1多媒体数据文件与压缩教学设计剖析

1、信息技术高一下 浙教版多媒体技术应用 第三章 第 1 节多媒体数据文件与压缩 教学设计 丽水第二高级中学 邮编： 323000 周超君 电话：E-Mail ： 设计思想】 本节内容中理论知识较多，教学过程以讲授法结合实例演示为主。为了避免理论 给人的枯燥感，在教学设计过程中采取多种方法激发学生的学习兴趣，并尽可能 的让这种兴趣能够维持并贯穿整堂课。 在引入新课时，采取了一个“帮文件宝宝找回家”的 flash 游戏，学生通过对游 戏的动手操作，激发兴趣，同时复习了多媒体文件类型的知识，再通过老师的讲 解巩固这部分知识。 在多媒体数据压缩部分的讲解过程中引入图片、动画、声

2、音等实例，学生通过观 察分析这些实例，在维持学习兴趣的同时，增进对知识的理解。同时通过问题的 设置和解答，让学生处于一种思考的情境之中。而讲解时尽可能与学生日常生活 中的例子结合，让学生觉得知识就在身边。 最后通过有针对性的操作和练习，加强对知识的理解和运用。考虑到不同学生操 作水平的差异，设置了所有学生都要完成的实践一和二，为学有余力的同学设置 了提高练习。同时对操作不是很熟练的同学提供完整的带提示屏幕录像供参考。 根据学生理解能力的特点，在整个设计过程中要注意前后知识的连续性，从已有 知识导出新知识点要自然，做到由易及难、层层深入，从而完成各知识点的落实。 教材分析】 本课是第三章“媒体的

3、采集与制作”的第一节课，主要内容有两块：多媒体文件 的类型和多媒体文件的压缩技术。其中多媒体文件类型相关的知识在高一上半个 学期和前 2 章中已经有很大程度的涉及。因此在讲解时应该以复习、归纳为主， 在此基础上补充新的文件类型知识。多媒体文件的压缩部分新知识较多，但可以 和学过的文件容量，图像和声音的基本知识相结合。 学科教学指导意见对本节课涉及到的两部分内容仅要求了解，初步掌握多媒 体数据量及压缩比的计算。不要求识记各种压缩标准。结合学生的实际情况，对 于常见的特别是本学期要学到的几种多媒体文件的类型应该要求熟记，并且能够 知道每类多媒体的常用压缩文件格式，学会在设计中应用这些文件。为后续章

4、节 的学习奠定基础。 学情分析】 学生在此之前已经有了一定的文件类型和多媒体的基本知识，因此对于第一部分 文件类型的理解应该不存在大的问题。对于压缩概念中的冗余和失真的概念，有 些学生第一次接触到，理解可能会有些困难，可以通过简单、直观的例子帮助其 理解。 操作部分，根据学生水平呈橄榄形分布的特点。设置普通练习和提高练习，针对 不同水平的学生，同时为操作能力较弱的同学提供演示录像，帮助其完成。 【教学目标】 熟悉常见的多 知识与技能 ：熟悉的多媒体数据文件类型。 了解多媒体文件压缩的基本原理。 媒体压缩文件。掌握常见图像文件格式的转换。 过程与方法 : 提高分析问题、解决问题的能力，适应探究型

5、的学习方法。 情感与发展 ：体会多媒体技术与生活的紧密结合，培养对多媒体设计的兴趣。 【重点难点】 重点： 多媒体文件类型 数据的 4 种冗余 多媒体数据的失真与压缩 图像文件格式的转换 难点： 数据的 4 种冗余 图像文件格式的转换 【教学策略与手段】 新课以游戏引入，激发学习兴趣。中间以讲授法为主，配合多媒体实例演示，穿插情 境设置和问题提出，引导学生思考和探究，最后通过针对性练习实践，巩固知识和熟 悉应用。 课前准备】 1. PowerPoint 课件多媒体数据文件及压缩 2. 学生游戏“回家 .exe ”制作 3. 演示用声音文件制作 4. 学生实践报告设计 , 演示录像录制 5. 练

6、习软件“天亿图像格式转换器” ，“GoldWave”准备 所需教学环境：计算机房、投影仪或网络教学软件、教师机具备音箱 教学过程】 一、创设情境，激发兴趣 教师： 我知道很多同学都对游戏非常感兴趣 ! 今天这节课我们就先来玩一个小游戏，帮 助迷路的文件宝宝找到自己的家。在玩的过程中要仔细观察。 学生活动 ：打开“回家 .exe”文件，在玩游戏的过程中，完成文件类型的分类的任务。 设计意图 ： 通过前面的学习，学生已经了解了多媒体技术的基本知识以及在社会生 活中的一些应用， 以游戏方式帮助学生巩固、 加深对多媒体常见文件类型 （文本， 图像， 声音，动画，视频）的认识，同时激发学习的兴趣。 二、

