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数字技术论文范文1
论文摘要主要介绍数字印刷的概念及其特点,并分析数字印刷的关键技术和在工业界的应用。
1引言
传统印刷有凸印、平印、凹印、丝印四大印刷,先是凸印一统天下,后来演变为以胶印为主导的情形。胶印固然可以提供良好的质量和较短的生产周期,但仍存在很多不令人满意的地方;而数字印刷具有个性化强、按需印刷交件快、使用劳动力少、占地面积小、节约资源等优势。由于在数字印刷工作流程中无需胶片,甚至无需印版、润版液及显影液,所以很大程度上避免了在图文转移时溶剂的挥发,有效地降低了对环境的危害程度[1]。
数字印刷这一新技术自1995年在DRUPA展览会上展出后,在世界范围内掀起了热潮,而我国的数字印刷近几年也有了快速的发展。
2数字印刷的概念及工作原理
2.1数字印刷的概念到目前为止,国际上还没有对数字印刷(DigitalPrinting)的标准定义,主要存在两个观点,一个是计算机行业的观点,另一个是印刷行业的观点。计算机行业把由数据输出到纸上的技术过程均称为数字印刷,不管它是黑白的还是彩色的。因此也把这种意义上的数字印刷机称为打印机(Printer)。而印刷行业则把由数字信息代替传统的模拟信息,直接将数字图像信息转移到承印物上的印刷技术叫做数字印刷。
数字印刷是用数字信息代替传统的模拟信息,直接将数字图像信息转移到承印物上的印刷技术,它将各种原稿(文字、图像、电子文件、网络文件)输入到计算机中进行处理后,无需经过电分胶片输出、冲片、打样、晒PS版等工序和时间,而直接通过光纤网络传输到CMYK四色数字印刷机上印刷或直接进行分色制版的一种新型印刷工艺[2]。
2.2数字印刷的工作原理数字印刷系统一般由图文合一的印前处理系统与数字印刷机或照排系统组成。数字印刷利用印前系统,将图文信息直接通过网络传输到数字印刷机上,印刷出彩色印品。操作人员根据用户的要求及其所提供的原稿输入计算机(印前处理系统);在计算机上进行图文数据的处理,对图像进行色彩、阶调、层次等有益的调整,进行能满足用户要求的创意、修改以及文字合成等,再将图文信息进行编辑排版,最终将理想的图案、文字编排成用户满意的内容和形式。这些数字化的信息最后经过RIP栅格化处理,生成相应的单色像素数字信号,然后将这些数字信息输出到电子数据控制中心,这样就可以进行分色制版;也可以将数字信号传送到印刷机的激光器上进行调制,发出相应的单色激光对印版滚筒进行扫描。由感光材料制成的印版滚筒经感光后就能吸附油墨或墨粒,这样就可把图文信息转印到呈印物上,完成印刷[3]。
3数字印刷的关键技术
3.1静电成像数字印刷技术静电成像(Electro-photographic)又称电子照相技术,其基本原理是用激光扫描的方法在光导体上形成静电潜影,再利用带电色粉与静电潜影之间的库仑作用力实现潜影的可视化,最后将色粉影像转移到承印物上完成印刷,将小颗粒的粉末附着固定在纸上成像。打印的程序各厂牌虽有不同,原理则大同小异。通常是将打印的资料转换成小点之后,以激光把小点扫描到一个旋转的滚筒上(滚筒用对光高度敏感的材料制成,并带有正静电荷,被激光扫描到的部位则转为负静电荷);当滚筒转到粉末槽的旁边,粉末带正静电荷,所以立即附着在激光扫描的部位,即是要打印的影像;这时一张带负静电荷的纸在滚筒下方出现,所带电极强度较激光扫描到滚筒上的略大一些,于是滚筒上的粉末就被吸到纸上,加热固定之后,打印就完成。这一流程单色走一次,彩色要走4次(CMYK四色粉末各走一个滚筒)。成像的粉末非常细小,通常是固体粉状[4]。
