計算機視頻處理技術范文

導語：如何才能寫好一篇計算機視頻處理技術，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關鍵詞：音視頻技術 舞蹈教學 應用 

音樂是舞蹈的靈魂，舞蹈離不開音樂，但它并不是被音樂所主宰，舞蹈的動感變化及種類不同要求有合適的音樂能與之匹配。 

一節好的舞蹈課，除了合適的教學方法、教學手段外，還需要有合適的音樂，才能達到良好的教學效果。很多學校由于條件有限，舞蹈課的教學一直是喊拍子、打鼓點，學生在教學中得不到來自音樂的感染與熏陶，缺乏對音樂的理解，很難把音樂融入舞蹈之中，條件較好的學校用磁帶或者VCD光盤作為伴奏，但這兩者的音樂都是固定的，音樂的段落、速度、長短、音量大小，都與教學設想不一定吻合，甚至可能對課堂訓練及組合編排產生障礙。 

作為一名多年從事舞蹈教學的教師，一直希望課堂上的伴奏音樂能真正符合舞蹈的要求。隨著科技的進步，計算機軟件技術的更新，網絡資源的不斷豐富，這一困擾多年的問題終于得到解決，這就是利用計算機的音頻視頻處理技術，合成舞蹈教學需要的音樂。 

一、常見音視頻文件格式簡介 

（一）音頻文件格式 

音頻文件格式是指存放音頻數據的文件格式，存在多種不同的格式，根據聲音制作中信息是否損失可以將它分為兩類：有損格式和無損格式。 

無損格式，例如WAV，AU，APE，CAD，PCM，TTA，FLAC，TAK，WavPack（WV）。 

有損格式，例如MP3，Windows Media Audio（WMA），Ogg Vorbis（OGG），AAC。 

（二）視頻文件格式 

視頻其實是把圖像信息和聲音信息放在一起的文件，根據文件開發公司的不同，我們把常見的視頻文件分類如下： 

微軟視頻：wmv、asf； 

Real Player視頻：rm、rmvb； 

MPEG視頻：mpg、mpeg； 

手機視頻：3gp； 

Apple視頻：mov； 

Sony視頻：mp4； 

其他常見視頻：avi、dat、mkv、flv、vob等。 

AVI格式主要用于光盤，其生成的文件較大，圖像和音樂的質量很好。MPEG文件是運動圖像壓縮算法的國際標準，有三個版本：MPEG-1，MPEG-2，MPEG-4，VCD光盤是MPEG-1標準，它生成的是DAT文件，是VCD的具體格式：DVD使用MPEG-2標準，MPEG-4主要應用于視像電話，其壓縮比例很高，圖像和音樂的質量相對較差，RM是大名鼎鼎的Real Networks公司開發的視頻格式，它在壓縮比方面做得非常出色，在保證一定質量的同時生成的文件較小，它是網絡直播的通用格式。 

二、舞蹈教學中伴奏音樂的選用原則 

舞蹈教學是舞蹈教師通過口傳身授的方式向學生傳授專業技能的過程，課堂中不能缺少音樂的伴奏，舞蹈教學的舞種，包括芭蕾舞、古典舞、民族民間舞、幼兒舞蹈等等，不同的舞蹈需要與之特點相適應的音樂。 

芭蕾舞訓練最好的配樂方式是現場鋼琴伴奏，但很少有這樣的條件，我們常用電子音樂來配合，一般選用四三拍和四四拍的音樂，在不同的情況，比如基本動作和跳躍動作，音樂要跟隨動作的特點發生變化，注意節奏感和動作起伏。 

中國民族民間舞蹈的音樂極為豐富，大量的器樂曲牌、民歌小調、鼓點與民族民間舞蹈相互結合，形成了民俗文化，跳什么樣的舞，用什么樣音樂伴奏，基本形成了規矩。比如蒙古舞，音樂伴奏經常選用酒歌、牧歌、情歌、頌歌、馬步音樂、摔跤音樂，朝鮮舞用節奏鮮明的3/4或6/8拍音樂，云南花燈中的“威”的動作連續性較強，需要用舒緩悠長、平穩流暢的音樂，等等。 

中國古典舞的節奏鮮明，因此，選用的伴奏音樂要根據舞者的動作、呼吸、力度、幅度等方面的要求，使音樂能與舞者動作的抑揚頓挫、剛柔粗細和諧地統一。 

兒童舞蹈的特點是動作舒展，節奏歡快，在音樂的使用上，選擇節奏鮮明、生動活潑、動感很強的音樂，容易被孩子接受，動漫歌曲、流行兒歌都是較好的題材。 

三、音視頻處理軟件在舞蹈教學中的應用 

舞蹈教學需要的音樂很多，教學過程的片段化也要求有許多長短不一的音樂，這樣的音樂需要量身定做，常用AVI MPEG WMV RM to MP3 Converter、Cool Edit Pro、SONAR等軟件，將音視頻素材按照舞蹈的意圖，通過轉換提取、剪切編輯，制作成合適的音樂，完成舞蹈教學或舞蹈表演。 

（一）舞蹈教學音樂的采集與提取 

我們需要的音樂可能不一定都是音頻格式，有的存在于視頻之中。視頻轉換MP3軟件AVI MPEG WMV RM to MP3 Converter能幫助我們從視頻中提取音頻文件，轉換成MP3，WAV等格式，它支持AVI，MPEG，RM/RMVB，WMV/ASF，MOV的視頻和幾乎所有的音頻格式。 

下面以芭蕾基訓小踢腿音樂的提取為例，介紹AVI MPEG WMV RM to MP3 Converter軟件的使用。 

第一步：打開軟件，點擊打開圖標，從電腦里選擇需要提取的視頻文件“小踢腿”。 

第二步：教學中需要小踢腿音樂從00：00：51開始到00：02：18結束，選擇好開始和結束時間。 

第三步：點擊轉換圖標，設定好剪輯文件的存儲位置，點擊確定，軟件開始存儲它為MP3文件。 

這樣“小踢腿”的音頻提取就完成了，這個軟件界面友好，使用方便，操作簡單，能將全部或者部分片斷按自己的意愿剪裁并且轉換成MP3文件，不足之處是不能將不同的音頻文件混合編輯。　（二）舞蹈教學音樂編輯軟件Cool Edit Pro 2.1的應用 

Cool Edit Pro 2.1是一個集聲音錄制、混音合成、編輯處理于一體的多軌數字音頻編輯軟件。它能進行剪接、降噪、擴音等處理，還可以實現合唱、淡入淡出、立體環繞聲、3D回響等奇妙音效，合成的音頻文件可以保存為WAV、SND和VOC等格式，也可以直接壓縮為mp3或RM文件。 

我們以一個舞蹈教學音樂剪輯的實例來介紹該軟件的使用。這是一首3分鐘的新疆風格的MP3音樂《快樂的跳吧》，通過Cool Edit Pro剪接編輯成一首約1分37秒的新疆舞手位組合教學音樂。 

第一步：新建文件。運行該軟件，新建一個波形文件，出現一個對話框，包括采樣頻率參數、聲道選擇、采樣深度，一般都默認為采樣頻率參數44100HZ、立體聲雙聲道、采樣深度16位。 

第二步：打開文件。打開選中的音樂素材MP3音樂《快樂的跳吧》。 

第三步：音樂的復制、粘貼。局部改動或加工音頻文件時，先要進行段落選定，否則程序默認為整個顯示區域。按住鼠標左鍵往兩邊任意拖動即可選定，需要精確選定時可先選定大致區域，然后點擊波形縮放鈕，再反復地精細調整選定和試聽，還可分別放大選區起始點和終止點以精確定位，其定位精度誤差僅為千分之一秒。 

《快樂的跳吧》時長3分21秒，有前奏、伴奏和演唱部分，根據新疆舞手位組合編排的要求，從11秒到46.9秒的主題音樂剛好是四個八拍，和舞蹈組合節奏很吻合，將其作為起止時間，復制。雙擊新建的音軌，將剛才復制的音樂片段粘貼，試聽，修改，直到合適為止。 

選擇的音樂片段只有四個八拍，教學組合要求的是十二個八拍，重復以上粘貼操作。為了使兩個音樂片段連接處過渡自然，對上一條音軌的結尾做淡出，下一條音軌的開始做淡入處理。 

第四步：音量大小的統一標準化。對所有編輯完的波形進行標準化處理，以使波形振幅的最大值調整到最大電平處。按效果欄中的波形振幅下的音量標準化，輸入合適數值調整音量大小。 

第五步：升降調或速度快慢的處理。剪輯的這段音樂節奏稍快，選擇效果菜單下的變速/變調中的伸長工具，微調一下，速度從87調到85，這首原有1分23秒的音樂就變成了1分37秒了。 

（三）舞蹈教學音樂合成軟件SONAR的應用 

有些教學音樂并不是現成的，要根據舞蹈需要自己制作，SONAR軟件正有此功能。它可以制作單聲部和多聲部音樂，還可以使用多種音色。使用者只要有簡單的樂理知識，會識譜、記譜、知道調式調號就可以制作舞蹈教學音樂。 

我們以制作中國舞基訓音樂《擦地》為例（樂譜如下圖），介紹該軟件的使用。 

第一步：打開Sonar軟件。 

第二步：執行菜單命令“Options/MIDI Devices”，在彈出的窗口內選擇MIDI輸入、輸出設備。 

第三步：點擊新建按鍵，建立一個有兩條MIDI音軌和兩條音頻的新文件，取名《擦地》。用鼠標上下移動音軌條，讓相同性質的音軌條集中在一起，以利于以后音軌音樂的編輯管理。 

第四步：設定拍節、調號和譜號。激活Transport（Large）工具條，然后用鼠標單擊工具條右邊的五線譜標記，彈出節拍、調號設置窗口，節拍為2/4拍，調號為C。 

第五步：設定樂曲的速度。在“Tempo”工具條里把速度設為80。 

第六步：設置音軌屬性。音軌屬性設置主要包括分配音軌名稱、輸出輸入端口、通道號、音源、音色等參數。用鼠標單擊音軌，打開參數窗口設置參數。音軌名稱為“Stringl”，使用第三MIDI通道，音源GM音色庫，音色是“Acoustic Grand Pion”（大鋼琴聲學鋼琴），其余均采用缺省設置。 

第七步：錄制音樂旋律。錄制有兩種方式，一是鼠標輸入，它操作簡單，制件精確，二是MIDI鍵盤輸入，它速率較快，需要有一定的鋼琴演奏技巧。 

我們用鼠標輸入的方式，打開五線譜窗口，選擇鉛筆工具，再根據音符的要求選擇音符值，最后把鼠標放到音符音高與節拍的地方點擊左鍵即可完成音符輸入。當輸入出現錯誤時，可以用橡皮工具擦除，或對準音符點擊右鍵，調出音符屬性菜單，進行修改。 

