数字技术论文精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇数字技术论文范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

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关键词:数字系统；IC；设计

一、数字IC设计方法学

在目前CI设计中，基于时序驱动的数字CI设计方法、基于正复用的数字CI设计方法、基于集成平台进行系统级数字CI设计方法是当今数字CI设计比较流行的3种主要设计方法，其中基于正复用的数字CI设计方法是有效提高CI设计的关键技术。它能解决当今芯片设计业所面临的一系列挑战:缩短设计周期，提供性能更好、速度更快、成本更加低廉的数字IC芯片。

基于时序驱动的设计方法，无论是HDL描述还是原理图设计，特征都在于以时序优化为目标的着眼于门级电路结构设计，用全新的电路来实现系统功能;这种方法主要适用于完成小规模ASIC的设计。对于规模较大的系统级电路，即使团队合作，要想始终从门级结构去实现优化设计，也很难保证设计周期短、上市时间快的要求。

基于PI复用的数字CI设计方法，可以满足芯片规模要求越来越大，设计周期要求越来越短的要求，其特征是CI设计中的正功能模块的复用和组合。采用这种方法设计数字CI，数字CI包含了各种正模块的复用，数字CI的开发可分为模块开发和系统集成配合完成。对正复用技术关注的焦点是，如何进行系统功能的结构划分，如何定义片上总线进行模块互连，应该选择那些功能模块，在定义各个功能模块时如何考虑尽可能多地利用现有正资源而不是重新开发，在功能模块设计时考虑怎样定义才能有利于以后的正复用，如何进行系统验证等。

基于PI复用的数字CI的设计方法，其主要特征是模块的功能组装，其技术关键在于如下三个方面:一是开发可复用的正软核、硬核;二是怎样做好IP复用，进行功能组装，以满足目标CI的需要;三是怎样验证完成功能组装的数字CI是否满足规格定义的功能和时序。

二、典型的数字IC开发流程

典型的数字CI开发流程主要步骤包含如下24方面的内容:

(1)确定IC规格并做好总体方案设计。

(2)RTL代码编写及准备etshtnehc代码。

(3)对于包含存储单元的设计，在RTL代码编写中插入BIST(内建自我测试)电路。

(4)功能仿真以验证设计的功能正确。

(5)完成设计综合，生成门级网表。

(6)完成DFT(可测试设计)设计。

(7)在综合工具下完成模块级的静态时序分析及处理。

(8)形式验证。对比综合网表实现的功能与TRL级描述是否一致。

(9)对整个设计进行Pre一layout静态时序分析。

(10)把综合时的时间约束传递给版图工具。

(11)采样时序驱动的策略进行初始化nooprlna。内容包括单元分布，生成时钟树

(12)把时钟树送给综合工具并插入到初始综合网表。

(13)形式验证。对比插入时钟树综合网表实现的功能与初始综合网表是否一致。

(14)在步骤(11)准布线后提取估计的延迟信息。

(15)把步骤(14)提取出来的延迟信息反标给综合工具和静态时序分析工具。

(16)静态时序分析。利用准布线后提取出来的估计延时信息。

(17)在综合工具中实现现场时序优化(可选项)。

(18)完成详细的布线工作。

(19)从完成了详细布线的设计中提取详细的延时信息。

(20)把步骤(19)提取出来的延时信息反标给综合工具和静态时序分析工具。

(21)Post-layout静态时序分析。

(22)在综合工具中实现现场时序优化(可选项)。

(23)Post一alyout网表功能仿真(可选项)。

(24)物理验证后输出设计版图数据给芯片加工厂。

对于任何CI产品的开发，最初总是从市场获得需求的信息或产品的概念，根据这些概念需求，CI工程师再逐步完成CI规格的定义和总体方案的设计。总体方案定义了芯片的功能和模块划分，定义了模块功能和模块之间的时序等内容。在总体方案经过充分讨论或论证后开始CI产品的开发。CI的开发阶段包含了设计输入、功能仿真、综合、DFT(可测试设计)、形式验证、静态时序分析、布局布线等内容。而CI的后端设计包括布局、插入时钟树、布线和物理验证等内容，后端设计一般能在软件中自动完成，如SIE软件就能自动完成布局布线。

三、IC开发过程介绍

IC开发过程包括设计输入、功能仿真、综合、可测试性设计DFT、形式验证、静态时序分析、布局、插入时钟树、布线、物理验证等内容，下面分别进行详细介绍。

设计输入:一般包括图形与文本输入两种格式。文本输入包括采用verilog和vHDL两种硬件描述语言的格式，verliog语言支持多种不同层次的描述，采用硬件描述语言主要得益于采用综合器来提高设计效益;图形输入一般应该支持多层次逻辑图输入，主要应用在一些专门的电路设计中，但是图形输入耗时费力且不方便复用。

功能仿真:功能仿真的目的是为了验证设计功能的正确性和完备性。搭建的测

试环境质量和测试激励的充分性决定了功能仿真的质量和效益，仿真工具也是比较多，而且功能比较齐全。

综合:所谓综合，就是将设计的HDL描述转化为门级网表的过程。综合工具(也可称为编译器)根据时间约束等条件，完成可综合的TRL描述到综合库单元之间的映射，得到一个门级网表等;综合工具可内嵌静态时序分析工具，可以根据综合约束来完成门级网表的时序优化和面积优化。

可测试性设计DFT:目前大多数CI设计都引入可测试结构设计，一般在电路初步综合后可进行DFT设计。典型的DFT电路包括存储单元的内建自测BIST电路、扫描链电路和边界扫描电路。BIST电路是为了测试而设计的专门电路，它可以来自半导体生产厂商，也可以用商用的工具自动产生。扫描链电路一般是用可扫描的寄存器代替一般的寄存器，由于带扫描功能的寄存器的延时与一般的寄存器并不一致，所以在综合工具进行时序分析时最好就能考虑这种“附加”的延迟。边界扫描电路主要用来对电路板上的连接进行测试，也可以把内部扫描链的结果从边界扫描电路引入。

形式验证是一种静态的验证手段，它根据电路结构静态地判断两个设计在功能上是否等价，从而判断一个设计在修改前和修改后其功能是否保持一致。

静态时序分析:静态时序分析是CI开发流程中非常重要的一环。通过静态时序分析，一方面可以了解到关键路径的信息，分析关键路径的时序;另一方面，还可以了解到电路节点的扇出情况和容性负载的大小。

