信息技術(shù)高一下浙教版《多媒體技術(shù)應(yīng)用》第三章 第1節(jié) 多媒體數(shù)據(jù)文件與壓縮

1、信息技術(shù)高一下 浙教版多媒體技術(shù)應(yīng)用第三章 第1節(jié) 多媒體數(shù)據(jù)文件與壓縮n 本節(jié)內(nèi)容理論性較強(qiáng)，教學(xué)過程以講授法結(jié)合實例演示為主。為了避免理論給人的枯燥感，在教學(xué)設(shè)計過程中采取多種方法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并盡可能的讓這種興趣能夠維持并貫穿整堂課。n 在引入新課時，采取了一個“幫文件寶寶找回家”的flash游戲，學(xué)生通過對游戲的動手操作，激發(fā)興趣，同時復(fù)習(xí)了多媒體文件類型的知識，再通過老師的講解鞏固這部分知識。n 在多媒體數(shù)據(jù)壓縮部分的講解過程中引入圖片、動畫、聲音等實例，學(xué)生通過觀察分析這些實例，在維持學(xué)習(xí)興趣的同時，增進(jìn)對知識的理解。同時通過問題的設(shè)置和解答，讓學(xué)生處于一種思考的情境之中。而

2、講解時盡可能與學(xué)生日常生活中的例子結(jié)合，讓學(xué)生覺得知識就在身邊。n 最后通過有針對性的操作和練習(xí)，加強(qiáng)對知識的理解和運(yùn)用?？紤]到不同學(xué)生操作水平的差異，設(shè)置了所有學(xué)生都要完成的實踐一，為學(xué)有余力的同學(xué)設(shè)置了提高練習(xí)。同時對操作不是很熟練的同學(xué)提供完整的帶提示屏幕錄像供參考。n 根據(jù)學(xué)生理解能力的特點，在整個設(shè)計過程中要注意前后知識的連續(xù)性，從已有知識導(dǎo)出新知識點要自然，做到由易及難、層層深入，從而完成各知識點的落實。【教材分析】n 本課是第三章“媒體的采集與制作”的第一節(jié)課，主要內(nèi)容有兩塊：多媒體文件的類型和多媒體文件的壓縮技術(shù)。其中多媒體文件類型相關(guān)的知識在高一上半個學(xué)期和前2章中已經(jīng)有很大

3、程度的涉及。因此在講解時應(yīng)該以復(fù)習(xí)、歸納為主，在此基礎(chǔ)上補(bǔ)充新的文件類型知識。多媒體文件的壓縮部分新知識較多，但可以和學(xué)過的文件容量，圖像和聲音的基本知識相結(jié)合。n 學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)意見對本節(jié)課涉及到的兩部分內(nèi)容僅要求了解，初步掌握多媒體數(shù)據(jù)量及壓縮比的計算。不要求識記各種壓縮標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合學(xué)生的實際情況，對于常見的特別是本學(xué)期要學(xué)到的幾種多媒體文件的類型應(yīng)該要求熟記，并且能夠知道每類多媒體的常用壓縮文件格式，學(xué)會在設(shè)計中應(yīng)用這些文件。為后續(xù)章節(jié)的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)?！緦W(xué)情分析】n 學(xué)生在此之前已經(jīng)有了一定的文件類型和多媒體的基本知識，因此對于第一部分文件類型的理解應(yīng)該不存在大的問題。對于壓縮概念中的冗余和

4、失真的概念，有些學(xué)生第一次接觸到，理解可能會有些困難，可以通過簡單、直觀的例子幫助其理解。n 操作部分，根據(jù)學(xué)生水平呈橄欖形分布的特點。設(shè)置普通練習(xí)和提高練習(xí)，針對不同水平的學(xué)生，同時為操作能力較弱的同學(xué)提供演示錄像，幫助其完成。【教學(xué)目標(biāo)】知識與技能：熟悉多媒體數(shù)據(jù)文件類型。了解多媒體文件壓縮的基本原理。熟悉常見的多媒體壓縮文件。掌握常見圖像文件格式的轉(zhuǎn)換。過程與方法:提高分析問題、解決問題的能力，適應(yīng)探究型的學(xué)習(xí)方法。情感與發(fā)展：體會多媒體技術(shù)與生活的緊密結(jié)合，培養(yǎng)對多媒體設(shè)計的興趣?！局攸c難點】重點：多媒體文件類型數(shù)據(jù)的4種冗余多媒體數(shù)據(jù)的失真與壓縮圖像文件格式的轉(zhuǎn)換難點：數(shù)據(jù)的4種冗余