按照提供的樂譜將音樂旋律輸入到五線譜窗口，在這首樂曲中，有兩條旋律聲部，所以要設定雙音譜表，點擊圖標，選擇兩條音軌，一條是Stringl音軌，一條是MIDI音軌。另外，我們要注意音軌五線譜的譜號，在默認的情況下是高音譜號，如需要修改，可點擊圖標，在彈出的“Staff View Layout”菜單中設置。第一譜表為高音譜號，第二譜表為低音譜號。根據樂曲的旋律要求，第一條旋律聲部是從第一小節進入的，音色選用Acoustic Grand Pion”（大鋼琴聲學鋼琴），第二條聲部從第二小節進入的，音色也選用Acoustic Grand Pion”（大鋼琴聲學鋼琴）。 

第八步：旋律的量化。使用菜單命令“Process/Quantize”，在彈出的量化對話框中設定效果，以增強音樂旋律的藝術性，使輸入的音樂旋律在一個容許的誤差范圍內。   本文由wWw.DyLw.NeT提供，第一論 文 網專業教育教學論文和以及服務，歡迎光臨dYlw.nET

第九步：音頻文件導出。 

以上就是利用Sonar軟件制作中國古典舞基訓音樂《擦地》的過程。 

篇2

關鍵詞： 運動視覺跟蹤； 三維虛擬平臺； 視頻處理器； 三維坐標視頻文件

中圖分類號： TN911?34； TP391 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2017）02?0039?04

Abstract： The traditional 3D virtual platform for the moving vision tracking can't accurately restore the pictures from moving object tracking， may make a bigger decision error because of the randomness and diversity characteristics of moving vision tracking object. Therefore， the 3D moving visual tracking virtual platform with high restoring precision and applicability was built. The platform is composed of moving visual tracking monitoring module， video processing display module， moving visual 3D conversion module and computer. Of vision tracking detection module in The camera in moving the visual tracking monitoring module is utilized to simulate human eye to perform the moving visual tracking， and convert the tracking results into a 3D coordinate video files. The video processing display module is used to process and display for 3D coordinate video files， and transmit the codes of video files to the moving visual 3D conversion module. The moving visual 3D conversion module is adopted to convert the video codes into 3D virtual images for providing the user with decision?making information. The 3D flow chart of the virtual image generation in the nonlinear tracking is given by the software. The algorithmic language for correcting the moving visual tracking pictures by AM209mm video processor is offered. The experimental result shows that the platform has high restoring precision and applicability.

Keywords： moving visual tracking； 3D virtual platform； video processor； 3D coordinate video file

0 引 言

隨著科技水平的不斷進步，人們漸漸了解到，在實際生活中人眼所能觀察到的物體運動涵蓋了龐大的信息，這些視覺信息能虬鎦人們更好的生活[1?3]。為了將運動視覺信息完整捕捉，為使用者提供更好的決策信息，科研組織研究出運動視覺跟蹤的三維虛擬平臺。由于運動視覺跟蹤對象有著隨機性和多樣性的特點，使得傳統運動視覺跟蹤的三維虛擬平臺無法準確還原運動物體跟蹤畫面，決策誤差較大[4?6]。因此，構建出還原精度與可應用性均高的運動視覺跟蹤的三維虛擬平臺，已成為科研組織的重點研究項目。

以往研究的運動視覺跟蹤的三維虛擬平臺均存在一定的問題，文獻[7]提出基于自適應視覺服務器的運動視覺跟蹤的三維虛擬平臺，該平臺模擬了人眼視覺原理，選取合適的坐標點進行運動物體的矩陣運算，運動視覺跟蹤的效果較好。但該平臺運算極其復雜，需要大量的人力和時間，開發難度較大。文獻[8]提出在運動視覺跟蹤的三維虛擬平臺上添加智能傳感器的方法，修正傳感器探測到的運動物體初始畫面，并進行畫面分離的函數運算。該平臺可以預測出運動物體在高速狀態下的軌跡參數，供決策者使用，但平臺運行結果的決策誤差較大，平臺整體的可應用性也不高。文獻[9]提出基于人眼立體坐標系的運動數據跟蹤三維虛擬平臺，主要分析運動視覺跟蹤畫面的灰度值和視覺的極限值，并通過構建立體空間坐標系，實現三維虛擬畫面的轉換。該平臺的可應用性較高，在各領域的口碑較好，但開發成本較高，不適合大面積推廣。

為了解決上述問題，構建了運動視覺跟蹤的三維虛擬平臺。實驗結果表明，所設計平臺擁有較高的還原精度與可應用性。

1 運動視覺跟蹤的三維虛擬平臺設計

1.1 運動視覺跟蹤的三維虛擬平臺整體設計

運動視覺跟蹤的三維虛擬平臺由運動視覺跟蹤監測模塊、視頻處理顯示模塊、運動視覺三維轉換模塊和計算機組成，如圖1所示。

運動視覺跟蹤的三維虛擬平臺先進行運動視覺畫面的跟蹤，并對跟蹤畫面進行處理，進而將所采集到的畫面還原成虛擬的三維畫面。整個過程均受計算機管控。

1.2 運動視覺跟蹤檢測模塊設計

運動視覺跟蹤檢測模塊的核心組成元件是攝像機，圖2是攝像機成像原理圖。

由圖2可知，利用“小孔成像”方法構建攝像機的坐標系，模擬人眼視覺。坐標系給出運動物體的坐標點，坐標點的位置決定了成像的色彩度。

攝像機跟蹤運動視覺的方式分為線性跟蹤和非線性跟蹤。線性跟蹤適合拍攝運動物體的簡單行為，而非線性跟蹤則可以全方位、多角度地拍攝運動物體行為，此時需要多臺攝像機同時進行工作。由于“小孔成像”可以避免攝像機鏡頭因光源變化造成的畫面扭曲，因此，線性跟蹤和非線性跟蹤這兩種方式可以在絕大部分場所對運動物體進行運動視覺跟蹤，滿足了使用者的使用需求。

攝像機在單位時間內拍攝到的畫面，經由坐標系給出坐標點，進而組成運動視覺跟蹤的三維虛擬平臺的二維畫面序列。二維畫面序列中運動物體的變化參數用畫面彩色度表示。運動視覺跟蹤檢測模塊利用“光流法”對攝像機拍攝到的二維畫面序列進行檢測，以獲取運動視覺跟蹤的三維虛擬平臺運動視覺跟蹤的三維坐標點。

運動視覺跟蹤檢測模塊將獲取到的運動視覺跟蹤三維坐標點生成視頻文件，傳輸到視頻處理顯示模塊進行解析。

1.3 視頻處理顯示模塊設計

運動視覺跟蹤的三維虛擬平臺利用“運動評估”技術，精準分析運動視覺跟蹤檢測模塊的視頻文件。在運動視覺跟蹤檢測模塊工作中，需要對攝影機拍攝畫面的抖動以及噪音等影響因素進行修正。因此，運動視覺跟蹤的三維虛擬平臺構建了視頻處理顯示模塊，以實現運動視覺跟蹤畫面的修正。

視頻處理顯示模塊由視頻處理器和顯示屏組成。視頻處理器對運動視覺跟蹤檢測模塊傳輸來的視頻文件進行壓縮、畫面篩選和字幕添加，處理后的視頻文件會傳輸到顯示屏進行顯示。

使用AM209mm視頻處理器作為視頻處理顯示模塊的核心部件。AM209mm視頻處理器能夠同步處理16方視頻文件，實現視頻文件的畫面修正。配備了遠程操縱接口和實時更新入口，有效保證了運動視覺跟蹤的三維虛擬平臺運行的安全穩定。圖3是AM209mm視頻處理器結構圖。

由圖3可知，視頻處理顯示模塊中AM209mm視頻處理器的工作流程為：運動視覺跟蹤的三維虛擬平臺的運動視覺跟蹤檢測模塊將視頻文件直接傳輸到AM209mm視頻處理器中，AM209mm視頻處理器將視頻解碼后，監控端開始介入進行視頻處理的監管。解碼后的視頻經由同步動態隨機存儲器監管宏運動，并進行攝像機畫面的修正，隨后生成處理日志。視頻處理顯示模塊在初始的視頻文件中注入處理日志，輸出到顯示屏進行顯示。在監控端進行監管的過程中，若視頻處理顯示模塊的處理流程無錯誤，視頻處理顯示模塊會將視頻編碼傳遞到運動視覺三維轉換模塊。

1.4 運動視覺三維轉換模塊設計

運動視覺三維轉換模塊能夠將運動視覺跟蹤的三維虛擬平臺的運動視覺跟蹤視頻編碼轉換成三維虛擬圖像。使用者可利用該模塊進行三維虛擬圖像的解析，以獲取重要的決策信息，其解析流程為：使用者在所生成的三維虛擬圖像中選取需要被跟蹤的運動物體，運動視覺三維轉換模塊會給出該運動物體的視覺運動參數，并自動根據運動參數預測出該運動物體的運動趨勢，并提供給使用者決策信息，如圖4所示。

圖4中，對運動物體的運動位置和參數的獲取在運動視覺三維轉換模塊的低級解析區域進行，運動視覺跟蹤的三維虛擬平臺對低級解析區域的運行條件要求不高，可以選取成本低廉但運行穩定的芯片。而參數特點和運動趨勢預測的獲取工作歸屬于運動視覺三維轉換模塊高級解析區域，運動物體的大量數據均在該區域中進行測量、解析和分類。

2 運動視覺跟蹤的三維虛擬平臺軟件設計

在計算機軟件算法的管控下，運動視覺跟蹤三維虛擬平臺的三維虛擬畫面得以完美生成。圖5為非線性跟蹤下三維虛擬畫面生成流程圖。

由圖5可知，非線性跟蹤下，運動視覺跟蹤三維虛擬平臺的三維虛擬畫面生成流程為：將非線性跟蹤下的運動物體三視圖進行色彩參數分離，分離參數后的運動視覺跟蹤面為單色。單色畫面的幀參數在三維坐標系可自動進入相對應的坐標，進而生成三維虛擬畫面。運動視覺跟蹤的三維虛擬平臺會將三維虛擬畫面和與其相對應的原始畫面共同存儲，方便日后進行平臺的完善工作。

