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篇(1)

關(guān)鍵詞:數(shù)字系統(tǒng)；IC；設(shè)計

一、數(shù)字IC設(shè)計方法學(xué)

在目前CI設(shè)計中，基于時序驅(qū)動的數(shù)字CI設(shè)計方法、基于正復(fù)用的數(shù)字CI設(shè)計方法、基于集成平臺進行系統(tǒng)級數(shù)字CI設(shè)計方法是當(dāng)今數(shù)字CI設(shè)計比較流行的3種主要設(shè)計方法，其中基于正復(fù)用的數(shù)字CI設(shè)計方法是有效提高CI設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)。它能解決當(dāng)今芯片設(shè)計業(yè)所面臨的一系列挑戰(zhàn):縮短設(shè)計周期，提供性能更好、速度更快、成本更加低廉的數(shù)字IC芯片。

基于時序驅(qū)動的設(shè)計方法，無論是HDL描述還是原理圖設(shè)計，特征都在于以時序優(yōu)化為目標的著眼于門級電路結(jié)構(gòu)設(shè)計，用全新的電路來實現(xiàn)系統(tǒng)功能;這種方法主要適用于完成小規(guī)模ASIC的設(shè)計。對于規(guī)模較大的系統(tǒng)級電路，即使團隊合作，要想始終從門級結(jié)構(gòu)去實現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計，也很難保證設(shè)計周期短、上市時間快的要求。

基于PI復(fù)用的數(shù)字CI設(shè)計方法，可以滿足芯片規(guī)模要求越來越大，設(shè)計周期要求越來越短的要求，其特征是CI設(shè)計中的正功能模塊的復(fù)用和組合。采用這種方法設(shè)計數(shù)字CI，數(shù)字CI包含了各種正模塊的復(fù)用，數(shù)字CI的開發(fā)可分為模塊開發(fā)和系統(tǒng)集成配合完成。對正復(fù)用技術(shù)關(guān)注的焦點是，如何進行系統(tǒng)功能的結(jié)構(gòu)劃分，如何定義片上總線進行模塊互連，應(yīng)該選擇那些功能模塊，在定義各個功能模塊時如何考慮盡可能多地利用現(xiàn)有正資源而不是重新開發(fā)，在功能模塊設(shè)計時考慮怎樣定義才能有利于以后的正復(fù)用，如何進行系統(tǒng)驗證等。

基于PI復(fù)用的數(shù)字CI的設(shè)計方法，其主要特征是模塊的功能組裝，其技術(shù)關(guān)鍵在于如下三個方面:一是開發(fā)可復(fù)用的正軟核、硬核;二是怎樣做好IP復(fù)用，進行功能組裝，以滿足目標CI的需要;三是怎樣驗證完成功能組裝的數(shù)字CI是否滿足規(guī)格定義的功能和時序。

二、典型的數(shù)字IC開發(fā)流程

典型的數(shù)字CI開發(fā)流程主要步驟包含如下24方面的內(nèi)容:

(1)確定IC規(guī)格并做好總體方案設(shè)計。

(2)RTL代碼編寫及準備etshtnehc代碼。

(3)對于包含存儲單元的設(shè)計，在RTL代碼編寫中插入BIST(內(nèi)建自我測試)電路。

(4)功能仿真以驗證設(shè)計的功能正確。

(5)完成設(shè)計綜合，生成門級網(wǎng)表。

(6)完成DFT(可測試設(shè)計)設(shè)計。

(7)在綜合工具下完成模塊級的靜態(tài)時序分析及處理。

(8)形式驗證。對比綜合網(wǎng)表實現(xiàn)的功能與TRL級描述是否一致。

(9)對整個設(shè)計進行Pre一layout靜態(tài)時序分析。

(10)把綜合時的時間約束傳遞給版圖工具。

(11)采樣時序驅(qū)動的策略進行初始化nooprlna。內(nèi)容包括單元分布，生成時鐘樹

(12)把時鐘樹送給綜合工具并插入到初始綜合網(wǎng)表。

(13)形式驗證。對比插入時鐘樹綜合網(wǎng)表實現(xiàn)的功能與初始綜合網(wǎng)表是否一致。

(14)在步驟(11)準布線后提取估計的延遲信息。

(15)把步驟(14)提取出來的延遲信息反標給綜合工具和靜態(tài)時序分析工具。

(16)靜態(tài)時序分析。利用準布線后提取出來的估計延時信息。

(17)在綜合工具中實現(xiàn)現(xiàn)場時序優(yōu)化(可選項)。

(18)完成詳細的布線工作。

(19)從完成了詳細布線的設(shè)計中提取詳細的延時信息。

(20)把步驟(19)提取出來的延時信息反標給綜合工具和靜態(tài)時序分析工具。

(21)Post-layout靜態(tài)時序分析。

(22)在綜合工具中實現(xiàn)現(xiàn)場時序優(yōu)化(可選項)。

(23)Post一alyout網(wǎng)表功能仿真(可選項)。

(24)物理驗證后輸出設(shè)計版圖數(shù)據(jù)給芯片加工廠。

對于任何CI產(chǎn)品的開發(fā)，最初總是從市場獲得需求的信息或產(chǎn)品的概念，根據(jù)這些概念需求，CI工程師再逐步完成CI規(guī)格的定義和總體方案的設(shè)計。總體方案定義了芯片的功能和模塊劃分，定義了模塊功能和模塊之間的時序等內(nèi)容。在總體方案經(jīng)過充分討論或論證后開始CI產(chǎn)品的開發(fā)。CI的開發(fā)階段包含了設(shè)計輸入、功能仿真、綜合、DFT(可測試設(shè)計)、形式驗證、靜態(tài)時序分析、布局布線等內(nèi)容。而CI的后端設(shè)計包括布局、插入時鐘樹、布線和物理驗證等內(nèi)容，后端設(shè)計一般能在軟件中自動完成，如SIE軟件就能自動完成布局布線。

三、IC開發(fā)過程介紹

IC開發(fā)過程包括設(shè)計輸入、功能仿真、綜合、可測試性設(shè)計DFT、形式驗證、靜態(tài)時序分析、布局、插入時鐘樹、布線、物理驗證等內(nèi)容，下面分別進行詳細介紹。

設(shè)計輸入:一般包括圖形與文本輸入兩種格式。文本輸入包括采用verilog和vHDL兩種硬件描述語言的格式，verliog語言支持多種不同層次的描述，采用硬件描述語言主要得益于采用綜合器來提高設(shè)計效益;圖形輸入一般應(yīng)該支持多層次邏輯圖輸入，主要應(yīng)用在一些專門的電路設(shè)計中，但是圖形輸入耗時費力且不方便復(fù)用。

功能仿真:功能仿真的目的是為了驗證設(shè)計功能的正確性和完備性。搭建的測

試環(huán)境質(zhì)量和測試激勵的充分性決定了功能仿真的質(zhì)量和效益，仿真工具也是比較多，而且功能比較齊全。

綜合:所謂綜合，就是將設(shè)計的HDL描述轉(zhuǎn)化為門級網(wǎng)表的過程。綜合工具(也可稱為編譯器)根據(jù)時間約束等條件，完成可綜合的TRL描述到綜合庫單元之間的映射，得到一個門級網(wǎng)表等;綜合工具可內(nèi)嵌靜態(tài)時序分析工具，可以根據(jù)綜合約束來完成門級網(wǎng)表的時序優(yōu)化和面積優(yōu)化。

可測試性設(shè)計DFT:目前大多數(shù)CI設(shè)計都引入可測試結(jié)構(gòu)設(shè)計，一般在電路初步綜合后可進行DFT設(shè)計。典型的DFT電路包括存儲單元的內(nèi)建自測BIST電路、掃描鏈電路和邊界掃描電路。BIST電路是為了測試而設(shè)計的專門電路，它可以來自半導(dǎo)體生產(chǎn)廠商，也可以用商用的工具自動產(chǎn)生。掃描鏈電路一般是用可掃描的寄存器代替一般的寄存器，由于帶掃描功能的寄存器的延時與一般的寄存器并不一致，所以在綜合工具進行時序分析時最好就能考慮這種“附加”的延遲。邊界掃描電路主要用來對電路板上的連接進行測試，也可以把內(nèi)部掃描鏈的結(jié)果從邊界掃描電路引入。

