資源簡介

數(shù)據(jù)編碼
一、基本說明
1.面向?qū)W生：高一年級(jí)
2.課課名稱：《數(shù)據(jù)編碼》（高中信息技術(shù)教科版必修一數(shù)據(jù)與計(jì)算第三章第一節(jié)）
3.教學(xué)時(shí)間：45分鐘
4.課時(shí)：1
二、教學(xué)目標(biāo)
1.了解各類數(shù)據(jù)采集的基本方法
2.能夠解釋文本、音頻等數(shù)據(jù)的編碼原理
3.理解數(shù)據(jù)編碼的意義和作用
三、教學(xué)重難點(diǎn)
（一）教學(xué)重點(diǎn)
理解數(shù)據(jù)化過程中采樣、量化、編碼三個(gè)主要過程。
（二）教學(xué)難點(diǎn)
認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)編碼的原理。
教學(xué)過程
【課前預(yù)習(xí)】（3min）
提前預(yù)習(xí)課本內(nèi)容并設(shè)置前置性題目，讓學(xué)生了解本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容。
【課題引入】（5min）
通過一段音頻的播放，想一想，錄制音頻時(shí)，聲音是如何如何存儲(chǔ)在電腦里面的？
模擬信號(hào) B．聲音壓縮 C．編碼 D．采樣 E．選擇聲音錄制軟件
學(xué)生通過以上題目，了解聲音信號(hào)的存儲(chǔ)過程。
【新知講授】（7min）
模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)
（1）模擬信號(hào)一般用傳感器直接獲得，如聲音、溫度、壓強(qiáng)等。模擬信號(hào)的值隨時(shí)間而連續(xù)變化，波形光滑。
這些數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)能直接處理嗎？——不能，必須轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。
(2)數(shù)字信號(hào)一般隨時(shí)間而產(chǎn)生非連續(xù)的變化。數(shù)字信號(hào)可以由模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化而來，數(shù)字信號(hào)的值即數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，可直接用計(jì)算機(jī)所能理解的二進(jìn)制表示，方便計(jì)算機(jī)對其處理。
聲音的數(shù)字化
模擬聲音數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的這一個(gè)過程，稱為聲音的數(shù)字化。
采樣：對模擬聲音信號(hào)按給定的時(shí)間間隔進(jìn)行采樣
量化：對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行量化
編碼：量化后的數(shù)據(jù)用二進(jìn)制數(shù)值表示
（1）采樣
在橫軸上按一定的時(shí)間間隔，從信號(hào)中取一個(gè)瞬時(shí)值，這個(gè)過程稱為采樣。
錄音采樣頻率越高，聲音還原度越好
但記錄的數(shù)據(jù)越多，存儲(chǔ)容量就越高
（2）量化
將第一步所得的振幅瞬時(shí)值往最接近的整數(shù)取整。
（3）編碼
將樣本值用二進(jìn)制表示的過程稱為編碼。
量化位數(shù)：每個(gè)幅值用16個(gè)二進(jìn)制位記錄，CD音質(zhì)的量化位數(shù)為16位，即用16個(gè)二進(jìn)制位記錄一個(gè)數(shù)值。
【活動(dòng)一設(shè)計(jì)】（8min）
通過選擇題的形式鞏固總結(jié)知識(shí)點(diǎn)。
1.關(guān)于模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)，下列說法錯(cuò)誤的是（ ）
A、按照取值特征，可以將信號(hào)分為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)
B、用傳感器直接獲得的信號(hào)一般為模擬信號(hào)
C、模擬信號(hào)的值是隨時(shí)間連續(xù)變化的，波形光滑，數(shù)字信號(hào)隨時(shí)間的變化是非連續(xù)的
D、用不同數(shù)字的組合表示的信號(hào)叫做數(shù)字信號(hào)
2.采樣頻率和量化位數(shù)是數(shù)字音頻系統(tǒng)中的兩個(gè)基本指標(biāo)，下列敘述正確的是( )
A、48kHz是量化位數(shù) B、16bit是量化位數(shù)
C、量化位數(shù)少的質(zhì)量高 D、采樣頻率低的質(zhì)量高
3.下面選項(xiàng)中屬于數(shù)字信號(hào)的是（ ）
A、膠卷上記錄的照片 B、電話線中傳輸?shù)男盘?hào)
C、錄音磁帶上記錄的信號(hào) D、計(jì)算機(jī)中的圖片文件
【新知講授】（7min）
(3)文件大小的計(jì)算。
文件大小＝采樣頻率×量化位數(shù)×聲道數(shù)×?xí)r間（秒）
計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的最小單位是二進(jìn)制位，用比特（bit）表示。
計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的基本單位是字節(jié)（Byte,簡寫為B）, 8比特為一個(gè)字節(jié)。
【活動(dòng)二設(shè)計(jì)】（8min）
通過計(jì)算題掌握文件大小計(jì)算方法。
1.一段時(shí)長為1分鐘的雙聲道立體聲的無壓縮音頻（采樣頻率為44.1kHz，量化位數(shù)為16位），占用的存儲(chǔ)空間是多少M(fèi)B（精確到0.1）？
2.一張CD光盤的容量大約為700MB，能容納多長時(shí)間的無壓縮雙聲道立體聲CD音頻（采樣頻率為44.1kHz，量化位數(shù)為16位）？
【課堂拓展】（2min）
除了聲音信號(hào)，生活中還有很多數(shù)據(jù)類型可以采集，且都有各自的編碼方式。
【課堂總結(jié)與鞏固】(5min)
總結(jié)模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的知識(shí)點(diǎn)以及聲音數(shù)字化的三個(gè)過程。并通過幾個(gè)選擇題鞏固本節(jié)課的知識(shí)點(diǎn)。
1.關(guān)于聲音的數(shù)字化，下列說法錯(cuò)誤的是（ ）
A、連續(xù)的音頻信號(hào)可以存放在計(jì)算機(jī)中
B、在時(shí)間軸上按照一定的時(shí)間間隔取一系列時(shí)刻得到每個(gè)時(shí)刻對應(yīng)的聲波信號(hào)的瞬時(shí)振幅值，這一過程為采樣
C、對區(qū)間的采樣點(diǎn)按四舍五入的規(guī)則取整選值，這個(gè)過程稱為量化
D、將量化后的數(shù)據(jù)用計(jì)算機(jī)能夠存儲(chǔ)和處理的二進(jìn)制數(shù)值表示，即編碼
2.由中國自主研制的嫦娥三號(hào)飛船于2013年12月2日成功發(fā)射，它在軌運(yùn)行時(shí)不斷發(fā)回科學(xué)探測數(shù)據(jù)。科學(xué)探測數(shù)據(jù)的計(jì)量單位通常為TB，1TB等于( )
A、1024B B、1024KB C、1024GB D、1024MB
3.6MB的存儲(chǔ)空間，若要存儲(chǔ)大小為1024KB的照片，最多能存放( )
A、14張 B、15張 C、16張 D、17張
五、板書設(shè)計(jì)
數(shù)據(jù)編碼

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