同時，運動視覺跟蹤的三維虛擬平臺的軟件給出了使用AM209mm視頻處理器進行運動視覺跟蹤數據處理的算法語言：

#XSD AM209mm_MOV（）； _MOV_（）；_MOV_（）；

#XSD TXD_MHZ t1；

%連接視頻處理器

firm MCSB_AM209mm=t3^1；

%AM?209M功能敲定

firm GOVERN_AM209mm=t3^0；

%讀取視頻處理器的控制命令

firm A_AM209D=t3^3；

%讀取控制命令方位

firm B_AM209D=P2^3；

%讀取視頻處理器的控制命令

hollow Byte_w%r_AM209mm（unsign ASCII AM209mm_site，unsign ASCII AM209mm_account）

{

EA=0；

TXD_MHZ=0xFF；

A_AM209D=0；

GOVERN_AM209D=1；

AM209D_MOV（）；

MCSB_AM209D=0；

%讀取視頻處理器芯片的控制命令

TXD_MHZ=AM209D_site；

%輸出指令作用方位

AM209D_MOV（）；

A_AM209D=1；

AM209D_MOV（）；

A_AM209D=0；

AM209D_MOV（）；

MDTA_MHZ=AM209mm account；

AM209D_MOV（）；

GOVERN_AM209D=0；

AM209D_MOV（）；

GOVERN_AM209D=1；

AM209D_MOV（）；

MCSB_AM209D=1；

AM209D_MOV（）；

EA=1；

}

3 實驗設計

3.1 運動視覺跟蹤的三維虛擬平臺還原精度驗證實驗

為驗證本文所提的運動視覺跟蹤三維虛擬平臺能夠準確還原出物體運動的三維虛擬畫面，進行相關實驗。實驗在某商場安全通道處安裝了2臺相同的攝像機，令2臺攝像機的光軸在同一水平線上，實驗過程中不更改攝像機位置。在特定時間區域內，每隔5 min截取運動物體的實際畫面，將其組成畫面序列，并輸出運動視覺跟蹤三維虛擬平臺輸出的對應三維虛擬畫面序列。圖6是運動物體實際畫面序列，圖7是本文平臺輸出的三維虛擬畫面序列。

圖7中的線條代表人體。對比分析圖6和圖7可知，圖6中的人體運動主要集中在腿部。當圖6中人體變換運動姿勢時，圖7中的三維畫面虛擬線條也會出現相應的改變，驗證了本文平臺擁有較高的畫面還原精度。為進一步驗證本文所提運動視覺跟蹤三維虛擬平臺的畫面還原精度，實驗將運動物體的實際運動軌跡與本文平臺的三維虛擬運動軌跡進行了對比，如圖8所示。

圖8中，實線部分代表運動物體的實際運行軌跡，虛線部分代表本文三維虛擬運動軌跡。可看出，兩條曲線的重合率較高，即本文所提平臺能夠較好地對運動物體實際運動軌跡進行三維虛擬還原。

結合以上兩個實驗的實驗結果可得出：本文所提的運動視覺跟蹤三維虛擬平臺擁有較高的還原精度。

3.2 運動視覺跟蹤的三維虛擬平臺可應用性分析

決策誤差是評價運動視覺跟蹤的三維虛擬平臺應用性能的重要標準。使用者在選購運動視覺跟蹤的三維虛擬平臺時，往往對平臺的應用性能較為看中。應用性較高的運動視覺跟蹤的三維虛擬平臺能夠為使用者提供較為有力的決策信息，這在實際生活中具有重要意義。產生決策誤差的原因一般是運動物體與空間的相容性較高，即兩者的色彩度較為相近。這使得運動視覺跟蹤三維虛擬平臺在處理運動物體跟蹤畫面的三維坐標時，無法分辨精準，導致誤差的產生。此類誤差能夠通過提高攝像機鏡頭分辨率消除。

基于第3.1節所做的實驗，計算本文所提運動視覺跟蹤三維虛擬平臺的決策誤差，其結果如表1所示。

由表1可知，本文所提運動視覺跟蹤三維虛擬平臺的決策誤差遠低于實際應用中約定俗成的決策誤差標準，驗證了本文平臺擁有較高的可應用性。

4 結 論

本文構建了運動視覺跟蹤的三維虛擬平臺，其由運動視覺跟蹤監測模塊、視頻處理顯示模塊、運動視覺三維轉換模塊和計算機組成。利用運動視覺跟蹤檢測模塊中的攝像機模擬人眼，進行運動視覺跟蹤，并將其轉換成三維坐標視頻文件。視頻處理顯示模塊進行三維坐標視頻文件的處理和顯示工作，并將視頻文件的編碼傳輸到運動視覺三維轉換模塊。運動視覺三維轉換模塊將視頻編碼轉換成三維虛擬圖像，為使用者提供決策信息。軟件給出了非線性跟蹤下，三維虛擬畫面的生成流程圖，以及AM209mm視頻處理器修正運動視覺跟蹤畫面的算法語言。實驗結果表明，所提平臺擁有較高的還原精度與可應用性。

參考文獻

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[3] 鵬程，徐德.基于CAD模型的目標跟蹤和定位算法研究[J].高技術通訊，2014，24（6）：623?631.

[4] 王欣，袁坤，于曉，等.基于運動恢復的雙目視覺三維重建系統設計[J].光學精密工程，2014，22（5）：1379?1387.

[5] 王慶濱，鄒偉，徐德，等.仿生眼運動視覺與立體視覺三維感知[J].機器人，2015，37（6）：760?768.

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篇3

關鍵詞:GIS 多傳感器 聯合 監控

中圖分類號: 文獻標識碼:A文章編號:1007-9416(2010)05-0000-00

1 引言

隨著數字技術的快速發展,監控越來越受到重視,各種類型的傳感器大量安裝在重要口岸和敏感地區,執行維護國家安全和社會穩定的重任。其中,視頻和坐標類傳感器(發現目標的坐標為主的傳感器,如雷達、聲納、AIS、微傳感器等)是常用的監視手段,而GIS系統是監控中常用的平臺[1,5,6],它們各有各的特點。

目前視頻傳感器主要有基于CMOS和CCD的可見光、紅外、可見光/紅外綜合(EO/IR)和微光夜視儀等。視頻信息直觀性強,實時性好,易于判讀和理解,但監視的距離較近,而且光電和可見光傳感器容易受到環境的影響,在惡劣天候下難以施行有效監測;而坐標類傳感器,一般具有探測距離遠、能夠全天候工作、穿透性強、能對目標進行識別與跟蹤等特點,但其直觀性差,難以判讀且容易出現誤判等現象[3,4]。

GIS系統是計算機技術、圖形學技術、數據庫技術融合的產物,是一種利用計算機對有關地理、空間位置的數據進行存儲、查詢和顯示的計算機支持系統,主要用來描述現實世界中地物在空間上的分布及其屬性。GIS系統可借助計算機,將傳感器及監控目標的空間特征信息進行可視化表達,為監控系統提供直觀、清晰、全面的信息表達式,GIS系統能夠快速獲取某一空間地物的基本特征。雖然GIS數據詳細準確,但其更新周期長,一般適合描述固定的地物等,對動目標描述困難[6]。

目前,上述傳感器及GIS平臺在監控系統中應用較為普遍,針對每一類傳感器甚至是同一類傳感器中的不同型號產品,往往都需要采用一套專門的處理系統[2,7]。這些專門的處理系統由于信息格式不統一、控制方式不一致,導致系統間難以實現信息共享,無法充分發揮多傳感器聯合監控的優勢,造成設備和資源的嚴重浪費,本文針對現在監控系統中存在的問題及監控系統中常用傳感設備的特點,提出基于GIS平臺的多傳感器聯合監控系統,該系統以GIS平臺為依托,以空間位置為中介,可實現多種傳感設備的統一監視與控制,從而大幅提高監控的效果。

2 多傳感器聯合監控的原理及實現方法

2.1多傳感器聯合監控的原理

視頻傳感器自身的位置是絕對的,其方位角以及俯仰角也是可以確定的,如果視頻傳感器帶測距功能,則可以得出目標的具體方位;也可以確定目標的位置;而GIS數據則是空間和時間上的結構體。因此,可以考慮以空間位置作為鈕帶,將多種傳感器有機結合在一起。各種監控設備雖然工作原理及流程都不盡相同,但它們的共同點是可以提供或者利用目標的位置信息,因此,本文提出一種以地理信息平臺為依托,實現多傳感器的聯合監控的方案,其流程如圖1所示。

當傳感設備1發現目標并獲取目標坐標后,傳感設備1將目標位置提供給地理信息系統,地理信息系統在地圖上顯示出該目標并計算出目標相對于傳感設備2的方位,并將此方位轉換為傳感設備2的引導控制信息,傳感設備2可根據此引導控制信息,自動轉向該目標,這樣就實現了傳感器備1與傳感設備2的聯合監控,同理可實現多個監控設備間的聯合監控。

2.2經緯度與坐標信息的轉換方式

多傳感器聯合監控的關鍵在于實現多傳感器空間位置、目標空間位置的統一描述,具體的處理方式主要表現為經緯度與空間坐標的轉換。假定其他傳感器與視頻傳感器自身的經緯度已知,分別為 , ,經緯度分別為 C點為其他傳感器發現的目標的位置,其中 C相對A方位 ,距離, 問題就轉換為了求取目標C相對視頻傳感器B點的方位 以及距離 ,其關系如圖2所示。

根據求出的距離及角度,就可以計算出視頻傳感器轉向該目標點所需要轉動的方位角高低角以及鏡頭相關參數,從而可以建立目標與傳感器控制的映射關系。

3 基于GIS多傳感器聯合監控系統的結構

基于GIS多傳感器聯合監控系統主要包括兩大部分,即傳感器和聯合監控平臺,其結構如圖3所示。該結構可以作為一個中心作用,也可根據實際需要靈活擴展為多級。從圖中可以看出,多傳感器聯合監控平臺主要包括三個模塊,即視頻處理與控制模塊、目標處理與控制模塊和GIS綜合處理模塊,其中視頻處理與控制模塊與視頻傳感器相連,坐標傳感器與目標處理與控制模塊相連,GIS綜合處理模塊與視頻處理與控制模塊,以及目標處理與控制模塊均相連,每個模塊的具體功能如下:

視頻處理與控制模塊:視頻處理與控制模塊主要分為視頻處理子模塊和傳感器控制子模塊,其中視頻處理子模塊主要完成視頻的采集、處理、壓縮、存儲、回放、編輯等功能,傳感器控制子模塊主要完成對多種視頻傳感器的統一控制。