7、教学过程 教师： 同学们观察一下， 游戏中的文件宝宝有胖有瘦，说明了一个什么问题？（不同文 件类型的容量有大有小） 。其中比较大的是视频，声音，和图像，那么我们是希望文件 大些好呢还是小些好？ （当然是小些好， 文件小了， 同样的存储空间可以装下更多的文 件。）怎么才能把文件变小？（进行压缩）引出下面的内容。 学生活动 ：讲玩游戏过程中观察到的现象，视频，声音，和图像文件体积大一点。领会 不同的文件类型的特点。 设计意图 ：游戏中的文件宝宝有胖有瘦的现象，激发学生探索新知，从而自然的引 入新课。 问题 1：为什么要对文件进行压缩？（不对文件进行压缩会出现什么情况？） 教师:一段用 44.1kH

8、z 采样频率， 16 位量化等级的立体声， 1秒钟的数据量为 176.4KB， 一分钟大约要 10.6MB。一首 3 分钟的音乐要占用约 30MB。 提问：很多同学都有自己的 mp3播放器，一个存储容量为 512MB的 mp3播放器能装多少 首这样的音乐呢？ 学生： 只能装十几首歌。太少 教师:一段图象分辨率为 640480，32 位色彩的视频影像， 其中一副画面所占数据量是 640 480 4 约 1.2MB,如果视频播放速率是 25 帧/秒，每秒钟的 数据量是 30MB。 提问：一张 650MB的光盘只能放 21 秒钟的内容。一部 2 个小时的电影要用多少张光盘？ 学生： 要 300 多张

9、。都觉得不现实！ 得出结论：未压缩的原始文件，容量太大，不方便存储，编辑，和传输。 设计意图 一方面让学生回顾文件大小的计算方式，同时也是为了让学生更清的了解 为什么要对文件进行压缩。 问题 2：怎么才能对文件进行压缩？ 教师 : 引出多媒体数据压缩的两大途径： （ 1）数据本身存在冗余 , 对冗余信息进行有效的处理能减少文件的容量 （ 2）多媒体本身允许有少量的失真以换取文件容量的减少 讲授“冗余”和“失真”的概念。 注意 “冗余”不等于“多于” 学生活动：根据几个实例来认识多媒体数据中的 4 种冗余类型。观察并分析各个实例 素材，体会冗余的产生和压缩的基本原理 空间冗余 ： 教师 : 观察

10、图片一， 有大片相同颜色的蓝色天空， 因此存在空间冗余。 怎么处理冗余以 压缩文件呢？同学们回忆一下，图像是怎么存储的呢？ 学生： 图像的基本单位是 “像素”，存储时要将图像中每个像素的颜色信息都保存起来。 教师 ：如果按照这种图像存储方式， 虽然天空都是蓝色， 还是要把每个像素的颜色都单 独保存下来：形如“蓝蓝蓝蓝蓝。 。”。怎么简化冗余？ 学生： 可以表示成诸如“ 60 个蓝”的方式，就能起到压缩文件的目的。 结构冗余 ： 教师 ：观察图片 2，有非常强的规律性的结构， 存在结构冗余。 和空间冗余有什么异同？ 结构冗余怎么去除呢？ 学生 ：放大了的空间冗余，以最基本的黑白为单位保存位置信息

11、就能简化了。 时间冗余 ： 教师 ：演示“流星”动画，我们看到动画前后帧背景是不变的，相邻图像之间有较大的 相关性，这种叫做时间冗余。 同学们想想看这种冗余有什么样的方法去除？ 学生 ：背景既然相同，保存一幅就可以了，不用逐帧保存，星星也不用逐帧保存，只要 保存变化的位置信息就可以了。 视觉冗余 ： 教师 ：人的视觉系统， 对图像的任何变化，并不是都能感知的。人类一般的分辨能力为 26 灰度等级，图像一般采用 28 灰度等级，产生了视觉冗余。该怎么办呢？ 学生 ：去除这些人眼不能分辨的数据可以减小文件的大小。 简单介绍图像灰度知识。 教师小结 ：空间冗余、结构冗余、时间冗余、视觉冗余 以上是多

