала.
III. Закрепление изученного.
IV. Подведение итогов урока. Домашнее задание.
Ход урока
I. Актуализация опорных знаний
Учитель: Здравствуйте, ребята! Садитесь, пожалуйста. Прежде, чем мы приступим к изучению нового материала, вам необходимо ответить на следующие вопросы.
Учитель: С какими мультимедийными продуктами вам приходилось сталкиваться (наблюдать или взаимодействовать)?
Ученик: компьютерные обучающие программы по предметам, тренажеры ЕГЭ, электронные справочные системы, электронные энциклопедии, торговая реклама и др.
Учитель: какие устройства хранения мультимедийной информации вам известны?
Ученик: Так как мультимедиа продукты требуют больших объемов памяти, то для их хранения требуются емкие носители, такие как оптические компакт-диски (CD), имеющие емкость около 700 Мбайт или цифровые видеодиски - DVD, способные хранить от 4 Гбайт до 20 Гбайт информации.
II. Изучение нового материала
План изложения нового материала
1. История звукозаписывающей техники.
2. Аналоговое представление звука.
3. Цифровое представление звука.
4. Обработка звука.
a. Система ввода-вывода звука
b. Звуковые редакторы (назначение, возможности)
c. Форматы звуковых файлов.
d. Звуковой редактор audacity-win-unicode-1.3.12
Учитель: Тема урока «Представление звука в памяти компьютера. Аналоговый и цифровой звук. Запись звука».
Ребята записывают в тетрадь тему урока.
1. История звукозаписывающей техники.
Учитель: Стремительное развитие с конца XIX века технических средств хранения и передачи информации позволило изобретателю Томасу Эдисону изготовить фонограф. Фонограф Эдисона является первым в истории устройством для записи звука. Принцип работы фонографа: музыка или пение создают звуковые колебания, которые передаются на записывающую иглу фонографа. Игла оставляет бороздку с изменяющейся глубиной (звуковую дорожку) на поверхности вращающегося воскового валика (слайд№1).
Учитель: В середине ХХ века появился электрофон – электрический аналог патефона. В электрофоне колебания движущейся по звуковой дорожке иглы превращаются в непрерывный электрический сигнал (слайд №2).
Учитель: В ХХ веке с появлением магнитофона звуковая дорожка представляет собой линию с непрерывно изменяющейся намагниченностью. С помощью считывающей магнитной головки создается переменный электрический сигнал, который озвучивается акустической системой (слайд №3).
Ребята записывают основные даты истории звукозаписывающей техники.
2. Аналоговое представление звука.
Учитель: Магнитофон, электрофон, телефонная связь, радиосвязь осуществляли передачу звуковой информации с помощью непрерывного электрического сигнала, такая форма называется аналоговой (слайд №4).
Учащиеся записывают основное понятие и устройства, передающие звуковой сигнал в аналоговой форме.
3. Цифровое представление звука.
Учитель: Из физики известно, что звук – это колебания воздуха. Если преобразовать звук в электрический сигнал (например, с помощью микрофона), то видно плавно изменяющееся с течением времени напряжение. Для компьютерной обработки такой – аналоговый – сигнал нужно каким-то образом преобразовать в последовательность двоичных чисел. Делается это, например, так – измеряется напряжение через равные промежутки времени и полученные значения записываются в память компьютера. Этот процесс называется дискретизацией (или оцифровкой), а устройство, выполняющее его – аналого-цифровым преобразователем (АЦП)(слайд №5).
Дискретное цифровое представление сигнала – это таблица с результатами измерений физической величины в фиксированные моменты времени.
Качество полученного цифрового звука зависит от частоты дискретизации - количества измерений уровня громкости звука в единицу времени.
Чем большее количество измерений производится за 1 секунду (чем больше частота дискретизации), тем точнее «лесенка» цифрового звукового сигнала повторяет кривую аналогового сигнала (слайд №6).
Частота дискретизации звука — это количество измерений громкости звука за одну секунду, лежит в диапазоне от 8000 до 48 000 измерений громкости звука за одну секунду.
Глубина кодирования звука - это количество информации, которое необходимо для кодирования дискретных уровней громкости цифрового звука.
Если известна глубина кодирования, то количество уровней громкости цифрового звука можно рассчитать по формуле N = 2I.
Ребята записывают основные определения, внимательно слушают объяснение учителя и наблюдают, как меняется непрерывная зависимость громкости звука на дискретную последовательность уровней громкости.
