数字媒体技术（共8篇）
数字媒体技术与数字媒体艺术的融合论文主要通过对数字媒体技术与数字媒体艺术两者发展现状以及两者融合的必然趋势加以阐述，为数字媒体技艺专业的人才培养提供参考价值。
数字媒体技术与数字媒体艺术的融合论文【1】
摘 要：数字媒体产业是数字信息时代的核心产业之一，数字媒体技术专业与数字媒体艺术专业随着数字媒体产业的蓬勃发展应运而生。
关键词：数字媒体 发展趋势 融合 人才培养
21世纪是数字信息的时代，数字媒体产业也被认为是数字信息时代最具发展潜力的阳光产业，国家政府也对这一新兴的融科技、文化、艺术为一体的产业给予大力扶持。
巨大的市场需求刺激着许多与数字媒体相关产业和领域的变革与发展。
在教育领域，国内各大高校都纷纷结合各自的优势背景和特色，开设和创办与数字媒体相关的学科和专业，数字媒体技术专业和数字媒体艺术专业在这样的背景和发展趋势之下应运而生。
1 数字媒体技术专业发展现状
数字媒体技术专业是一个宽口径，以技术为主，艺术为辅，技术与艺术相结合的跨学科新专业。
数字媒体技术专业的毕业生需要掌握信息领域的基础理论与方法，具备数字媒体制作、传输与处理的专业知识和技能，并具有一定的艺术修养，能综合运用所学知识与技能去分析和解决实际问题。
因此，数字媒体技术主要依托于计算机信息技术，数字技术，网络技术等工科性质的技术，而将艺术修养，人文知识素养置于附属、辅助位置，从而导致学生综合知识素养的缺失，缺乏创意与内涵。
另外，数字媒体技术专业对学生计算机技术方面的培养也不如计算机科学技术、软件工程等专业那样严谨，造成学生文化艺术不如文科或艺术专业的学生，计算机技术也比不上计算机专业的学生，毕业时往往难以顺利就业。
2 数字媒体艺术的发展现状
艺术媒介的变化和基于数字手段的内容整合，使得以数字科技、艺术设计和新媒体研究相统一的新型教育模式成为数字媒体艺术教育的指导思想。
所以数字媒体艺术专业是集数字媒体技术应用与艺术创作为一体的专业，是培养具有扎实的数字技术应用基础和艺术理论基础，掌握数字技术在影视艺术领域、网络多媒体艺术领域中的应用原理、基本知识和技能，能在影视艺术、网络多媒体艺术领域中进行创作实践的应用性人才。
可以看出，数字媒体艺术专业要求具备数字技术应用的能力，包括相关的数字艺术设计软件的应用，网络技术的应用等。
同时也比较注重艺术理论的学习和艺术修养的陶冶。
但是，有艺术专长的学生对于相关技术的学习难以精进，对相关技术软件的使用也局限于表面，因此即使有好的创意在运用数字技术表现时会受到一定的束缚，作品的展现形式不能完全符合于本人的创意和思想。
3 数字媒体技术与数字媒体艺术的融合
3.1 科技、艺术与文化
在古代，技术与艺术都指的是在劳动生产中的技能，随着社会的发展，社会分工越来越细，科技与艺术才逐渐分化。
但随着数字高科技时代的到来，科技与艺术又有了共同生长的土壤，依托于现代数字科技与计算机技术的数字媒体技术更是与新兴数字艺术的发展密不可分。
同时，数字艺术只有依赖于先进的数字技术才能取得更加长远的发展，其艺术创作形式和风格才会趋于更加成熟与完美。
不论是科技还是艺术，都是人类文明的一种表现形式，是人类社会生活的一种写照。
因此，我认为科技与艺术的灵魂都根植于人类社会所积累的宝贵财富―文化之中。
最高的科技，一定需要人文思想作为基本指针，才会避免人类全面彻底物化的危机或毁灭的末路。
因此，在数字高科技摇篮中诞生的数字媒体技术与数字媒体艺术在培养学生时应注重文化的熏陶，加强学生的人文知识素养。
3.2 未来发展的必然趋势
数字产业经过几年的发展，已经有一定的规模，但还远不能满足社会的需求。
数字产业需求的是具有过硬的计算机技术，同时又具备一定艺术创意的复合型人才。
因此，数字媒体技术与数字媒体艺术的融合在长远来看有利于培养市场所需求的人才。
此外，人们对数字媒体产品也越来越挑剔，数字媒体作品的创意层次和品位要求也越来越高，这些都在考验着作品设计与创作人才。
一件作品好不好，关键看创意好不好，创意在于赋予作品什么样的灵魂与思想，只有灵魂思想饱满充实的作品才会被人们所认可，而一件作品的灵魂其实就是一种文化精粹的体现。
既然现代的数字艺术根植于文化而又借助于数字技术得到展现，那么在数字媒体艺术与数字媒体技术逐渐融合发展的过程中加之于文化的滋养，以赋予其鲜活的思想与灵魂又未尝不可呢。
俗话说，过去的奢侈品是今天的必需品，那么今天的奢侈品也将成为明天的必需品。
在计算机发展之初，只有专业人士才能较好的掌握使用，但在今天，计算机已经成为人们工作学习和生活中的日常用品了。
因此，随着社会的发展，数字媒体技艺在作品创作，娱乐视听等各方面的发展将会越来越普遍化，运用新媒体进行创作的人将不再局限于艺术家，任何一个行业的人都有可能，所以说跨学科跨领域人才的培养是社会发展的必然趋势。
那么数字媒体技术与数字媒体艺术的融合在于更加有利于培养未来社会所需的跨学科的复合型人才，而且，许多杰出的艺术家，科学家等都是跨领域跨学科的人才，比如日本著名动画大师宫崎骏就拥有经济政治学的背景。
总之，我认为从长远来看，数字媒体技术与数字媒体艺术的发展趋势是不断吸收和借鉴双方各自的优势和特色，相互促进，相互转化的逐渐融合的过程。
4 数字媒体技艺的人才培养
数字媒体技术专业与数字媒体艺术专业目前在学生培养方面存在一种文化涵养缺失问题。
艺术创作的内容来自于我们日常的生活之中，而人们在日常生活中所积累起来的财富构成了我们博大精深的文化。
缺失了文化的底蕴，即使再精湛的艺术，运用再好的技术，创作出的也不过是缺少灵魂的作品。
因此，在数字媒体技艺的人才培养中应重视文化修养。
另外，数字媒体技艺是在交叉学科数字媒体技术与数字媒体艺术的基础上的再次交叉，在人才培养过程中，要尽量避免学生的知识分离化现象。
在教学指导中，要根据学生的特点区别对待，因材施教，避免陷入培养“被复合型”人才的误区。
最后，由于缺少实践，许多毕业生实践动手能力欠缺，在就业时往往不能满足用人单位的需要。
因此数字媒体技艺的人才培养应注重实践，可以创建教学、科研、生产相结合的工作室，以及数字人才培养创新工作室以锻炼学生的实践能力。
5 结语
随着网络信息技术的进一步发展，数字媒体技术与数字媒体艺术的融合将是其发展的必然趋势，在未来激烈的数字信息市场的竞争中，二者通过互相吸收借鉴，取长补短以完善自身价值的体系，才能在竞争中处于优势地位。
在将来，数字媒体技术不再只是由理工科学生或科学家才能运用的计算机技术，而数字媒体艺术也不再是由艺术家或是对艺术感兴趣的科学家进行创作，而是将出现二者兼具的人才，即数字媒体技艺人才。
笔者认为这样的融合才真正有利于数字媒体信息的长远发展。
对于当今时代的艺术领域而言, 数字媒体艺术的兴起在很大程度上带动了社会的发展, 随着网络计算机技术的普及和数字通讯技术的提高, 传统的电视、电影也逐渐向数字媒体方向靠拢, 数字媒体艺术同时也是一门利用计算机技术进行的声音和画面进行情感传播的动态艺术, 因此, 它的艺术审美主体所承载的内容也就决定了其表现的元素内容。数字媒体艺术的发展给时代带来了崭新的发展前景, 其传播性能高、表现形式广和多样化的艺术特点也使得其成为了网络媒体艺术发展的中坚力量。随着科技的发展, 媒体艺术的创作形式已经全面进入了数字化时代, 传统的艺术通常利用自身所固有的艺术特征来表达艺术的风格, 其单一的表现形式已经无法满足人们的日益增长的需求, 而数字媒体艺术的出现则很好地弥补了艺术领域的这一缺失。和传统的传播艺术相比, 数字媒体艺术拥有着得天独厚的的技术优势, 其通过计算机网络运行并对媒体信息进行双向传播, 具有明显的数字化特征, 这些都是传统媒体艺术所无法比拟的。数字媒体艺术是传统媒体艺术与计算机数字化技术的结合体, 同时也是一种超远传统媒体艺术的创新形式。其媒体艺术形式主要包括数字电视图像艺术、多媒体设计艺术、数字游戏动画艺术和数字网络电影技术等等。数字媒体艺术不仅是媒体艺术的一种, 同时还是计算机网络数字平台中的多种媒体样式。它不仅能够将数字工具和技术语言结合运用于各种网络数字传播媒体之中, 在传播过程中还能够无限复制信息数量并采用多方位技术进行传播, 数字媒体艺术开拓了媒体艺术的新兴领域, 其发展已经不仅存在于互联网络, 在日后也必将会成为世界信息产业未来发展不可或缺的能量来源和运行的不竭动力。