5、圖像文件格式的轉(zhuǎn)換【教學(xué)策略與手段】新課以游戲引入，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。中間以講授法為主，配合多媒體實例演示，穿插情境設(shè)置和問題提出，引導(dǎo)學(xué)生思考和探究，最后通過針對性練習(xí)實踐，鞏固知識和熟悉應(yīng)用。【課前準(zhǔn)備】1. PowerPoint課件多媒體數(shù)據(jù)文件及壓縮2. 學(xué)生游戲“回家.exe”制作3. 演示用聲音文件制作4. 學(xué)生實踐報告設(shè)計,演示錄像錄制5. 練習(xí)軟件“天億圖像格式轉(zhuǎn)換器”，“GoldWave”準(zhǔn)備所需教學(xué)環(huán)境：計算機(jī)房、投影儀或網(wǎng)絡(luò)教學(xué)軟件、教師機(jī)具備音箱【教學(xué)過程】一、創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)興趣教師： 在我們以前的學(xué)習(xí)中，我們經(jīng)常提到多媒體的概念，那么同學(xué)們說說看，多媒體都包括哪些東西？（

6、文字、圖片、聲音、視頻、動畫）那在電腦里如何區(qū)分多媒體文件呢？（文件的擴(kuò)展名）現(xiàn)在有很多的多媒體文件寶寶迷路了，你能幫它們找到自己的家嗎？我們先來玩一個幫文件找回家的游戲。學(xué)生活動：打開“回家.exe”文件，在玩游戲的過程中，完成文件類型的分類的任務(wù)。設(shè)計意圖 ：通過前面的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)了解了多媒體技術(shù)的基本知識以及在社會生活中的一些應(yīng)用，以游戲方式幫助學(xué)生鞏固、加深對多媒體常見文件類型（文本，圖像，聲音，動畫，視頻）的認(rèn)識，同時激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣。二、教學(xué)過程教師：同學(xué)們觀察一下，游戲中的文件寶寶有胖有瘦，說明了一個什么問題？（不同文件類型的容量有大有?。?。其中比較大的是視頻，聲音，和圖像，那么

7、我們是希望文件大些好呢還是小些好？（當(dāng)然是小些好，文件小了，同樣的存儲空間可以裝下更多的文件。）怎么才能把文件變?。浚ㄟM(jìn)行壓縮）引出下面的內(nèi)容。學(xué)生活動：講玩游戲過程中觀察到的現(xiàn)象，視頻，聲音，和圖像文件體積大一點。領(lǐng)會不同的文件類型的特點。設(shè)計意圖 ：游戲中的文件寶寶有胖有瘦的現(xiàn)象，激發(fā)學(xué)生探索新知，從而自然的引入新課。問題1：為什么要對文件進(jìn)行壓縮？（不對文件進(jìn)行壓縮會出現(xiàn)什么情況？）教師:一段用44.1kHz采樣頻率，16位量化等級的立體聲，1秒鐘的數(shù)據(jù)量為176.4KB，一分鐘大約要10.6MB。一首3分鐘的音樂要占用約30MB。提問：很多同學(xué)都有自己的mp3播放器，一個存儲容量為51

8、2MB的mp3播放器能裝多少首這樣的音樂呢？學(xué)生：只能裝十幾首歌。太少教師:一段圖象分辨率為640×480，32位色彩的視頻影像，其中一副畫面所占數(shù)據(jù)量是640×480×4約1.2MB,如果視頻播放速率是25幀/秒，每秒鐘的 數(shù)據(jù)量是30MB。提問：一張650MB的光盤只能放21秒鐘的內(nèi)容。一部2個小時的電影要用多少張光盤？學(xué)生：要300多張。都覺得不現(xiàn)實！得出結(jié)論：未壓縮的原始文件，容量太大，不方便存儲，編輯，和傳輸。設(shè)計意圖 一方面讓學(xué)生回顧文件大小的計算方式，同時也是為了讓學(xué)生更清的了解為什么要對文件進(jìn)行壓縮。問題2：怎么才能對文件進(jìn)行壓縮？教師:引出多媒體