形式驗證是一種靜態(tài)的驗證手段，它根據(jù)電路結(jié)構(gòu)靜態(tài)地判斷兩個設(shè)計在功能上是否等價，從而判斷一個設(shè)計在修改前和修改后其功能是否保持一致。

靜態(tài)時序分析:靜態(tài)時序分析是CI開發(fā)流程中非常重要的一環(huán)。通過靜態(tài)時序分析，一方面可以了解到關(guān)鍵路徑的信息，分析關(guān)鍵路徑的時序;另一方面，還可以了解到電路節(jié)點的扇出情況和容性負載的大小。

布局:布局被認為是整個后端流程最關(guān)鍵的一步，布局首先是在滿足電路時序要求的條件下得到盡可能小的實現(xiàn)面積，其次布局也是把整個設(shè)計劃分成多個便于控制的模塊。布局的內(nèi)容包括把單元或宏模塊擺放到合適的位置，其目的是為了最大限度地減小連線的RC延遲和布線的寄生電容效應(yīng)，此外，良好的布局還可以減小芯片面積和降低布線時出現(xiàn)擁賽現(xiàn)象的幾率。

插入時鐘樹:時鐘樹又稱時鐘網(wǎng)絡(luò)，是指位于時鐘源和它所有扇出的寄存器時鐘輸入端之間的BUFFER驅(qū)動邏輯，時鐘樹通常根據(jù)物理布局情況生成。時鐘樹的插入關(guān)鍵在于如何控制時鐘信號延時和時鐘信號扭曲，因為較大的延遲對解決電路的保持時間問題不利，較大的時鐘扭曲往往增加寄存器鎖存不穩(wěn)定數(shù)據(jù)的幾率。但是時鐘信號延遲和時鐘信號扭曲問題是對矛盾，如果設(shè)計對兩者都要求比較嚴格的話，時鐘樹的插入往往需要考慮比較多。

布線:布線分為兩個階段完成:預(yù)布線和詳細布線，預(yù)布線時版圖工具把整個芯片劃分為多個較小的區(qū)域，布線器只是估算各個小區(qū)域的信號之間最短的連線長度，并以此來計算連線延遲，這個階段并沒有生成真正的版圖連線。詳細布線階段，布線器根據(jù)預(yù)布線的結(jié)果和最新的時序約束條件生成真正的版圖連線。但是如果預(yù)布線的時間比布局運行的時間還要長，這就意味著布局的結(jié)果是失敗的，這時候就需要重新布局以減少布線的擁賽。

布局布線完成之后，EDA工具根據(jù)布局布線的結(jié)果產(chǎn)生電路網(wǎng)表，產(chǎn)生真正的互連線延遲數(shù)據(jù)，這樣以前綜合工具DC根據(jù)線負載模型計算出來的延遲數(shù)據(jù)與這些互連線延遲數(shù)據(jù)相比是不夠精確的，因此把這些版圖提取出來的互連線延遲數(shù)據(jù)反標給DC重新進行綜合優(yōu)化，如果生成的網(wǎng)表滿足了時序、面積及功耗要求后就生成電路版圖，電路版圖經(jīng)過驗證就可以制成芯片。超級秘書網(wǎng)：

參考文獻：

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去除式加工技術(shù)

去除式加工技術(shù)（也稱減法加工技術(shù)）在工業(yè)上是指用車、銑、磨、削等方式將已成型好的材料固體坯料加工成所需形狀的方法。口腔用數(shù)控加工設(shè)備考慮到其加工對象為專用牙科材料，針對牙科材料特性和制作精度的要求，常采用銑和磨的加工方式［3-4］。數(shù)控加工（numericalcontrolmachining，簡稱NC加工）是指用數(shù)字信息控制零件和刀具位移的機械加工方法。現(xiàn)有商品化的牙科數(shù)控設(shè)備，根據(jù)其切削主軸的運動特性，可進一步分為三軸、四軸、五軸等設(shè)備。這里軸的概念是指切削主軸的自由度數(shù)，主軸的自由度越多，靈活性越好，可加工模型的復(fù)雜程度也就越高。三軸數(shù)控設(shè)備適合批量加工倒凹面積小、形態(tài)相對規(guī)整的牙科模型（如基底冠橋）；四軸與五軸設(shè)備更適合加工精度要求高的復(fù)雜形態(tài)牙科模型（如解剖形態(tài)冠橋、種植基臺、正畸托槽等）。典型的牙科多軸設(shè)備有CEREC3D（SIRONA公司）、EVEREST（KAVO公司）、T1（WIELAND公司）、LAVA（3M公司）等。近些年，數(shù)控加工中心這種在工業(yè)上廣泛應(yīng)用的主流數(shù)控機床也逐漸引入到口腔領(lǐng)域，它是一種功能較全面、綜合加工能力較強的數(shù)控機床。

數(shù)控加工中心的特點是：機床設(shè)置有刀庫，刀庫中存放著不同數(shù)量的各種刀具或檢具；坯料一次裝夾后，數(shù)控系統(tǒng)能控制機床按不同的工序自動選擇和更換刀具、檢具；機床可自動改變主軸轉(zhuǎn)速、進給量和刀具相對工件的運動軌跡及其它輔助功能，連續(xù)對工件各表面進行多道工序的加工。整個加工過程，最大限度的降低了人手工操作的干預(yù)，大大提高了口腔假體的制造精度和生產(chǎn)效率。現(xiàn)有數(shù)控加工技術(shù)可加工的牙科材料包括牙科金屬（貴金屬、非貴金屬合金、純鈦）、玻璃陶瓷和臨時性復(fù)合樹脂材料，特別是一些傳統(tǒng)工藝很難加工或是無法加工的材料，比如氧化鋯陶瓷材料，數(shù)控加工技術(shù)也可以實現(xiàn)。在金屬及其合金材料的加工應(yīng)用方面，數(shù)控加工技術(shù)可用來制造金屬基底冠橋、覆蓋義齒連接桿、正畸用個性化托槽等；在陶瓷材料方面，近年來應(yīng)用廣泛的二次燒結(jié)軟質(zhì)氧化鋯材料是其主要的應(yīng)用領(lǐng)域，可制造氧化鋯基底冠橋、個性化種植基臺、一體化樁核等；針對CAD/CAM椅旁系統(tǒng)的配套材料—玻璃陶瓷，數(shù)控加工一直是其惟一加工方式，工藝上則以磨削為主，有別于其他材料的銑削工藝，可制造嵌體、瓷貼面以及解剖式全瓷冠；另外，應(yīng)用數(shù)控加工技術(shù)生產(chǎn)暫時性或永久性的牙科復(fù)合樹脂材料，可實現(xiàn)個性化的即刻修復(fù)體制作。

增量式加工技術(shù)

相對數(shù)控加工的“減法加工”技術(shù)，快速成型（rapidprototyping，RP）技術(shù)被稱為“加法加工”技術(shù)，即增量式加工技術(shù)。其原理是通過離散化將三維數(shù)字模型轉(zhuǎn)變?yōu)槎S數(shù)字模型的連續(xù)疊加，然后由程序控制按預(yù)先確定的順序?qū)⒊尚筒牧弦粚右粚佣逊e成型［5］。RP技術(shù)首先被應(yīng)用于航天工業(yè)，用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域最早始于20世紀90年代初。該技術(shù)最顯著的特點就是克服了傳統(tǒng)去除式加工技術(shù)的局限性，能夠在較短時間內(nèi)批量制造出各種復(fù)雜形態(tài)的工件，特別是對有內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計的傳統(tǒng)NC加工無法制造的工件，RP技術(shù)是較好的解決方案。RP技術(shù)的特性很好地適應(yīng)了口腔醫(yī)學(xué)假體及模型的復(fù)雜形態(tài)特征，加上其在加工速度、可靠性和成本等方面的優(yōu)勢，該類設(shè)備正在成為目前口腔假體及輔助裝置制造技術(shù)的強力手段［6-13］。目前，應(yīng)用于口腔醫(yī)學(xué)的RP技術(shù)主要有以下幾種：粉末材料選擇性激光燒結(jié)技術(shù)（selectivelasersintering，SLS）、粉末材料選擇性激光熔融制造技術(shù)（selectivelasermelting，SLM）、液態(tài)光敏樹脂選擇性固化技術(shù)（也稱立體印刷技術(shù)，stereolithographyapparatus，SLA）、熔融沉積制造（fuseddepositionmodeling，F(xiàn)DM）、三維打印技術(shù)（3Dprinting，3DP）、激光近形成型技術(shù)（laserengineerednetshaping，LENS）等。