3.2喷墨成像数字印刷技术喷墨打印则采用不同技术,以小滴的墨水滴到纸上,组合成像,墨滴非常小。滴墨的位置靠喷墨头准确的精细移动,用多个不同彩色的墨水匣,可以打印出完全色彩的影像。一般要求油墨中的溶剂、水能够快速渗透进入承印物,以保证足够的干燥速度;油墨中的呈色剂能够尽可能固着在承印物的表面,以保证足够高的印刷密度和分辨率。因此,所使用的油墨必须与承印物匹配,才能保证良好的印刷质量。
按照喷墨的形式把喷墨成像分为连续喷墨和按需(脉冲)喷墨[5]。连续喷墨所喷出的墨流是连续不间断的,在压力的作用下通过细小的喷嘴,在高速下分散成细小的墨滴。当每一滴墨滴离开喷嘴的时候被充以静电荷,通过改变电场的有或无来实现在承印物上的印刷。按需喷墨也叫脉冲给墨,它是将计算机里的图文信息转化成脉冲的电信号,然后由这些电信号来控制喷墨头的闭合,即实现承印物上的图文区或是空白区。其中最有代表性的喷墨技术要属压电陶瓷技术。
3.3磁成像数字印刷技术磁记录成像技术与磁带的记录技术采用的是相同的记录原理,即依靠磁性材料的磁子在外磁场的作用下定向排列,形成磁性潜影;然后再利用磁性色粉与磁性潜影之间的磁场力的相互作用,完成潜影的可视化;最后将磁性色粉转移到承印物上[6]。磁性色粉采用的磁性材料主要是氧化铁,这种材料本身具有很深的颜色,因此,这种方法一般只适合制作黑白影像,不容易实现彩色影像。
4数字印刷的应用
数字印刷有着广泛的应用,如商业印刷、情报印刷、包装印刷、报纸印刷、卡片印刷、制罐印刷、短版印刷、按需印刷等。由于数字印刷的特点,它已经在印刷业占据越来越多的份额,尤其在欧美市场,已经形成与传统印刷并驾齐驱的态势。
5结束语
数字印刷技术以其不同于传统印刷技术的方式,越来越趋于成熟并引起广大关注。同时由于数字印刷开发的是以一个新的概念来开发的市场,与传统印刷业务也有本质的区别,所以随着我国印刷业务朝向短版、快速、个性化发展的领域进军,数字印刷将凭借其巨大的市场潜力,在我国得到飞速的发展。
参考文献
[1]杨净.数字印刷及应用[M].北京:化学工业出版社,2005
[2]贝内特.数字印刷和可变数据印刷[M].北京:印刷工业出版社,2008
[3]时永青.数字印刷及其与传统印刷之比较[J].印刷杂志,2004(2)
[4]胡维友.数字印刷与计算机直接制版技术[M].北京:印刷工业出版社,2007
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1、两个重点
任何一种逻辑功能都可以设计出一种相应的逻辑电路,从这个意义上讲,数字电路是不可胜数的。教学的重点是教会学生学习方法,而不是死记硬背书本内容。就本课程而言,只要能够根据需要设计出符合要求的逻辑电路,也能分析出任何一种给定逻辑电路所具有的逻辑功能即可。因此,组合逻辑电路和时序逻辑电路的分析方法和设计方法是本课程的核心内容。
2、三个基础
为更好地学习后续专业课程和从事工程技术工作,数字电子技术在教学实践中必须强化理解和掌握数制和码制、逻辑代数基础、半导体数字集成电路的工作原理和特性、组合逻辑电路和时序逻辑电路分析方法和设计方法等基本原理、基本理论和基础知识。
二、教学方法实现“三个基于”
2.1基于问题的教学
美国教育家苏娜丹戴克曾说过:“告诉我,我会忘记,做给我看,我会记住,让我参加,我就会完全理解。”在教学实践中,就要打破“以知识为本位,以灌输为特征”的传统教学模式,采取以学生为中心的问题导向型教学方法。教师通过实例、设疑、示错等方法导入需要讲解的问题,而分析问题和解决问题两个关键环节则由教师引导学生来完成。学生通过思考、查阅资料、讨论等方式寻求解决问题的方案,教师最后结合问题系统讲授知识点,使学生对相关知识点有更加深入地理解。同时,学生的成就感、自信心倍增,学习主动性更强,从而达到良性循环的效果。通过引导、启发,学生自己搭建出具有记忆功能的电路—触发器。