二、数字媒体艺术的表现元素
(一) 动感元素
数字动感的使用涉及到科学技术和文化传播等方面, 其不仅能够还原出动态的媒体艺术, 同时还能够创造出动态媒体艺术。目前的数字动感主要运用于电脑动画, 例如使用虚拟摄像机来将计算机数据的变化和光、声、影的传播技术结合创作出无限的动态媒体艺术。虚拟摄影机在电脑中能够摆脱现实事物的限制, 用人类所不能达到的目视角度进行全角度拍摄, 使媒体影像达到前所未有的灵活程度, 这种数字媒体艺术的表现元素不仅赋予了媒体画面更为广阔的表现空间, 也使其能够紧跟时代步伐且变得更加鲜活。
(二) 音效元素
在数字媒体艺术的表现元素中除了视觉的表现, 数字音效的使用也是必不可少的。声音作为媒体艺术的传播形式, 和画面具有同样的感染效果, 数字媒体艺术在媒体艺术传播中就充分利用了声音的传播功能, 使可视影片的时空变得更加具体生动, 使其展现也变得更加形象化。除此之外, 声音还可以用来展现和表达人们内心的思想感情, 使影片在传播过程中令人物感情更加细腻丰富, 形象更加饱满立体。因此, 在科技飞速发展的今天, 数字媒体艺术中关于数字音效的表现元素也变得越来越重要, 数字音效取代传统声音传播的时代已经出现且变得尤为重要。
(三) 特技元素
特技指的是电影中特殊镜头的拍摄技巧, 在传统的电影拍摄中, 所有的高难度动作或者难以实现的背景都是由特技演员和道具制作而成的, 这种传统的特效制作和拍摄方法不仅耗费时间和人力, 也难以达到理想的放映效果。而数字特效则能够将各种数字艺术的表现元素结合在一起运用, 并利用计算机技术来对影片的图形图像进行后期处理, 并在计算机中利用维度动画的特效软件制造出人物、动物以及拍摄背景的特效。可以, 数字特效的出现不仅开拓了影片特技制作的新领域, 同时也给人们带来了更为精彩的情感享受。
(四) 色彩元素
色彩不单单是一种使视觉产生感应的事物, 同时也是艺术美感的一种表现形式。随着网络技术的普及和广告形式的多样化, 色彩无时无刻不在充斥着我们的生活, 因此, 如今的数字媒体艺术处理中也开始也来越频繁的重视起色彩的使用, 例如对于广告的拍摄和电脑游戏的画面制作, 数字色彩就通常会利用计算机软件创造出整体形象, 再用采用色彩学原理对其进行色彩的分析和加工, 用以满足人们审美的需要。这种科学与技术联合的表现元素使用无疑能够使数字媒体艺术具有更高层次的艺术美感。
三、结语
数字媒体艺术因其数字技术的无限复制性而在艺术传播中占有极大的优势。其出现也为艺术传播提供了更多的便利, 作为一个年轻化和多样化的新型艺术形式, 数字媒体艺术除了要充分发挥其表现元素的最大化作用, 还应当全面汲取传统媒体艺术的精华部分, 打破常规的束缚, 使数字媒体艺术的表现元素得到更多的运用, 从而全面提升其艺术表现能力, 满足人们的生活需求, 丰富人类的精神生活。
摘要：数字媒体艺术是二十世纪末出现的一种数字技术与艺术设计相结合的新兴艺术领域, 该领域以其独特的艺术表现形式推动了媒体艺术产业的进步。数字媒体艺术不仅是一个多元化的产业领域, 同时也是一种传统的艺术样式。随着时代的发展, 数字媒体艺术也因其独特的技术语言和无线传播的载体而成为了现代生活中不可缺少的部分, 本文将从数字媒体艺术的特点出发来探讨和研究数字媒体艺术的表现元素。
关键词：数字媒体艺术,表现元素
参考文献
[1]段建华.数字媒体艺术审美探索[J].科技信息, 2010 (30) :I0269-I0269.
所谓数字发行是指以印刷出版的正规出版物经过数字化处理后通过网络进行传播销售的模式。中国传统媒体集合了中国最优秀的媒体内容，数字出版最首要的工作就是为传统机构服务，把几十年，几百年已经积累沉淀的优秀内容，把数百万优秀作者和编辑正在源源不断出版的优质内容进行数字化，以各种形式和各种渠道进行传播发行。
数字发行的概念已经获得了政府、业界和大众的接受。2009年，龙源期刊网打破了期刊发行量只限于传统纸质版的格局。龙源期刊网在六年连续发布年度网络传播排行的基础上，又成立了网络传播研究中心，进一步同中国新闻出版研究院和其他专家、机构，把网络发行传播工作做得更加完善。但是随着互联网、移动互联网的发展，特别是终端技术的突破，移动互联网的用户增长，对新的服务也提出了新的要求。仅仅是传统内容的数字发行是不够的。因为在新的要求中有两个基本的特征，一是个性化，二是智能化。传统媒体的内容是纸张时代的产物，在传统出版物中，纸张固化了内容形态。在纸张束缚下，刊物不能为一个人来编，只能为一群人来编，内容个性化服务就成为极其昂贵和困难的工作。
龙源期刊网经过十年积累，已经拥有超过1000万篇的文章，并且以每月超过10万篇的速度进行更新。数字化的时代，海量意味着负担，是没有价值的。未来的数字出版应该是把每个人需要的知识内容，以他需要的量，以他需要的时间和阅读方式来推送给他，使他通过电脑、网络、手机、iPad等任何终端随时获得。我们网络阅读行为监测可以了解一个人在什么时间喜欢读什么，可以获取精确的结果，经过编辑的选择，经过智能化与技术手段的整合，可以对他进行精准的投放和跟踪，最后达到个性化的服务。这就是我所定义的媒体服务或知识服务。
我所讲到的几个关键概念，数字发行、媒体服务、知识服务，是我们进行的媒体出版的真正革命。这场变革中，新老媒体是一个融合的态势。这种融合是一种根本性的，它是一种商务模式，是双方必须要做的一件事。传统媒体非常重要的功能是对内容进行认证和完善。现在所流行的自媒体，是没有经过编辑，没有经过认证和加工的过程，所以它的价值其实大大打了折扣。编辑的过程就是对知识产品的完善、认证的过程，取消知识的编辑加工和认证过程，就无法保障内容的质量。因此传统媒体，包括整个行业仍然有巨大生命力，消亡的是纸张而不是内容生产，更不是传统媒体产业。
龙源承担的就是数字网络环境下的服务，一方面是针对上游媒体的服务，另一方面是针对终端用户的双向服务。新的媒体运作流程，新的媒体服务方式，我们将以传统媒体版权内容为基础，同传统媒体和出版单位深度合作，为每一个单位，为每一个人根據他们的定制和行为来组合、加工，并不断推出新的内容。
作为在这个行业中的实践者，我们认为：新老媒体在融合共生，各自扮演不同的角色。龙源提供的是一个技术平台，是一个市场营销平台，而传统的企业拥有巨大的内容汇聚能力和加工认证能力。虽然看到了数字出版在快速发展，但是问题也不容回避。在此呼吁两点：
一、呼吁数字出版在版权法规方面革命性的变革。
数字出版、数字化为整个产业带来革命性的变化，版权问题作为其中一个环节，为什么不提出一个革命性的变化呢？一个革命性的概念呢？因为在数字出版中版权的实质有两个，一是版权的核心在于保证知识产权的利益，而不在于版权授权的形式，数字出版中日新月异的媒体形式，不可能按照传统版权授权模式来进行。龙源每个月汇集内容作者超过10万人，这10万个作者不可能获得一一授权，对于这些作者最大的利益是作品销售的利益。我们通过各种营销平台的方式，为他们做平面上的智慧产品，创造最大利益，这才符合最根本的诉求，而不是锁在抽屉里。任何一部作品在数字化平台上可以得到精准的统计，读了多少次，卖了多少钱，哪个读者读的，什么时候读的，都有精准的计算。如果通过技术手段，国家认证机制来建立这么一个流程的话，这个利益不会受到侵犯。
二、构建健康的价值链，警惕渠道霸权。
健康的价值链，指的是数字化发展中，各方利益进行重新整合，最大利益受益人应该是知识创造者，创意者和读者，两端应该是最大的受益者。而中间的服务商应该得到适当的利益，而不是中间层的利益最大化。
几年前，我提出优质内容是互联网最终的制高点。数年过去了，在今天可以看到，优质内容已经成为互联网最终的制高点，真正的争夺将围绕着优质内容展开，而优质内容将是中国文化软实力的重要组成部分。中华民族的文化资源不能被蚕食也不能被肢解，不能被霸权渠道所控制，我们要通过观念创新、制度创新和机制创新，实现行业、体制方面的联合和融合，为中华民族的伟大复兴贡献力量。