9、數(shù)據(jù)壓縮的兩大途徑：（1）數(shù)據(jù)本身存在冗余,對冗余信息進(jìn)行有效的處理能減少文件的容量.（2）多媒體本身允許有少量的失真以換取文件容量的減少講授“冗余”和“失真”的概念。注意“冗余”不等于“多于”。學(xué)生活動：根據(jù)幾個實例來認(rèn)識多媒體數(shù)據(jù)中的4種冗余類型。觀察并分析各個實例素材，體會冗余的產(chǎn)生和壓縮的基本原理空間冗余：教師: 觀察圖片一，有大片相同顏色的藍(lán)色天空，因此存在空間冗余。怎么處理冗余以壓縮文件呢？同學(xué)們回憶一下，圖像是怎么存儲的呢？學(xué)生：圖像的基本單位是“像素”，存儲時要將圖像中每個像素的顏色信息都保存起來。教師：如果按照這種圖像存儲方式，雖然天空都是藍(lán)色，還是要把每個像素的顏色都單獨保

10、存下來：形如“藍(lán)藍(lán)藍(lán)藍(lán)藍(lán)?！?。怎么簡化冗余？學(xué)生：可以表示成諸如“60個藍(lán)”的方式，就能起到壓縮文件的目的。結(jié)構(gòu)冗余：教師：觀察圖片2，有非常強(qiáng)的規(guī)律性的結(jié)構(gòu)，存在結(jié)構(gòu)冗余。和空間冗余有什么異同？結(jié)構(gòu)冗余怎么去除呢？學(xué)生：放大了的空間冗余，以最基本的黑白為單位保存位置信息就能簡化了。時間冗余：教師：演示“流星”動畫，我們看到動畫前后幀背景是不變的，相鄰圖像之間有較大的相關(guān)性，這種叫做時間冗余。 同學(xué)們想想看這種冗余有什么樣的方法去除？學(xué)生：背景既然相同，保存一幅就可以了，不用逐幀保存，星星也不用逐幀保存，只要保存變化的位置信息就可以了。視覺冗余：教師：人的視覺系統(tǒng)，對圖像的任何變化，并不是都能

11、感知的。人類一般的分辨能力為26灰度等級，圖像一般采用28灰度等級，產(chǎn)生了視覺冗余。該怎么辦呢？學(xué)生：去除這些人眼不能分辨的數(shù)據(jù)可以減小文件的大小。簡單介紹圖像灰度知識。教師小結(jié)：空間冗余、結(jié)構(gòu)冗余、時間冗余、視覺冗余以上是多媒體數(shù)據(jù)中常見的4種冗余，有時，一個文件中可能同時存在多種冗余。第一種壓縮方法就是簡化或清除文件中的冗余數(shù)據(jù)以達(dá)到減少文件容量的目的。設(shè)計意圖:通過實例讓學(xué)生先觀察再思考，然后再回答，對4種冗余的特點和相應(yīng)的清除方法有初步的了解。6教師：第二種壓縮的方法是利用多媒體文件的失真實現(xiàn)的，通過這種方法壓縮得到的文件有什么特點呢？我們也通過一個例子來看一看。播放一段原始WAV格式

12、的音樂和壓縮質(zhì)量較好的MP3格式的音樂，同學(xué)們仔細(xì)分辨一下，這兩段相同的音樂音質(zhì)差別大嗎？學(xué)生：好像聽不出什么差別，音質(zhì)差不多。（如果有學(xué)生說有差別，可以夸他耳朵比一般人要靈敏）教師：再對比一下兩個文件的大小，有什么區(qū)別？學(xué)生：和wav文件相比，mp3文件小很多。怎么做到的？教師：由于人耳的聽覺特點和人眼的視覺特點，允許信號在一定程度上存在失真以減少文件的大小。因為人耳的聽覺頻率范圍是20-20k Hz ，而且人耳對高頻信號不太敏感，去除這些信息會造成數(shù)據(jù)的失真，但是人耳基本分辨不出，卻可以大大減小文件所占空間。再選擇一個壓縮比較大的mp3文件，比剛才那個mp3文件又小了很多，大家聽聽看和剛才