SLS和SLM技術(shù)SLS和SLM技術(shù)的成型原理相似，都是在工作臺上逐層鋪粉，激光束在計算機的控制下按照分層截面輪廓信息對實心部分所在的粉末進行熔融固化，逐漸形成各層輪廓，從而堆積成實體。SLS和SLM技術(shù)主要針對金屬及其合金材料，裝備有惰性氣體保護倉的設(shè)備還可熔融燒結(jié)純鈦粉末，成型出致密度較高的純鈦工件，很好的解決了純鈦鑄造缺陷的問題。現(xiàn)有口腔SLS和SLM設(shè)備的成型精度比初期產(chǎn)品已有很大提高，成型精度可達到20μm左右，完全可以滿足口腔臨床對制造精度的要求。但對于成型大尺寸修復(fù)體（如多單位基底橋），由于加工過程缺乏足夠的外周剛性約束，金屬成型過程中的殘余應(yīng)力可能會導(dǎo)致形變，影響精度。往往通過增加支撐分散應(yīng)力、分段成形和軟件預(yù)補償?shù)燃夹g(shù)加以改善。此外，SLS和SLM設(shè)備的可成型空間往往較大，適合于批量化的大規(guī)模生產(chǎn)，制造效率也較數(shù)控加工好。SLS和SLM技術(shù)在口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的主要應(yīng)用包括：金屬（包括純鈦及鈦合金）基底冠橋、CAD設(shè)計的可摘局部義齒支架、外科手術(shù)用鈦板以及正畸個性化托槽的數(shù)字化制造。典型的設(shè)備有EOSM270（德國EOS公司），國內(nèi)在此方面也有初步的研發(fā)成果。SLA技術(shù)SLA技術(shù)成型原理是使用光源（激光或可見光）投射，分層選擇性地固化液槽中的液態(tài)光敏樹脂，使逐層固化堆積成型。SLA技術(shù)主要針對復(fù)合樹脂類材料的特性而研制，現(xiàn)有技術(shù)的成型精度往往比SLS和SLM技術(shù)略高，可達到10～20μm的精度，但現(xiàn)有應(yīng)用于口腔材料的設(shè)備成型尺寸沒有SLS和SLM設(shè)備寬裕，適合制造小批量小尺寸的口腔假體和模型。另外，現(xiàn)有SLA設(shè)備中配備有口腔生物性材料的還為數(shù)不多。

SLA技術(shù)在口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的主要應(yīng)用包括：鑄造用基底冠橋蠟型、贗復(fù)體蠟型的制造；外科、種植手術(shù)用導(dǎo)板的制造；外科手術(shù)三維診斷及術(shù)前規(guī)劃設(shè)計模型的制造；牙周夾板、可摘義齒樹脂基托部分的快速制造。3DP技術(shù)3DP工作原理類似于噴墨式打印機的工作方式，采用逐點噴灑黏接劑來黏接粉末材料，或逐點噴灑樹脂液滴并同步光固化的方式，最后逐層堆積成型。其打印噴頭可以有2個或多個，可同時噴射1種或多種材料，因此有較高的成型速度。這種技術(shù)的成型精度與SLA技術(shù)相近，最高可達到15μm左右，成型空間尺寸也與SLA設(shè)備近似，同樣適用于小批量小型工件的制造。3DP技術(shù)可成型的粉末材料包括石膏粉末、部分金屬粉末，可用于打印牙科診斷用牙頜模型或用于制造CAD全口義齒陰型；可成型的液態(tài)樹脂光敏材料與SLA的材料近似，同樣可用于牙科鑄造用蠟型、頜骨支架功能性替代體、顏面部贗復(fù)體（義耳、義鼻、義眼）、隱形正畸矯治器、手術(shù)導(dǎo)板等治療輔助裝置的制造。此外，3DP技術(shù)目前也正在用于三維生物打印，選擇與機器相適應(yīng)的生物支架材料以及細胞，要同步打印形態(tài)具有一定空間形態(tài)和細胞分布的三維生物體，可用于組織工程（如頜骨、牙齒）的重建或再生。#p#分頁標題#e#

其他數(shù)字化制造技術(shù)

機器人技術(shù)機器人技術(shù)是醫(yī)療自動化技術(shù)的又一種表現(xiàn)形式。我國在口腔機器人領(lǐng)域的研究起步較早，2001年北京大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院建立了一套完整的機器人輔助全口義齒人工牙排牙制作系統(tǒng)，最后用CRS-4506自由度機器人首次實現(xiàn)了由機器人輔助排列全口義齒人工牙列［14-16］。同年，美國OraMetrix公司發(fā)明了SureSmile系統(tǒng)，通過口腔正畸矯正弓絲彎制機器人，使弓絲彎制這一復(fù)雜的過程簡單化、程序化，可精確穩(wěn)定控制和移動牙齒，大大提高了工作效率，縮短了療程［17-18］。可見，機器人技術(shù)作為數(shù)字化制造技術(shù)的又一亮點，已成為未來制造技術(shù)的發(fā)展趨勢之一。短脈沖激光技術(shù)激光是20世紀人類偉大的科學(xué)發(fā)明之一，激光技術(shù)已被廣泛應(yīng)用在當(dāng)今世界的科研、生產(chǎn)和生活之中。在眼科醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，激光切削技術(shù)在眼角膜切削方面的研究應(yīng)用取得了一定的進展，并被廣泛應(yīng)用和推廣。在牙科領(lǐng)域，高功率脈沖激光由于在切割牙體硬組織方面具有微爆破和微蒸發(fā)的特效，常被應(yīng)用于齲齒的治療；另外，激光牙齒漂白，俗稱為“鐳射美白”也是其在牙科領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)之一。激光技術(shù)在牙科領(lǐng)域的應(yīng)用目前在國外已成為一門最新的熱門的牙科應(yīng)用研究領(lǐng)域［19-20］。國內(nèi)現(xiàn)有學(xué)者針對短脈沖激光器的牙科應(yīng)用開展相關(guān)研究，旨在利用短脈沖激光器高光束質(zhì)量和高峰值功率的特點，實現(xiàn)超精密牙體切削預(yù)備的目的。可見，擺脫傳統(tǒng)激光技術(shù)二維切割的約束，向三維空間精密切削拓展，是牙科數(shù)字化、自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢。

篇(3)

（1）促進了藝術(shù)創(chuàng)作的大眾化

藝術(shù)創(chuàng)造需要投入大量的時間和精力，繁縟的傳統(tǒng)藝術(shù)設(shè)計所耗費的時間之長、訓(xùn)練過程之艱苦都是生活節(jié)奏越來越快的現(xiàn)代人所難以接受的，以高技術(shù)代替大量傳統(tǒng)技法訓(xùn)練的數(shù)字化藝術(shù)設(shè)計只需要很短時間的培訓(xùn)就可以進行簡單的藝術(shù)設(shè)計，大大縮短了藝術(shù)創(chuàng)作的過程，這對追求簡易快捷的現(xiàn)代人來說具有極大的吸引力。同時，在數(shù)字化環(huán)境中，各種繪圖軟件為創(chuàng)作多樣化的設(shè)計效果提供了方便，人們可以從各種預(yù)存的“素材庫”中尋找自己需要的形象，進行色彩調(diào)配、重新組合表現(xiàn)新的感覺；而應(yīng)用軟件中畫筆、數(shù)位板等數(shù)字繪畫技法的設(shè)計為人們隨心所欲的展現(xiàn)自己的藝術(shù)創(chuàng)作提供了可能性，這種便捷的表現(xiàn)形式不僅更貼近大眾，為人們獨立實現(xiàn)自己的想法、展現(xiàn)自己的藝術(shù)構(gòu)思和藝術(shù)設(shè)計提供了平臺。美國學(xué)者在談到數(shù)字化藝術(shù)設(shè)計作品時說到：對于專業(yè)人員來說，數(shù)字化技術(shù)不僅能證明計算機分析現(xiàn)存技術(shù)或規(guī)則的潛力，幫助藝術(shù)家理解藝術(shù)創(chuàng)作的過程，而且還能證明普通人的創(chuàng)造能力，使人們從中獲得創(chuàng)作的樂趣。