00本科新增专业
北京广播学院 数字媒体艺术专业 四年 文学（数字媒体艺术全国首家）03年本科新增专业
04年本科新增专业
浙江大学 数字媒体技术 四年 工学（数字媒体技术全国首家）
05年本科新增专业
北京邮电大学 080623W 数字媒体艺术 四年 文学 学位授予门类由工学调整为文学南京大学 080628S 数字媒体技术 四年 工学
中山大学 080623W 数字媒体艺术 四年 文学
大连轻工业学院 080623W 数字媒体艺术 四年 文学
哈尔滨师范大学 080628S 数字媒体技术 四年 理学
南京邮电学院 080628S 数字媒体技术 四年 工学
杭州电子科技大学 080628S 数字媒体技术 四年 工学
浙江传媒学院 080623W 数字媒体艺术 四年 工学
福州大学 080623W 数字媒体艺术 四年 工学
06年本科新增专业
中国传媒大学 080628S 数字媒体技术 四年 工学
东华大学 080623W 数字媒体艺术 四年 文学
江南大学 080628S 数字媒体技术 四年 工学
厦门大学 080623W 数字媒体艺术 四年 文学
华中师范大学 080628S 数字媒体技术 四年 工学
湖南大学 080628S 数字媒体技术 四年 工学
北方工业大学 080623W 数字媒体艺术 四年 工学
北京邮电大学世纪学院※ 080623W 数字媒体艺术 四年 工学
沈阳航空工业学院 080623W 数字媒体艺术 四年 文学
延边大学 080628S 数字媒体技术 四年 工学
吉林艺术学院动画学院※ 080623W 数字媒体艺术 四年 文学
中国传媒大学南广学院※ 080628S 数字媒体技术 四年 工学
南京邮电大学通达学院※ 080628S 数字媒体技术 四年 工学
浙江科技学院 080628S 数字媒体技术 四年 工学
浙江财经学院 080623W 数字媒体艺术 四年 文学
江西理工大学 080623W 数字媒体艺术 四年 工学
南昌大学 080628S 数字媒体技术 四年 理学
山东师范大学 080623W 数字媒体艺术 四年 工学
山东经济学院 080628S 数字媒体技术 四年 工学
青岛大学 080623W 数字媒体艺术 四年 工学
华中师范大学武汉影视工程学院※ 080623W 数字媒体艺术 四年 文学
湖南工业大学 080623W 数字媒体艺术 四年 工学
汕头大学 080623W 数字媒体艺术 四年 工学
广东工业大学 080623W 数字媒体艺术 四年 工学
北京航空航天大学北海学院※ 080628S 数字媒体技术 四年 工学
07年本科新增专业
北京交通大学 080623W 数字媒体艺术 四年 文学
北京林业大学 080623W 数字媒体艺术 四年 工学
2010-3-19 13:57 回复
河海大学 080623W 数字媒体艺术 四年 工学
山东大学 080628S 数字媒体技术 四年 工学
华中科技大学 080628S 数字媒体技术 四年 工学
北京工业大学 080623W 数字媒体艺术 四年 工学
首都师范大学科德学院※ 080623W 数字媒体艺术 四年 文学
北京邮电大学世纪学院※ 080623W 数字媒体艺术 四年 工学或文学 学位授予门类由工学调整为工学或文学
上海师范大学天华学院※ 080623W 数字媒体艺术 四年 文学
上海第二工业大学 080623W 数字媒体艺术 四年 工学
常熟理工学院 080628S 数字媒体技术 四年 工学
徐州师范大学 080623W 数字媒体艺术 四年 文学
南京艺术学院 080623W 数字媒体艺术 四年 工学
浙江工业大学 080628S 数字媒体技术 四年 工学
浙江理工大学 080628S 数字媒体技术 四年 工学
浙江传媒学院 080628S 数字媒体技术 四年 工学
福建师范大学协和学院※ 080628S 数字媒体技术 四年 工学
赣南师范学院 080628S 数字媒体技术 四年 工学
南昌大学科学技术学院※ 080623W 数字媒体艺术 四年 工学
聊城大学 080623W 数字媒体艺术 四年 工学
山东工商学院 080628S 数字媒体技术 四年 工学
湖北师范学院 080628S 数字媒体技术 四年 工学
广东工业大学 080628S 数字媒体技术 四年 工学
广州大学华软软件学院※ 080623W 数字媒体艺术 四年 工学
桂林电子科技大学 080628S 数字媒体技术 四年 工学
成都信息工程学院 080628S 数字媒体技术 四年 工学
绵阳师范学院 080623W 数字媒体艺术 四年 工学
西北师范大学 080623W 数字媒体艺术 四年 文学
08年本科新增专业
华南理工大学 080628S 数字媒体技术 四年 工学
石家庄学院 080628S 数字媒体技术 四年 工学
上海建桥学院 080623W 数字媒体艺术 四年 工学
上海音乐学院 080623W 数字媒体艺术 四年 文学
浙江师范大学 080628S 数字媒体技术 四年 工学
曲阜师范大学 080623W 数字媒体艺术 四年 工学
平顶山工学院 080628S 数字媒体技术 四年 工学
南华大学 080628S 数字媒体技术 四年 工学
华南师范大学 080623W 数字媒体艺术 四年 文学 由原摄影专业调整
广西大学 080628S 数字媒体技术 四年 工学
广西工学院 080628S 数字媒体技术 四年 工学
成都学院 080628S 数字媒体技术 四年 工学
云南大学 080628S 数字媒体技术 四年 工学
西安理工大学 080628S 数字媒体技术 四年 工学
渭南师范学院 080623W 数字媒体艺术 四年 工学
2010-3-19 13:57 回复
新疆师范大学 080623W 数字媒体艺术 四年 文学
09年本科新增专业
北京邮电大学 080628S 数字媒体技术 四年 工学 由原数字媒体艺术(工学)专业调整北京语言大学 080623W 数字媒体艺术 四年 工学
北京服装学院 080623W 数字媒体艺术 四年 文学
北京印刷学院 080628S 数字媒体技术 四年 工学
宁波大学 080628S 数字媒体技术 四年 工学
上海师范大学 080623W 数字媒体艺术 四年 文学
四川师范大学 080623W 数字媒体艺术 四年 文学
西安邮电学院 080623W 数字媒体艺术 四年 工学
西北民族大学 080623W 数字媒体艺术 四年 工学
福建师范大学 080628S 数字媒体技术 四年 工学
山东科技大学 080628S 数字媒体技术 四年 工学
西北民族大学 080623W 数字媒体艺术 四年 工学
贵州大学 080628S 数字媒体技术 四年 工学
湖北工业大学 080628S 数字媒体技术 四年 工学
呼伦贝尔学院 080628S 数字媒体技术 四年 工学
辽宁石油化工大学 080628S 数字媒体技术 四年 工学
大连工业大学艺术与信息工程学院※ 080623W 数字媒体艺术 四年 文学东北大学东软信息学院 ※ 080628S 数字媒体技术 四年 工学
吉林农业大学发展学院※ 080623W 数字媒体艺术 四年 工学
苏州科技学院 080623W 数字媒体艺术 四年 工学
浙江林学院 080623W 数字媒体艺术 四年 文学
山东经济学院 080623W 数字媒体艺术 四年 文学
邵阳学院 080623W 数字媒体艺术 四年 文学
湖南科技学院 080628S 数字媒体技术 四年 工学
东莞理工学院城市学院※ 080623W 数字媒体艺术 四年 文学
中国海洋大学青岛学院※ 080628S 数字媒体技术 四年 工学
黄冈师范学院 080628S 数字媒体技术 四年 工学
琼州学院 080628S 数字媒体技术 四年 工学
宜宾学院 080628S 数字媒体技术 四年 工学
四川文理学院 080628S 数字媒体技术 四年 工学
目录………………………………………………………………………….……….1