12、媒体数据中常见的 4 种冗余， 有时， 一个文件中可能同时存在多种冗余。 第 种压缩方法就是简化或清除文件中的冗余数据以达到减少文件容量的目的。 设计意图 : 通过实例让学生先观察再思考，然后再回答，对4 种冗余的特点和相应的 清除方法有初步的了解。 6教师： 第二种压缩的方法是利用多媒体文件的失真实现的，通过这种方法压缩得到的文 件有什么特点呢？我们也通过一个例子来看一看 播放一段原始 WAV格式的音乐和压缩质量较好的 MP3格式的音乐， 同学们仔细分辨一下， 这两段相同的音乐音质差别大吗？ 学生 ：好像听不出什么差别，音质差不多。 （如果有学生说有差别，可以夸他耳朵比一 般人要灵敏） 教师

13、 ：再对比一下两个文件的大小，有什么区别？ 学生 ：和 wav 文件相比， mp3文件小很多。怎么做到的？ 教师：由于人耳的听觉特点和人眼的视觉特点，允许信号在一定程度上存在失真以减 少文件的大小。 因为人耳的听觉频率范围是 20-20k Hz ，而且人耳对高频信号不太敏 感，去除这些信息会造成数据的失真， 但是人耳基本分辨不出， 却可以大大减小文件所 占空间。 再选择一个压缩比较大的 mp3文件， 比刚才那个 mp3文件又小了很多， 大家听听看和刚 才音乐的音质比有什么区别？ 学生 ：音质明显差很多。 得出结论：这种以失真为主的压缩方式，数据的质量高，文件大小就大，质量差，文 件就小。压缩时

14、要在数据的质量和大小之间找到一个平衡。 设计意图 ：根据学生认知的特点，通过最直接的直观体验，引发思考，循序渐进的引 领学生深入和探究，让经过学生思考所得到的知识牢牢的扎根于脑海中。 7教师： 与压缩相对应，把压缩文件的还原的过程称为解压缩。解压缩的最佳效果就是能 和压缩前一模一样。上面提到的多媒体压缩技术，解压缩后能不能做到和原来一模一 样？ 学生： 不能，压缩时有失真。 教师 ：我们把这种文件在解压缩后不能准确复原信息的压缩方式称为有损压缩。一般的 多媒体压缩都属于有损压缩。 而把文件解压缩后与原文件一模一样的压缩方式称为无损 压缩。（如常见的 rar ， zip ） 以下是常见的多媒体压

15、缩标准（都是有损压缩） 图片： JPEG 压缩比通常为 20：140： 1，最大可达 100：1 声音： MP3, G.723 mp3 压缩比一般为 10： 112：1 视频： MPEG 压缩比为 208：1，经压缩后一张光盘可存放 74 分钟的内容。 现在大家对比一下，压缩之后同样的512M 的播放器能放下多少首歌曲呢？视频呢？ 学生 ：压缩后，现在 512M的播放器能存下 100 多首歌曲， 2 个小时的电影只要 2 张光 盘就能存下了。方便了很多。 小结 ：在今后的学习和实践过程中， 选取多媒体素材时， 尽量采用这些常见的压缩格式 文件：图像 jpg ，声音 mp3，视频 mpg。 设计

16、意图 : 让学生了解常见的文件类型中哪些是压缩文件，结合开始的例子体会文件 压缩前后的差别， 同时点明以后多媒体素材采集时提倡采用的格式。 为后续课程的学习 奠定基础。 三、活动体验、运用新知 参照操作步骤和屏幕录像完成实践一，填写实践报告，根据自己能力选择完成提高练 习： 实践一 ：截取一张屏幕图片，通过画图软件分别保存为BMP，JPG，GIF 文件，比较各个 文件的大小并计算压缩比。 扩展与提高练习： 1通过“图片格式转换器”软件完成BMP文件到 JPG文件的转换，通过调节压缩比， 尝试找到最佳的压缩比。 2利用 GOLDWAV软E件完成声音文件 WAV到 MP3 的转换，提前熟悉 gol

17、dwave 软件。 【知识结构】 多媒体文件类型 1） 文本文件： TXT , DOC , WPS , PDF , HTML 2） 图形文件： BMP , JPG , GIF , PSD 3） 声音文件： WAV , MP3 , MID （4） 动画文件： GIF , SWF , FLC （5） 视频文件： AVI , MPG 二 多媒体数据压缩的途径 （1）数据本身存在冗余 （ 2） 多媒体本身允许有少量的失真 三 多媒体数据中的冗余 （1）空间冗余 （2）结构冗余 （3）时间冗余 （4）视觉冗余 四 多媒体失真和大小的关系 五 常见的压缩标准 （1） 图像： JPEG （2）声音： G.723 MP3 （3）视频（ 动态图像 ） ：MPEG 【问题研讨】 1对于新课程中新加入的很多理论课程，如何有效组织，结合应用，让理论知识更好 的被学生接受？ 2现在很多老师上课时都会用到操作的屏幕录像供学生参考，老师讲授和学生观看屏 幕录像如何有效结合加强学生学习效果？