（2）為設(shè)計師表達設(shè)計意圖提供了新的平臺

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，計算機已成為數(shù)碼圖形制作的重要手段，具有強大的生命力。越來越適合處理高質(zhì)量圖象的計算機輔助設(shè)計軟件已成為藝術(shù)設(shè)計表現(xiàn)的主流。設(shè)計人員可以運用數(shù)字化繪圖和數(shù)字化三維動態(tài)手段等輔助電腦設(shè)計的諸多軟件將復(fù)雜的四維空間形象繪制在二維空間，反映空間狀態(tài)、構(gòu)造和裝飾材料的質(zhì)感，尤其是在藝術(shù)設(shè)計的后期制作中數(shù)字化繪圖軟件更是體現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢：數(shù)字化圖形技術(shù)的發(fā)展不僅豐富了設(shè)計的表現(xiàn)手法，提升了設(shè)計的藝術(shù)效果、優(yōu)化設(shè)計方案，而且還能較好地反映空間的視覺效果、寫實地模擬真實的空間環(huán)境、裝飾材料的光影等，從休閑到工作、從娛樂到學(xué)習(xí)、從欣賞到創(chuàng)造改變著人們的創(chuàng)造性思維和審美習(xí)慣，為人們的預(yù)期判斷提供了更加可信的依據(jù)；而數(shù)字化圖形技術(shù)還可以對效果圖進行造型、色彩、燈光等進行反復(fù)修改，有助于多角度展示設(shè)計的構(gòu)思和表達。

（3）改變了視覺設(shè)計

以傳統(tǒng)藝術(shù)設(shè)計為基礎(chǔ)發(fā)展起來的數(shù)字化技術(shù)設(shè)計擺脫了傳統(tǒng)藝術(shù)環(huán)境單一化、表態(tài)化的視覺傳達形式，實現(xiàn)了視覺傳達的綜合化、動態(tài)化和瞬間化，加強了藝術(shù)設(shè)計在人們生活中的地位，影響著人們的感官和思想。如2008年北京奧運會印章的設(shè)計不僅讓全世界從中感受到中國文化的藝術(shù)魅力，而且還給觀眾留下了深刻的印象。數(shù)字化技術(shù)對視覺藝術(shù)的影響不僅造成了人們對藝術(shù)品個性化創(chuàng)意的忽視，也非常容易將藝術(shù)設(shè)計帶入發(fā)展的死胡同，這顯然與技術(shù)發(fā)展的初衷是相違背的。

篇(4)

在非遺的繼承工作中，數(shù)字復(fù)原技術(shù)、再現(xiàn)技術(shù)成為了有效的工具；在非遺的傳播工作中，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字信息系統(tǒng)等提供了便捷、高效、互動性強的平臺；在非遺發(fā)展創(chuàng)新的過程中，數(shù)字輔助設(shè)計、輔助編排等技術(shù)提供了支持。本文將就這幾個方面的非遺保護工作所涉及的數(shù)字化技術(shù)進行總結(jié)和分析。

（一）采集與存儲

非遺保護工作的基礎(chǔ)首先是非遺的采集與保存。由于非遺具有形式多樣、非物質(zhì)形態(tài)和信息量龐大等特點，對非遺進行完整有效的采集、編碼，并長期存儲和系統(tǒng)重現(xiàn)存在一定難度。數(shù)字化技術(shù)為非遺保護中多種數(shù)據(jù)形式的記錄工作提供了強有力的工具。傳統(tǒng)數(shù)字化采集技術(shù)包括使用圖文掃描、文字識別、錄影、錄音等技術(shù)獲得文字、二維圖像、視頻和音頻信息。然而，由于非物質(zhì)文化遺產(chǎn)豐富多樣的形式和巨大的信息量，傳統(tǒng)的采集和記錄技術(shù)存在難以重現(xiàn)、可編輯性差等問題。例如在傳統(tǒng)舞蹈的采集和保存中，演員的動作多通過文字、照片、視頻進行記錄，但上述方式對表演的記錄并不精確和全面，在沒有指導(dǎo)的情況下難以進行完整重現(xiàn)，且無法進行修改和編輯。近年來，全息拍攝、三維掃描、動作捕捉、地理信息技術(shù)和虛擬現(xiàn)實等新技術(shù)逐漸興起和成熟。根據(jù)意大利佛羅倫薩大學(xué)MassimilianoPieraccini等人的研究，三維技術(shù)已經(jīng)在文化遺產(chǎn)保護領(lǐng)域得到了充分的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。③[3]在國內(nèi)，已有學(xué)者討論了動作捕捉技術(shù)在楚文化編鐘樂舞數(shù)字化保護④以及泉州拍胸舞采集⑤中的應(yīng)用。這些現(xiàn)代數(shù)字信息獲取與處理技術(shù)突破了傳統(tǒng)保護方式難以達到的保真效果，為非遺的保護提供了新的可能性。數(shù)字化存儲技術(shù)也為非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的存儲提供了許多新手段。非遺轉(zhuǎn)化為數(shù)字化形式后，往往以文字、圖片、音頻、視頻、三維模型等多種形式進行儲存，這些非遺數(shù)據(jù)來源多樣、結(jié)構(gòu)異質(zhì)，大多包含較大信息量，并有長期保存、方便管理的需求。在物理層面，除了以傳統(tǒng)的光盤、磁盤作為存儲介質(zhì)外，磁盤陣列、分布式存儲等技術(shù)為大容量存儲提供了可能，而光纖和一系列網(wǎng)絡(luò)協(xié)議也成為支持數(shù)據(jù)的異地存取的有利條件。在數(shù)據(jù)層面，數(shù)據(jù)庫技術(shù)、數(shù)據(jù)管理和檢索技術(shù)的發(fā)展促進了非遺數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化，完整有序、便于檢索的數(shù)據(jù)也為非遺的開發(fā)與利用提供了便利。于此同時，數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)則成為節(jié)省存儲空間、壓縮存儲成本的重要工具。

（二）復(fù)原與重現(xiàn)

由于非遺的傳承往往依賴其固有的文化生態(tài)環(huán)境，在現(xiàn)代文明的沖擊下，許多珍貴的非遺已不再具有完整形態(tài)。例如部分傳統(tǒng)舞蹈、傳統(tǒng)音樂的部分技法已經(jīng)失傳，在今天已經(jīng)難以完整繼承和學(xué)習(xí)。在這一問題上，數(shù)字化技術(shù)為非遺的形態(tài)復(fù)原保證了技術(shù)上的可能性，同時也為非遺的繼承和發(fā)揚提供了支持和輔助。目前，數(shù)字化修復(fù)與演變模擬技術(shù)在非遺保護中的應(yīng)用主要分為兩類：⑥一類是將三維建模、虛擬漫游、圖像處理、人工智能等技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)場調(diào)查和保護修復(fù)等各個環(huán)節(jié)；另一類是結(jié)合專家的領(lǐng)域知識進行藝術(shù)品的虛擬復(fù)原和演變模擬。例如根據(jù)專家的經(jīng)驗知識以及保存較為完好的木雕花紋，綜合利用圖像處理、三維建模、人工智能等技術(shù)，修復(fù)變形、脫落、損壞的木雕藝術(shù)；⑦又如利用專家知識、文獻記載和已知技法，通過計算機模擬還原失傳技法。在非遺的重現(xiàn)工作方面，多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)都為完整、系統(tǒng)重現(xiàn)非遺提供了解決方案。尤其是虛擬現(xiàn)實技術(shù)，通過對視覺、聽覺、觸覺等感官的全方位模擬，配合三維掃描、動作捕捉等采集技術(shù)，不但能高保真度地還原展示對象，還能讓體驗者產(chǎn)生身臨其境的感受。ChengYang等人指出，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)重建和模擬著名歷史文化活動能促進公眾更為積極和深入地參與非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的保護。⑧