4. Обработка звука.
a. Система ввода/вывода звука
Учитель: Ребята, какие устройства можно использовать для ввода и вывода звуковой информации в память компьютера?
Ученик: Микрофон – устройство ввода звуковой информации, акустические колонки или стереонаушники – это устройства вывода звуковой информации.
Учитель: Правильно. Для записи аналогового звука и его преобразования в цифровую форму используется микрофон, подключенный к звуковой плате (аудиоадаптеру). Воспроизведение звука, записанного в компьютерную память, также происходит с помощью аудиоадаптера, преобразующего оцифрованный звук в аналоговый электрический сигнал звуковой частоты, поступающий на акустические колонки или стереонаушники (слайд №7).
Учитель: Кроме устройств, используемых для ввода и вывода звуковой информации нам необходимо и программное обеспечение для работы со звуком.
b. Звуковые редакторы.
Учитель: Для чего нужны звуковые редакторы?
Ученик: Для записи, воспроизведения и редактирования звука.
Учитель: Оцифрованный звук представляется в звуковых редакторах в наглядной форме, поэтому операции копирования, перемещения и удаления частей звуковой дорожки можно легко осуществлять с помощью мыши.
Учитель: Что можно делать в звуковых редакторах?
- накладывать звуковые дорожки друг на друга (микшировать звуки);
- применять различные акустические эффекты (эхо, воспроизведение в обратном направлении и др.);
- изменять качество цифрового звука и объем звукового файла путем изменения частоты дискретизации и глубины кодирования.
Ребята записывают в тетради назначение и возможности звукового редактора.
c. Форматы звуковых файлов.
Учитель: В 1983 ведущие производители компьютеров и музыкальных синтезаторов разработали стандарт, определивший такую систему кодов. Он получил название MIDI. Конечно, такая система кодирования позволяет записать далеко не всякий звук, она годится только для инструментальной музыки. Но есть у нее и неоспоримые преимущества: чрезвычайно компактная запись, естественность для музыканта (практически любой MIDI-редактор позволяет работать с музыкой в виде обычных нот), легкость замены инструментов, изменения темпа и тональности мелодии.
WAV - универсальный формат без сжатия звуковых файлов;
МРЗ - формат со сжатием.
При сохранении звука в форматах со сжатием отбрасываются «избыточные» для человеческого восприятия звуковые частоты с малой интенсивностью.
Применение такого формата позволяет сжимать звуковые файлы в десятки раз, однако приводит к необратимой потере информации (файлы не могут быть восстановлены в первоначальном виде).
Ребята записывают форматы звуковых файлов и их особенности.
d. Звуковой редактор audacity-win-unicode-1.3.12
Учитель загружает данный редактор и знакомит учащихся с интерфейсом программы, меню.
Учитель: Ребята, кто желает поучаствовать в эксперименте? Итак, нам предстоит, воспользовавшись возможностью программы audacity-win-unicode-1.3.12 произвести запись звука, использовать эффекты и сохранить звуковой файл в формате со сжатием (mp3) и универсальном формате без сжатия (wav).
Ученик с помощью учителя выполняет запись звукового файла, вся информация выведена на экран. Ребята рассматривают осциллограмму, получившуюся после записи звука.
III. Закрепление изученного
Учитель: Приведите примеры технических устройств, в которых звук хранится и воспроизводится в аналоговой форме.
Ученик: фонограф, грампластинка, электрофон, магнитофон, телефонная связь, радиосвязь.
Учитель: Почему форму представления звука в компьютере можно называть дискретной и цифровой?
Ученик: Любые данные в памяти компьютера хранятся в виде цепочек битов, т.е. последовательностей нулей и единиц. Звук в компьютерной памяти хранится в дискретной форме, т.е. в виде цифр.
Учитель: Что такое АЦП и ЦАП?
Ученик: АЦП - преобразование из аналоговой формы в цифровую (дискретную); ЦАП – преобразование из цифровой формы в аналоговую.
IV. Подведение итогов. Домашнее задание
Учитель: Ребята, что мы узнали на этом уроке?
Ученики: На данном уроке мы познакомились с историей звукозаписывающей техники, узнали способы аналогового и цифрового представления звука. Выяснили, для чего нужны звуковые редакторы. Познакомились с форматами звуковых файлов. Выполнили запись звука с использованием цифровой техники и программы audacity-win-unicode-1.3.12
Учитель: Молодцы! Хочу поблагодарить ребят за активное участие на уроке. (Выставление оценок).
Домашнее задание записывается в дневник.
Урок окончен. Всем спасибо!