布局:布局被认为是整个后端流程最关键的一步，布局首先是在满足电路时序要求的条件下得到尽可能小的实现面积，其次布局也是把整个设计划分成多个便于控制的模块。布局的内容包括把单元或宏模块摆放到合适的位置，其目的是为了最大限度地减小连线的RC延迟和布线的寄生电容效应，此外，良好的布局还可以减小芯片面积和降低布线时出现拥赛现象的几率。

插入时钟树:时钟树又称时钟网络，是指位于时钟源和它所有扇出的寄存器时钟输入端之间的BUFFER驱动逻辑，时钟树通常根据物理布局情况生成。时钟树的插入关键在于如何控制时钟信号延时和时钟信号扭曲，因为较大的延迟对解决电路的保持时间问题不利，较大的时钟扭曲往往增加寄存器锁存不稳定数据的几率。但是时钟信号延迟和时钟信号扭曲问题是对矛盾，如果设计对两者都要求比较严格的话，时钟树的插入往往需要考虑比较多。

布线:布线分为两个阶段完成:预布线和详细布线，预布线时版图工具把整个芯片划分为多个较小的区域，布线器只是估算各个小区域的信号之间最短的连线长度，并以此来计算连线延迟，这个阶段并没有生成真正的版图连线。详细布线阶段，布线器根据预布线的结果和最新的时序约束条件生成真正的版图连线。但是如果预布线的时间比布局运行的时间还要长，这就意味着布局的结果是失败的，这时候就需要重新布局以减少布线的拥赛。

布局布线完成之后，EDA工具根据布局布线的结果产生电路网表，产生真正的互连线延迟数据，这样以前综合工具DC根据线负载模型计算出来的延迟数据与这些互连线延迟数据相比是不够精确的，因此把这些版图提取出来的互连线延迟数据反标给DC重新进行综合优化，如果生成的网表满足了时序、面积及功耗要求后就生成电路版图，电路版图经过验证就可以制成芯片。超级秘书网：

参考文献：

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去除式加工技术

去除式加工技术（也称减法加工技术）在工业上是指用车、铣、磨、削等方式将已成型好的材料固体坯料加工成所需形状的方法。口腔用数控加工设备考虑到其加工对象为专用牙科材料，针对牙科材料特性和制作精度的要求，常采用铣和磨的加工方式［3-4］。数控加工（numericalcontrolmachining，简称NC加工）是指用数字信息控制零件和刀具位移的机械加工方法。现有商品化的牙科数控设备，根据其切削主轴的运动特性，可进一步分为三轴、四轴、五轴等设备。这里轴的概念是指切削主轴的自由度数，主轴的自由度越多，灵活性越好，可加工模型的复杂程度也就越高。三轴数控设备适合批量加工倒凹面积小、形态相对规整的牙科模型（如基底冠桥）；四轴与五轴设备更适合加工精度要求高的复杂形态牙科模型（如解剖形态冠桥、种植基台、正畸托槽等）。典型的牙科多轴设备有CEREC3D（SIRONA公司）、EVEREST（KAVO公司）、T1（WIELAND公司）、LAVA（3M公司）等。近些年，数控加工中心这种在工业上广泛应用的主流数控机床也逐渐引入到口腔领域，它是一种功能较全面、综合加工能力较强的数控机床。

数控加工中心的特点是：机床设置有刀库，刀库中存放着不同数量的各种刀具或检具；坯料一次装夹后，数控系统能控制机床按不同的工序自动选择和更换刀具、检具；机床可自动改变主轴转速、进给量和刀具相对工件的运动轨迹及其它辅助功能，连续对工件各表面进行多道工序的加工。整个加工过程，最大限度的降低了人手工操作的干预，大大提高了口腔假体的制造精度和生产效率。现有数控加工技术可加工的牙科材料包括牙科金属（贵金属、非贵金属合金、纯钛）、玻璃陶瓷和临时性复合树脂材料，特别是一些传统工艺很难加工或是无法加工的材料，比如氧化锆陶瓷材料，数控加工技术也可以实现。在金属及其合金材料的加工应用方面，数控加工技术可用来制造金属基底冠桥、覆盖义齿连接杆、正畸用个性化托槽等；在陶瓷材料方面，近年来应用广泛的二次烧结软质氧化锆材料是其主要的应用领域，可制造氧化锆基底冠桥、个性化种植基台、一体化桩核等；针对CAD/CAM椅旁系统的配套材料—玻璃陶瓷，数控加工一直是其惟一加工方式，工艺上则以磨削为主，有别于其他材料的铣削工艺，可制造嵌体、瓷贴面以及解剖式全瓷冠；另外，应用数控加工技术生产暂时性或永久性的牙科复合树脂材料，可实现个性化的即刻修复体制作。

增量式加工技术

相对数控加工的“减法加工”技术，快速成型（rapidprototyping，RP）技术被称为“加法加工”技术，即增量式加工技术。其原理是通过离散化将三维数字模型转变为二维数字模型的连续叠加，然后由程序控制按预先确定的顺序将成型材料一层一层堆积成型［5］。RP技术首先被应用于航天工业，用于医学领域最早始于20世纪90年代初。该技术最显著的特点就是克服了传统去除式加工技术的局限性，能够在较短时间内批量制造出各种复杂形态的工件，特别是对有内部结构设计的传统NC加工无法制造的工件，RP技术是较好的解决方案。RP技术的特性很好地适应了口腔医学假体及模型的复杂形态特征，加上其在加工速度、可靠性和成本等方面的优势，该类设备正在成为目前口腔假体及辅助装置制造技术的强力手段［6-13］。目前，应用于口腔医学的RP技术主要有以下几种：粉末材料选择性激光烧结技术（selectivelasersintering，SLS）、粉末材料选择性激光熔融制造技术（selectivelasermelting，SLM）、液态光敏树脂选择性固化技术（也称立体印刷技术，stereolithographyapparatus，SLA）、熔融沉积制造（fuseddepositionmodeling，FDM）、三维打印技术（3Dprinting，3DP）、激光近形成型技术（laserengineerednetshaping，LENS）等。