（三）傳播與共享

在信息時代，非遺的展示、傳播和共享也有了新的形式。數(shù)字博物館、數(shù)字圖書館以及數(shù)字檔案館等數(shù)字資源展示與共享平臺逐漸興起。這些數(shù)字資源展示與共享平臺主要分為數(shù)據(jù)平臺與體驗平臺兩種形式，數(shù)據(jù)平臺和體驗平臺既可以有機結(jié)合，也可以各有側(cè)重。檢索平臺通過建立網(wǎng)站、連接數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)用戶隨時查閱、檢索相關(guān)非遺資源，部分線上博物館提供了非遺資源的申報途徑和非遺保護的交流場所。例如開通與2006年6月9日的“中國非物質(zhì)文化遺產(chǎn)網(wǎng)中國非物質(zhì)文化遺產(chǎn)數(shù)字博物館，”⑨展示與傳播了中國和世界非物質(zhì)文化遺產(chǎn)專業(yè)知識，并提供了非遺保護工作的信息交流平臺。這些線上平臺在用戶接口層與動態(tài)網(wǎng)站架設(shè)、交互式程序設(shè)計等技術(shù)密不可分；在邏輯和數(shù)據(jù)層則要求通過元數(shù)據(jù)、語義網(wǎng)等設(shè)計，以確保非遺資源的可獲取性。體驗平臺把數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于博物館展示領(lǐng)域，極大拓展了展示的空間和手段，增強了互動性和趣味性。在數(shù)字博物館里，只需簡單操作即可讓展品清晰、全面、交互式和情景式地呈現(xiàn)在閱覽者面前。一些在傳統(tǒng)博物館難以展示的寶貴工藝流程、民俗、音樂、戲曲，則可相對系統(tǒng)地進行模擬，并更為鮮活地得到重現(xiàn)，例如深圳博物館的“深圳民俗文化展，”⑩通過場景復(fù)原和多媒體展示等數(shù)字化展示方式對深圳民俗文化進行了全面立體的介紹。此外，閱覽者可以與展示平臺進行互動，提升參與度，例如展開虛擬漫游，獲得更為深入和豐富的體驗。在以上過程中，虛擬現(xiàn)實技術(shù)和人機交互技術(shù)是互動式展示的技術(shù)基礎(chǔ)；而在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和相關(guān)協(xié)議、標準的支持下，這些展示平臺既可以與傳統(tǒng)博物館結(jié)合，也可以不依托博物館實體而進行網(wǎng)絡(luò)展示。

（四）輔助設(shè)計與輔助開發(fā)

非遺的保護與開發(fā)是對立統(tǒng)一的關(guān)系。合理的開發(fā)和創(chuàng)新不但無損于傳統(tǒng)，更能創(chuàng)造出符合現(xiàn)代環(huán)境的新形式，有利于非遺在現(xiàn)代市場環(huán)境下獲得新的生存空間，從而部分化解現(xiàn)代文明與文化遺產(chǎn)生存空間之間的沖突。其中，數(shù)字化輔助設(shè)計以及數(shù)字化編排與講述技術(shù)（VirtualStoryteller）為非遺的發(fā)展和開發(fā)利用提供了有效的方法。在傳統(tǒng)工藝品的藝術(shù)特點提取以及創(chuàng)新設(shè)計工作中，數(shù)字化輔助設(shè)計系統(tǒng)在平面設(shè)計和三維設(shè)計領(lǐng)域均能發(fā)揮重要作用。其實例有浙江大學(xué)計算機學(xué)院CAD中心的敦煌壁畫藝術(shù)的數(shù)字化知識提取與輔助創(chuàng)作系統(tǒng)的研究，以及浙江大學(xué)計算機學(xué)院現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計研究所的斑銅工藝品輔助設(shè)計系統(tǒng)的研究。127在口頭文化遺產(chǎn)的保護中，數(shù)字化故事編排與講述技術(shù)將文化遺產(chǎn)的表現(xiàn)形式全面升級。該技術(shù)提供了基于人工智能的虛擬環(huán)境，這些虛擬環(huán)境整合了音樂、戲劇、詩歌等多種表現(xiàn)形式，并具有自動編排故事情節(jié)的能力。該技術(shù)的一大特點是具有交互性，用戶能夠根據(jù)自身需要參與故事的講述。目前韓國漢城Nabi藝術(shù)中心的已成功舉辦基于數(shù)字技術(shù)的非物質(zhì)文化遺產(chǎn)故事講述技術(shù)競賽，在這一競賽中，不同風(fēng)格的數(shù)字故事講述技術(shù)被有效地應(yīng)用于非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的保護中。在音樂與舞蹈類文化遺產(chǎn)的保護工作中，數(shù)字化舞蹈編排與聲音驅(qū)動技術(shù)提供了新思路。該技術(shù)旨在收集和保存多種舞蹈文化的視覺效果與相關(guān)聲頻，建立動作和音頻庫，并通過對舞蹈動作特點和音頻特點的分析，開發(fā)出基于動作的舞蹈編排系統(tǒng)和聲音驅(qū)動的舞蹈編排系統(tǒng)。

二、技術(shù)視野下非遺保護數(shù)字化的現(xiàn)狀與問題

我國是一個非遺大國，各民族在其發(fā)展過程中均創(chuàng)造出了燦爛的非物質(zhì)文明。由于受社會轉(zhuǎn)型期的影響，瀕危非遺數(shù)量龐大、種類繁多。然而，我國非遺保護數(shù)字化工作的開展晚于許多發(fā)達國家，面臨的困難也更多。近年來我們在非遺保護的數(shù)字化工作中取得了許多成績，但也暴露了大量問題。從技術(shù)及其應(yīng)用的角度看，這些問題可以歸納為目前新技術(shù)在非遺保護工作中只得到小范圍、淺層面的應(yīng)用，沒有深入和有機地與非遺保護工作結(jié)合，尚未能真正體現(xiàn)幫助非遺在現(xiàn)代社會合理嬗變、尋求新生存空間的作用。本文將在下文中對非遺數(shù)字化保護的現(xiàn)狀和問題進行討論。

（一）數(shù)字化資源質(zhì)量不高，可利用性差

隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展和現(xiàn)代文明的迅速滲透，對瀕危非遺資源進行數(shù)字化保護的需求不斷增長。近年來，許多寶貴的非遺資源通過各種形式轉(zhuǎn)化為了數(shù)字格式，形成了一定數(shù)量的非遺數(shù)據(jù)資源。然而，這些非遺數(shù)據(jù)資源部分存在質(zhì)量不高、可利用性差等問題，主要體現(xiàn)在以下兩個方面。首先，數(shù)據(jù)的完整性、一致性、準確性和及時性不足。這一問題首先在數(shù)據(jù)采集階段存在。這一方面是由于對非遺的數(shù)據(jù)采集方式較為陳舊，大多停留在較為單一的文字、照片等形式，錄影、錄音較少，三維掃描、動作捕捉等新技術(shù)則沒有得到推廣，導(dǎo)致難以完整、系統(tǒng)地對非遺進行記錄；另一方面是由于我國非遺數(shù)量大種類多，采集工作往往缺乏連貫性和一致性，采集效率低下，導(dǎo)致采集結(jié)果有許多錯、漏、冗、雜且缺乏及時性。同時，數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化程度低，可利用性差。目前國內(nèi)非遺數(shù)據(jù)大部分停留在簡單存檔階段，在數(shù)據(jù)采集后，許多數(shù)據(jù)資源既沒有經(jīng)過數(shù)據(jù)清洗提升質(zhì)量，也沒有接受其它處理，為數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化制造了困難。在這種情況下，非遺數(shù)據(jù)庫缺乏充分結(jié)構(gòu)化和統(tǒng)一管理，難以快速檢索、難以提取有價值信息，因而難以分析和開發(fā)利用，難以展示和共享，也難以進一步指導(dǎo)非遺保護工作。