1、设计目的………………………………………………………………….……...2
2、设计方案………………………………………………………………….……...2
3、设计原理及其框图……………………………………………………………....2 3.1数字钟的构成…………………………………………………..……….….……2 3.2数字钟的工作原理……………………………………………………..…...……4 3.3时间计数单元………………………………………………………………....…5 3.4译码驱动及显示单元………………………………………………………….….6 3.5校时电源电路…………………………………………………………..………..6 3.6整点报时电路…………………………………………………………………….7
4、元器件…………………………………………………………………………….7 4.1实验中所需的器材………………………………………………………………..7 4.2芯片内部结构图及引脚图…………………………………………………...…....8 4.3面包板内部结构图………………………………………………………………10
5、功能块电路图…………………………………………………………………...10
6、总结……………………………………………………………………………...18
7、参考文献………………………………………………………………………...19
一、设计目的
数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。此次设计与制作数字电子钟的目的是让学生在了解数字钟的原理的前提下，运用刚刚学过的数电知识设计并制作数字钟，而且通过数字钟的制作进一步了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及其使用方法。由于数字电子钟包括组合逻辑电路和时序电路，通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法，从而实现理论与实践相结合。
总的来说，此次课程设计，有助于学生对电子线路知识的整合和电子线路设计能力的训练，并为后继课程的学习和毕业设计打下一定的基础。
二、设计方案
1．设计指标
时间以24小时为一个周期； 显示时、分、秒；
有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间； 计时过程具有报时功能，当时间到达整点前5秒进行蜂鸣报时； 为了保证计时的稳定及准确须由晶体振荡器提供表针时间基准信号。2．设计要求
画出电路原理图（或仿真电路图）； 元器件及参数选择； 电路仿真与调试； 3．编写设计报告
写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。
三、设计原理及其框图
1．数字钟的构成
数字钟是一个将“ 时”，“分”，“秒”显示于人的视觉器官的计时装置。它的计时周期为24小时，显示满刻度为23时59分59秒，另外应有校时功能和一些显示星期、报时、停电查看时间等附加功能。因此，一个基本的数字钟电路主要由译码显示器、“时”，“分”，“秒”，“星期”计数器、校时电路、报时电路和振荡器组成。数字钟实际上是一个对标准频率（1HZ）进行计数的计数电路。由于计数的起始时间不可能与标准时间（如北京时间）一致，故需要在电路上加一个校时电路，同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定。通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟。
图3-1所示为数字钟的一般构成框图
⑴晶体振荡器电路
晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的32768Ｈz的方波信号，可保证数字钟的走时准确及稳定。不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用了晶体振荡器电路。
⑵分频器电路
分频器电路将32768Ｈz的高频方波信号经32768（数。分频器实际上也就是计数器。
⑶时间计数器电路
时间计数电路由秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器及时个位和时十位计数器电路构成，其中秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器为60进制计数器，而根据设计要求，时个位和时十位计数器为12进制计数器。
⑷译码驱动电路
译码驱动电路将计数器输出的8421BCD码转换为数码管需要的逻辑状态，并且为保证数码管正常工作提供足够的工作电流。
⑸数码管
数码管通常有发光二极管（LED）数码管和液晶（LCD）数码管，本设计提供的为LED数码管。）次分频后得到1Hz的方波信号供秒计数器进行计 2
2．数字钟的工作原理
１）晶体振荡器电路
晶体振荡器是构成数字式时钟的核心，它保证了时钟的走时准确及稳定。
图3-2所示电路通过ＣＭＯＳ非门构成的输出为方波的数字式晶体振荡电路，这个电路中，ＣＭＯＳ非门Ｕ１与晶体、电容和电阻构成晶体振荡器电路，Ｕ２实现整形功能，将振荡器输出的近似于正弦波的波形转换为较理想的方波。输出反馈电 阻Ｒ１为非门提供偏置，使电路工作于放大区域，即非门的功能近似于一个高增益的反相放大器。电容Ｃ１、Ｃ２与晶体构成一个谐振型网络，完成对振荡频率的控制功能，同时提供了一个１８０度相移，从而和非门构成一个正反馈网络，实现了振荡器的功能。由于晶体具有较高的频率稳定性及准确性，从而保证了输出频率的稳定和准确。
晶体XTAL的频率选为32768HZ。该元件专为数字钟电路而设计，其频率较低，有利于减少分频器级数。
从有关手册中，可查得C1、C2均为30pF。当要求频率准确度和稳定度更高时，还可接入校正电容并采取温度补偿措施。
由于CMOS电路的输入阻抗极高，因此反馈电阻R1可选为10MΩ。较高的反馈电阻有利于提高振荡频率的稳定性，非门电路可选74HC00。
图3-2 COMS晶体振荡器
２）分频器电路
通常，数字钟的晶体振荡器输出频率较高，为了得到１Ｈz的秒信号输入，需要对振荡器的输出信号进行分频。
通常实现分频器的电路是计数器电路，一般采用多级２进制计数器来实现。例如，将３２７６８Ｈz的振荡信号分频为１ＨZ的分频倍数为３２７６８（２１５），即实现该分频功能的计数器相当于１５极２进制计数器。常用的２进制计数器有７４ＨＣ３９３等。
本实验中采用CD4060来构成分频电路。CD4060在数字集成电路中可实现的分频次数最高，而且CD4060还包含振荡电路所需的非门，使用更为方便。
ＣＤ４０６０计数为１４级２进制计数器，可以将３２７６８ＨZ的信号分频为２ＨZ，其内部框图如图3-3所示，从图中可以看出，ＣＤ４０６０的时钟输入端两个串接的非门，因此可以直接实现振荡和分频的功能。
图3-3 CD4046内部框图
３）时间计数单元
时间计数单元有时计数、分计数和秒计数等几个部分。
时计数单元一般为１２进制计数器计数器，其输出为两位８４２１ＢＣＤ码形式；分计数和秒计数单元为６０进制计数器，其输出也为８４２１ＢＣＤ码。
一般采用10进制计数器74HC390来实现时间计数单元的计数功能。为减少器件使用数量，可选７４ＨＣ３９０，其内部逻辑框图如图 ２.３所示。该器件为双２—５－１０异步计数器，并且每一计数器均提供一个异步清零端（高电平有效）。
图3-4 74HC390(1/2)内部逻辑框图
秒个位计数单元为１０进制计数器，无需进制转换，只需将ＱＡ与ＣＰＢ（下降沿有效）相连即可。ＣＰＡ（下降没效）与１ＨZ秒输入信号相连，Ｑ３可作为向上的进位信号与十位计数单元的ＣＰＡ相连。秒十位计数单元为６进制计数器，需要进制转换。将１０进制计数器转换为６进制计数器的电路连接方法如图3-5所示，其中Ｑ２可作为向上的进位信号与分个位的计数单元的ＣＰＡ相连。