SLS和SLM技术SLS和SLM技术的成型原理相似，都是在工作台上逐层铺粉，激光束在计算机的控制下按照分层截面轮廓信息对实心部分所在的粉末进行熔融固化，逐渐形成各层轮廓，从而堆积成实体。SLS和SLM技术主要针对金属及其合金材料，装备有惰性气体保护仓的设备还可熔融烧结纯钛粉末，成型出致密度较高的纯钛工件，很好的解决了纯钛铸造缺陷的问题。现有口腔SLS和SLM设备的成型精度比初期产品已有很大提高，成型精度可达到20μm左右，完全可以满足口腔临床对制造精度的要求。但对于成型大尺寸修复体（如多单位基底桥），由于加工过程缺乏足够的外周刚性约束，金属成型过程中的残余应力可能会导致形变，影响精度。往往通过增加支撑分散应力、分段成形和软件预补偿等技术加以改善。此外，SLS和SLM设备的可成型空间往往较大，适合于批量化的大规模生产，制造效率也较数控加工好。SLS和SLM技术在口腔医学领域的主要应用包括：金属（包括纯钛及钛合金）基底冠桥、CAD设计的可摘局部义齿支架、外科手术用钛板以及正畸个性化托槽的数字化制造。典型的设备有EOSM270（德国EOS公司），国内在此方面也有初步的研发成果。SLA技术SLA技术成型原理是使用光源（激光或可见光）投射，分层选择性地固化液槽中的液态光敏树脂，使逐层固化堆积成型。SLA技术主要针对复合树脂类材料的特性而研制，现有技术的成型精度往往比SLS和SLM技术略高，可达到10～20μm的精度，但现有应用于口腔材料的设备成型尺寸没有SLS和SLM设备宽裕，适合制造小批量小尺寸的口腔假体和模型。另外，现有SLA设备中配备有口腔生物性材料的还为数不多。

SLA技术在口腔医学领域的主要应用包括：铸造用基底冠桥蜡型、赝复体蜡型的制造；外科、种植手术用导板的制造；外科手术三维诊断及术前规划设计模型的制造；牙周夹板、可摘义齿树脂基托部分的快速制造。3DP技术3DP工作原理类似于喷墨式打印机的工作方式，采用逐点喷洒黏接剂来黏接粉末材料，或逐点喷洒树脂液滴并同步光固化的方式，最后逐层堆积成型。其打印喷头可以有2个或多个，可同时喷射1种或多种材料，因此有较高的成型速度。这种技术的成型精度与SLA技术相近，最高可达到15μm左右，成型空间尺寸也与SLA设备近似，同样适用于小批量小型工件的制造。3DP技术可成型的粉末材料包括石膏粉末、部分金属粉末，可用于打印牙科诊断用牙颌模型或用于制造CAD全口义齿阴型；可成型的液态树脂光敏材料与SLA的材料近似，同样可用于牙科铸造用蜡型、颌骨支架功能性替代体、颜面部赝复体（义耳、义鼻、义眼）、隐形正畸矫治器、手术导板等治疗辅助装置的制造。此外，3DP技术目前也正在用于三维生物打印，选择与机器相适应的生物支架材料以及细胞，要同步打印形态具有一定空间形态和细胞分布的三维生物体，可用于组织工程（如颌骨、牙齿）的重建或再生。#p#分页标题#e#

其他数字化制造技术

机器人技术机器人技术是医疗自动化技术的又一种表现形式。我国在口腔机器人领域的研究起步较早，2001年北京大学口腔医学院建立了一套完整的机器人辅助全口义齿人工牙排牙制作系统，最后用CRS-4506自由度机器人首次实现了由机器人辅助排列全口义齿人工牙列［14-16］。同年，美国OraMetrix公司发明了SureSmile系统，通过口腔正畸矫正弓丝弯制机器人，使弓丝弯制这一复杂的过程简单化、程序化，可精确稳定控制和移动牙齿，大大提高了工作效率，缩短了疗程［17-18］。可见，机器人技术作为数字化制造技术的又一亮点，已成为未来制造技术的发展趋势之一。短脉冲激光技术激光是20世纪人类伟大的科学发明之一，激光技术已被广泛应用在当今世界的科研、生产和生活之中。在眼科医学领域，激光切削技术在眼角膜切削方面的研究应用取得了一定的进展，并被广泛应用和推广。在牙科领域，高功率脉冲激光由于在切割牙体硬组织方面具有微爆破和微蒸发的特效，常被应用于龋齿的治疗；另外，激光牙齿漂白，俗称为“镭射美白”也是其在牙科领域的应用技术之一。激光技术在牙科领域的应用目前在国外已成为一门最新的热门的牙科应用研究领域［19-20］。国内现有学者针对短脉冲激光器的牙科应用开展相关研究，旨在利用短脉冲激光器高光束质量和高峰值功率的特点，实现超精密牙体切削预备的目的。可见，摆脱传统激光技术二维切割的约束，向三维空间精密切削拓展，是牙科数字化、自动化技术的发展趋势。

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（1）促进了艺术创作的大众化

艺术创造需要投入大量的时间和精力，繁缛的传统艺术设计所耗费的时间之长、训练过程之艰苦都是生活节奏越来越快的现代人所难以接受的，以高技术代替大量传统技法训练的数字化艺术设计只需要很短时间的培训就可以进行简单的艺术设计，大大缩短了艺术创作的过程，这对追求简易快捷的现代人来说具有极大的吸引力。同时，在数字化环境中，各种绘图软件为创作多样化的设计效果提供了方便，人们可以从各种预存的“素材库”中寻找自己需要的形象，进行色彩调配、重新组合表现新的感觉；而应用软件中画笔、数位板等数字绘画技法的设计为人们随心所欲的展现自己的艺术创作提供了可能性，这种便捷的表现形式不仅更贴近大众，为人们独立实现自己的想法、展现自己的艺术构思和艺术设计提供了平台。美国学者在谈到数字化艺术设计作品时说到：对于专业人员来说，数字化技术不仅能证明计算机分析现存技术或规则的潜力，帮助艺术家理解艺术创作的过程，而且还能证明普通人的创造能力，使人们从中获得创作的乐趣。