（二）技術(shù)應(yīng)用程度低，未能發(fā)揮數(shù)字化優(yōu)勢

我國非遺保護的數(shù)字化起步較晚，目前數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用普遍僅存在于淺表層。從應(yīng)用范圍看，應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)的工作通常是較為簡單的存檔、記錄，對非遺的深度開發(fā)、再詮釋較少；從應(yīng)用深度看，應(yīng)用了數(shù)字化技術(shù)的非遺保護項目往往僅在形式上數(shù)字化，未能充分發(fā)揮數(shù)字化的優(yōu)勢；從技術(shù)層面看，目前在非遺保護中得到應(yīng)用的技術(shù)往往較為簡單落后，許多新的研究成果并未得到實際應(yīng)用。當(dāng)前，國內(nèi)非遺的數(shù)字化應(yīng)用主要集中于非遺的存檔記錄工作。在非遺的保存工作中，又主要集中于拍照、圖文掃描、錄音、錄影等傳統(tǒng)形式，三維掃描、動作捕捉的應(yīng)用數(shù)量較少。而在傳統(tǒng)形式中，非遺資源又以文字和圖像資料居多，視頻、音頻資料數(shù)量稀少，難以發(fā)揮數(shù)字化技術(shù)在保存工藝流程、歌舞、曲藝等活態(tài)文化遺產(chǎn)中的作用。在非遺傳播與共享方面，盡管應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)的數(shù)字博物館建設(shè)、應(yīng)用元數(shù)據(jù)和語義網(wǎng)技術(shù)的數(shù)字圖書館、檔案館建設(shè)已成為學(xué)術(shù)界的熱點話題，研究成果大多僅針對其技術(shù)實現(xiàn)，未指向?qū)嶋H應(yīng)用。據(jù)有關(guān)調(diào)查，在我國公共圖書館的特色館藏或自建館藏中建有非物質(zhì)文化遺產(chǎn)資源數(shù)據(jù)庫的只占到6%。而現(xiàn)有的非遺資源數(shù)字展示平臺大多僅有單一的展示風(fēng)格和極少的交互性，檢索功能不完備，用戶界面不友好，未能充分發(fā)揮數(shù)字化技術(shù)交互性、趣味性強的優(yōu)勢。在非遺的開發(fā)與發(fā)展方面，盡管一些研究項目已經(jīng)取得了許多成果，例如浙江大學(xué)CAD&CG國家重點實驗室的“民間表演藝術(shù)的數(shù)字化搶救保護與開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)研究”及“云南斑銅工藝品數(shù)字化輔助設(shè)計系統(tǒng)”，大部分工作大多仍停留在研發(fā)和試驗階段，尚未投入實際應(yīng)用，研究成果的轉(zhuǎn)化依舊任重道遠。

（三）缺乏標準化、整體化，難以資源共享

非遺資源形式多樣，分屬民間文學(xué)、傳統(tǒng)音樂、曲藝、傳統(tǒng)技藝、傳統(tǒng)醫(yī)藥、民俗等多個門類，其數(shù)據(jù)包含文字、圖像、音樂、視頻、三維模型等多種形式，保護工作專業(yè)人員構(gòu)成也各不相同。目前，這些結(jié)構(gòu)異質(zhì)的非遺資源在國內(nèi)的存儲和管理大多各自為政，未能形成一個非遺數(shù)據(jù)資源的有機整體。即使是同一門類的非遺資源，不同項目之間也未能建立相關(guān)標準和協(xié)議對非遺保護的數(shù)字化進行規(guī)范和指導(dǎo)。同時，許多非遺保護項目并未遵守同國際元數(shù)據(jù)標準和數(shù)字圖書館建設(shè)的最新標準和規(guī)范，難以與國外項目進行交流與共享。這種現(xiàn)象導(dǎo)致了不同的非遺保護項目難以共享資源，存在重復(fù)勞動等問題。

三、非遺保護數(shù)字化的未來

篇(5)

秘密共享源于經(jīng)典密碼理論，是指將共享的秘密在一個用戶集團里進行合理分配，以達到由所有集團成員共同掌管秘密的目的[7，8]。秘密一旦被共享，集團里任何單個成員都能且僅能在集團中其它成員的同意下合作得到該秘密。一個秘密共享體制由秘密的分發(fā)者D、參與者集合P={P1，P2，…，PN}、接入結(jié)構(gòu)Γ、秘密空間S、分配算法、恢復(fù)算法等要素構(gòu)成，其中Γ是由P的某些子集作為元素組成的集合，即Γ2Γ，其元素稱為Γ的授權(quán)子集。一個P上的滿足一般接入結(jié)構(gòu)Γ的秘密共享方案是指：

(1)對于Γ的任何一個授權(quán)子集A∈Γ，A中的全體成員可以利用他們所擁有的秘密份額來恢復(fù)秘密S；

(2)對于Γ的任何一個非授權(quán)子集BP，BΓ，B中的成員無法利用他們的秘密份額來重新恢復(fù)秘密S。

秘密共享的概念最早由Shamir和Blakley在1979年提出，并給出(r，n)秘密共享門限方案。所謂(r，n)(其中r、n為正整數(shù)，且r≤n)秘密共享門限方案是指在用戶數(shù)為n的用戶集團內(nèi)共享某個秘密(如K)的方法。在這個方法中，任意r個屬于集團的用戶都能合作計算出K的值，但當(dāng)用戶個數(shù)少于r時不能計算出K。如n個用戶間共享一個密鑰K，每個用戶i持有一個密鑰碎片ki(i=1，2，3，…，n)，基于其中任意不同的r(r≤n)個密鑰碎片ki1，ki2，…，kir(1≤i1，i2，…，ir≤n)都可以恢復(fù)出密鑰K，而由任意r-1個或更少的密鑰碎片都不能得出關(guān)于密鑰K的信息。

應(yīng)用(r，n)秘密共享體制，攻擊者必須獲得超過一定數(shù)量(門限值r)的秘密碎片才能獲得密鑰，這樣提高了系統(tǒng)的安全性；當(dāng)某些碎片(不超過n-r個)丟失或被毀時，利用其它秘密份額仍然能夠獲得秘密，這樣提高了系統(tǒng)的可靠性。在恢復(fù)秘密K時，參與者必須提供正確的秘密份額，否則恢復(fù)會失敗，不正確的秘密份額又稱為惡意子密。秘密共享體制在實際當(dāng)中應(yīng)用廣泛，可用于分散重要的信息，如通信密鑰的管理、數(shù)據(jù)安全、銀行網(wǎng)絡(luò)管理、導(dǎo)彈控制發(fā)射等。

對于聯(lián)合數(shù)字水印來說，其嵌入過程與一般水印的嵌入過程相同。但是在聯(lián)合用戶的應(yīng)用背景下，當(dāng)檢測過程不成功時，嵌入單一聯(lián)合數(shù)字水印不具備分辨單個聯(lián)合用戶的能力。例如設(shè)用戶為A、B，當(dāng)水印檢測成功時，即可認定用戶A、B都為具有部分聯(lián)合所有權(quán)的用戶，而且A、B一起擁有對水印作品的所有聯(lián)合所有權(quán)。但當(dāng)水印檢測不成功時，無法分辨下列三種所有權(quán)分布情況：

(1)用戶A、B皆為不合法的聯(lián)合用戶。

(2)僅用戶A為不合法的聯(lián)合用戶。

(3)僅用戶B為不合法的聯(lián)合用戶。

為了分辨單個聯(lián)合用戶，除了嵌入生成的長度為2L的聯(lián)合數(shù)字水印W外，用戶A可以嵌入自己的長度為L的水印W1，同時用戶B也嵌入屬于用戶B的長度為L的水印W2。這樣檢測結(jié)果可能有以下情形：

(1)成功檢測到所有水印：W、W1、W2。

(2)水印W、W1檢測不成功，僅成功檢測水印W2。

(3)水印W、W2檢測不成功，僅成功檢測水印W1。

(4)所有水印檢測均不成功。

對以上情形分別判斷為：

(1)所有水印被成功檢測，用戶A、B都為合法聯(lián)合用戶。

(2)僅成功檢測水印W2，那么僅用戶B都為合法聯(lián)合用戶。

(3)僅成功檢測水印W1，那么僅用戶A都為合法聯(lián)合用戶。

(4)所有水印均不能被成功檢測，用戶A、B都不具備聯(lián)合所有權(quán)。

[摘要]本文簡要介紹數(shù)字水印技術(shù)的定義，給出了數(shù)字水印系統(tǒng)框架的描述，并大致介紹了聯(lián)合數(shù)字水印的一些思想。針對DCT變換在比特率較低時，會出現(xiàn)明顯塊效應(yīng)的缺點，提出一種采用Gabor變換的嵌入方法，使聯(lián)合數(shù)字水印技術(shù)更加完善。

[關(guān)鍵詞]數(shù)字水印聯(lián)合數(shù)字水印秘密共享體制離散余弦變換DCT

參考文獻：

[1]陶亮，陶林.DGT與DCT在圖像編碼中的性能比較.

[2]陳海永.DCT域圖像水印算法的研究.

[3]陶亮，莊鎮(zhèn)泉.二維實值離散Gabor變換與DCT在圖像編碼中性能的比較.200.

