…для них, да и для большинства взрослых, это terra incognita, им необходим проводник в этот мир, мир неожиданных эффектов, мир открытий, который для большинства так и остается непознанным… Программа CoolEdit – позволяет увидеть то, что слышишь, причем увидеть именно то, о чем говорится на этом уроке. Все это результаты работы АЦП. Используя её возможности, можно создать очень много разных уроков. Например, как вам понравится тема: “Мамина пластинка- выщербленный край, про любовь нам, про любовь нам что-нибудь сыграй…”, или “Перемещение звука в пространстве”, или “Звуковой детектив” и т.п.
Урок: Кодирование и обработка звуковой информации
Цели урока:
| Развивающие и воспитательные цели | Средства достижения | Технология контроля |
| Получить навыки обработки звуковых файлов. | Работа в программе СoolEdit96, Обработка звуковых файлов. | Визуальный контроль и прослушивание |
| Развить навык использования клавиатуры и “мыши” при выполнении операций вырезки, копирования и вставки. | Операции с файлами и их фрагментами. |
Визуальный. |
| Пробудить чувство ответственности при воздействии на местную природу. | Демонстрация иллюстраций, воспроизведение звуковых файлов. Работа по редактированию файла. | |
| Увеличить словарный запас не только русских, но и английских слов | Использование английской версии программы для обработки звуковых файлов. | Произношение слов на английском языке. |
| Развить умение ориентироваться в файловой системе компьютера при поиске файлов. | Поиск нужного звукового файла. |
Контроль скорости работы ученика. |
| Учебные цели | Средства достижения | Технология контроля |
| Познакомиться с технологией двоичного кодирования файлов формата Wav | Демонстрация иллюстраций и плакатов,
приемов работы с файлами. Выдача опорного конспекта. |
Решение задач |
| Научиться решать задачи на определение объема звукового файла формата WAV | Демонстрация алгоритма решения подобных задач. | Решение задач |
| Научиться открывать, редактировать, обрабатывать и сохранять звуковые файлы | Практическая работа над файлом- заданием. | Оценка выполнения практической работы. |
Обеспечение урока:
Магнитофон, мультимедийные компьютеры, звуковые колонки и наушники, программа для обработки звуковых файлов Cool Edit 96, звуковые файлы со звуками животных и птиц, плакаты, фотографии животных и птиц, фотографии леса, карточки с задачами, инструкционные карты для работы с программой Cool Edit 96. (Заменить магнитофон и плакаты может мультимедийный проектор и презентация.)
План урока
№ |
Действия учителя |
Действия ученика |
Время(мин) |
1 |
Включение в урок. |
Слушают. Записывают тему. |
2 |
2 |
Излагает принципы кодирования звука. |
Рисуют опорный конспект. |
5 |
3 |
Излагает алгоритм решения задач. |
Решают задачи. |
5-7 |
4 |
Ставит цель на практическую работу- обработку звукового файла формата WAV. Проверяет решение задач. Помогает затрудняющимся в практической работе. |
Занимают места за ПК. Пользуясь готовыми опорными конспектами по работе с программой COOL EDIT 96, открывают и обрабатывают звуковой файл. Сохраняют результаты редактирования. Определяют объем файла | 15-18 |
5 |
Произносит заключительное слово.
Вручает, закончившим работу, фотографии
животных, встречающихся в данной местности,
звуки которых ученики слышали. Проводит зарядку для глаз. |
Выполняют упражнения для глаз |
3 |
6 |
Подводит итог урока, объявляет оценки и домашнее задание. |
Записывают домашнее задание |
2 |
Развернутый конспект одного из вариантов урока
Начало урока
Немая сцена и показ знаками: здравствуйте , садитесь. Откройте ваши тетради. Запишите тему урока. Кодирование и обработка звука.
Вероятно, в начале нашего урока вам не хватало звуковой информации. Возможность использования и обработки звука давно привлекала разработчиков компьютеров и программного обеспечения. Я попрошу вас перед началом работы над новой темой назвать мне и другие виды информации. (Звуковая, графическая, текстовая, числовая, видео.)
Правильно! А какой форме она хранится внутри ЭВМ? (Дискретной, двоичной.)
А в каком месте она может храниться? (ОЗУ, Винчестер, Дискета)
О какой информации пойдет сегодня речь на уроке? (Звуковой.) Как мы уже вспомнили, вся информация в ПК представлена в дискретной, двоичной форме. Звук не является исключением.
Но, что такое звук? (Колебания воздуха.) НЕПРЕРЫВНЫЙ сигнал.(Аналоговый, как его называют.) Как же его преобразуют?
Демонстрация
(Используется презентация или плакат.) Вначале звук при помощи микрофона преобразуется в электрический сигнал. Чтобы перевести непрерывный звуковой сигнал (вукозапись) в числовую форму применяют специальное устройство, входящее в состав звуковой платы - его называют АЦП (аналого - цифровой преобразователь). Именно это устройство, через очень маленькие, равные промежутки времени измеряет электрический сигнал, результат измерения преобразует в двоичное число и передает в оперативную память ПК.