（2）为设计师表达设计意图提供了新的平台

随着计算机技术的发展，计算机已成为数码图形制作的重要手段，具有强大的生命力。越来越适合处理高质量图象的计算机辅助设计软件已成为艺术设计表现的主流。设计人员可以运用数字化绘图和数字化三维动态手段等辅助电脑设计的诸多软件将复杂的四维空间形象绘制在二维空间，反映空间状态、构造和装饰材料的质感，尤其是在艺术设计的后期制作中数字化绘图软件更是体现出明显的优势：数字化图形技术的发展不仅丰富了设计的表现手法，提升了设计的艺术效果、优化设计方案，而且还能较好地反映空间的视觉效果、写实地模拟真实的空间环境、装饰材料的光影等，从休闲到工作、从娱乐到学习、从欣赏到创造改变着人们的创造性思维和审美习惯，为人们的预期判断提供了更加可信的依据；而数字化图形技术还可以对效果图进行造型、色彩、灯光等进行反复修改，有助于多角度展示设计的构思和表达。

（3）改变了视觉设计

以传统艺术设计为基础发展起来的数字化技术设计摆脱了传统艺术环境单一化、表态化的视觉传达形式，实现了视觉传达的综合化、动态化和瞬间化，加强了艺术设计在人们生活中的地位，影响着人们的感官和思想。如2008年北京奥运会印章的设计不仅让全世界从中感受到中国文化的艺术魅力，而且还给观众留下了深刻的印象。数字化技术对视觉艺术的影响不仅造成了人们对艺术品个性化创意的忽视，也非常容易将艺术设计带入发展的死胡同，这显然与技术发展的初衷是相违背的。

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在非遗的继承工作中，数字复原技术、再现技术成为了有效的工具；在非遗的传播工作中，网络技术、数字信息系统等提供了便捷、高效、互动性强的平台；在非遗发展创新的过程中，数字辅助设计、辅助编排等技术提供了支持。本文将就这几个方面的非遗保护工作所涉及的数字化技术进行总结和分析。

（一）采集与存储

非遗保护工作的基础首先是非遗的采集与保存。由于非遗具有形式多样、非物质形态和信息量庞大等特点，对非遗进行完整有效的采集、编码，并长期存储和系统重现存在一定难度。数字化技术为非遗保护中多种数据形式的记录工作提供了强有力的工具。传统数字化采集技术包括使用图文扫描、文字识别、录影、录音等技术获得文字、二维图像、视频和音频信息。然而，由于非物质文化遗产丰富多样的形式和巨大的信息量，传统的采集和记录技术存在难以重现、可编辑性差等问题。例如在传统舞蹈的采集和保存中，演员的动作多通过文字、照片、视频进行记录，但上述方式对表演的记录并不精确和全面，在没有指导的情况下难以进行完整重现，且无法进行修改和编辑。近年来，全息拍摄、三维扫描、动作捕捉、地理信息技术和虚拟现实等新技术逐渐兴起和成熟。根据意大利佛罗伦萨大学MassimilianoPieraccini等人的研究，三维技术已经在文化遗产保护领域得到了充分的发展和广泛的应用。③[3]在国内，已有学者讨论了动作捕捉技术在楚文化编钟乐舞数字化保护④以及泉州拍胸舞采集⑤中的应用。这些现代数字信息获取与处理技术突破了传统保护方式难以达到的保真效果，为非遗的保护提供了新的可能性。数字化存储技术也为非物质文化遗产的存储提供了许多新手段。非遗转化为数字化形式后，往往以文字、图片、音频、视频、三维模型等多种形式进行储存，这些非遗数据来源多样、结构异质，大多包含较大信息量，并有长期保存、方便管理的需求。在物理层面，除了以传统的光盘、磁盘作为存储介质外，磁盘阵列、分布式存储等技术为大容量存储提供了可能，而光纤和一系列网络协议也成为支持数据的异地存取的有利条件。在数据层面，数据库技术、数据管理和检索技术的发展促进了非遗数据的结构化，完整有序、便于检索的数据也为非遗的开发与利用提供了便利。于此同时，数据压缩技术则成为节省存储空间、压缩存储成本的重要工具。

（二）复原与重现

由于非遗的传承往往依赖其固有的文化生态环境，在现代文明的冲击下，许多珍贵的非遗已不再具有完整形态。例如部分传统舞蹈、传统音乐的部分技法已经失传，在今天已经难以完整继承和学习。在这一问题上，数字化技术为非遗的形态复原保证了技术上的可能性，同时也为非遗的继承和发扬提供了支持和辅助。目前，数字化修复与演变模拟技术在非遗保护中的应用主要分为两类：⑥一类是将三维建模、虚拟漫游、图像处理、人工智能等技术应用于现场调查和保护修复等各个环节；另一类是结合专家的领域知识进行艺术品的虚拟复原和演变模拟。例如根据专家的经验知识以及保存较为完好的木雕花纹，综合利用图像处理、三维建模、人工智能等技术，修复变形、脱落、损坏的木雕艺术；⑦又如利用专家知识、文献记载和已知技法，通过计算机模拟还原失传技法。在非遗的重现工作方面，多媒体技术、虚拟现实技术都为完整、系统重现非遗提供了解决方案。尤其是虚拟现实技术，通过对视觉、听觉、触觉等感官的全方位模拟，配合三维扫描、动作捕捉等采集技术，不但能高保真度地还原展示对象，还能让体验者产生身临其境的感受。ChengYang等人指出，利用虚拟现实技术重建和模拟著名历史文化活动能促进公众更为积极和深入地参与非物质文化遗产的保护。⑧