2.2基于项目的教学
基于项目的教学强调的是以学生为中心,强调小组合作学习,教师引导发现。实施步骤分为选定项目、制定计划、活动探究、作品制作、成果交流和活动评价等六个基本步骤。结合本课程,就是在课程开始阶段,以任务书的形式给学生下发一些与课程内容结合紧密的、适合学生研究的课题,如电子抢答器、数字电子钟、交通灯控制器、出组车计价器等,学生自由选题、自主组合,通过课程的学习、查阅相关资料以及与教师的交流讨论,利用软件仿真或硬件焊接制作出课题作品,期末提交研究成果和设计报告,并进行专题汇报,研究成果作为评定平时成绩的重要依据。
2.3基于资源的教学
基于资源的教学是以学习者的学习活动为中心的教育教学模式,其主要特征是灵活性和自主性。此模式的教学目标是以教会学生学习为主,而不是以传授知识为主。也就是说,通过基于资源的教学,学生应该学会确定学习目标,学会查找的资源的手段和方法,学会如何做读书笔记,学会评价信息,学会与他人合作交流,学会评价自己的学习进展,学会反映学习过程和成果。目前,校园网、互联网上数字电子技术课程资源较多。通过基于资源的教学,学会查找资源、利用资源,不仅可以克服课堂教学的时空限制,更为开展研究性学习提供了广阔的平台。
三、结束语
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1)在有关数字技术的专业研究过程中人们将数字系统简称为数字技术,它主要是将音频、视频和一些数据信号从信号的起源编制到接收采用数字技术的一种系统。而从广义的角度来说,数字电视则是将原有电视系统的数字化的功能。数字电视的技术按电视信号传输的方式可被分为地面无线数字电视、卫星数字电视和有线数字电视三种,它们都具有现代彩色模拟电视所无法达到的功能,其中最为突出的功能是信号质量的大大提高。因为数字电视在对数字信号进行处理时不会引起信号的劣化,它可以通过纠错和整形等不同手段对信号进行还原设置,使受到的图片质量和声音音效与发端基本保持一致,给人们准确获取信息带来便利条件。另外,有线数字电视的储存率大大增加,往往可以容纳大量电视节目,而且数字电视的多功能、多信息特点大大扩展了其服务,开拓了人们的眼界。
2)数字电视技术的应用。我们已经知道,数字电视能够将传统的模拟电视信号经抽样后转化成以二进制数表示的数字信号,该信号经计算机等处理之后能够形成一种可以用于监控的数字化广播系统。在生产过程中采用这种技术,可以达到许多意想不到的功能,科学家将该技术有机的融入到当代生活中,推广了它的应用功能。比如,采用数字技术可以使电视拥有比原始模拟电视更高级的功能和性能,电视图像的质量大大提升,甚至达到演播室的效果。其次,数字技术还有双向互动的功能,将观众很好地带入到电视的情形之中,增加了他们的感染力。另外,数字电视技术还被广泛地应用到国外的许多数字技术中,将电视技术推向一个崭新的时代。
2数字电视技术的发展现状分析
当今社会,信息技术与数字化技术已经成为科技发展的主流,它们的迅猛发展引导着整个技术领域的进步,而数字技术作为这一改变的主旨,对其发展有着更重要的作用。伴随着世界电视广播的大众化,数字电视在结合传统电视的功能后逐渐成为人们生活中必不可少的获取信息的主要工具。然而,根据2006年有关居民使用数字电视的调查结果显示,目前已有数千万人将数字电视应用到自己的日常生活中,但是他们提出了许多数字电视的不足之处,这引起了广大业内人士的重视。以下是科研人员对当代我国数字电视技术发展的现存问题分析:
1)由于我国数字技术起步较晚,而且整个国家处于发展中状态,这些国情都表现了我国的数字电视产业不可能一步到位。众所周知,数字化技术的开展需要大量资金的投入,目前我国还没有足够的资金供该领域使用,这就导致在对原先电台设备进行更换时进程受阻,电视节目资源紧张的局面也不免会发生。
2)数字电视本质上属于双向电视网络,而将现有的单项网络改为双项网络的成本较高,并且难度过大,我国目前技术还未成熟,实现数字电视技术仍存在较大困难。
3)我国各方面技术仍未成熟,数字电视的标准还未被很好的定位,科研人员在生产过程中无法把握数字电视的进程和发展方向。另外,国内有关数字电视研究的工作人员不够专业同样影响着数字电视的发展。
3改进电视数字技术的有效措施
数字电视在人们的日常生活中占有举足轻重的作用,面对我国当代数字电视技术发展中存在的诸多不足,相关管理部门必须加大管理力度,争取改变这种落后状态,以提高国家的综合国力。以下是针对上面陈述的问题提出的几点建议。
1)提高我国的整体经济水平,为数字电视技术奠定基础。经济基础决定上层建筑。数字电视技术要想得到快速发展,首先必须要拥有雄厚的经济基础,这样才能保障发展过程中设备和技术的更新不会受阻。国家在日常工作中要合理安排集体财产,尽量避免不必要的开销,将更多的资金投入到数字电视技术的发展中,以提高我国的科学技术水平,使人们的生活得到保障。
2)提高工作人员的专业素质。工作人员是否拥有较高的专业素质这很大程度上决定了产品的好坏。数字电视也不例外,操作人员高超的技术会大大提高数字技术的功能,并使其质量得到很好的保障。因此,相关工作部门必须在平时的工作中加强对业内人士专业素质的培养,多开展有关数字电视技术发展的讲座和活动,增加他们自身的工作意识,以此来提高数字电视的技术,使我国的数字化水平得以提高。
4小结
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1.1数字技术和皮影戏剧的关系
古代的皮影实物很难保存,在如今也都很难真正见到,但是通过数字化的艺术创作手段能够有效的将目前现有的文献信息内容完美的保存在珍贵的图像当中,并进行数字化的修复工作。然而从这一点上来看,数字化的剪纸能够对戏曲的剪纸进行有效的保护和传承,而且在这方面也承载着绝对的优势,这都是围绕着数字化剪纸艺术后续发展的主要方向。同时随着我国动漫产业的不断兴盛,在动画方面的传播也开始不断的发生,大多数传统的戏曲都为我国动画的发展提供了非常广阔的思路,而且根据相应的生动活泼的体系,直接走进了现代人的现实生活当中,从而有效的完成了古典艺术方面的现代化转换行为,并因此而获得数量更多的现代化的观众[2]。皮影在古代一经出现就直接成功的继承和发扬了中国传统的线描艺术,通过刀具,能够分别在纸张及皮革上面刻画出各种不同的情况,再结合皮影线条方面的自由柔和度,通过各种长短、粗细以及曲直等多种形态来生动的表现出所要塑造对象的具体形态、动态方面的特征。
1.2数字技术和剪纸艺术的关系
剪纸主要是以纸张作为材料,通过剪和刻的方式来实现,再通过印染和套色的方式来作为辅助,通过一种镂空的效果来促使其产生一种虚实呼应的结果,从而有效的展现出各种生动的形象,促使剪纸的内容情节更加的具有趣味性。剪纸的形式有很多,有染色、套色以及单色等。有些动画MV经常会受到人们的议论,他们认为这只是将剪纸的团放在flash当中重新的绘制一遍,如果在这个过程当中只是进行简单的临摹,那就只能说明是用一种数字的手段来进行的,这就必须要真正的考虑到剪纸的创作背景、设计思想以及制作的流程等,通过对民间艺术美学的研究以及悠久的历史文化的沉淀,再结合flash,以此来有效的扩大剪纸艺术所具有的艺术价值,从而实现创作空间的拓展,真正继承和传播了剪纸艺术的精髓。
2.剪纸艺术在皮影动画当中的应用
2.1皮影人物和flash人物的对比