图3-5 10进制——6进制计数器转换电路
分个位和分十位计数单元电路结构分别与秒个位和秒十位计数单元完全相同，只不过分个位计数单元的Ｑ３作为向上的进位信号应与分十位计数单元的ＣＰＡ相连，分十位计数单元的Ｑ２作为向上的进位信号应与时个位计数单元的ＣＰＡ相连。
时个位计数单元电路结构仍与秒或个位计数单元相同，但是要求，整个时计数单元应为１２进制计数器，不是１０的整数倍，因此需将个位和十位计数单元合并为一个整体才能进行１２进制转换。利用１片７４ＨＣ３９０实现１２进制计数功能的电路如图3-6所示。
另外，图3-6所示电路中，尚余－２进制计数单元，正好可作为分频器２ＨZ输出信号转化为１ＨZ信号之用。
图3-6 12进制计数器电路
4）译码驱动及显示单元
计数器实现了对时间的累计以8421BCD码形式输出，选用显示译码电路将计数器的输出数码转换为数码显示器件所需要的输出逻辑和一定的电流，选用CD4511作为显示译码电路，选用LED数码管作为显示单元电路。
5）校时电源电路
当重新接通电源或走时出现误差时都需要对时间进行校正。通常，校正时间的方法是：首先截断正常的计数通路，然后再进行人工出触发计数或将频率较高的方波信号加到需要校正的计数单元的输入端，校正好后，再转入正常计时状态即可。
根据要求，数字钟应具有分校正和时校正功能，因此，应截断分个位和时个位的直接计数通路，并采用正常计时信号与校正信号可以随时切换的电路接入其中。图3-7所示即为带有基本RS触发器的校时电路。
图3-7 带有消抖动电路的校正电路
6）整点报时电路
一般时钟都应具备整点报时电路功能，即在时间出现整点前数秒内，数字钟会自动报时，以示提醒。其作用方式是发出连续的或有节奏的音频声波，较复杂的也可以是实时语音提示。
根据要求，电路应在整点前10秒钟内开始整点报时，即当时间在59分50秒到59分59秒期间时，报时电路报时控制信号。报时电路选74HC30，选蜂鸣器为电声器件。
四、元器件
1．实验中所需的器材，5V电源，面包板1块，示波器，万用表，镊子1把，剪刀1把，共阴八段数码管6个，CD4511集成块6块，CD4060集成块1块，74HC390集成块3块，74HC51集成块1块，74HC00集成块5块，74HC30集成块1块，10MΩ电阻5个，500Ω电阻14个，30p电容2个，32.768k时钟晶体1个，蜂鸣器。
2．芯片内部结构图及引脚图
图4-1 7400 四2输入与非门
图4-2 CD4511BCD七段译码/驱动器
图4-3 CD4060BD
图4-4 74HC390D
图4-5 74HC51D
图4-6 74HC30 3．面包板内部结构图
面包板右边一列上五组竖的相通，下五组竖的相通，面包板的左边上下分四组，每组中X、Y列（0-15相通，16-40相通，41-55相通，ABCDE相通，FGHIJ相通，E和F之间不相通。
五、功能块电路图
1． 一个CD4511和一个LED数码管连接成一个CD4511驱动电路，数码管可从0---9显示，以次来检查数码管的好坏，见附图5-1。
图5-1 4511驱动电路
2． 利用一个LED数码管，一块CD4511，一块74HC390，一块74HC00连接成一个十进制计数器，电路在晶振的作用下数码管从0—9显示，见附图5-2。
图5-2 74390十进制计数器
3． 利用一个LED数码管，一块CD4511，一块74HC390，一块74HC00和一个晶振连接成一个六进制计数器，数码管从0—6显示，见附图5-3。
图5-3 74390六进制计数器
4． 利用一个六进制电路和一个十进制连接成一个六十进制电路，电路可从0—59显示，见附图5-4。
图5-4 六十进制电路
5． 利用两个六十进制的电路合成一个双六十进制电路，两个六十进制之间有进位，见附图5-5。
图5-5 双六十进制电路
6． 利用CD4060、电阻及晶振连接成一个分频——晶振电路，见附图5-6。
图5-6 分频—晶振电路
7． 利用74HC51D和74HC00及电阻连接成一个校时电路，见附图5-7。
图5-7 校时电路
8．利用74HC30和蜂鸣器连接成整点报时电路。见附图5-8。
图5-8 整点报时电路
9． 利用两个六十进制和一个十二进制连接成一个时、分、秒都会进位的电路总图，见附图5-9。
图5-9
六、总结
我们学习了数字电子电路和模拟电子电路，对电子技术有了一些初步了解，但那都是一些理论的东西。通过这次数字电子钟的课程设计，我们才把学到的东西与实践相结合。从中对我们学的知识有了更进一步的理解。
在此次的数字钟设计过程中，更进一步地熟悉了芯片的结构及掌握了各芯片的工作原理和其具体的使用方法。也锻炼了自己独立思考问题的能力和通过查看相关资料来解决问题的习惯。虽然这只是一次简单的课程设计，但通过这次课程设计我们了解了课程设计的一般步骤，和设计中应注意的问题。设计本身并不是有很重要的意义，而是同学们对待问题时的态度和处理事情的能力。至于设计的成绩无须看的太过于重要，而是设计的过程，设计的思想和设计电路中的每一个环节，电路中各个部分的功能是如何实现的。各个芯片能够完成什么样的功能，使用芯片时应该注意那些要点。同一个电路可以用那些芯片实现，各个芯片实现同一个功能的区别。另外，我们设计要从市场需求出发，既要有强大的功能，又要在价格方面比同等档次的便宜。
在这次设计过程中，我也对word、画图等软件有了更进一步的了解，这使我在以后的工作中更加得心应手。
七、参考文献
在建设数字媒体技术特色专业课程体系的过程中，正确拟定构建原则，充分利用学科优势;优化课程体系结构，保障内容先进性;分析课程体系特征，促进良性演化;创新课程体系实施方法，推动专业特色形成。
课程体系在特色人才培养实践中发挥了良好作用。
[关键词]数字媒体技术;特色专业;课程体系：人才培养
数字媒体以其高效优质的信息制造与传播能力，推动媒体从形态、属性到内容产生巨大变革，全面渗透到人们的文化生活中，彰显出主流强势媒体的姿态，展现了前所未有的艺术魅力。
以文化创意为核心、技术创新为动力，以计算机游戏、影视动画、网络娱乐、虚拟现实等为具体代表形式的数字内容产业正在全球蓬勃发展，成为国民经济中具有先导性、战略性和支柱性的新兴产业，是促进我国经济结构调整和发展方式转型，推动中华文化走向世界的一个重要着力点。
发展数字内容产业急需高素质的数字媒体专业人才。
通过研究借鉴国外高校数字媒体专业的教育状况，我国诸多高校新增开设了数字媒体专业。
为了推进高校专业建设和人才培养与国家经济社会发展需要的紧密结合，教育部从起实施了针对紧缺专业人才培养的“第二类特色专业”建设计划，在全国高校择优建设、优先发展一批国家特色专业，为国家培养紧缺专业人才。
该项计划引发了高校对特色专业建设内容和方法的广泛讨论。
课程体系构建是特色专业建设的一项重要工作。
在数字媒体技术特色专业的建设过程中，正确拟定课程体系的构建原则，充分利用自身的办学优势，在深入调研数字内容产业发展趋势和人才需求、广泛吸纳用人部门对人才培养意见的基础上，面向人才培养目标，邀请国内外高校教授和产业专家共同研究培养计划，构建与数字内容产业发展需求相适应、特色鲜明、操作性强、能有效服务特色专业建设的课程体系。
回顾课程体系的构建过程，剖析课程体系的结构和内容，分析课程体系的演变特征，总结课程体系的实施经验，凝练形成有效的课程体系建设观，对于继续推进特色专业建设工作的改革和创新，推动特色专业的持续稳健发展有重要意义。
一 正确拟定课程体系的构建原则
为了使课程体系能够在人才培养中有效发挥作用，实现人才培养目标，形成专业特色，拟定了以下数字媒体技术专业课程体系构建原则。
1 紧密结合数字内容产业对紧缺型人才的需求
深入调研我国现阶段数字内容产业的现状，了解数字内容产业对紧缺型人才需求的具体内容。
既充分尊重现状，又理性、适度地前瞻构建课程体系的结构和内容。
使得所培养的人才，既能掌握现阶段数字内容产业所要求的知识和技能，又具有推动数字内容产业发展的潜能和知识储备。