（三）传播与共享

在信息时代，非遗的展示、传播和共享也有了新的形式。数字博物馆、数字图书馆以及数字档案馆等数字资源展示与共享平台逐渐兴起。这些数字资源展示与共享平台主要分为数据平台与体验平台两种形式，数据平台和体验平台既可以有机结合，也可以各有侧重。检索平台通过建立网站、连接数据库实现用户随时查阅、检索相关非遗资源，部分线上博物馆提供了非遗资源的申报途径和非遗保护的交流场所。例如开通与2006年6月9日的“中国非物质文化遗产网中国非物质文化遗产数字博物馆，”⑨展示与传播了中国和世界非物质文化遗产专业知识，并提供了非遗保护工作的信息交流平台。这些线上平台在用户接口层与动态网站架设、交互式程序设计等技术密不可分；在逻辑和数据层则要求通过元数据、语义网等设计，以确保非遗资源的可获取性。体验平台把数字化技术应用于博物馆展示领域，极大拓展了展示的空间和手段，增强了互动性和趣味性。在数字博物馆里，只需简单操作即可让展品清晰、全面、交互式和情景式地呈现在阅览者面前。一些在传统博物馆难以展示的宝贵工艺流程、民俗、音乐、戏曲，则可相对系统地进行模拟，并更为鲜活地得到重现，例如深圳博物馆的“深圳民俗文化展，”⑩通过场景复原和多媒体展示等数字化展示方式对深圳民俗文化进行了全面立体的介绍。此外，阅览者可以与展示平台进行互动，提升参与度，例如展开虚拟漫游，获得更为深入和丰富的体验。在以上过程中，虚拟现实技术和人机交互技术是互动式展示的技术基础；而在网络技术和相关协议、标准的支持下，这些展示平台既可以与传统博物馆结合，也可以不依托博物馆实体而进行网络展示。

（四）辅助设计与辅助开发

非遗的保护与开发是对立统一的关系。合理的开发和创新不但无损于传统，更能创造出符合现代环境的新形式，有利于非遗在现代市场环境下获得新的生存空间，从而部分化解现代文明与文化遗产生存空间之间的冲突。其中，数字化辅助设计以及数字化编排与讲述技术（VirtualStoryteller）为非遗的发展和开发利用提供了有效的方法。在传统工艺品的艺术特点提取以及创新设计工作中，数字化辅助设计系统在平面设计和三维设计领域均能发挥重要作用。其实例有浙江大学计算机学院CAD中心的敦煌壁画艺术的数字化知识提取与辅助创作系统的研究，以及浙江大学计算机学院现代工业设计研究所的斑铜工艺品辅助设计系统的研究。127在口头文化遗产的保护中，数字化故事编排与讲述技术将文化遗产的表现形式全面升级。该技术提供了基于人工智能的虚拟环境，这些虚拟环境整合了音乐、戏剧、诗歌等多种表现形式，并具有自动编排故事情节的能力。该技术的一大特点是具有交互性，用户能够根据自身需要参与故事的讲述。目前韩国汉城Nabi艺术中心的已成功举办基于数字技术的非物质文化遗产故事讲述技术竞赛，在这一竞赛中，不同风格的数字故事讲述技术被有效地应用于非物质文化遗产的保护中。在音乐与舞蹈类文化遗产的保护工作中，数字化舞蹈编排与声音驱动技术提供了新思路。该技术旨在收集和保存多种舞蹈文化的视觉效果与相关声频，建立动作和音频库，并通过对舞蹈动作特点和音频特点的分析，开发出基于动作的舞蹈编排系统和声音驱动的舞蹈编排系统。

二、技术视野下非遗保护数字化的现状与问题

我国是一个非遗大国，各民族在其发展过程中均创造出了灿烂的非物质文明。由于受社会转型期的影响，濒危非遗数量庞大、种类繁多。然而，我国非遗保护数字化工作的开展晚于许多发达国家，面临的困难也更多。近年来我们在非遗保护的数字化工作中取得了许多成绩，但也暴露了大量问题。从技术及其应用的角度看，这些问题可以归纳为目前新技术在非遗保护工作中只得到小范围、浅层面的应用，没有深入和有机地与非遗保护工作结合，尚未能真正体现帮助非遗在现代社会合理嬗变、寻求新生存空间的作用。本文将在下文中对非遗数字化保护的现状和问题进行讨论。

（一）数字化资源质量不高，可利用性差

随着社会经济的迅速发展和现代文明的迅速渗透，对濒危非遗资源进行数字化保护的需求不断增长。近年来，许多宝贵的非遗资源通过各种形式转化为了数字格式，形成了一定数量的非遗数据资源。然而，这些非遗数据资源部分存在质量不高、可利用性差等问题，主要体现在以下两个方面。首先，数据的完整性、一致性、准确性和及时性不足。这一问题首先在数据采集阶段存在。这一方面是由于对非遗的数据采集方式较为陈旧，大多停留在较为单一的文字、照片等形式，录影、录音较少，三维扫描、动作捕捉等新技术则没有得到推广，导致难以完整、系统地对非遗进行记录；另一方面是由于我国非遗数量大种类多，采集工作往往缺乏连贯性和一致性，采集效率低下，导致采集结果有许多错、漏、冗、杂且缺乏及时性。同时，数据的结构化程度低，可利用性差。目前国内非遗数据大部分停留在简单存档阶段，在数据采集后，许多数据资源既没有经过数据清洗提升质量，也没有接受其它处理，为数据的结构化制造了困难。在这种情况下，非遗数据库缺乏充分结构化和统一管理，难以快速检索、难以提取有价值信息，因而难以分析和开发利用，难以展示和共享，也难以进一步指导非遗保护工作。

（二）技术应用程度低，未能发挥数字化优势

我国非遗保护的数字化起步较晚，目前数字化技术的应用普遍仅存在于浅表层。从应用范围看，应用数字化技术的工作通常是较为简单的存档、记录，对非遗的深度开发、再诠释较少；从应用深度看，应用了数字化技术的非遗保护项目往往仅在形式上数字化，未能充分发挥数字化的优势；从技术层面看，目前在非遗保护中得到应用的技术往往较为简单落后，许多新的研究成果并未得到实际应用。当前，国内非遗的数字化应用主要集中于非遗的存档记录工作。在非遗的保存工作中，又主要集中于拍照、图文扫描、录音、录影等传统形式，三维扫描、动作捕捉的应用数量较少。而在传统形式中，非遗资源又以文字和图像资料居多，视频、音频资料数量稀少，难以发挥数字化技术在保存工艺流程、歌舞、曲艺等活态文化遗产中的作用。在非遗传播与共享方面，尽管应用虚拟现实技术的数字博物馆建设、应用元数据和语义网技术的数字图书馆、档案馆建设已成为学术界的热点话题，研究成果大多仅针对其技术实现，未指向实际应用。据有关调查，在我国公共图书馆的特色馆藏或自建馆藏中建有非物质文化遗产资源数据库的只占到6%。而现有的非遗资源数字展示平台大多仅有单一的展示风格和极少的交互性，检索功能不完备，用户界面不友好，未能充分发挥数字化技术交互性、趣味性强的优势。在非遗的开发与发展方面，尽管一些研究项目已经取得了许多成果，例如浙江大学CAD&CG国家重点实验室的“民间表演艺术的数字化抢救保护与开发的关键技术研究”及“云南斑铜工艺品数字化辅助设计系统”，大部分工作大多仍停留在研发和试验阶段，尚未投入实际应用，研究成果的转化依旧任重道远。