13、音樂的音質(zhì)比有什么區(qū)別？學(xué)生：音質(zhì)明顯差很多。得出結(jié)論：這種以失真為主的壓縮方式，數(shù)據(jù)的質(zhì)量高，文件大小就大，質(zhì)量差，文件就小。壓縮時要在數(shù)據(jù)的質(zhì)量和大小之間找到一個平衡。設(shè)計意圖：根據(jù)學(xué)生認(rèn)知的特點，通過最直接的直觀體驗，引發(fā)思考，循序漸進(jìn)的引領(lǐng)學(xué)生深入和探究，讓經(jīng)過學(xué)生思考所得到的知識牢牢的扎根于腦海中。7教師：與壓縮相對應(yīng)，把壓縮文件的還原的過程稱為解壓縮。解壓縮的最佳效果就是能和壓縮前一模一樣。上面提到的多媒體壓縮技術(shù)，解壓縮后能不能做到和原來一模一樣？學(xué)生：不能，壓縮時有失真。教師：我們把這種文件在解壓縮后不能準(zhǔn)確復(fù)原信息的壓縮方式稱為有損壓縮。一般的多媒體壓縮都屬于有損壓縮。而把文

14、件解壓縮后與原文件一模一樣的壓縮方式稱為無損壓縮。（如常見的rar，zip）以下是常見的多媒體壓縮標(biāo)準(zhǔn)（都是有損壓縮）圖片：JPEG 壓縮比通常為20：140：1，最大可達(dá)100：1聲音：MP3, G.723 mp3壓縮比一般為10：112：1視頻：MPEG 壓縮比為208：1，經(jīng)壓縮后一張光盤可存放74分鐘的內(nèi)容?，F(xiàn)在大家對比一下，壓縮之后同樣的512M的播放器能放下多少首歌曲呢？視頻呢？學(xué)生：壓縮后，現(xiàn)在512M的播放器能存下100多首歌曲，2個小時的電影只要2張光盤就能存下了。方便了很多。小結(jié)：在今后的學(xué)習(xí)和實踐過程中，選取多媒體素材時，盡量采用這些常見的壓縮格式文件：圖像jpg，聲音m

15、p3，視頻mpg。設(shè)計意圖:讓學(xué)生了解常見的文件類型中哪些是壓縮文件，結(jié)合開始的例子體會文件壓縮前后的差別，同時點明以后多媒體素材采集時提倡采用的格式。為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。三、活動體驗、運(yùn)用新知參照操作步驟和屏幕錄像完成實踐一，填寫實踐報告，根據(jù)自己能力選擇完成提高練習(xí)：實踐一：截取一張屏幕圖片，通過畫圖軟件分別保存為BMP，JPG，GIF文件，比較各個文件的大小并計算壓縮比。擴(kuò)展與提高練習(xí)：1通過“圖片格式轉(zhuǎn)換器”軟件完成BMP文件到JPG文件的轉(zhuǎn)換，通過調(diào)節(jié)壓縮比，嘗試找到最佳的壓縮比。2利用GOLDWAVE軟件完成聲音文件WAV到MP3 的轉(zhuǎn)換，提前熟悉goldwave軟件。【知識

16、結(jié)構(gòu)】一 多媒體文件類型（1） 文本文件：TXT , DOC , WPS , PDF , HTML（2） 圖形文件：BMP , JPG , GIF , PSD（3） 聲音文件：WAV , MP3 , MID（4） 動畫文件：GIF , SWF , FLC（5） 視頻文件：AVI , MPG二 多媒體數(shù)據(jù)壓縮的途徑（1） 數(shù)據(jù)本身存在冗余（2） 多媒體本身允許有少量的失真三 多媒體數(shù)據(jù)中的冗余（1） 空間冗余（2） 結(jié)構(gòu)冗余（3） 時間冗余（4） 視覺冗余四 多媒體失真和大小的關(guān)系五 常見的壓縮標(biāo)準(zhǔn)（1） 圖像：JPEG（2） 聲音：G.723 MP3（3） 視頻(動態(tài)圖像)：MPEG【問題研討】1對于新課程中新加入的很多理論課程，如何有效組織，結(jié)合應(yīng)用，讓理論知識更好的被學(xué)生接受？ 2現(xiàn)在很多老師上課時都會用到操作的屏幕錄像供學(xué)生參考，老師講授和學(xué)生觀看屏幕錄像如何有效結(jié)合加強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)效果？【參考資料】網(wǎng)絡(luò)文章：多媒體數(shù)據(jù)壓縮編碼基礎(chǔ)附：學(xué)生實