目標處理與控制模塊:主要包括兩個部分,即目標處理子模塊以及傳感器控制子模塊。目標處理子模塊完成目標信息的獲取、分類、判別、存儲、編輯等功能,而傳感器控制子模塊實現對目標傳感器的統一控制。

GIS綜合處理模塊:GIS綜合處理模塊以空間數據庫為支撐,接收視頻處理與控制模塊、目標處理與控制模塊的傳感器、視頻及目標信息并在電子地圖上統一顯示,并對這兩個模塊發送傳感器控制信息或者視頻信息,實現對另外兩個模塊的交互進行管理與協調,從而實現多傳感器的聯合監控。

基于GIS的多傳感器聯合監控系統的工作流程為視頻傳感器將獲取的視頻信息以及視頻傳感器的參數狀態傳送至視頻處理與控制模塊,由視頻處理子模塊處理后交給GIS綜合處理模塊,在電子地圖上進行顯示。同樣,目標處理與控制模塊接收來自坐標傳感器的目標數據并進行處理后交給GIS綜合處理模塊并進行統一顯示。GIS綜合處理模塊即可以接收各種信息,也可以通過視頻處理與控制模塊、目標處理與控制模塊對各種傳感器進行控制。

4 聯合監控系統的典型功能及應用

4.1 監控點優化配置

多傳感器聯合監控系統需要根據監控區域及監控任務設置監控點,僅根據經驗進行設置,一般難以達到最佳效果。該系統可以利用GIS系統的數據分析功能,實現多個監控點的優化配置。在電子地圖上輸入監控點位置、傳感器數量及通視條件要求等相關參數,通過GIS分析,可以獲取傳感器的監控范圍,明確監控點的監控能力。采用該方法可以靈活更改傳感設備的地點以及數據,從而獲取最優的監控點配置方案,為監控點的準確設置提供科學依據。此外,通過該系統還可對整個監控系統的監控區域、熱點區域、監控設備的重復度、監控區域的重合度等情況進行評價。

4.2 同類傳感器聯合監控

同類傳感器聯合監控,可以有效擴大傳感器的監控范圍,提高監控的效能,例如多視頻監控鏡頭、多雷達監控等。采用多視頻鏡頭監控,在一個監控點安裝多個視頻傳感器,可實現同時對監控點周圍360度全方位監控。此外,當發現重要目標后,僅從一個方向對目標進行監控可能是不夠的,這時可以由GIS進行分析,找出一些最合適的傳感器對目標從各個方位進行監控,從而確保對重點目標的全方位無間斷監控。同類傳感器聯合監控實現方便,易于操作。

4.3 異類傳感器聯合監控

異類傳感器聯合監控,可以充分發揮各種傳感器的優勢,實現多傳感器的優勢互補。例如雷達和視頻傳感器的聯合監控中,當雷達發現目標后,可以控制視頻傳感器轉向該目標,通過目標的視頻信息進行驗證,從而對目標的屬性進行正確的判斷,有利于后續處理;同理,當視頻傳感器發現目標后,也可以通知具有跟蹤功能的坐標傳感器鎖定該目標并進行跟蹤,視頻傳感器可以繼續對其他目標進行監控。采用該方法,各監控點可以根據實際需要配置傳感器,進而充分發揮監控的效能。

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4.4 GIS與傳感器結合

4.4.1 利用GIS數據實現對監控內容的判讀

當發現可疑目標后,如果無法確定是地物還是目標,此時可以利用GIS數據實現對監控內容的判讀,具體有兩種措施:一是直接借助GIS數據進行判斷,如果在該位置上沒有固定地物,則可認為該可疑目標是一個目標,否則,可以認為該目標是一個地物;二是根據該區域的特性進行判斷,例如在一個陸地上一般不會出現船只,而在海洋上則可能是一個船只。

4.4.2 利用監控數據對GIS數據進行更新

GIS的數據一般更新較慢,很難體現周圍境況的實時變化,當地物發生變化后,可能影響監控效果。而根據監控獲取的數據,在經過人工判定確認后,可以對GIS數據進行更新,從而形成一個閉環的系統。

4.5 熱點區域監控

有時需要對監控區域內的熱點區域進行監控,因此,需要多個傳感器進行聯合監控。如果所有的傳感器一直對該區域進行監控,會照成監控設備的浪費,甚至導致某些區域成為監控的盲區,而采用本系統,可以從全局的角度出發,根據熱點區域的位置及監控任務的改變而靈活地對傳感器進行調度,從而實現對熱點區域的準確監控,同時提高監控設備的利用效率。

4.6 多傳感器聯合監控綜合顯示

該系統可以將多種傳感器自身及其發現的目標標注在電子地圖上形成綜合態勢,供用戶在宏觀上進行把握;此外,當用戶關注某一目標時,可以將相關的視頻信息、目標屬性信息以及地理坐標信息統一顯示,從而提高目標判讀與識別的準確性;還可在人工的干預下,實現目標、屬性信息、相關地理坐標信息以及視頻信息的關聯,供用戶在查看時更加容易。

5 結語

本文提出了一種基于GIS平臺的多傳感器聯合監控方案,以GIS為平臺,以空間位置為中介,實現對各種傳感器的統一控制,并將多種傳感器(視頻傳感器、坐標類傳感器)采集的信息進行GIS平臺級的融合,實現對監控區域的無縫監視,有效了提高多種傳感器聯合監控的效果。目前,該方案已經應用于某大型監控系統,效果較好。

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篇4

關鍵詞：多媒體技術；應用；設計

一、 計算機多媒體技術簡單論述

（一）多媒體的概念

多媒體技術是可以將文本、圖形、圖像、音頻、視頻等多媒體信息，經過計算機設備的獲取、操作、編輯、存儲等終合處理后，以單獨或合成的形態表現出來的技術和方法。

（二）計算機多媒體的幾個主要特點

1、多樣化

多樣化指的是信息媒體的多樣化，如早期的計算機處理的信息，主要形式是文本，比較單一；多媒體技術使計算機處理的信息呈現出多樣化，不僅有文本，還有圖形、圖像和聲音；

2、交互性

交互性指提供人們多種交互控制能力，如電視雖然也是以圖、文、聲、像作媒體，但電視觀賞的全過程人均是被動的，而多媒體的相互交流的，是主動的；

3、集成性

集成性是指不同媒體信息、不同視聽設備及軟、硬件的有機結合。

二、 計算機多媒體技術在教學中的應用及意義

在教學中使用多媒體技術，主要內容包括多媒體文字、圖像、音頻、視頻信息的采集，靜態圖片、動畫、視頻圖像的處理、加工和存儲方法，寬帶網絡信息化環境下多媒體技術的應用等。

（一）數字圖像處理技術

圖像處理是利用計算機技術對數字化圖像改變形態、尺寸，色彩調整，編輯調整，文件格式轉換等，被廣泛地應用于多媒體產品制作、平面廣告設計、教育教學等領域。

在計算機多媒體技術教學中的可視化內容，展現在課堂教學上，基本出發點展示形象、逼真的自然現象，自然規律，科普知識，以及各個領域的尖端技術等。能夠強化形象思維模式，使其性質和概念更易于接受。

（二）數字音頻處理技術

數字音頻信號是多媒體技術經常采用的一種形式，它的主要表現形式是語音、自然聲和音樂。通過這些媒介，能夠有力地烘托主題的氣氛，尤其對于自學型系統和多媒體廣告、視頻特技等領域，數字音頻信號顯得更加重要。

（三）視頻處理技術

動畫是多媒體產品中最具吸引的素材，具有表現力豐富、直觀、易于理解、吸引注意力、風趣幽默等特點。動畫制作需要動畫的繪畫、制作知識和動畫制作軟件的使用技巧。

    課堂上的演示動畫和課件等等另外，學生受到教師的控制而能夠認真觀看教師機的演示；在進行教學時，學生能夠培養豐富的想象力，動手及制作的欲望，師生之間的互動效果非常好；教師使用電子黑板和電子白板，能夠方便教學。

（四）CAI遠程教育的應用

根據一定的教學目標，在計算機上編制一系列的程序，設計和控制學習者的學習過程，使學習者通過使用該程序，完成學習任務，這一系列計算機程序稱為教育多媒體軟件或稱為CAI(Computer Assist Instruction計算機輔助教學)。

  CAI的應用，使學生真正打破了校園界限，改變了傳統的“課堂教學”的概念，突破時空的限制，接受到來自不同國家、教師的指導，可獲得除文本以外更豐富、直觀的多媒體教學信息，共享不同學校的教學資源，它可以按學習者的思維方式來組織教學內容，也可以由學習者自行控制和檢測，使傳統的教學由單向轉向雙向，實現了遠程教學中師生之間、學生與學生之間的雙向交流。

三、 計算機多媒體的設計提議

（一）完善和制作多媒體的操作系統

要實現多媒體技術，計算機不僅需要大容量存儲器、處理速度快的CPU（中央處理器）、CD-ROM、高效聲音適配器，以及視頻處理適配器等多種硬件設備，而且需要計算機軟件。借助計算機軟件，人們才能在多領域、多學科中使用計算機，從而充分地利用多媒體技術解決相關問題。

（二）教學素材的多方收集和合理化選擇

文字素材：文字是非常重要的一種素材，其主要在于教學內容、名稱、目錄、注釋、提問、幫助信息等，藝術化的文字還起著美化版面的作用。為了教學中文字信息的美觀多樣，應在W indows中盡可能多地安裝一些中文字體。

動畫素材：教學中使用動畫能夠增色不少。常見的做二維動畫的軟件有AnimatorPro，三維動畫多用3DStudio、3DStudioMAX，兩維變形動畫多用Morph等。動畫是用計算機制作的動態圖像，其常見格式有*. flc文件、*. gif文件(常用于網頁制作)等。

視頻素材：是指在教學中播放的一種既有聲音、又有活動畫面的文件，視頻素材的來源大多是VCD或DVD，一般通過視頻捕捉卡，用Video forW indows的工具VidCap和VidEdit采集和編輯。

圖形素材：處理圖形圖像的軟件最常用的有Photoshop、CorelDraw、Photostyle、iphotos等。或從網絡上獲取圖片、通過掃描儀獲取圖片、捕捉DVD上的圖象。

（三）素材信息的優化、整合

多媒體使用素材是多媒體教學的基本元素。按照預定的教學目標及要求，利用創作工具把各種媒體素材整合創作為一個具有交互性的教學內容。經過試運行檢驗和使用評價，必要時還要作修改與完善。能否達到預想的效果，取決于所用的創作工具和創作者對軟件使用的熟悉程度。

參考文獻:

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篇5

傳統的廣播電視制作技術主要采用的是線性編輯的制作方案,此方案的主要實現方式是通過機械運動將視頻信號在磁帶上進行順序記錄。因此在進行視頻制作與編輯的時候,需要能夠按照順序進行圖片的查找以及替換,采用線性編輯的方案會不可避免地產生于原圖片時序不等問題,因此隨著編輯次數的增加,圖像、視頻的質量都有明顯的下降,出現了信號缺失等方面的問題。目前隨著高速硬件處理器的不斷發展以及數字圖像處理領域技術的進步,非線性技術逐步取代了傳統的線性編輯方案,在現代廣播電視技術中取得了重要的應用。

非線性編輯的主要特征是無需將素材在存儲介質上進行操作,相對于傳統的線性編輯技術,非線性編輯不關注素材存儲的思緒,能應用計算機實現視頻的編輯以及諸如特技之類的多種處理效果。非線性編輯技術的實現依賴于高速處理硬件的發展以及數字圖形處理技術的突破,形成了一個軟硬件構成的綜合處理系統。目前一個完整的非線性編輯系統的硬件一般由計算機、視頻卡、聲卡以及專用板卡和設備構成,系統還包含視頻信號的標準輸入輸出口(如SDI標準接口)。系統可以完成視頻信號的A/D或者D/A轉換,實現對數字形式視頻信號的處理。目前廣泛應用的軟件主要有二維、三維動畫處理軟件以及聲音處理軟件,目前軟件主要是面向對象的軟件,對于軟件類別的依賴明顯減少,具備了充分的通用性,目前軟件技術成為非線性編輯系統的關鍵。

2非線性編輯的在廣播電視應用中的優勢

非線性編輯技術與數字圖形技術的發展、計算機技術的發展都具有直接的關系,是一門新興的應用學科。非線性編輯在廣播電視技術應用中具有較為明顯的技術優勢以及特點。首先非線性編輯具有較為良好的實時性,系統實現音頻以及視頻采集時,可以做到編輯字幕等操作完全實時;其次,非線性編輯的后期制作較為方便,非線性編輯是建立在數字技術的基礎上,素材都以數字信號存儲在計算機上,因此可以方便實現信號的共享以及傳輸,在后期制作方面具有明顯的優勢;同時傳統的線性編輯技術需要進行審閱、比對、對接等重復的機械勞動,而且工作效果不能夠盡如人意,非線性編輯系統可以通過控制系統隨時調用,方便實現對應幀的搜索;最后基于良好的交互式軟件,非線性編輯能夠極為方便的實現各種編輯,使得制作的劇目豐富多彩,表現力極強。非線性系統的高度集成的特點也有效降低了視頻編輯傳播設備投資。非線性視頻編輯的處理對象是經過數字化處理數字視頻信號,因此可以與處理其他的數字信號一樣使用計算機進行反復、自由的各種處理。在非線性編輯系統中,編輯過程實際上是編輯點以及特級效果的數字記錄,因此對于幀的編輯以及順序調整等都不會引起畫面質量的下降,從而有效克服了傳統線性編輯的缺點。非線性編輯技術中,系統硬件高度集成,同時可以與互聯網技術集成,有效實現資源共享以及數據的傳播。由于數字信號的壓縮率較高,因此在同等的硬件系統中,圖像的效果會得到進一步的加強,對于簡單應用,只需要一臺多媒體計算機以及視頻卡等,綜合應用Premiere等處理軟件就可以輕松實現。

在廣播視頻處理中,非線性編輯的工作流程氛圍輸入、編輯以及輸出三個基本步驟。與具體的系統對應,其工作流程可以進一步細化。一般而言,首先是對于是視頻、音頻等信號的采集,需要采用A/D方式實現視頻信號、音頻信號的數字化,使得素材成為處理器能夠處理的二進制數字信號;第二部是編輯,主要是對素材的入點以及出點進行分析處理,同時還需要進行諸如轉場、特效等特技的處理,并進行效果合成。在視頻技術處理中,非線性的編輯方式可以完美實現字幕的制作,保證字幕的實時效果,在制作中也具有充分的現行模板可以使用,最后就是視頻的輸出,要將處理完成的處理信號生成可以觀看的視頻文件,完成全部的制作過程。整個過程在處理過程中主要是實現了編輯對象的數字化,因此處理的一般流程就包含素材的數字化以及數字化的處理技術,由于目前圖像處理技術領域中新技術、新理論的不斷出現,非線性編輯進行視頻處理在廣播電視技術應用就越來越廣泛。

4結語

非線性編輯技術是高速處理器以及數字圖形技術不斷發展的新技術,在進行廣播電視編輯技術中克服了傳統線性編輯技術在實時性、畫面質量、操作性等方面的缺點,能夠高效率、高質量完成視頻的編輯全過程,具有明顯技術優勢的非線性編輯技術在目前的廣播電視系統中獲得了越來越重要的應用。

作者:高彥秋 張海媛 單位:吉林省梨樹廣播電視臺

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篇6

電子攝像系統已廣泛應用于軍用及民用測繪系統中，但是效果受到其載體不同時刻姿態變化或震動的影響。當工作環境比較惡劣，尤其是在航空或野外操作時，支撐攝像機平臺的震動會引起圖像畫面的抖動，令觀察者視覺疲勞，從面產生漏警和虛警。所以在運行中，如何穩像成為十分重要的問題，特別是在長焦距、高分辨力的監視跟蹤系統中更加突出。具璞蒿、實性性強、體積小巧等特點，得到更廣泛的應用。

圖1

    穩像系統的反應速度是電子穩像要解決的關鍵技術之一。傳統的基于“攝像機-圖像采集卡-計算機”模式的穩像系統、圖像檢測和匹配算法全部由計算機以軟件方式實現。盡管當今計算機的性能很高，能夠部分滿足單傳感器電子穩系統的實時處理要求，但在以下幾個方面有著難以解決的問題：首先，其固有的串行工作方式使得單計算機難以適應其于多傳感器視頻處理系統的實時穩像，阻礙了在實際中的應用adw欠，傳統的圖像采集卡中能將采集圖像數據實時傳輸給計算機，而不能傳輸給標準接口的視頻監視設備lk之很多應用場合對聽要求很高。因此，研制專用的電子穩像平臺，既能實時地高速獲取視頻數據，又能將數據實時地傳后續的圖像處理系統，既有實際意義又有工程價值。

1 系統涉及的關鍵技術

攝像頭輸入的PAL制式電視信號首先通過視頻處理接口完成對其解碼、同步和數字化的工作，數字化后的圖像信息進入到由FPGA實現的幀存控制器中，完成數據的交換（數據的緩沖），同時完成系統要求的去隔行和放大的操作，最后處理好的數據通過VGA控制器，完成時序變化，經視頻、A變為模擬信號送到VGA監視器上實時顯示。

圖3

    1.1 視頻處理接口

由于在進行視頻處理時，多為從攝像頭輸入模擬信號，如NTSC或PAL制式電視信號，除圖像信號外，還包括行同步信號、行消隱信號、場同步信號、場消隱信號以及槽脈沖信號等。因而對視頻信號進行A/D轉換的電路也非常復雜。Philips公司將這些轉換電路集成到了一塊芯片中，從而生產出功能強大的視頻輸入處理芯片SAA7111，為視頻信號的數字化應用提供了極大的方便。

系統設計采用SAA7111對復合信號進行采樣、同步產生、亮色分離并輸出標準的數字化信號。SAA7111輸出的數字化圖像信息符合CCIR.601建議，PAL制式的模擬信號數字化后的圖像分辨率為720×572，像素時鐘13.5MHz。在本穩像系統中要求圖像輸出符合VGA（640×480，60Hz）標準，因此在采集數據時要對數據進行選擇，避開行、場消隱信號和部分有效像素信息，在較大的圖像中截取所需要的大小。SAA7111向幀存控制電路輸出像素時鐘（LCC2）、水平參數（HREF）、垂直參考（VREF）、奇偶場標志信號（ODD）和16位像素信息（RGB565）.其中LCC2用來同步整個采集系統；HREF高電平有效，對應一行720個有效像素；VREF高電平有效，對應一場信號中的286個有效行；ODD=1時，標志當前場為奇數場；ODD=0時，標志當前場為偶數場。采用16位RGB表示每個像素的彩色信息。圖1（a）為數字化圖像中的一行像素的時序圖。其中兩個HREF分別表示有效行的起始與結束位置，實際為一個信號；可以清楚地看到一行中有效的720個像素與像素時鐘LLC2的對應關系，在采集時通過幀存器控制電路選擇其中部的640個像素進行采集。圖1（b）為一幀數字圖像的輸出時序圖。可以看到在第624～22行時，VREF處于無效狀態，因此在后續的采集中，這部分的信息不予處理并通過ODD的電平區分奇偶場數據。

圖4

    1.2 去隔行支持

PAL制電視信號采用隔行掃描機制，采用人眼的視覺暫留來實現兩場1/50s掃描312.5行的圖像構成625行（一幀）圖像。而標準的VGA顯示模式采用逐行掃描方式，在一個掃描周期內實現對圖像的完全掃描。因此需要對視頻信號進行去隔行處理。視頻信號在經過緩沖后，按照取樣時鐘把經過模數轉換的數字信號送入存儲器緩存，通過數據內插的方法進行數據擴展，即相鄰行之間按照一定的算法進行加權，從而得到內插行的數據，再以適當的速度讀取處理后的數據，即可實現倍行頻/倍場頻的掃描。倍行頻掃描可以消除行間的閃爍現象，倍場頻掃描雖然行掃描頻率不變，但是場頻加倍，即能消除行間閃爍現象，還可以消除場間的大面積閃爍。去隔行問題的實質就是在每一場中填補被跳過的那些行，其過程如圖2所示。

實際上為實現去隔行已經提出了很多簡單的濾波器。一種選擇是用同一場中的垂直內插值，這是個一維二倍上轉換的問題。理想的垂直濾波器是一個半帶低通濾波器。然而，這個濾波器要求無限長度沖擊響應是不可實現的。實際應用中使用的是短得多的濾波器。最簡單的是行平均，它用丟失行的上一行和下一行的平均來估計該丟失行。在圖2中，對于第t場，D=(C+E)/2。由于沒有使用時域濾波，所以它沿時間頻率軸具有全通特性。為了改進性能，另一種選擇是使用更長的垂直內插濾波器，其頻率響應更接近理想的半帶低通濾波器。對于第t場的行，滿意的內插方法是D=(A+7C+7E+G)/16。以上兩種方法都是只用了垂直內插。一種替代方法是使用時間內插。值得注意的是，對于一場中每個丟失行，在同一幀的另一場中有一個對應行。一個簡單的時間內插方案是復制此對應行，即D=K，J=C。這種方法稱為場合并。因為每一個去隔行幀都由合并兩場獲得,但是這兩場的時間內插是相反的（對于某些特殊圖案可能會產生視覺人為失真）。由于只在時間方向上進行了濾波，因此在垂直方向上是全通的。