2 充分利用自身办学优势
客观审视办学环境，了解自身办学优势，扬长避短，充分利用自身办学优势进行有特色的人才培养。
将学科优势和专业特长，结合进课程体系的内容中，体现在课程体系的实施上。
3 保持课程体系内容的先进性
不断跟踪数字内容产业的.技术变革，分析数字内容产业的演化趋势。
充分了解国内外数字媒体技术人才培养的动态，及时调整课程体系的内容，始终保持课程体系的先进性。
在强调基础知识和实践技能的同时，把数字内容产业的前沿知识介绍给学生。
4 推动人才培养的特色形成
面向人才培养的目标和特色，设计与特色培养相适应的课程科目、教学内容、实践项目，形成方向鲜明、结构合理的课程群。
建设与特色培养相适应的教学资源，探索与特色培养相适应的教学方法，促进形成鲜明的人才培养特色。
5 强调课程体系的操作性
充分了解生源情况，结合学生的知识和能力基础，构建课程体系的内容。
厘清课程科目知识内容之问的循序渐进关系，建立层次分明的课程体系结构。
通过有序组织，推动层次递进的课程教学。
结合师资建设情况，及时更新课程科目，革新课程内容，创新教学方式。
二 面向人才培养的目标和特色设计课程体系内容
通过调研现阶段我国数字内容产业的发展趋势和人才需求，借鉴吸纳国内外高校培养数字媒体人才的经验，结合自身的办学优势，拟定了数字媒体技术专业人才培养目标，即“围绕我国现阶段数字内容产业对数字媒体专业人才的需求，以培养学生的数字内容作品的设计、制作和技术创新能力为核心。
通过与国内外企业和高等院校的紧密合作，突出特色和个性的人才培养模式，培养具有较高文化艺术修养，理论基础扎实，工程技能娴熟，专业方向明确，技能特长鲜明，适应性强，善于合作，能够熟练运用数字媒体技术手段进行数字内容作品的设计与制作，具有创新和研发数字内容产业新技术能力的复合型工程人才”。
面向上述人才培养目标，设计的数字媒体技术专业课程体系的结构和内容如图1所示。
课程体系采用矩阵式的结构，其特点是以课程群为知识结构单元，形成层次分明的组织形式。
在课程体系结构上，垂直方向自底向上分为通识课程、学科基础课程、专业基础课程、专业核心课程、专业方向课程等几个层次，循序渐进地构建学生的知识结构和技能路线。
课程体系强调宽厚的基础培养，以此实现“理论基础扎实”的人才培养目标。
在多种类型课程的层次之间，设计了课程实验、技能专题实训、综合项目实训和集中就业实习等相应的实践教学内容，递进培养学生的工程技术应用能力，实现“工程技能娴熟”的工程型人才培养目标。
在课程体系结构上，水平方向自左向右是以网络游戏、计算机动画和虚拟现实为专业方向的并行课程群。
学生在研修了专业基础课程和专业核心课程之后，选修专业方向课程，从而兼顾人才培养的共性和个性，实现“专业方向明确，技能特长鲜明”的人才培养目标。
三 推动课程体系演化，促进特色形成
在数字媒体技术专业建设过程中，为了保障人才培养的有序高质运行，结合不断改善的教学环境和动态演变的人才需求，审视课程体系的实施效果，修订课程体系内容，推动课程体系的良性演化，先后产生了4个具有里程碑意义的课程体系。
版本1为专业筹备期间提交给专家论证的课程体系。
版本2是在首批入学的学生培养中执行的课程体系。
两年之后，对版本2课程体系修订产生了版本3。
版本4是在20第一届学生毕业，人才培养完成了一个完整周期之后修订所得。
以下通过数据，对比分析4个版本课程体系的演变特征，直观阐明课程体系和人才培养特色之间的关联关系。
1 调准文艺和理工课程融合的尺度
数字内容产业是基于深厚文化艺术底蕴，融合先进科学技术的创意产业，迫切需要文化艺术和科学技术素质兼备、工程技术特长鲜明的复合型人才。
利用华中科技大学学科齐全，在软件工程、计算机科学等一级工程学科上的优势，开设文艺和理工课程，并逐步摸索调准文艺和理工课程融合的尺度。
数字水印是近年来兴起的信息隐藏技术一个新的研究领域,作为在信息时代下进行数字产品版权保护的新技术,它可以确定版权所有者,识别购买者或者提供关于数字内容的其他附加信息,并将这些信息以人眼不可见的形式嵌入在多媒体信息中。在数字水印技术中,水印嵌入算法一直都是人们关注的焦点,而对不可见的鲁棒水印的研究,是目前研究中最常见的课题[1]。
水印算法主要分为空域和频域两大类。前者典型的算法如:Schyndel算法[2]和Patchwork算法[3],后者典型的算法有:NEC算法[4],基于向量量化技术的数字水印算法[5]等。频域比空域应用得更多更广,尤其是基于DCT变换的算法已经得到了广泛的应用,但最近基于小波变换的嵌入算法因其具有多重分辨率的特点,而日益变得流行起来。空域算法拥有较大的嵌入空间,但频域算法在嵌入水印的稳健性上比空域法要好。
数字水印算法待解决的问题主要是如何在载体信息上嵌入和提取数字水印信息,由于数字水印的嵌入与提取可看作是一个通信过程,因此可以从通信的角度考虑有关水印的问题。本文即基于数字调制技术提出一种数字水印算法。
本文利用数字调制技术原理,提出一种新颖的数字水印算法,分别在时域和频域范围内,验证了水印的嵌入算法,同时通过8×8的典型测试图像,对算法抗噪声、压缩、裁剪能力进行了测试,通过分析得出提出的算法具有较高的鲁棒性与很好的水印容量。
1数字调制技术基础及原理
1.1数字调制技术基础
数字调制技术主要包括:幅度调制、频率调制、键相调制等。调制技术虽多,它们都必须处理的一个问题就是如何表示数字信号1和0,即需要建立一种合适的编码规则。在传输基带数字信号时,有多种不同的编码方法,常见的有曼切斯特编码及其变形等。图1例举了未经编码的原基带信号(NRZ)及其曼切斯特编码。
基带信号可以将1、0直接用两种不同的电压来表示,然后送到线路上去传输,也可以将基带信号进行调制后形成宽带信号然后再进行传输。
1.2算法的基本原理
数字水印的嵌入和提取可以看作一次通信过程:水印即要传输的信号,水印的载体图像即传输信号的载体信号,水印的嵌入过程即信号的调制过程,水印的提取过程即信号的解调,水印1、0的表示方法即信号的编码。
利用数学变换,将1、0编码为函数y=f(x),如图2所示。其中f(x)为线性信号:y=slope×x+intercept,slope为直线的斜率,intercept为直线的截距。
基于以上原理,提出不同的水印算法思想:将水印信息编码成不同的信号(线性、非线性),并调制到载体图像中,从而形成水印图像。
2数字调制水印算法
设载体为M×N像素的图像,需嵌入的水印信息为L位。本文提出一种线性调制算法,即1、0表示的方式如图2所示。在时域和频域嵌入水印的具体过程如下。
2.1时域嵌入
以lena表示M×N图像矩阵,information表示L位水印数组,形式化的算法表述如下:
Step 1 选取lena矩阵的L行嵌入L位数据;
Step 2 设置计数器i=1;
Step 3 如果information(i)=0,则取lena第i行前20位数据,分为两大组①、②。如图2所示,在①中嵌入信号0的上半部分,方法为:(1),①大组10个数据再分为5个小组,每小组2个数据,修改第2个数据使得它比第一个数据大k×slope+interception,其中slope与interception为已知的预先设置的常数,k=1,2,…,5;(2),在②组中嵌入信号0的下半部分,方法为:②大组10个数据也再分为5个小组,每小组2个数据,修改第2个数据使得它比第一个数据小k×slope+interception,其中slope与interception为已知的预先设置的常数,k=1,2,…,5;
Step 4 如果information(i)=1,则取lena第i行前20位数据,分为两大组①、②。如图2所示,在①中嵌入信号1的上半部分,方法为:①大组10个数据再分为5个小组,每小组2个数据,修改第2个数据使得它比第一个数据小k×slope+interception,k=1,2,…,5;在②组中嵌入信号1的下半部分,方法为:②大组10个数据也再分为5个小组,每小组2个数据修改第2个数据使得它比第一个数据大k×slope+interception,k=1,2,…,5;