真正的皮影道具的制作有着非常严谨的制作工艺流程,而且在制作的过程当中,必须要真正具有皮影制作经验的制作艺人才能够完成这个任务。而在数字技术的基础上就完全可以忽略这个过程,只需要注重皮影绘制的效果,同时也无需镂刻和施色等操作,只需要通过PS等工具来绘制相应的皮影人物的身体部件即可,同时将此类的部件直接导入到flash当中转换成各种元件,然后在flash当中进行补间或者是调节骨骼的操作来实现人物的动作目的。
2.2皮影表演方式和flas的对比
皮影戏通常都需要三根竹棍来对人偶进行操纵,其中一根系在胸前或者是背上的主棍,这根能够有效的保证皮影人偶的稳定重心,保障其整体的运动性。另外两根则系于双手之上,促使其形成一种生动和流畅的表演性动作,当需要加入一些其他的道具时,则通常会将木棍增多,具有非常强的艺术工艺性[3]。而flas当中的补间操作就很好的解决了这一问题,能够通过关键帧的设置来调出主要的动作,再通过补间形成连贯的动画动作,非常的方便。
2.3图像绘制创作
Flash当中的图形都是由工具选项当中所包含的所有绘图工作绘制而成的,而且所有图形的形式非常的自由,能够随意的对相应的工作进行局部的修改和选取,但是唯一的缺点就是将各自不同的图形放在同一层时,上面的图形通常会覆盖住下面的图形。而绘制对象就不一样,因可以对其进行直接的修改,同时也可以双击进入到内部来进行编辑和操作,其所具有的最大特点还是在绘制对象的本身基础上处于一个相对独立的存在,因此就可以将两个绘制对象进行相互覆盖,同时对二者的之间的位置大小以及角度等进行编辑修改,还可以通过笔触来使用填充的属性加以修改。
3.结语
数字技术论文范文5
数字动画技术是基于数字技术生成的动画艺术系统。数字动画的互动性以及特有的虚拟现实性使得动画成为一种典型的数字艺术形式。数字动画的创作所具有的特点和优势使得各个领域中展现了一片新的光彩。
1.现代化的设计方式
设计师的思维能够利用动画技术来加以呈现。例如,在大型的建筑项目设计中,首先就应该对建筑的功能进行平面设计,包括建筑的剖面以及立面等,再使用数字动画技术对建筑的内部、外部、视觉效果等进行设计,以实现建筑的构思。在动画制作的过程中,其实也就是设计者思维的一种实际体现,以直观的动画方式,方便于设计者创作和构思,这就建立了现代化的建筑方式。
2.良好的展示平台
数字动画技术直观的反映了建筑空间的整体效果,体现了建筑内部空间和外部环境,对建筑中的各个功能设计联系加以明确,为设计师的设计提供了基础。通过数字动画技术应用到建筑设计中建立了灵活、方便的建筑设计以及平台。
3.现代化的营销模式的建立
在销售建筑的过程中,传统的销售是以制作大型建筑沙盘模型展示给客户看的,但是这种销售模式的成本较高,而且占据的空间也很大。相比之下,建筑动画可以真实的模拟建筑环境,从动画中体会到建筑的空间环境,推动客户快速做出决定。建筑动画其实也是一种广告的形式,能够以电视和网络的形式进行宣传。数字动画技术尽管通过3Dstudio软件完成以上功能,但是还应该掌握其关键技术:第一,在三维动画建模时,有的物体的形状较为特色,需要钻孔、削边等处理,这样就要对这些物体进行粘贴和做交集运算。因为使用的CAD软件中是由点组成线和线组成面的,在运算交集时,就会可能出现切割失败等问题。因此,在建模时就要特别重视刀子和切割物体的位置。第二,材质的制作和选择。3DS给予了丰富的材质库,不过在具体的配色中还要对一些具体的颜色进行额外的制作。在选择材质时,要从物体的透明性上来选择,不然就会导致着色后会看得清楚里面物体的轮廓,影响效果。第三,动画的编辑。对于已经生成的动画片,应该把动画分解成一张张的图片,在图像处理软件中对这些图片进行编辑和修改。反之,也可以把图片合成动画片段。第四,画中画的实现:为了实现动画中的一些动作,就要从不同的角度进行观察。可以在同一个屏幕上显示多个画面。例如,在设置场面时使用投影机再配合文字说明把动画投影到模建筑模型表面,实现画中画的效果。