（三）缺乏标准化、整体化，难以资源共享

非遗资源形式多样，分属民间文学、传统音乐、曲艺、传统技艺、传统医药、民俗等多个门类，其数据包含文字、图像、音乐、视频、三维模型等多种形式，保护工作专业人员构成也各不相同。目前，这些结构异质的非遗资源在国内的存储和管理大多各自为政，未能形成一个非遗数据资源的有机整体。即使是同一门类的非遗资源，不同项目之间也未能建立相关标准和协议对非遗保护的数字化进行规范和指导。同时，许多非遗保护项目并未遵守同国际元数据标准和数字图书馆建设的最新标准和规范，难以与国外项目进行交流与共享。这种现象导致了不同的非遗保护项目难以共享资源，存在重复劳动等问题。

三、非遗保护数字化的未来

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秘密共享源于经典密码理论，是指将共享的秘密在一个用户集团里进行合理分配，以达到由所有集团成员共同掌管秘密的目的[7，8]。秘密一旦被共享，集团里任何单个成员都能且仅能在集团中其它成员的同意下合作得到该秘密。一个秘密共享体制由秘密的分发者D、参与者集合P={P1，P2，…，PN}、接入结构Γ、秘密空间S、分配算法、恢复算法等要素构成，其中Γ是由P的某些子集作为元素组成的集合，即Γ2Γ，其元素称为Γ的授权子集。一个P上的满足一般接入结构Γ的秘密共享方案是指：

(1)对于Γ的任何一个授权子集A∈Γ，A中的全体成员可以利用他们所拥有的秘密份额来恢复秘密S；

(2)对于Γ的任何一个非授权子集BP，BΓ，B中的成员无法利用他们的秘密份额来重新恢复秘密S。

秘密共享的概念最早由Shamir和Blakley在1979年提出，并给出(r，n)秘密共享门限方案。所谓(r，n)(其中r、n为正整数，且r≤n)秘密共享门限方案是指在用户数为n的用户集团内共享某个秘密(如K)的方法。在这个方法中，任意r个属于集团的用户都能合作计算出K的值，但当用户个数少于r时不能计算出K。如n个用户间共享一个密钥K，每个用户i持有一个密钥碎片ki(i=1，2，3，…，n)，基于其中任意不同的r(r≤n)个密钥碎片ki1，ki2，…，kir(1≤i1，i2，…，ir≤n)都可以恢复出密钥K，而由任意r-1个或更少的密钥碎片都不能得出关于密钥K的信息。

应用(r，n)秘密共享体制，攻击者必须获得超过一定数量(门限值r)的秘密碎片才能获得密钥，这样提高了系统的安全性；当某些碎片(不超过n-r个)丢失或被毁时，利用其它秘密份额仍然能够获得秘密，这样提高了系统的可靠性。在恢复秘密K时，参与者必须提供正确的秘密份额，否则恢复会失败，不正确的秘密份额又称为恶意子密。秘密共享体制在实际当中应用广泛，可用于分散重要的信息，如通信密钥的管理、数据安全、银行网络管理、导弹控制发射等。

对于联合数字水印来说，其嵌入过程与一般水印的嵌入过程相同。但是在联合用户的应用背景下，当检测过程不成功时，嵌入单一联合数字水印不具备分辨单个联合用户的能力。例如设用户为A、B，当水印检测成功时，即可认定用户A、B都为具有部分联合所有权的用户，而且A、B一起拥有对水印作品的所有联合所有权。但当水印检测不成功时，无法分辨下列三种所有权分布情况：

(1)用户A、B皆为不合法的联合用户。

(2)仅用户A为不合法的联合用户。

(3)仅用户B为不合法的联合用户。

为了分辨单个联合用户，除了嵌入生成的长度为2L的联合数字水印W外，用户A可以嵌入自己的长度为L的水印W1，同时用户B也嵌入属于用户B的长度为L的水印W2。这样检测结果可能有以下情形：

(1)成功检测到所有水印：W、W1、W2。

(2)水印W、W1检测不成功，仅成功检测水印W2。

(3)水印W、W2检测不成功，仅成功检测水印W1。

(4)所有水印检测均不成功。

对以上情形分别判断为：

(1)所有水印被成功检测，用户A、B都为合法联合用户。

(2)仅成功检测水印W2，那么仅用户B都为合法联合用户。

(3)仅成功检测水印W1，那么仅用户A都为合法联合用户。

(4)所有水印均不能被成功检测，用户A、B都不具备联合所有权。

[摘要]本文简要介绍数字水印技术的定义，给出了数字水印系统框架的描述，并大致介绍了联合数字水印的一些思想。针对DCT变换在比特率较低时，会出现明显块效应的缺点，提出一种采用Gabor变换的嵌入方法，使联合数字水印技术更加完善。

[关键词]数字水印联合数字水印秘密共享体制离散余弦变换DCT

参考文献：

[1]陶亮，陶林.DGT与DCT在图像编码中的性能比较.

[2]陈海永.DCT域图像水印算法的研究.

[3]陶亮，庄镇泉.二维实值离散Gabor变换与DCT在图像编码中性能的比较.200.