    為了改進性能，可以使用一種對稱的濾波器，例如，對前一場和后一場中的對應行去平均以獲得當前場中丟失的行，即D=(K+R)/2。這種方法稱為場平均。然而這種辦法內插任何一場需要涉及三個場，需要兩幀存儲器。與場合并的方法相比，在存儲器容量和延時上有不可忽視的增加。為了在時間和空間人為失真方面達到折衷，較好的方法是既用垂直內插也用時間內插。例如，通過對同一場中上一個和下一個像素以及前一場和后一場取平均進行內插的辦法得到一個丟失的像素。綜上所述，當成像的景物在相鄰兩場之間靜止時，在奇數場中丟失的偶行數應該與前一個和后一個偶場中對應的偶數行完全一樣。因此時間內插將產生精確的估計。另一方面，當景物中存在運動時，相鄰場中對應行可能不在同一個物置上，時間內插將產生不可接受的人為失真。而同時使用空間和時間平均的方法將產生不太嚴重的人為失真，但在存儲器容量和反應時間方面作出犧牲。

通過上述方案的對比及系統的具體要求，設計中采用了場合并的辦法，具體實現由幀存控制器完成。

1.3 幀存控制器

幀存儲器是圖像處理器與顯示設備之間的通道，所有要顯示的圖形數據先存放到幀存儲器中，然后再送到顯示設備進行顯示，因此幀存儲器的設計是圖形顯示系統設計的一個關鍵。傳統上，可以實現幀存儲器的存儲器件有多種，如DRAM、SDRAM及SRAM等。DRAM、SDRAM屬于動態存儲器，容量大、價格全家但速度較慢，且在使用中需要定時刷新。對于基于FPGA的視頻處理器，需要設計專用的刷新電路，增加了系統設計的復雜程度。SRAM速度高、接口簡單、容量較小。隨著集成電路技術的不斷發展，容量不斷增大，價格也不斷下降。在需要高速實時顯示的視頻處理系統中的使用越來越普遍。

    幀存控制器的設計對于實現兩種不同視頻系統之間的圖像信號的存儲、采集和顯示顯得非常重要。為了保證數據處理與采集的連續，設計中使用了兩組幀存儲器（FRAM1、FRAM2），由于數字化的圖像每幀大小為640×480=307200（16bit）共300K×16bit的數據量，筆者使用每組512K×16bit的靜態存儲器，存儲時間為12ns，可以保證快速地讀出和寫入圖像數據。圖3為幀存控制器的邏輯框圖。

由于輸入信號為隔行掃描的圖像數據，顯示輸出需要逐行掃描數據，因此數據存入幀存儲器時需要進行處理。設計中采用場合并行法，將兩場的數據寫入一個幀存中，構成一幅完整的逐行掃描圖像，系統利用VREF信號對此進行控制，產生的幀切換控制信號控制數據在兩個幀存中的切換。當VREF信號有效時，表明新的一場開始了，此時無效行計數器開始工作，控制不需要采集的圖像行，計數到閾值后，有效行計數器開始工作，控制所要采集的圖像行，并發出高位地十信號A[18..11]；同樣，當HREF有效后，無效像素計數器開始計數每行中的無效像素，然后有效像素計數器開始計數需要采集的行聽有效像素；每次計滿640個像素后，等待下一次有效行信號的到來，同時將有效行計數器加1。由于系統選用的幀存容量較大，因此利用ODD的反相信號作為幀存地址的A10，為每行圖像提供了1024個存儲空間（實際使用640個），可以簡化數據寫入與讀出的控制電路。隔行的視頻信號就會被逐行地存儲到幀存體中。總線隔離與控制電路用來完成數據在幀存中的寫入與讀出的同步。由于采用SRAM作為幀存體，有效像素的寫入與后續視頻接口的讀出不能在一個幀存體中同時進行，系統采用雙幀存輪流操作的方法，系統采用雙幀存輪流操作的方法：當數字化后的圖像信息寫入其中的一個幀存時，幀存控制器將另一個幀存中的像素順序讀出，送到顯示設備，反之亦然。

1.4 視頻圖像的放大變換

應用柵格理論幾何變換處理過程可以按下面方式進行描述：給定一個定義于點陣Λ1上已采樣信號，需要產生一個定義于另一個點陣Λ2上的信號。如果，Λ1中的每一個點也在Λ2中，那么此問題是上轉換（或內插）問題，可以先將那些在Λ2中而不在Λ1中的點添零（即零填充），然后用一個作用于Λ2上的內插濾波器估計這些點的值；若Λ1）Λ2，即為下轉換（或抽取）問題，可以簡單地從Λ1中取出那么也在Λ2中的點。然而，為避免下采樣信號中出現混疊，需要對信號進行預濾波，以將其帶寬限制到Λ2*的沃格納晶體。上轉換和下轉換的過程示于圖4（a）、(b)中。更一般的情況，如果Λ1和Λ2互相不包含，就需要找到另一個即包括Λ1又包括Λ2的點陣Λ3，可以先將Λ1上采樣到Λ3，然后再下采樣到Λ2。此過程示于圖4（c）。圖4（c）中Λ3中的中間濾波器完成兩個任務：首先，內插出Λ1中漏下的采樣點；其次把Λ3中的信號頻譜限制于Λ2*的沃格納晶格。

由于系統中進行放大變換采用FPGA實現，因此本文討論的重點在于如何簡化實現并提高轉換速度，上轉換中的上采樣過程為：

（1）式中Ψs,1和Ψs,3分別為原理圖像和上采樣信號；U（.）為上采樣運算；Λ2＼Λ1表示在Λ2而不在Λ1內的點的集合。插值濾波器的定義如下：

（2）式中，d(Λ)為柵格Λ的采樣密度；v*表示柵格Λ的轉逆柵格的Voronoi單元，即柵格Λ原點的單位元，它向所有柵格點平移將會無重疊地覆蓋整個連續空間。最簡單的插值濾波為線性插值，也可以采用二加權濾波的方法。圖像的縮放還可以采用3次樣條插值和小波分解的方法，雖然這些方法在理論上可以取得很好的圖像縮放效果，但計算復雜，即使采用快速算法，也難以實現視頻圖像的實時顯示。

針對視頻信號數據量大、數據流速度的特點，采用FPGA設計，可以完成幀存控制、視頻信號的實時放大與疊加功能。基于運算速度與算法實現的難易程度分析，對視頻信號的放大采用了簡單的線性插值的辦法，原理如圖5所示。視頻信號是以場或幀進行存儲的，由于數據寫入時存儲地址與圖像顯示的空間位置有確定的對應關系，因此系統需要的放大處理就變為對幀存儲體的地址線的控制問題。

對于本系統具體的4倍放大要求，將行同步信號先進行二倍行使能運算，并利用場同步信號對該寄存器進行復位，將生成后的二分頻行同步信號控制行地址發生器，也就是產生幀存儲器所需的高位地址；類似地利用像素時鐘、行同步信號和場同步信號就可以得到所需的低位地址。由于在幀存控制器向幀存儲器寫入數據時采用了一行點1024個位置的辦法，所以在低位地址后連接了一個比較器，當產生的低位地址小于640時，幀存儲器的讀信號有效，否則無效，以保證不會混疊入無效的數據。

1.5 VGA接口控制器

標準的VGA（640×480，60Hz）接口需要提供以下幾組信號：3個RGB模擬信號、行同步信號HS和場同步信號VS。它的信號時序如圖6所示。

圖7

    圖6中VS為場同步信號，場周期為16.683ms，每場有525行，其中480行為有效顯示行，45行為場消隱區，場同步信號每場有一個脈沖，該脈沖的低電平寬度為63μs（2行）。行周期為31.78μs，每顯示行包括800點，其中640點為有效顯示區，160點為行消隱區（非顯示區）。行同步信號HS每行有一個脈沖。該脈沖的低電平寬度為3.81μs（即96個脈沖）。因此，VGA控制器的任務就是按要求產生所需要的時序。

DISCLK為視頻顯示時鐘，頻率為25MHz，首先輸入到模等于800的像素計數器中，輸出的計數值與一個預先設好的比較器進行比較，當計數器的值大于160時，輸出高電平，反之輸出低電平，作為行同步信號；同理，利用一個模等于525的計數器對行同步信號進行計數和一個閾值為45的比較器可以產生所需要的場同步脈沖VS。

產生的行、場同步信號和像素顯示時鐘分別被送到兩個地址發生器中，產生所需要的控制幀存儲器的地址信號。由于前面介紹的幀存控制器中采用為每行數據提供1024個存儲空間的辦法，因此在數據讀出時也要進行相應管理。低位地址發生器產生的地址數據與一個比較器進行比較。當地址小于640時，幀存儲器的讀信號MEMRD位低電平有效，否則無效，這樣有效像素數據就被完整地提出。由于VGA是一個模擬的接口標準，RGB彩色信息需要輸入模擬量，因此幀存儲器輸出的數字信息還要經過D/A變換。系統先用飛利浦公司出品的TDA8771AH，它內部集成了三個視頻D/A轉換器，基于電阻網絡架構，轉換速率最高可達35MHz。由于它專用于數字電視、視頻處理等相關領域，因此使用十分簡單，只需要提供24bit數字信息和一個轉換時鐘即可。VGA控制器原理圖如圖7所示。

圖8

2 系統集成

綜上所述，完整的電子穩像系統結構如圖8所示。攝像頭輸入的信號采用PAL制式，經過視頻處理接口后形成RGB565格式的數字視頻信號和控制信息；幀存控制器作為整個平臺的核心，在將數據寫入幀存儲器的同時，對數字化的圖像信息進行去隔行處理，再將數據讀出送往VGA控制器時進行放大變換。VGA控制器則負責將數據按照VGA標準時序送往顯示器上。

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>> 基于Directshow的VMR視頻捕獲的實現 基于DirectShow的視頻處理Filter組件設計與實現 基于directshow的視頻播放器設計與實現 基于Directshow的H.264網絡視頻監控客戶端實現 基于Directshow的視頻縮放分析研究 基于DirectShow架構的無線視頻服務系統設計研究 基于VPN技術的遠程視頻監控的實現 基于VPN的遠程視頻監控的實現 基于WiFi的遠程視頻測控系統設計與實現 基于DirectShow的無線音視頻采集與傳輸系統的研究 基于VPN的全數字化遠程視頻監控系統的架構與實現 基于DM642DSP的遠程視頻監控系統設計與實現 基于OMAP912遠程視頻監控系統的設計與實現 基于DirectShow的目標識別系統研究 基于DirectShow技術的網絡媒體點播系統 建筑施工現場中基于3G技術遠程視頻監控系統的研究與實現 遠程移動視頻接訪的設計與實現 基于簡易視頻展示臺的教學設計案例 基于Linux的遠程訪問VPN實現 基于Android的SIP遠程視頻監控系統的設計 常見問題解答 當前所在位置：l.