Частота, с которой производится измерение сигнала, называется частотой дискретизации.
Измерение сигнала производят с ограниченной точностью. И для хранения каждого измеренного значения выделяют многоразрядную ячейку памяти.
Какой должна быть частота дискретизации, если мы хотим очень точно описать исходный сигнал?
(Если мы хотим получить точную копию сигнала , то и частота дискретизации должна быть большой(высокой), выше частоты кодируемого звука). Для качества записи компакт диска эта частота должна быть 44100 Гц (раз в сек).
На качество записи влияет и разрядность двоичного числа, которым описывается одно значение сигнала. Ее берут равной 4, 8, или 16 битам.
Подсчитываем объем и время звучания звуковых файлов
Одна из задач информатики -уметь подсчитывать объем информации. Подскажите, объем каких файлов вы уже подсчитывали? (Графических файлов) Практически ничем не отличается от предыдущей и задача нахождения объема информации, содержащейся в звуковом файле, и сейчас мы попробуем подсчитать количество информации содержащейся в звуковом файле формата WAV.
На ваших столах лежат листочки, пожалуйста, подпишите их, и прочитайте алгоритм работы - на обороте.
Итак, читаем алгоритм: Алгоритм 1 (Вычислить информационный объем звукового файла):
1) выяснить, сколько всего значений считывается в память за время звучания файла;
2) выяснить разрядность кода (сколько бит в памяти занимает каждое измеренное значение);
3) перемножить результаты;
4) перевести результат в байты;
5) перевести результат в К байты;
6) перевести результат в М байты;
Решаем задачу № 1
Подсчитать объем файла с 10 минутной речью записанного с частотой дискретизации 11025 Гц и разрядностью кода 4 бита на 1 измерение. (Jтвет = 3,154277 Мбайт)
Читаем алгоритм: Алгоритм 2 (Вычислить время звучания файла.)
1) Информационный объем файла перевести в К байты.
2) Информационный объем файла перевести в байты.
3) Информационный объем файла перевести в биты.
4) Выяснить, сколько значений всего измерялось (Информационный объем в битах поделить на разрядность кода).
5) Вычислить количество секунд звучания. (Предыдущий результат поделить на частоту дискретизации.)
Решаем задачу № 2
Подсчитать время звучания звукового файла объемом 3.5 Мбайт, содержащего стереозапись с частотой дискретизации 44 100 Гц и разрядностью кода 16 бит на 1 измерение. (Ответ= 20,805 сек)
Дается время на самостоятельное решение
Алгоритм и теория вам пригодятся при подготовке к экзамену по информатике. Дома подклейте их в свои тетради. Сдайте листочки с решенными задачами, после проверки они к вам вернутся.
И попрошу минуточку внимания.
Эпиграф к практической работе
Всякое живое существо прекрасно. В его существовании и в его близости к природе, его приспособленности к ней и скрыта красота. Его красота еще и в том, что ни одно существо не будет убивать другого только ради своей прихоти, а не пропитания ради…
А люди… иногда об этом забывают. И взяв в руки ружья палят налево и направо, становясь врагами природе и самим себе. Из-за такой охоты на нашей земле полностью исчезают некоторые виды животных… навсегда. Я предлагаю вам сделать первый шаг к исправлению этой ситуации. Хотя бы в воображении.
У вас в компьютерах есть папка ЗВУКИ в ней ваши файлы- задания, и я предлагаю вам отредактировать их, удалив звуки выстрелов и вместо них вставить звук затвора фотоаппарата.
Ключ к выполнению задания у вас на столе.
Приступайте!
Практическая работа, проверка задач.
Практическая работа описана для ученика в инструкционной карте, находящейся на столе у компьютера, имена файлов со звуками можно заранее написать на той же инструкционной карте.
Эпилог и зарядка для глаз
Загляните за мониторы и возьмите в руки фотографии. Это животные и птицы нашего региона. Некоторым из них уже сегодня грозит вымирание. Это те животные, которых вы спасали и звуки которых вы слышали.
И посмотрите несколько секунд на фотографию леса, расслабьтесь, сядьте удобно, закройте глаза. Представьте, как хорошо животным и птицам в своем доме, когда им никто не мешает… Не открывайте глаза… посмотрите вверх. Постарайтесь увидеть верхушки деревьев и чистое небо, Опустите глаза, опустите , и представьте чистейшую речку, в которой плещется рыба, Теперь поверните глаза налево и направо, вокруг вас цветы и ягоды слышится пение птиц и жужжание насекомых…(на этом этапе урока можно включить на ПК файлы со стерео звуком и попросить учеников с закрытыми глазами поворачивать глаза в сторону определенных звуков)
А теперь откройте глаза. Все на нашей Земле может исчезнуть так же, как исчезло то, что было в вашем воображении. Будьте бережнее к природе, ведь ни один оцифрованный звук не сможет заменить нам живого звука, и ничто не заменит нам красоты живой природы.