Step 5i=i+1,如果i=L,则结束,否则转Step 3。
时域水印嵌入算法的Matlab核心代码如下:
2.2频域嵌入
频域嵌入算法如下:
Step 1lena分为8×8的块,对每一块进行DCT变换;
Step 2 选取lena矩阵的L块行(即8×L行)嵌入L位数据;
Step 3 设置计数器i=1;
Step 4 如果information(i)=0,则取lena第i块行前20块数据,分为两大组①、②。如图2所示,在①中嵌入信号0的上半部分,方法为:①大组10个数据块再分为5个小组,每小组2个数据块,修改第2个数据块的DCT中频系数(比如:8×8块的第(3,1)数据)使得它比第一个数据块相应数据大k×slope+interception,k=1,2,…,5;在②组中嵌入信号0的下半部分,方法为:②大组10个数据块也再分为5个小组,每小组2个数据块,修改第2个数据块的DCT中频系数使得它比第一个数据块相应数据小k×slope+interception,k=1,2,…,5;
Step 5 如果information(i)=1,则取lena第i块行前20块数据,分为两大组①、②。如图2所示,在①中嵌入信号1的上半部分,方法为:①大组10个数据块再分为5个小组,每小组2个数据块,修改第2个数据块的DCT中频系数(比如:8×8块的第(3,1)数据)使得它比第一个数据块相应数据小k×slope+interception,k=1,2,…,5;在②组中嵌入信号1的下半部分,方法为:②大组10个数据块也再分为5个小组,每小组2个数据块,修改第2个数据块的DCT中频系数使得它比第一个数据块相应数据大k×slope+interception,k=1,2,…,5;
Step 6i=i+1,如果i=L,则转Step 7,否则转Step 4;
Step 7lena进行DCT反变换,算法结束。
频域水印嵌入算法的Matlab核心代码如下:
2.3提取算法
算法的提取过程是嵌入过程的逆过程。以时域为例,具体如下:
Step 1 若图像变型则变回M×N大小;
Step 2 设置计数器i=1;
Step 3 扫描图像第i行(或频域中的块行),计算出相关参数值:直线的斜率slope,截距intercept,然后根据相关的参数值辨别出相应的水印(即信号的检测)。其中,斜率slope和截距intercept的值与1、0信号的对应关系是已经约定的(根据嵌入者的需求)。举例如下:若规定slope=0.5,intercept=5时,嵌入信号为0;slope=-0.5,intercept=-5时,嵌入信号为1。在某一行中,计算出斜率slope和截距intercept,如果slope=0.5,intercept=5,则检测出的水印信号为0;如果slope=-0.5,intercept=-5,则检测出的水印信号为1。水印提取后,设置information(i)为该位的水印信息;
Step 4i=i+1,如果i=L,则转Step 5,否则转Step 3;
Step 5 算法结束,information即为水印。
时域水印提取算法的Matlab核心代码如下:
3仿真结果
3.1水印嵌入与提取
以频域嵌入为例,给出算法的仿真结果。使用Matlab仿真,以lena.bmp(512×512)为测试图片,嵌入的水印信息为32×32的图像,如图3(a)所示。测试效果如图3(b),(c),(d)所示。
使用峰值信号比(PSNR)和标准化相关系数(NC)值来刻画水印嵌入效果[5],其定义如下:
其中Im,n、I′m,n为原始图像和嵌入水印之后的图像,M、N为图像大小,L为图像的灰度级。
嵌入水印后,图3(b),(c)的PSNR值为39.0239dB,图3(a),(d)的NC值为1.0000,测试结果说明水印正确嵌入与提取。
3.2鲁棒性测试
实验结果表明,时域嵌入水印时,鲁棒性较差;但在频域中嵌入时,鲁棒性良好。下面展示在频域中嵌入水印时的鲁棒性测试结果。
3.2.1 噪声测试
对水印图像添加高斯噪声,然后提取水印。实验结果如图4所示,测试结果中NC值较大,说明水印对噪声抵抗能力较好。
3.2.2 JPEG压缩测试
JPEG压缩是图像处理中常用的操作,水印算法对JPEG压缩的抵抗能力非常重要。对水印图像进行JPEG压缩,然后提取水印。实验结果如图5所示,测试结果中NC值较大,说明水印对噪声抵抗能力较好。
3.2.3 剪切测试
对水印图像分别剪切1/4,1/2,然后提取水印,实验结果如图6所示,测试结果中NC值较大,说明水印对剪切具有较好的抵抗能力。
3.3测试结果分析
从以上实验结果可以看出,本文算法可以正确实现水印的嵌入与提取,在频域嵌入水印鲁棒性较高,能抵抗噪声、JPEG压缩和剪切等攻击。
1) 算法的可行性
图像的冗余信息很大,相邻像素之间差值很小,本文的算法就是利用了这种冗余嵌入了水印信息,因此该算法是可行的。
2) 嵌入的信息位数
在算法中,依据slope、intercept的值判断嵌入的0、1信号。实验的测试参数如下:slope=0.5、intercept=5,如图2左半部分所示。检测时统计slope与intercept的值,若slope∈[0,1],intercept∈[4.0,6.0],则嵌入信息为1,若slope∈[-1,0],intercept∈[-6.0,-4.0],则嵌入信息为0,否则检测出现问题。从上述过程可看出,slope、intercept取不同范围值可嵌入不同的信息位数,在实验中一组slope、intercept值只嵌入了1位信息,但嵌入2位甚至3位的信息是可行的,只需要将slope、intercept的值与00、01、10、11作一一映射即可,因此,嵌入的水印信息容量较大。
此外,实验仅在32×32块的1个中频系数上嵌入水印,在2个或多个中频系数上嵌入水印以增加水印容量,也是可行的。
3) 算法鲁棒性
测试的结果显示:算法在频域的性能优于时域,在频域中嵌入水印具有更好的鲁棒性,这里鲁棒性还包括以下几个方面:
(1) slope、intercept的参数值对鲁棒性的是有影响的,大的参数值鲁棒性较好,但参数值越大,水印的不可见性越差,两者需要折中;
(2) 对嵌入的信息可以采用纠错码表示,这样可以增强算法的鲁棒性;
(3) DCT中频系数的确定,即在第几个频域数据上嵌入水印,测试中得出中低频效果较好。
4结语
本文基于数字调制技术提出了一种数字水印算法,并给出了一定的分析。实验结果表明,在频域中嵌入水印时,该算法性能较好,对各种攻击测试具有较好的抵抗性;同时,该算法具有较大的信息容量。因此,算法具有较好的实用价值。
算法采用线性嵌入水印信号,增强算法的鲁棒性与水印容量,slope、intercept取值关系到算法的可行性、鲁棒性、安全性与嵌入的信息位数等,有待于进一步作理论分析。
参考文献
[1]尹浩,林闯,邱锋,等.数字水印技术综述[J].计算机研究与发展,2005,42(7):1093-1099.
[2]Schyndel R G van,Tirkel A Z,Osborne C F.A digital watermark[C].Int'l Conf.Image Processing,Austin,Texas,1994.
[3]Ingemar J Cox,Linnartz J P.Some general methods for tampering withwatermarks[J].IEEE Journal on Selected Areas in Communicaton,1998,16(4):587-593.
[4]Ingemar J Cox,Joe Kilian,Thomason F Leighton,et al.Secure spreadspectrum watermatiking for multimedia[J].IEEE Transactions on Im-age Processing,1997,6(12):1673-1587.