[2] 王安,仲麗媛,孫加軍. 基于DirectShow和UDP協議的網絡視頻監控系統[J].計算機工程與設計,2010,31(12).

[3] 張振.基于DirectShow的P2P視頻會議系統研究與設計[D].武漢:武漢理工大學,2009.

[4] 曾華山,宋鈺.基于DirectShow的VMR視頻捕獲的實現[J].電腦知識與技術,2010,9(25):7110-7111.

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一、背景

當前，高校的計算機基礎課主要面向非計算機專業的大學一年級新生，教學以提升大學生信息素養為目標。隨著電腦的普及和信息技術的發展，高校的計算機基礎課不斷面臨新的挑戰，計算機基礎課的改革也在不斷的探索中前行。為提升高校大學生的信息素養和應用能力，2012年教育部啟動了大學計算機課程改革項目，批準了“以計算思維為導向的大學計算機基礎課程研究”等22個項目，推動以能力培養為重點的大學計算機課程改革。當前，各大高校計算機基礎課改革主要圍繞計算思維和創新思維展開[1，2]。

二、體育系課程教學中存在的問題

在國外，計算機基礎課實行不分級的差異型教學。教師可以開設各類計算機個性化課程以滿足學生的各種需求，且課程內容可以由學生與教師商定，每門課設以若干學分，班級主要為10人左右的小班。然而，在我國，由于初等教育中的信息技術基礎教學水平極為不平衡，高校生源復雜，以及目前高校的學生人數眾多等的情況，如何有效地開展計算機基礎教學改革則是一個亟待解決的難題[3]。

以筆者所在的學校為例，近兩年來大學計算機基礎課不斷改革，取消了以往的分級教學，各專業初步建立了1+3的學習模式，第一學期各專業統一學習計算機基礎的內容包括：PPT、Excel、圖像處理、網絡基礎與網頁制作；第二學期分為3個模塊：多媒體技術應用、程序設計、數據處理。體育系通常選擇多媒體技術應用模塊，主要包括圖像處理、動畫設計、音頻編輯與視頻處理。

經過兩年的教學實踐，筆者發現體育系的計算機基礎課程教學仍存在以下三個方面的不足。

1.學生剛入學時的計算機水平和計算機應用能力差異大。我校體育系的生源面向全國，其中東南沿海省市的同學在初中或高中就已學過計算機，對計算機知識有一定的了解，而有些偏遠地區的同學可能極少接觸過電腦，學生計算機水平存在嚴重的不平衡給教學帶來了很大的困難。例如，若教學內容選擇較為簡單的內容，則對于那些基礎較好的同學來說，所學的東西太簡單，學習積極性降低；這部分內容若不講，對于基礎差的同學來說，他們很難跟上教學進度，也會挫傷他們的學習積極性，對后面的學習產生抵觸情緒。因此，如何選擇教學內容，對學生提高對這門課程的學習興趣和積極性起著很重要的作用。

2.傳統授課模式由教師在講臺前根據PPT逐條進行講解或示范，學生在各自電腦前按照教師講解的步驟一步一步地跟著學習或者操作，教學過程比較簡單機械。對于一個半小時的課堂教學內容，學生往往難以消化，也很難一直集中注意力，容易被網絡、手機等轉移注意力，學習興趣較低；同時，整個教學過程中學生缺乏自己思考的過程，得不到計算思維能力的訓練。

3.在學習主動性和自學能力方面，體育系的同學與其他專業同學相比，有一定的差距。例如，目前Windows和Word部分，不再進行課堂講授，而是開設自選的網絡課程讓學生自學，由于體育系的課程設置及體育系同學的學習習慣等因素，學生的學習自覺主動性沒有其他專業好，因此，體育系的同學在網絡課程中的受益程度很有限。

三、基于任務的教學新模式的探索

總結多年給體育系學生的授課經驗，作者發現與其他專業的同學相比較，體育系的同學性格活潑好動，有很好的團隊合作精神，圍繞任務進行教學和學習基于任務驅動的教學模式更加適合體育系學生。為激發學生的學習興趣和熱情，可以根據教學內容設計針對性強、難度適中并融入計算思維的任務，引導學生利用已有知識來解決問題、完成任務，并啟發學生運用計算思維的相關概念方法解決專業中的現實問題；在設計和實施任務時，注意培養學生間的團隊協作，設立2～3人的學習小組，共同完成任務，引導小組成員在交流中探究解決問題的思路；任務完成后，按小組進行成果展示和評價，交流心得。在明確任務、完成任務、合作交流等教學過程中，引導學生主動學習，鞏固已有知識，拓展新知識，培養計算思維能力，培養解決問題和實踐創新的能力[4]。

基于以上模式，針對體育系教學中的現存問題，本文在教學方法、教學內容與考核三個方面提出了一些改進建議，并在實際教學中開始初步的探索。

（一）教學內容

目前兩個學期的教學內容涉及的軟件較多，每種軟件的教學時間較短，學生還沒來得及深入其中具有實用性的知識，就要開始學習下一個軟件，經過一年的學習，學生對于每一種軟件的掌握都很膚淺，即便在日常生活中需要使用某一種軟件，也無法靈活使用。因此，建議每一學期的教學內容中只講授兩到三種軟件，比如第一學期講授Word、PPT、Excel，刪除網頁設計部分；第二學期講授Photoshop、Flash以及簡單的音頻、視頻處理知識，同時，加深現有的學習深度，結合實際應用設計案例，基于案例的任務來開展學習內容。例如：Word部分，開展簡歷制作、畢業論文編排等案例；Excel部分，設計與體育專業相關的“體育比賽成績管理與分析”等案例，要求學生充分利用Excel的功能來解決與現實生活相關的信息管理、數據處理與分析等問題；在PowerPoint中，設計制作“自我介紹”或者制作體育課講義等案例；PhotoShop中設計運動會海報制作等案例；音頻處理中設計錄制歌曲等案例；視頻處理中設計電子相冊制作等案例；Flash部分設計體育課件制作等案例。

（二）教學方法

傳統授課模式由教師在屏幕前講解或示范，學生跟著學習或者操作，教學以教師為中心，而學生只是被動接受知識。為提高學生學習積極性和主動性，需要改變這一傳統模式。今后教學要以學生為主體，教師設計與教學內容相關的生動案例，引導學生在完成案例任務的同時，進行自主學習；同時，積極與學生保持良好的交流，充分了解體育專業對計算機的需求點來改進教學內容，將計算機知識與專業知識有機結合[5]。

采用案例教學法，教師組織學生對教學案例進行思考、分析，促進學生對概念和操作的理解。以PPT為例，為某知名運動品牌公司制作一個PPT宣傳作品，學生需要首先確立設計理念，為作品立意，根據立意收集相關素材，在制作過程中，學生會主動學習并使用PPT制作技巧。通過該案例，首先，可以讓學生了解PPT作品的制作流程；其次，可以引導學生分析思考、展開討論，培養學生分析問題和解決問題的能力；最后，可以讓學生知道用如何用計算機知識解決與自己專業相關的實際問題，提高學生學習興趣，拓寬學生解決問題的思路。

發揮學生主觀能動性進行教學。例如，針對某一教學內容，可以請對這部分知識掌握得較好的同學來講解。一方面，基礎好的學生為了能講好這部分教學內容，通常要在課下學習更多的知識，從而也不再認為這部分教學內容太簡單而對上課產生消極的情緒；另一方面，也讓基礎差的學生了解到自己和好同學之間的差距，需要更加努力的學習才能迎頭趕上，這樣，整個班級的學習積極性就能很好得被調動起來。

建立學習小組并以小組的形式完成作業、課堂演示或答辯。將完成的出色的學生作業進行展示并表揚，良好的獎勵機制對學生學習興趣的激發起著不可忽視的作用。

（三）考核

好的考核方式對學生有激勵和導向作用。目前，大學計算機基礎課上下兩個學期的最終成績以期末考試成績為主，通常期末占60%，平時成績占40%。建議今后成績的組成分散在整個學期的教學過程中，將學生平時的學習活動和實際操作都劃入有效的評定范圍內。例如，整個學期中，根據教學內容設計一些具體實用的文字處理、課件制作、數據統計等作業，最終的總成績由平時成績（包括學習態度、考勤等）、筆試和作業成績組成，在作業成績和平時成績中，加入對學生參與的態度以及解決問題能力的考核，引導學生對計算機學習形成認真負責的學習態度，并逐漸養成良好的學習習慣、培養其自學能力等，從而提升學生各方面的綜合素質。

四、結語

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關鍵字：數字媒體 數字媒體應用 數字技術

數字媒體藝術專業是當代科技和藝術高度結合并涉及多學科交叉，它包含了計算機、藝術、文化、教育、科技、現代經營管理等廣泛內容。隨著計算機技術以及應用的發展，在世界信息化、國際化的背景下，數字影像、數字圖書等數字出版、網絡信息和文化傳播、網絡教育、網絡推廣等數字媒體應用在商業和教育中的應用日益增強。與此同時，動漫開發與設計、游戲開發與設計、影視特效等數字媒體藝術中的應用也得到了前所未有的發展。

1、數字媒體與數字媒體藝術

1.1數字媒體定義

有國家科技部組織863專家制定的《2005中國數字媒體藝術發展白皮書》在2005年12月份，白皮書中從新定義了“數字媒體”的概念。數字媒體是以信息科學和數字技術為主導，以大眾傳播理論為依據，以現代藝術為指導，將信息傳播技術應用到文化、藝術、商業、教育和管理領域的科學與藝術高度融合的綜合交叉學科。數字媒體包含了圖像、文字以及音頻、視頻等各種形式，以及傳播形式和傳播內容中采用數字化，即信息的采集、存取、加工和分發的數字化過程。數字媒體已經成為繼語言、文字和電子技術之后的最新的信息載體。