二、数字动画对建筑设计的意义
实现建筑动画是数字动画技术的一个表现方向,即建筑三维动画。通过使用动画虚拟数码技术结合电影的方式,根据房地产的建筑、园林等设计图纸把建筑的外观和室内的结构等今后建成的场景提前展示给人们看,拓宽了人们的事业,而且能提前享受美好的家园生活。通过数字动画技术实现建筑设计的动画化,以全方位的镜头观察,逼真的展现了建筑整体的形象,能够拍到相机所不能拍到的镜头,把设计者的思想和艺术形象展现出来。建筑设计中利用动画技术时可视化的建筑设计是一种重要的表现手段。通过建筑物动画,在其设计的最初阶段就能够通过可视和动态的方式来展示建筑物的地理环境、外貌、附属设施等,让人们提前感受这美妙的情境。因此,数字动画技术也已经成为了建筑设计方案的效果展示、投标以及论证的有力工具,在建设设计业、房地产等利于有着良好的应用前景。而由数字动画技术制作的建筑物三维动画画面,压缩比高,能够以真彩色和大幅面细腻的展现出建筑物的造型和内部效果、材料质感、光照环境等等。几乎可以“以假乱真”。
市场类型是多种多样的,随着商品经济的发展,市场上的各种局面越来越丰富多彩。建筑设计市场作为一个持续发展且与人民生活紧密联系的地产市场,凭借着其高含量的技术不断增值。传统的建筑设计通常都是通过平面和静态效果图展现的。而数字动画技术的应用则使得建筑设计以三维图动画的形态立体和动态的表现了建筑设计。同平面设计相比,建筑动画有了更多的时间和空间概念。不仅仅是基于平面设计法则,更多的是依据艺术的规律拓展了更广阔的表现天地。建筑动画能够从多个角度反映设计师的设计理念,让人有身临其境的感觉,在建筑动画艺术氛围中实现观众和设计者的心灵上的共鸣。对于那么还没有实现甚至是没有准备的项目,客户能够提前领略到精彩实施后的结果。当今,通过多媒体传播的数字时代,数字动画技术在建筑设计中的应用效果是平面建筑设计无法比拟的。作为一个新兴的艺术技术,数字动画技术对建筑设计市场发展具有重要的意义。
三、数字动画技术建筑设计中的实际应用
1.制作模型建筑
一般使用AutoCAD来制作建筑模型,首先要把不同的图层进行分离,然后绘制建筑的平面文件,再把结果导入到3DSMAX的软件中去,在经过挤压以及放样等处理后建立建筑的三维模型,最后进行整合成为完整的场景。在模型的制作过程中还要对灯光加以布置,灯光的布置要能够使得亮度均匀,而且要去除阴影,去掉动态的光线反射,减少环境因素对于建筑的影响,以提供清晰明亮的建筑整体效果。
2.动画设置
在完成建筑的模型的制作后,就可以到动画模型的制作中。在不同的关键帧中使用变形、位移等工具实现爬模模型的建立。单个建筑模型的动画制作要规范,要和实际的施工情况相符合,而且多个模型动画要保持位置准确,根据先后顺序排列。在摄像机动画制作之前,应该先了解摄像机体现的重点,提前设计好摄像机的路线、镜头的拉伸和移动等等,表现动画的主题。在制作摄像机动画时,切不可出现抖动和镜头中断的现象,要进行自然地过渡。图四是某建筑动画的静帧效果图。
3.动画输出
在建筑动画设计中的输出动画阶段其实际就是摄像机拍摄的视图进行渲染的过程。建筑的最终效果图是展现建筑成果的方式,同虚拟现实技术相比,渲染技术的更为的精细,而且还能够对建筑的最终结果进行再现,更具有真实感。在渲染前要对建设好的模型进行环境的温完善和布置,调整相关的参数,实现渲染的最佳效果。对于建筑动画的输出,可从以下几个方面进行。
光源:在建筑动画设计的光源问题上要根据不同的场景以及建筑的角度选择不同角度的光源,并且对光源的位置加以调整,以达到光源位置的最佳设置。