篇(6)

关键词：高清数字技术；电视节目；推动；影响

电视是以科技进步为依托的现代电子媒介，高清电视技术的出现必然给电视节目制作带来新的活力，自从2005年9月1日，中国第一个《央视高清》频道正式开播以来。按照国家广电总局的规划，2008年数字高清电视地面传输全面推广；2009年央视新台址全部启用高清制作系统，每天需要高清节目自产量达50h；而中国高清接收设备的发展早已超前于高清节目制作和播出，有统计资料表明，仅2005年国内就卖出支持高清电视的接收机100万台以上，中国高清时代已经大踏步走来。

一、标清与高清技术标准之对比

目前，中国执行的标准清晰度数字电视(英文缩写SDTV，简称“标清”)标准，是1982年2月公布CCIR601，现改为ITU-RBT.601《演播室数字电视编码参数》标准。

分辨率720×576、总有效像素41万、画幅宽高比4:3、场频50Hz、隔行扫描。记做576／50i。2000年8月公布GYfr155—2000《高清晰度电视节目制作及交换用视频参数标准》。对应国际标准ITU-RBT.709，这是中国规定的高清晰度数字电视(英文缩写HDTV，简称“高清”)标准。分辨率1920×1080、总有效像素207万、画幅宽高比16:9、场频50Hz、隔行扫描。记做1080／50i。高清画面像素数5倍于标清，16:9画幅比标清宽了1／3。其画面细节的丰富度和色彩还原能力有了极大的提高。当我们使用大屏幕宽屏电视机观看高清节目时，那恢宏辽阔的宽幅画面、清晰细腻的逼真图像、丰富分明的层次、自然亮丽的色彩，无不带给我们身临其境的真实感和极大的视觉享受。

二、镜头

标清镜头成像面积58.1mm2，宽高比4:3；高清镜头成像面积51.8mm2，宽高比16:9。两者具有不同的感光成像面积，使得两者的感光灵敏度不同。另外，由于镜头折射特性基本不变，而拍摄同样大小的实景转到不同面积的成像面上时，镜头焦距就要不同，这样拍摄的景深也就不同了。和标清比较，用高清镜头拍摄时灵敏度降低、景深范围缩小。另外，由于高清图像像素数5倍于标清，其像素点细小到只有标清的一半左右，而观看高清图像时一般都采用大屏幕电视机，使得图像对调焦误差非常敏感。调焦稍有偏差，立刻就能在屏幕上看出来。这样一来，高清镜头本身景深就小，拍摄的图像对调焦误差又敏感，再加上由于灵敏度低需开大一挡光圈，景深就更小了。因此，高清拍摄对聚焦操作提出了更高更严格的要求。

三、曝光

调整光圈的目的就是准确地控制曝光量，曝光量直接影响到画面的层次、细节、色彩饱和度。只有准确把握曝光量。才能得到更完美的图像。因为高清摄像机水平清晰度提高，其画面宽容度更接近电影胶片，层次比标清更加丰富。在拍摄景物时。需认真观察被摄景物的明暗程度及明暗部分的分布范围，根据亮部和暗部的取舍及与拍摄主体的关系，确定曝光量并调整光圈的大小。高清摄像机还提供了伽马曲线的调整。当拍摄的景物高亮度部分比较大且超过了CCD所能表现的范围时，图像的高光部分就会出现泛白现象，导致高光部分层次和细节丢失。当被摄景物处于比较暗的环境中，如果超过CCD的最低照度范围，图像暗部就会层次减少甚至丢失，表现为画面一片漆黑。这时可以通过调整拐点、伽马曲线和黑伽玛曲线进行画面的补偿和修饰。为了充分表现高清晰的画面。更需要发挥照明的作用。如果光用得不好，画面上有可能会模糊不清，这类似于焦点不实的现象。特别是如何有效地利用画面水平方向的扩展部分，这就更需要合理运用灯光照明技术。在阴天或多云天气下拍摄时，需要灯光辅助以达到较好的成像效果。在亮度反差很大的晴天拍摄时，使用反光板等会得到效果较好的图像。总而言之，高清拍摄时照明用灯量要比标清多。高清拍摄时照明光线性质的硬与软对物体外观的清晰度会产生很大的影响，从画面的总体效果来说，由于硬光能勾划出被摄景物的轮廓，质感十分明显，所以使我们感到空间感强。而柔光照明很容易产生平淡的无立体感的图像，因而就不能提供最佳清晰度。但从画面的局部效果来说，可能由于硬光造成过大的明暗反差，而使物体细部的再现能力降低。而柔光所造成的细腻的影调层次，相反能提高我们对物体细部的分辨能力，故此感觉画面清晰度高。因此高清摄像照明时宜使用较软的光线，这对提高画面的清晰度是有利的。布光要均匀，光比要小，注意营造透视感。在拍摄现场为保证精确曝光，要使用专业监视器和波形监视器。波形监视器的参数值可为曝光提供客观标准，专业监视器可得到现场实拍图像的主观感觉。观看图像时要注意保持观看环境黑暗，一般采用黑布将监视器和观看者头部完全遮盖住，观看图像层次是否丰富。亮度是否适中。

四、构图

高清电视比标清电视画幅变宽，16:9的宽画幅比4:3标清横向加长了1／3，视角很宽。16:9的构图方式显的大气，而且包含了更多的信息量，这在拍摄大场面或大全景时非常有表现力。更接近电影的视觉效果。从电视画面的角度看，构图就是镜头语言，通过画面讲述拍摄者要表达的内容。在视觉效果上，需要掌握一些规律，尤其是使用16:9画幅比进行构图时。从突出主题出发，画面离不开线、形、色调、影调这四大元素。根据上述要求。在16:9的构图中，由于水平视角的增大，更需要留意线条在画面上的延伸感，形成视觉上的透视感。由于画幅变宽，景物增加，构图上要注意主体和陪衬体的合理位置，既要有对比又不失平衡，虚实的比例也要控制恰当。采用摇摄时，由于水平方向视角变大导致水平运动的物体在屏幕上停留的时间变长，若按一般速度进行横向摇摄，观众就会感觉节奏缓慢拖沓。此时适当加快摇摄速度，可加快镜头节奏及加强镜头动感。