篇(6)

關(guān)鍵詞：高清數(shù)字技術(shù)；電視節(jié)目；推動；影響

電視是以科技進步為依托的現(xiàn)代電子媒介，高清電視技術(shù)的出現(xiàn)必然給電視節(jié)目制作帶來新的活力，自從2005年9月1日，中國第一個《央視高清》頻道正式開播以來。按照國家廣電總局的規(guī)劃，2008年數(shù)字高清電視地面?zhèn)鬏斎嫱茝V；2009年央視新臺址全部啟用高清制作系統(tǒng)，每天需要高清節(jié)目自產(chǎn)量達50h；而中國高清接收設(shè)備的發(fā)展早已超前于高清節(jié)目制作和播出，有統(tǒng)計資料表明，僅2005年國內(nèi)就賣出支持高清電視的接收機100萬臺以上，中國高清時代已經(jīng)大踏步走來。

一、標清與高清技術(shù)標準之對比

目前，中國執(zhí)行的標準清晰度數(shù)字電視(英文縮寫SDTV，簡稱“標清”)標準，是1982年2月公布CCIR601，現(xiàn)改為ITU-RBT.601《演播室數(shù)字電視編碼參數(shù)》標準。

分辨率720×576、總有效像素41萬、畫幅寬高比4:3、場頻50Hz、隔行掃描。記做576／50i。2000年8月公布GYfr155—2000《高清晰度電視節(jié)目制作及交換用視頻參數(shù)標準》。對應(yīng)國際標準ITU-RBT.709，這是中國規(guī)定的高清晰度數(shù)字電視(英文縮寫HDTV，簡稱“高清”)標準。分辨率1920×1080、總有效像素207萬、畫幅寬高比16:9、場頻50Hz、隔行掃描。記做1080／50i。高清畫面像素數(shù)5倍于標清，16:9畫幅比標清寬了1／3。其畫面細節(jié)的豐富度和色彩還原能力有了極大的提高。當(dāng)我們使用大屏幕寬屏電視機觀看高清節(jié)目時，那恢宏遼闊的寬幅畫面、清晰細膩的逼真圖像、豐富分明的層次、自然亮麗的色彩，無不帶給我們身臨其境的真實感和極大的視覺享受。

二、鏡頭

標清鏡頭成像面積58.1mm2，寬高比4:3；高清鏡頭成像面積51.8mm2，寬高比16:9。兩者具有不同的感光成像面積，使得兩者的感光靈敏度不同。另外，由于鏡頭折射特性基本不變，而拍攝同樣大小的實景轉(zhuǎn)到不同面積的成像面上時，鏡頭焦距就要不同，這樣拍攝的景深也就不同了。和標清比較，用高清鏡頭拍攝時靈敏度降低、景深范圍縮小。另外，由于高清圖像像素數(shù)5倍于標清，其像素點細小到只有標清的一半左右，而觀看高清圖像時一般都采用大屏幕電視機，使得圖像對調(diào)焦誤差非常敏感。調(diào)焦稍有偏差，立刻就能在屏幕上看出來。這樣一來，高清鏡頭本身景深就小，拍攝的圖像對調(diào)焦誤差又敏感，再加上由于靈敏度低需開大一擋光圈，景深就更小了。因此，高清拍攝對聚焦操作提出了更高更嚴格的要求。

三、曝光

調(diào)整光圈的目的就是準確地控制曝光量，曝光量直接影響到畫面的層次、細節(jié)、色彩飽和度。只有準確把握曝光量。才能得到更完美的圖像。因為高清攝像機水平清晰度提高，其畫面寬容度更接近電影膠片，層次比標清更加豐富。在拍攝景物時。需認真觀察被攝景物的明暗程度及明暗部分的分布范圍，根據(jù)亮部和暗部的取舍及與拍攝主體的關(guān)系，確定曝光量并調(diào)整光圈的大小。高清攝像機還提供了伽馬曲線的調(diào)整。當(dāng)拍攝的景物高亮度部分比較大且超過了CCD所能表現(xiàn)的范圍時，圖像的高光部分就會出現(xiàn)泛白現(xiàn)象，導(dǎo)致高光部分層次和細節(jié)丟失。當(dāng)被攝景物處于比較暗的環(huán)境中，如果超過CCD的最低照度范圍，圖像暗部就會層次減少甚至丟失，表現(xiàn)為畫面一片漆黑。這時可以通過調(diào)整拐點、伽馬曲線和黑伽瑪曲線進行畫面的補償和修飾。為了充分表現(xiàn)高清晰的畫面。更需要發(fā)揮照明的作用。如果光用得不好，畫面上有可能會模糊不清，這類似于焦點不實的現(xiàn)象。特別是如何有效地利用畫面水平方向的擴展部分，這就更需要合理運用燈光照明技術(shù)。在陰天或多云天氣下拍攝時，需要燈光輔助以達到較好的成像效果。在亮度反差很大的晴天拍攝時，使用反光板等會得到效果較好的圖像。總而言之，高清拍攝時照明用燈量要比標清多。高清拍攝時照明光線性質(zhì)的硬與軟對物體外觀的清晰度會產(chǎn)生很大的影響，從畫面的總體效果來說，由于硬光能勾劃出被攝景物的輪廓，質(zhì)感十分明顯，所以使我們感到空間感強。而柔光照明很容易產(chǎn)生平淡的無立體感的圖像，因而就不能提供最佳清晰度。但從畫面的局部效果來說，可能由于硬光造成過大的明暗反差，而使物體細部的再現(xiàn)能力降低。而柔光所造成的細膩的影調(diào)層次，相反能提高我們對物體細部的分辨能力，故此感覺畫面清晰度高。因此高清攝像照明時宜使用較軟的光線，這對提高畫面的清晰度是有利的。布光要均勻，光比要小，注意營造透視感。在拍攝現(xiàn)場為保證精確曝光，要使用專業(yè)監(jiān)視器和波形監(jiān)視器。波形監(jiān)視器的參數(shù)值可為曝光提供客觀標準，專業(yè)監(jiān)視器可得到現(xiàn)場實拍圖像的主觀感覺。觀看圖像時要注意保持觀看環(huán)境黑暗，一般采用黑布將監(jiān)視器和觀看者頭部完全遮蓋住，觀看圖像層次是否豐富。亮度是否適中。

四、構(gòu)圖

高清電視比標清電視畫幅變寬，16:9的寬畫幅比4:3標清橫向加長了1／3，視角很寬。16:9的構(gòu)圖方式顯的大氣，而且包含了更多的信息量，這在拍攝大場面或大全景時非常有表現(xiàn)力。更接近電影的視覺效果。從電視畫面的角度看，構(gòu)圖就是鏡頭語言，通過畫面講述拍攝者要表達的內(nèi)容。在視覺效果上，需要掌握一些規(guī)律，尤其是使用16:9畫幅比進行構(gòu)圖時。從突出主題出發(fā)，畫面離不開線、形、色調(diào)、影調(diào)這四大元素。根據(jù)上述要求。在16:9的構(gòu)圖中，由于水平視角的增大，更需要留意線條在畫面上的延伸感，形成視覺上的透視感。由于畫幅變寬，景物增加，構(gòu)圖上要注意主體和陪襯體的合理位置，既要有對比又不失平衡，虛實的比例也要控制恰當(dāng)。采用搖攝時，由于水平方向視角變大導(dǎo)致水平運動的物體在屏幕上停留的時間變長，若按一般速度進行橫向搖攝，觀眾就會感覺節(jié)奏緩慢拖沓。此時適當(dāng)加快搖攝速度，可加快鏡頭節(jié)奏及加強鏡頭動感。

五、聚焦

由于高清攝像機水平視場角大，清晰度高，景深范圍又比標清小。畫面包容景物多，就使我們?nèi)菀缀雎阅承┘毠?jié)。再加上攝像機的尋像器尺寸小，分解力低，使得我們在尋像器中看起來很清楚的畫面，放到大屏幕監(jiān)視器上會發(fā)現(xiàn)焦點并未調(diào)實。因此我們在拍攝現(xiàn)場要盡量使用專業(yè)監(jiān)視器，而且屏幕越大越好。比如屏幕20英寸，分解力1000線以上的專業(yè)監(jiān)視器就可以保證拍攝畫面清晰。標清拍攝聚焦時，一般先將鏡頭變焦至最大推上去聚焦。因為此時景深最小，焦點是否調(diào)實較容易判斷。調(diào)實后再將鏡頭變焦拉回來到所需景別，這樣焦點就算調(diào)實了，而在高清拍攝時就不能這樣了。因為變焦鏡頭在變焦時，普遍存在著微量的像面漂移現(xiàn)象，不同焦距處的最佳焦點位置并不精確一致。這在標清拍攝時不成問題，而在高清拍攝時就不允許了。因此高清拍攝時要先把鏡頭變焦至所需景別，把它作為定焦鏡頭直接在該焦距狀態(tài)下精確調(diào)焦，此時當(dāng)然離不開專業(yè)監(jiān)視器了。在沒有專業(yè)監(jiān)視器的情況下，我們可以借鑒電影拍攝的方法，先直接測