材质:在选择建筑的材质时可通过设置坐标的方法,对建筑环境的光源、透明度、折射等的参数加以设置,给予建筑材质纹理。在这个过程中,设置的材质也可以利用修改工具进行后期的修改或者调整。
视点和相机:在数字动画设计和渲染的过程中,为了提高展示的效果,利于设计师进行修改以及相关人员的观察,在制作和渲染动画的过程中,可设置动画的观察角度,进行综合考虑,在最佳的地点设置视点,提出要渲染的建筑主体,通过关注环境场景和整体的效果来为最后的动画效果典型构图基础。
配景:完成建筑的渲染图后,要加入一些配景,诸如人、车辆以及标志牌等等,以更好的达到逼真的效果。数字动画技术软件中的配景图片可以根据实际的比例进行缩放,插入到渲染图中去,实现仿真效果。
四、结论
数字技术论文范文6
一.b-isdn的应用
在几种高速广域网技术:smds(switchmultimegabitdataservice交换式多兆位数据服务)、帧中继(framerelay)、b-isdn(broadbandintegratedservicesdigitalnetwork宽带综合业务数字网)之中,b-isdn用一种新的网络替代现有的电话网及各种专用网,这种单一的综合网可以传输各类信息,与现有网络相比,要提供极高的数据传输率,且有可能提供大量新的服务,包括点播电视、电视广播、动态多媒体电子邮件、可视电话、cd质量的音乐、局域网互联、用于科研和工业的高速数据传送,以及其它很多甚至现今还未想到的服务。
归纳这些服务可分为交互服务和传播服务两大类,从特征上看分三点:
(1)不是所有的服务都要求很高的传输速率和带宽,但活动图象传输服务及高速数据通信有这种要求,例如tv传播要求30mbps,hdtv传播要求130mbps。
(2)某些服务有很高的猝发性,如面向连接的数据传送为1mbps~50mbps,文本传送为1mbps~20mbps,电视会议为1mbps~5mbps。
(3)对网络的要求是能支持各种不同速率的服务,能支持猝发性的通信,要考虑信息丢失敏感的应用和时延敏感的应用。
二.atm技术
(一).atm与b-isdn
使b-isdn有可能实现的一种技术称为异步转移模式atm(asynchronoustransfermode),atm技术的发展是顺应多媒体传输的要求。多媒体(语音/图象)的传输特点和传统的数据传输不同,数据传输的特点是允许延时,但不能有差错,数据的差错将导致数据含义的不同,引起错误的结果;语音/图象传输的特点是信息量大,实时性高,但允许有少量的差错,差错只能影响当时的语音/图象的质量。虽然可以使用各种压缩技术,但多媒体的信息量仍然惊人,尤其是多媒体传输的实时性要求使得其它技术难以适应,于是出现了一种新的交换技术:atm交换技术。
(二).atm信元
atm是用一种称为信元的、小的、固定大小的分组传送所有的信息。信元长度为53个字节,其中信元头占5个字节,信息域占48个字节,信元头的主要功能是信元的网络路由。
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atm交换采用异步时分多路复用(atdm)技术,用户数据被组合成信元,在atm网络中分时传输。下图是数据在atm中的发送和接收过程:
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各个源依据自己的速率产生数据,并把它们送到打包器中,将数据组装成包,当打包器中有了一个完整的信元时,就把它送到多路复用器中,多路复用器把信元插入网络的下一个可用的时间槽中,接收方的过程正好相反。atm的异步时分复用模式克服了传统的分组交换延迟不确定和线路交换带宽没有充分利用的缺点,是这两种交换模式优点的集合。