五、聚焦

由于高清摄像机水平视场角大，清晰度高，景深范围又比标清小。画面包容景物多，就使我们容易忽略某些细节。再加上摄像机的寻像器尺寸小，分解力低，使得我们在寻像器中看起来很清楚的画面，放到大屏幕监视器上会发现焦点并未调实。因此我们在拍摄现场要尽量使用专业监视器，而且屏幕越大越好。比如屏幕20英寸，分解力1000线以上的专业监视器就可以保证拍摄画面清晰。标清拍摄聚焦时，一般先将镜头变焦至最大推上去聚焦。因为此时景深最小，焦点是否调实较容易判断。调实后再将镜头变焦拉回来到所需景别，这样焦点就算调实了，而在高清拍摄时就不能这样了。因为变焦镜头在变焦时，普遍存在着微量的像面漂移现象，不同焦距处的最佳焦点位置并不精确一致。这在标清拍摄时不成问题，而在高清拍摄时就不允许了。因此高清拍摄时要先把镜头变焦至所需景别，把它作为定焦镜头直接在该焦距状态下精确调焦，此时当然离不开专业监视器了。在没有专业监视器的情况下，我们可以借鉴电影拍摄的方法，先直接测

量调焦距离，再将镜头上的调焦基线转动至该调焦刻度值上。

六、清晰度

高清技术要求在整个制作环境、制作态度等方面要更加严谨，对每一个环节的要求也大大增加了。一些细小的缺陷，在标清时看不出来，而在高清大屏幕监视器上却非常刺眼。甚至一只蚊虫落在头上或者布景上，就会导致拍好的镜头前功尽弃。

七、兼容性

中国的现状为标清、高清两种电视标准并存。为适应由标清到高清的平稳过渡，高清节目制作也要考虑标清接收机收看的问题。除去清晰度下变换问题，主要问题还是16:9画幅如何转为4:3画幅。我们可以将16:9画面横向直接收缩为4:3画面，但画面要产生变形(变窄)，此方法不可取。不变形的转换方法有两种：

7.1信封模式

也就是“伪遮幅”画面。上下用两道黑条遮挡住画面，画面完整，但不满屏。为适应这种模式，高清制作时不要将同步字幕直接制作在画面上。可以单独制作一个字幕文件，高清播出时键人到画面中，而标清播出时键人到画面下方的黑条上，以使画面最大限度地无遮挡展现在屏幕上。

篇(7)

秘密共享源于经典密码理论，是指将共享的秘密在一个用户集团里进行合理分配，以达到由所有集团成员共同掌管秘密的目的[7，8]。秘密一旦被共享，集团里任何单个成员都能且仅能在集团中其它成员的同意下合作得到该秘密。一个秘密共享体制由秘密的分发者D、参与者集合P={P1，P2，…，PN}、接入结构Γ、秘密空间S、分配算法、恢复算法等要素构成，其中Γ是由P的某些子集作为元素组成的集合，即Γ2Γ，其元素称为Γ的授权子集。一个P上的满足一般接入结构Γ的秘密共享方案是指：

(1)对于Γ的任何一个授权子集A∈Γ，A中的全体成员可以利用他们所拥有的秘密份额来恢复秘密S；

(2)对于Γ的任何一个非授权子集BP，BΓ，B中的成员无法利用他们的秘密份额来重新恢复秘密S。

秘密共享的概念最早由Shamir和Blakley在1979年提出，并给出(r，n)秘密共享门限方案。所谓(r，n)(其中r、n为正整数，且r≤n)秘密共享门限方案是指在用户数为n的用户集团内共享某个秘密(如K)的方法。在这个方法中，任意r个属于集团的用户都能合作计算出K的值，但当用户个数少于r时不能计算出K。如n个用户间共享一个密钥K，每个用户i持有一个密钥碎片ki(i=1，2，3，…，n)，基于其中任意不同的r(r≤n)个密钥碎片ki1，ki2，…，kir(1≤i1，i2，…，ir≤n)都可以恢复出密钥K，而由任意r-1个或更少的密钥碎片都不能得出关于密钥K的信息。

应用(r，n)秘密共享体制，攻击者必须获得超过一定数量(门限值r)的秘密碎片才能获得密钥，这样提高了系统的安全性；当某些碎片(不超过n-r个)丢失或被毁时，利用其它秘密份额仍然能够获得秘密，这样提高了系统的可靠性。在恢复秘密K时，参与者必须提供正确的秘密份额，否则恢复会失败，不正确的秘密份额又称为恶意子密。秘密共享体制在实际当中应用广泛，可用于分散重要的信息，如通信密钥的管理、数据安全、银行网络管理、导弹控制发射等。

对于联合数字水印来说，其嵌入过程与一般水印的嵌入过程相同。但是在联合用户的应用背景下，当检测过程不成功时，嵌入单一联合数字水印不具备分辨单个联合用户的能力。例如设用户为A、B，当水印检测成功时，即可认定用户A、B都为具有部分联合所有权的用户，而且A、B一起拥有对水印作品的所有联合所有权。但当水印检测不成功时，无法分辨下列三种所有权分布情况：

(1)用户A、B皆为不合法的联合用户。

(2)仅用户A为不合法的联合用户。

(3)仅用户B为不合法的联合用户。

为了分辨单个联合用户，除了嵌入生成的长度为2L的联合数字水印W外，用户A可以嵌入自己的长度为L的水印W1，同时用户B也嵌入属于用户B的长度为L的水印W2。这样检测结果可能有以下情形：

(1)成功检测到所有水印：W、W1、W2。

(2)水印W、W1检测不成功，仅成功检测水印W2。

(3)水印W、W2检测不成功，仅成功检测水印W1。

(4)所有水印检测均不成功。

对以上情形分别判断为：

(1)所有水印被成功检测，用户A、B都为合法联合用户。

(2)仅成功检测水印W2，那么仅用户B都为合法联合用户。

(3)仅成功检测水印W1，那么仅用户A都为合法联合用户。

(4)所有水印均不能被成功检测，用户A、B都不具备联合所有权。

[摘要]本文简要介绍数字水印技术的定义，给出了数字水印系统框架的描述，并大致介绍了联合数字水印的一些思想。针对DCT变换在比特率较低时，会出现明显块效应的缺点，提出一种采用Gabor变换的嵌入方法，使联合数字水印技术更加完善。

[关键词]数字水印联合数字水印秘密共享体制离散余弦变换DCT

参考文献：

[1]陶亮，陶林.DGT与DCT在图像编码中的性能比较.

[2]陈海永.DCT域图像水印算法的研究.

[3]陶亮，庄镇泉.二维实值离散Gabor变换与DCT在图像编码中性能的比较.200.