(На этой ноте завершаем наш урок, объявляем оценки и домашнее задание.)
Конечно, мы не могли сегодня использовать все возможности программы, при желании можете ее скопировать и попробовать освоить ее дома самостоятельно. Она умещается на одну дискету.
Приложение 1
Опорный конспект для ученика
Вся информация в ПК представлена в дискретной, двоичной форме. Звук не является исключением. Возможность обработки звука давно привлекала разработчиков компьютеров и программного обеспечения.
Вначале звук при помощи микрофона преобразуется в электрический сигнал. Чтобы перевести непрерывный звуковой сигнал (звукозапись) в числовую форму, применяют специальное устройство, входящее в состав звуковой платы- его называют АЦП (аналого - цифровой преобразователь). Именно это устройство, через очень маленькие, равные промежутки времени измеряет электрический сигнал, результат измерения преобразует в положительное или отрицательное двоичное число и передает в оперативную память ПК.
Частота, с которой производится измерение сигнала, называется частотой дискретизации.
Для высокого качества записи (качества записи компакт диска) эта частота должна быть 44 100 Гц (раз в сек), т.е. в два раза выше, чем частота самого высокого звука, который может слышать человек.
Для кодирования каждого измеренного значения применяют четырех-, восьми-, или шестнадцатиразрядный код, в зависимости от желаемого качества записи. (При 16 битном кодировании наиболее точно описывается значение амплитуды звукового сигнала, значит и его качество выше)
Обратное преобразование из двоичных кодов в аналоговый электрический звуковой сигнал производится при помощи ЦАП –цифроаналогового преобразователя, также входящего в состав звуковой платы
Задачи
Одна из задач информатики -уметь подсчитывать объем информации, содержащейся в звуковом файле. Вам могут встретиться 2 типа задач на кодирование звуковой информации. В одних по известному времени звучания нужно будет узнать информационный объем файла, в других по известному объему файла узнать время его звучания.
Задача 1
____________________
Ф.И. ученика
Подсчитать объем файла с 10 минутной речью записанного с частотой дискретизации 11025 Гц при 4 разрядном кодировании.
Задача 2
Подсчитать время звучания звукового файла объемом 3.5 Мбайт содержащего стерео запись с частотой дискретизации 44100 Гц, 16-ти разрядном кодировании.
Алгоритмы-подсказки
Алгоритм 1 (Вычислить информационный объем звукового файла)
- выяснить, как считываются значения в память за время звучания файла;
- выяснить разрядность кода (сколько бит в памяти занимает каждое измеренное значение);
- перемножить результаты;
- перевести результат в байты;
- перевести результат в Кбайты;
- перевести результат в Мбайты.
Алгоритм 2 (Вычислить время звучания файла.)
- Информационный объем файла перевести в Кбайты.
- Информационный объем файла перевести в байты.
- Информационный объем файла перевести в биты.
- Выяснить, сколько значений всего измерялось. (Биты поделить на разрядность кода.)
- Вычислить кол-во секунд звучания. (Предыдущий результат поделить на частоту дискретизации.)
Приложение 2
Инструкционная карта по работе в программе Cool Edit 96.
1) Запуск программы из рабочей папки - Рис.5
или ярлык на рабочем столе Рис.6
2) отметить указанные радиокнопки и нажать ОК Рис.7
3) Выбрать в меню программы последовательно пункты File, Open…, задать тип открываемых файлов ALL(*.*)(смотри рисунок) и Открыть файл типа WAV, указанный преподавателем.
4) Прослушайте (PLAY) и просмотрите файл. Определите расположение в файле звука выстрела, который нужно удалить.
5) Используя операции выделения “мышью”, выделите и удалите фрагмент звукового файла.(Edit, Delete)
6) Добавьте к вашему файлу звук затвора фотоаппарата. (File, Open Append…, Выберите файл с именем Затвор.wav)
7) Прослушайте файл еще раз.( PLAY)
8) Просмотрите параметры файла в окне программы CoolEdit96. Уместится ли ваш файл на дискету?
Как видите, редактировать звуковые файлы не так уж и сложно. Покажите и дайте послушать свою работу учителю, он за вас волнуется, ведь вы делаете это впервые.
Дополнительное задание
Просмотрите свой файл при максимальном увеличении (Нажмите Zoom несколько раз)
Разглядели результаты измерений сделанных АЦП?
Попробуйте увеличить амплитуду сигнала путем перетаскивания “мышью” за маркеры в местах измерений
Сбросьте увеличение и прослушайте файл с созданным вами звуком-“щелчком”.
Можете попробовать исправить дефект файла.