(三).atm交换机制
atm交换支持不同的传输媒体(双绞线、同轴电缆和单模/多模光纤),提供不同的传输速率(25mbps、45mbps、155mbps…625mbps);可以组建不同规模的网络(局域网和广域网),同时支持数据、数字化语音/图象的传输,针对不同应用对数据传输可靠性和实时性的需求,采用了不同的处理策略。atm交换以信元为单位,并在信元中增加了可丢弃标识和优先级,并支持带宽预约,确保具有实时性要求的数据可以优先传递;同时atm交换机简化差错控制和流量控制的功能,减少结点处理延时,使得传输速率可达gbps的数量级。
atm交换机制的具体实现要从atm的网络结构说起:
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1)传输通路:它是网络部件的延伸和扩展,它汇集和分解传输系统的有效负载,属于物理层。
(2)虚拟通道(vc):用于描述atm信元单向传送的一个概念,信元与一个唯一的虚拟通道标识符(vci)相联系。
(3)虚拟通路(vp):用于描述虚拟通路的atm信元单向传输的一个概念,vc和vp都属于atm层。很显然,vc包含于vp之中。
(4)虚拟通道链路:在两个顺序的atm实体间单向传送atm信元的能力,在atm实体处转换vci值。
(5)虚拟通路链路:类似于虚拟通道链路。
(6)虚拟通道连接(vcc):vc链路的一个连接。
(7)虚拟通路连接(vpc):vp链路的一个连接。
虚拟通道和虚拟通路都是用来描述atm信元单向传输的路由。每个虚拟通路可以用复用方式容纳多达65535个虚拟通道,属于同一虚拟通道的信元群,拥有相同的虚拟通道标识号(vci),它是信元头的一部分。属于同一虚拟通路的不同虚拟通道的信元群,拥有相同的虚拟通路标识符(vpc),它也是信元头的一部分。
当发送端要和接收端通信时,发送端先发送要求连接的控制信号,接收端收到该信号并同意建立后,一个虚拟线路被建立起来,用vpi和vci表示。
虚拟线路建立后,需要传送的信息被分割成套53字节的信元,经网络传送到对方。在虚拟线路中,相邻两个交换点间信元的vci,vpi值保持不变,此两点间形成一vc链路,一串vc链路相连形成vc连接vcc。相应的,vp链路和vp连接也可以类似的方式形成。vci,vpi值在经过atm交换点时,该vp交换点根据vp连接的目的地,将输入信元的vpi值改为要导向接收端的新的vpi值赋予信元头输出。以上过程称为vp交换,vc交换与此类似。由此可知,atm可利用vc和vp达到交换与传输数据的目的。
这里要特别提到信元头中的信元优先权(clp),设置clp位以标识较低优先权的信元,在网络发生冲突时,首先被删去的就是这些较低优先权的信元,这一点在多媒体传输中十分重要。
(四).atm的网络环境。
atm的网络环境由atm终端系统和atm网络组成。
atm终端系统(又称atm站点)包括atm的用户设备,可以是主机(工作站、服务器等),互连设备(桥接器、路由器等),这些设备必须配置atm适配卡,获得一个atm网络地址,atm适配卡有不同速率和不同接口,满足不同需要。
atm网络由atm交换机和传输媒体组成,其中传输媒体主要是双绞线和光纤。atm交换机则被划分为多个档次。工作组atm交换机主要用于桌面用户的接入,其上行端口速率可选择155mbps或更高,下行端口为25mbps。园区级atm交换机应用于一般企业规模的atm网络构造,形成atm主干网,连接atm路由器,lan交换器和主干级服务器。企业级atm交换机则更适合构成大规模广域企业网的核心主干网络,主要用于连接工作组atm交换机和其它atm设备。