1.2數字媒體藝術

數字媒體藝術主要包括研究數字媒體的表示，處理、顯示、記錄、存儲、傳輸、管理等各個環節的軟件與藝術相結合的一門學科，融合計算機技術、數字信息處理、網絡技術數和字通信等現代計算和通信手段，綜合處理聲音、圖形、圖像、文字等信息，使抽象的信息變成可感知、管理和交互的信息的軟硬件技術。

2、數字媒體藝術研究的主要方向

數字化、信息化時代不斷深入也迫使了媒體傳播方式的本質的改革，誕生了包括數字圖像、數字音頻、數字影像、網絡媒體和移動媒體等在內的多種數字傳播媒介形式。這種變革給現代社會經濟、文化、生活也帶來了極大的促進，使之成為科學與藝術、媒體與設計、各媒體形式學科間交叉與綜合的新的藝術形式，數字媒體藝術的出現打破了傳統學科專業的劃分，使得諸如動畫、DV、電影、電視、因特網和流媒體等“技術的藝術”首次有了統一的技術形態和視覺藝術語言。

2.1數字圖像處理技術

圖像處理就是將圖像轉化為數字矩陣存放在計算機存儲設備中，并采用一定的算法對其加工處理。圖像處理技術的根本是數學，其核心不費為各種算法的設計和實現。圖像處理技術涉及眾多領域。如計算機科學、醫療、教育、科技、各業等領域。因各領域對數字圖像處理的應用方向不一，大致分為：圖像數字化：通過計算機采樣和量化將圖像變成能夠為計算機處理的數字形式；圖像的增強和復原：是指放大圖像中的需要的信息，剔除圖像中不需要的部分，讓圖像更接近所需；圖像編碼：在滿足一定的保真條件下，對圖像進行編碼處理，達到壓縮圖像信息量，簡化圖像的目的。以便于存儲和傳輸；圖像重建：實現從新采樣來構建圖像。圖像重建有代數法、傅立葉反投影法和使用廣泛的卷積反投影法等算法；模式識別：用于圖像的識別。例如：人臉鑒別、指紋識別等是模式識別的內容。目前主流的模式識別方法有：統計識別法、句法結構模式識別法和模糊識別法。

2.2數字音頻處理技術

數字音頻處理技術主要是指通過計算機對音頻的采樣、量化、編碼將音頻轉化為數字方式存儲在計算機中，數字音頻編碼壓縮技術主要包括：基于音頻數據的統計特性的編碼技術；基于音頻的聲學參數的編碼技術；基于人的聽覺特性的編碼技術。數字語音處理同樣也是數字音頻目前研究和應用的主要領域，主要包括語音識別、處理技術。

2.3數字圖形技術

計算機圖形就是指使用數學算法將二維或三維圖形轉化為計算機顯示器的柵格形式的技術。主要研究內容就是研究如何在計算機中表示圖形、以及利用計算機進行圖形的計算、處理和顯示的相關原理與算法。目前應用領域非常廣泛，如曲線曲面造型、、實體造型、圖形硬件、光柵圖形生成算法、圖形標準、圖形交互技術真實感圖形計算與顯示算法，以及計算機動畫、虛擬現實、科學計算、可視化自然景物仿真等。

2.4數字視頻處理技術

數字視頻是以數字形式記錄的視頻，和模擬視頻相對的。數字視頻有不同的產生方式，存儲方式和播出方式。比如通過數字攝像機直接產生數字視頻信號，存儲在數字帶，P2卡，藍光盤或者磁盤上，從而得到不同格式的數字視頻。然后通過PC，特定的播放器等播放出來。它視頻壓縮壓縮技術分為有損、無損兩種。可以用多種不同的方法和策略壓縮數字視頻文件，使之達到便于管理的大小。下面是幾種最常用的方法：心理聲學音頻壓縮、心理視覺視頻壓縮等方法。

2.5數字媒體存儲技術

數字媒體存儲對計算機性能較高，經過處理后圖形、圖像、語音、視頻等通過數據量較大，同時具備實時性和并發性，所以在考慮數據存儲技術不僅僅要考慮存儲介質，還需考慮存儲算法。正是數字媒體對數據的傳輸、讀取有高標準和高要求，這也使得計算機媒介相關控制接口、技術等方面得到了快速的發展，各種快捷的接口、高速大容量的存儲設備不斷出現并得到了大量的使用，這也恰恰促進了數字媒體藝術的發展。

3、數字媒體藝術未來發展趨勢

目前3億多中國網民常常觀看在線視頻的現狀，預示著在線視頻即將成為產生數字媒體廣告預算的主力引擎之一。在我國社交網站（SNS）注冊用戶已經超過1.5億人次，大約1/3的網民都在使用SNS；各大主流互聯網媒體紛紛向社交化轉型，眾多SNS新平臺和產品競相登場。社交媒體和視頻類平臺成為數字媒體藝術未來發展的新方向。將數字媒體的產品服務和創新技術融入品牌的市場推廣體系，最大化數字媒體的營銷效果；現有廣告主、商、媒體主以及其他各方角色如何在新媒體市場中迅速找準定位，利用現有業務的優勢拓展新市場，成為當前數字媒體行業持續發展亟需回答的問題。

參考文獻：

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1 引言

在現代教學尤其是高等教育過程中?多媒體教學因其交互性強、高效靈活而逐漸成為一種普及的教學方式。

為方便多媒體教學的開展，筆者選用AIT2139視頻轉換芯片設計了一個VGA—TV視頻轉換器。該轉換器可將計算機的VGA信號轉換為廣播質量的NTSC制或PAL制視頻信號輸出到大屏幕電視機上，從而實現畫面的凍結、縮放和平移等輔助功能。同時，其視頻信號也可通過轉換器提供的接口輸出到計算機顯示器上。

2　AIT2139芯片簡介

AIT2139是一種單片、晶控、全數字視頻信號處理器，可以支持多種輸入格式（如640×480、85 Hz，800×600、85 Hz，1024×768、60 Hz等）．AIT2139具有3通道、8－Bit ADC輸入和16．7M 色彩轉換功能；其內部有專門的存儲壓縮電路，外部有 EDO ?256k×16Bit? 存儲器接口和 SDRAM ?1M ×16Bit? 存儲器接口；AIT2139 控制方式簡單，可采用HOST接口或I2 C總線進行控制。該芯片可自動檢測輸入模式和當前的TV模式，輸出格式則可從合成、S－視頻、 YCbCr 或 RGB／SCART中選擇；所有的視頻處理都可在數字域內完成，因而不需要轉換電路，其數字編碼器采用過采樣技術，并以AITech 算法進行濾波，因而能輸出高質量的NTSC和PAL制式信號。AIT2139芯片的內部功能框圖如圖1所示。

3　系統工作原理

該VGA－TV視頻轉換器主要由視頻轉換、視頻轉換控制和遙控三部分組成。其系統結構如圖2所示。

VGA－TV視頻轉換器的組成核心是視頻信號轉換和視頻轉換控制部分，因此?設計的核心是對視頻信號的處理和對視頻轉換芯片的控制。筆者采用AIT2139視頻信號處理器，并配以當前成熟的外圍電路設計了一種視頻信號轉換電路來完成視頻前端的處理和信號轉換；同時以八位單片機EM78P156EP 為核心，再配以鍵盤檢測、I2C通信、遙控接收等電路組成了轉換控制部分。該系統是典型的模擬數字混合系統，電源質量對視頻信號的輸出影響較大，為此，設計時采用單獨的電源板卡并以背板的形式嵌入到系統中，從而取得了較好的效果。

4　系統設計

4．1 視頻轉換部分設計

作為系統核心的視頻轉換部分的主要功能是把計算機輸出的RGB信號轉換為電視的標準輸入信號。視頻前端的RGB放大信號采用門電路處理后，送到AIT2139進行轉換，并輸出兩種格式的電視信號：一個是經過轉換、選頻和濾波得到的全電視信號，另一個是亮度和色度分離的電視信號，即S端子信號。因此，計算機輸出的RGB信號經過耦合、緩沖、放大可直接接計算機顯示器，從而使操作者能夠方便的對畫面進行監控。而對全電視信號輸出則加入了完整的選頻和濾波電路，可以增加電視信號的穩定性。圖3是視頻轉換部分電路的方框圖。

（1）視頻前端處理

輸入端通過AIT2139的三個8－bit A／D 轉換器來對R、G、B信號的每一個通道按48MHz的采樣率進行A／D 轉換。其水平同步（HSYNC） 和垂直同步（ VSYNC） 由施密特觸發器門緩沖。AIT2139的AD轉換相當靈活，內部的AD轉換參考電壓可自己設定。本設計中的RGB信號的電平范圍是0～0．85V，給定的外部參考電壓為Vk，需要注意的是，Vk必須不低于RGB信號電平的最大值。

數字視頻處理可以利用YUV 色彩分量來進行，因此，可利用AIT2139芯片中RGB－YUV矩陣將輸入的RGB信號轉換為4:2:2 格式的YUV分量信號，每分量輸出8位，總的輸出信號在數據總線上以24位工作。實際設計發現：YUV輸出閃爍較大，為此，筆者利用了芯片內部AITech算法構造的有限脈沖響應數字濾波器，從而有效地降低了輸出閃爍。

（2）工作模式設定

AIT2139有兩種工作模式，主模式和從模式。本設計選擇主模式。AIT2139可產生所有的時鐘和同步信號，并可以給外部的存儲設備提供水平同步、垂直同步以及內部像素數據時鐘。外部的多路同步輸入、FIFO和存儲器將嚴格遵循AIT2139提供的這些時鐘和同步信息。在設計中發現，VGA的數據讀入時間可以不與處理器的寫入時鐘同步。

（3）數字視頻編碼

AIT2139的核心是其處理器部分，主要用于從外部存儲設備讀入4：2:2格式的YUV數字視頻數據，并進行編碼處理。因為輸入信號分為亮度和色度分量，色度信號將通過復合數字副載波調制。亮度分量和色度分量信號分別插值為象素速率的兩倍，并通過兩個10－bit的D／A轉換器轉換為模擬 S－視頻信號，模擬合成視頻信號在通過第三個通道的10－bit轉換器輸出后，可調整AIT2139處理器的格式控制腳以選擇不同的時鐘參數，從而將視頻轉換器的輸出設置為NTSC、PAL等電視標準信號。

4．2 視頻轉換控制部分的設計

該VGA－TV轉換器主控板是對視頻轉換部分進行控制的主要部分。該板不但可為視頻轉換提供電源，同時也可發送操作控制信號。主控板的核心是八位單片機EM78P156EP，同時配以鍵盤檢測、I2C通信、遙控接收等電路組成轉換控制部分。主控板的原理框圖如圖4所示。其控制解碼子程序流程如圖5所示。