量調(diào)焦距離，再將鏡頭上的調(diào)焦基線轉(zhuǎn)動至該調(diào)焦刻度值上。

六、清晰度

高清技術(shù)要求在整個制作環(huán)境、制作態(tài)度等方面要更加嚴謹，對每一個環(huán)節(jié)的要求也大大增加了。一些細小的缺陷，在標清時看不出來，而在高清大屏幕監(jiān)視器上卻非常刺眼。甚至一只蚊蟲落在頭上或者布景上，就會導(dǎo)致拍好的鏡頭前功盡棄。

七、兼容性

中國的現(xiàn)狀為標清、高清兩種電視標準并存。為適應(yīng)由標清到高清的平穩(wěn)過渡，高清節(jié)目制作也要考慮標清接收機收看的問題。除去清晰度下變換問題，主要問題還是16:9畫幅如何轉(zhuǎn)為4:3畫幅。我們可以將16:9畫面橫向直接收縮為4:3畫面，但畫面要產(chǎn)生變形(變窄)，此方法不可取。不變形的轉(zhuǎn)換方法有兩種：

7.1信封模式

也就是“偽遮幅”畫面。上下用兩道黑條遮擋住畫面，畫面完整，但不滿屏。為適應(yīng)這種模式，高清制作時不要將同步字幕直接制作在畫面上。可以單獨制作一個字幕文件，高清播出時鍵人到畫面中，而標清播出時鍵人到畫面下方的黑條上，以使畫面最大限度地?zé)o遮擋展現(xiàn)在屏幕上。

篇(7)

目前，在影視音樂的制作方面，已經(jīng)不再是單純的運用人工進行演奏，隨著計算機以及數(shù)字技術(shù)不斷發(fā)展與應(yīng)用，在影視音樂的制作方面已經(jīng)運用數(shù)字化的手段進行應(yīng)用。尤其是最近今年，運用計算機進行音樂的制作在影視音樂的制作中應(yīng)用非常廣泛，使影視音樂在制作方面提高了水平，降低了成本。在數(shù)字化的影響之下，影視音樂在制作的手段方面發(fā)生巨大轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)的影視音樂制作中，作曲家運用傳統(tǒng)的方式進行創(chuàng)作。通常的情況下，對音樂進行構(gòu)思一直到最終的完成都是有人工進行操作，制作的過程相對復(fù)雜，由專人進行錄音、演奏以及合成，耗費的時間較長，在樂器的使用方面通常是使用單一的樂器，對復(fù)雜場景沒有辦法進行表現(xiàn)。

在影視作品進行拍攝之后到后期的剪輯，導(dǎo)演與作曲家僅僅是概念化的交流，導(dǎo)演只能在后期的音樂錄制中才能感受音樂的效果，即使對音樂不滿意，也不可能進行大幅度修改，使音樂的質(zhì)量受到嚴重影響。在影視音樂中運用數(shù)字技術(shù)，只需要作曲家一個人就可以將作曲、樂器配置、音樂的演奏、錄音的過程完成，將音樂創(chuàng)作在時間有效減少，將音樂制作在成本的方面達到節(jié)約的目的。因為在影視音樂中運用數(shù)字技術(shù)花費的費用以及成本相對較低，許多影視音樂在制作的時通常選用這樣的方式。例如，一些電視劇、紀錄片、專題片以及動畫片中的音樂，都是通過數(shù)字技術(shù)進行制作完成的。在好萊塢，許多電影的音樂，包括迪士尼的動畫音樂都運用數(shù)字技術(shù)進行制作，改變了傳統(tǒng)管弦樂隊的模式。上世紀80年代之后，在影視音樂中電子音樂開始興起，例如莫羅德等人，在進行音樂創(chuàng)作時加入電音，創(chuàng)作了許多令人印象深刻的作品。在1988年的《電顫琴》這部電影中，在配樂方面運用了電子的合成器。在《南極物語》這部電影中，由范吉利斯進行音樂的創(chuàng)作，使電子音樂開拓了新的視野，同時引領(lǐng)了影視音樂的發(fā)展。在我國《，聊聊》這部電影中音樂是由計算機音樂進行制作完成的，音樂非常感人，充滿人性化。運用計算機技術(shù)與錄音技術(shù)進行結(jié)合產(chǎn)生電子音樂。在音效處理方面，運用計算機技術(shù)能夠取得非常明顯的效果，可以產(chǎn)生完美的聽覺效果。通過計算機，可以將音樂進行創(chuàng)新，完成普通樂器沒有辦法完成的音樂。例如音色的轉(zhuǎn)變、旋律的加快以及變調(diào)等等；能夠提供的聲源是非常廣泛的；能夠提供不同音色、不同振幅以及不同頻率的音樂；還可以對沒有使用的音響進行創(chuàng)造等等，運用普通樂器不可能將這些實現(xiàn)，在后期合成的處理中運用計算機技術(shù)可以輕松完成，使觀眾在聽覺方面受到?jīng)_擊，將音樂具備的表現(xiàn)力進行充分的豐富。如，施瓦辛格在1985年主演的影片《突擊隊員》中，運用了電子音樂，在音樂的節(jié)奏方面整部影片都是非常激烈的。在《珍珠港》這不電影中，呼嘯而過的戰(zhàn)斗機給觀眾的感覺是非常震撼的。英國作家J.K.羅琳創(chuàng)作的暢銷小說《哈利•波特》在排成電影之后，都運用數(shù)碼的技術(shù)對音樂以及特技進行處理，在電影中通過電子模擬產(chǎn)生音樂，但是在日常的生活中不符合常規(guī)，然而電影中的音樂使觀眾處于緊張氣氛中，與電影的畫面融合成為一體，將音樂的感召力進行有效加強。

除此之外，在影視音樂創(chuàng)作的過程中，將傳統(tǒng)的樂器與計算機進行有機結(jié)合能夠使音樂創(chuàng)作省力以及省時。在《泰坦尼克號》這部電影中，影片的音樂有霍納負責(zé)，他在進行音樂創(chuàng)作時，運用的交響樂隊以弦樂為主要框架，同時運用了電子的合成器進行音樂創(chuàng)作，使人們對這部電影中的音樂具備深刻的印象。在運用計算機對民族的樂器進行表現(xiàn)時，計算機的音樂可以做到形似，但是對于民族樂器具備的神韻沒有辦法進行表現(xiàn)，也就是說在對民族的樂器進行表現(xiàn)時，要將民族樂器與計算機進行有機結(jié)合，使創(chuàng)造出的作品更好將神韻進行表現(xiàn)。目前，影視音樂在技術(shù)方面具備的特征是影視的聲音、影視的畫面以及現(xiàn)代技術(shù)，這也就是影視音樂與一般音樂中存在的差別，也可以將之稱為影視音樂具備的特點。作曲家要對特點進行充分的認識，在進行音樂創(chuàng)作的過程中將旋律、樂隊以及歌手進行充分考慮，對技術(shù)方面具備一定的觀念，對語言方面以及畫面方面具備一定的概念。對這些特點進行充分的認識，在音樂創(chuàng)造的過程中就能夠?qū)⑾冗M的手段、語言配合以及畫面對位進行有效運用，使音樂能夠與語言以及畫面進行有機融合，使影視音樂在感染力方面有效增強。數(shù)字技術(shù)對影視音樂帶去的是史無前例的觸動以及震撼，可以說未來的一段時間之內(nèi)，在進行影視音樂的創(chuàng)作時，數(shù)字化的技術(shù)將是一個主流的方向，運用數(shù)字化的技術(shù)進行影視音樂的創(chuàng)作將是一個時展的趨勢。但是，需要我們注意的是，在運用傳統(tǒng)樂器進行演奏時，能夠?qū)⒀葑嗾叩那楦羞M行完整的表達，演奏者不同，情感的表現(xiàn)也就不同，而運用數(shù)字技術(shù)之后的音樂，在這個方面是存在不足的。計算機音樂在創(chuàng)作的過程中，使用計算機的人是主體，也就是說要彌補計算機音樂存在的不足，就要注意人的情感。在音色方面，計算機音樂會因為調(diào)制技術(shù)的不同而不同，可能會對音色在人性化方面進行間接或者直接的改善。

2總結(jié)