关键词影视包装数字媒体技术数字化技术
进入数字时代，影视包装正逐渐影响着人们的生活，其采用的技术功能更强大，使用更加方便，形式更丰富，而且借助计算机设备，利用数字处理技术，数字合成各种特效镜头，将影视作品更完美的展现在大众眼前。这种将技术和艺术完美的结合，衬托出影视包装在影视创作领域中的重要性。
一、影视包装
影视包装就是将前期拍摄的素材，进行后期制作加工，通过三维动画后期合成特效镜头，然后把镜头剪辑、合成一个完整的影片，并且为影片制作音效和添加声音。
传统的电影制作是剪辑师对胶片进行剪接，对于很多技巧的制作是无能为力的，剪辑师无法在镜头之间添加特效镜头，无法在两个镜头之间制作一个叠画，更无法对画面的色彩进行调整，所有这些技巧只能在洗印過程中完成。传统的电视编辑是在编辑机上进行的，由于磁带记录的画面是有顺序的，剪辑师无法在已有画面之间插入另外一个镜头，也无法删除一个镜头，除非把后面的镜头都重新录制一遍，所以，这种编辑方式不仅浪费了大量的时间，还严重影响了编辑人员的创造力和想象力。
二、数字化影视包装技术
随着科学技术的飞速发展，数字化处理技术全面进入了影视制作过程，使得影视节目的制作变得更加多元化。利用影视数字制作技术的强大功能，可以不受时空的限制，制作出非凡的视听效果。目前数字化影视包装技术一般包括非线性编辑技术、数字合成技术和虚拟演播室。
1、非线性编辑技术
非线性编辑是相对于线性编辑而言的，它指的是可以对画面进行任意顺序的组接而不必按顺序从头编到结尾的影视节目编辑方式。在非线性编辑时，可以随时任意选取素材，无沦是一个镜头还是镜头中的一段；可以交叉跳跃的方式进行编辑；对已编部分的修改不影响其余部分，无需对其后面的所有部分进行重编或者再次转录。
若按记录载体和对载体的操纵方式，对非线性编辑技术进行分类，可将其分为三种类型。一是机械非线性编辑，是以磁带、胶片为记录载体。二是电子非线性编辑，是利用电子、磁性或者光学影像信号为记录载体。三是数字非线性编辑，是以计算机大容量随机存取记录技术为基础的一种非线性编辑方式。
2、数字合成技术
看电影时，人们一般都会对电影中的计算机特效画面叹为观止，很少会有人能去思考计算机做出的3D外星人等各种角色，是如何在真实的场景中进行表演的呢？数字合成技术正是解决这些问题的。除此之外，还有一些我们看不到的特效画面，比如阿甘正传中，阿甘与肯尼迪总统握手的画面，这样的画面都是数字合成技术实现的。
数字合成技术是当今影视制作中使用最为广泛的数字技术，几乎所有的大片制作都离不开它，为影视作品添加了更多更好的特殊效果。简单地讲，数字合成技术就是把现实生活中确实存在的，但无法出现在同一个时空中的拍摄对象或环境，先利用计算机将它们组合起来，然后再对画面进行美化、渲染，最后把镜头剪接、组合在一起，再加上声音，最终制作出的作品。
3、虚拟演播室
虚拟演播室（Virtual Studio）是不需要搭建布景的，它将计算机虚拟的或是事先拍摄好的场景，与摄像机在一个全蓝的环境中拍摄的实时画面数字化实时合成，最终呈现出完美的画面。这项技术不仅大大提高了影视制作效率、缩短了节目制作周期，而且还增加了演播室的利用率。它给影视制作带来了一场革命，是对传统演播室技术的根本性变革。
虚拟演播室技术就是将摄像机拍摄的前景图像和计算机制作的背景图像合成在一起的过程。目前在虚拟演播室系统中，有两种较实用的技术，即传感器技术和图像分析识别技术。一是传感器技术。二是图像分析识别技术。
三、数字化影视包装技术的特点
1、非线性编辑的特点
非线性编辑具有非线性编辑方式、数字化信号处理和随机存取素材的三大特点。
（1）非线性编辑方式
非线性的编辑方式是非线性编辑技术的第一个特点。即在影视后期编辑的过程中，可以随意非线性地改变镜头顺序。只要在素材中将所需镜头挑出来，并得到一个编辑次序表，改变镜头顺序时只需修改这个次序表，且这些改动不会影响已编辑好的素材。
一些在传统线性编辑方式中很难做到的，比如修改错误时想恢复到若干步操作之前；比如随意改变镜头长度，对图像的加帧减帧，对镜头片断的拉长缩短等，这些在非线性编辑方式中都可轻松实现。非线性编辑方式还能完成许多传统录音机无法胜任的特殊处理，比如保持音调不变改变声音音长，可利用声音波形进行编辑，延长或缩短时间节奏，声音频率不变。总之，非线性编辑方式修改编辑简单容易、效率高，整段内容的移动、插入方便灵活。
（2）数字化信号处理
数字化信号处理是以数字技术为基础，以计算机为核心，将视频信号作为数字信号进行处理，使影视编辑技术进入了数字化时代。数字化信号处理是非线性编辑技术的核心，它不仅保证了高质量的图像，而且实现了丰富多彩的影视特效。
从影视制作编辑上来谈，画面的组接、声音的插入等，并不是真正地改变存储在计算机上的图像、声音数据的物理位置，而只是将这些数据的地址码重新编排。另外，磁头本身并不与信息接触，即使多次反复编辑也不会影响信号质量，从而保证了图像的高质量。
视频信号数字化处理后，可在硬盘上实现素材的混合叠加，可完成多层特技画面，以及二、三维特技效果。计算机的强大处理能力，可以创造出许多以前无法想像的特技效果，如虚拟与真实画面的完美结合，一次完成无数个连续特效等。数字化信号处理是把复杂的工作在计算机上顺利的完成，这不仅提高了编辑效率，而且实现了丰富的特技效果。
（3）随机存取素材
随机存取素材是非线性编辑技术的第三个特点。这个特点来源于对承载着数字信号的盘基载体的操纵控制方式，对素材的存取，不必按顺序进行查找，也可瞬间找到素材中的任意片段。
2、数字合成技术的特点
在数字技术进入图象领域之前，在很长的一段时间里，合成技术在影片制作中有着极为广泛的应用，其合成效果也具有很高的水平。这一点从《星际大战》中那些令人眼花缭乱，难以置信的特效画面就可得到充分的证明。随着计算机处理速度的提高，以及计算机图形图像理论的发展，数字合成技术在影片制作中有了更广泛的应用。影片艺术工作者在使用计算机进行合成的操作过程中，强烈地感受到数字合成技术极大的便利性和多样性，合成作品的效果也比传统合成技术更为精美，更加不可思议，这也成为推动数字合成技术发展的巨大动力。在数字合成技术的发展过程中，又有一挂计算机图学技术方面的专家以极大的热情投入到这一领域中，在技术的发展以及与艺术的结合方面作出了卓越的成绩，在他们的努力之下，我们今天非常幸运地拥有各种强大的数字合成技术与工具，这些工具均包括软件与硬件两大项目。
3、虚拟演播室的特点
虚拟演播室具有消除演播室物理空间限制；提高影视制作人的想像力、创造力；缩短制作周期、提高工作效率；节约人力物力，降低制作成本；提升影视节目娱乐性、可视性等特点。除此之外，虚拟演播室还可支持外部系统和数据，它可以兼容目前流行的動画和建模工具，利用它们来建立虚拟场景，如：3DMax、Lightscape、Softimage、Alias、Wavefront等。总之，虚拟演播室可以根据影视制作的需要，不断地更新软件系统，随时满足影视制作的要求，它是一个完全开放的系统。虽然虚拟演播室具有诸多的优越性，但由于它价格昂贵，普及和推广有一定的难度。
随着社会的发展，人们物质和文化生活水平也得到了提高，影视包装作为艺术和技术的完美结合体，越来越受到影视制作人员的喜爱。而数码科技的发展为影视创作提供了新的表现手段，数码影像与数字化处理技术的结合也极大地丰富了影视创作艺术的表现力，打破了传统的视觉传达表现方式，以一种全新的视觉效果，提升着大众的视觉欣赏情趣和形象思维。
参考文献：
[1]周进.影视动画数字合成技术教程[M].清华大学出版社，2010.
[2]吕云祥.影视技术导论[M].清华大学出版社，2011.
[3]姜浩.数字媒体技术与互动影视应用[M].中国广播电视出版社，2006.
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