数字校园的特点范文

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二、教学内容设计目标

学院是以信息安全为特色的行业院校，在学科发展和教学内容中以信息安全为重要依托。《数字电子技术》是一门理论性、实践性很强的课程[4]，是高等学校电气信息类专业的主干专业基础课程，也是学习后续微机原理与接口技术、单片机原理、电子测量与仪器、EDA技术等与硬件密切相关课程的前导和桥梁课程。《数字电子技术》教学内容和知识点都相对成熟，从基本的门电路到组合逻辑电路，再到时序逻辑电路。要从更改教学内容和知识点方面体现学院办学特色相对困难。因此，只能从知识点的应用着手，引入特色教学实例。

三、特色教学实例设计

（一）移位寄存器特色教学实例设计

移位寄存器是时序逻辑电路的一种重要器件。在传统教学方式中，讲解主要从普通寄存器开始，进一步讲解移位寄存器基本功能，再以74194为例介绍双向移位寄存器，最后以《数字电子技术基础》（阎石主编）教材中的例6.3.1为例介绍移位寄存器在数据运算方面的应用。例题中（如图1）由4个移位寄存器和2个加法器，根据输入波形求最终的输出Y。这个题目中主要考核双向移位寄存器控制端的功能，还考核右移一位相当于数据乘2，最后考核加法器的概念。从考核各知识点的角度，这个例题是一个非常经典的例题，在很多高校讲解数字电子技术中都采用这个例题。但是，这个例题中并不能突出移位寄存器在学院特色中的应用。因此，从密码学的角度设计了图2中的例题，例题中由5个D触发器构成移位寄存器，将Q1与Q4的输出通过异或门反馈到串行进位输入端，构成了基于线性移位寄存器的m序列，特征多项式为4p(x)1xx。通过这个例题将密码学中m序列的概念引入到基础课中，并且与移位寄存器相结合。让学生将来学习密码学课程时对这个设计有更深的理解。

（二）存储器特色教学实例设计

在数字电子技术课程中半导体存储器章主要讲解只读存储器（ROM）和随机存储器（RAM）的各种类型、工作原理和特点。此外，还讲述存储器扩展存储容量的连接方法和用存储器设计组合逻辑电路。教材中用存储器实现组合逻辑函数的例题为设计一个八段字符显示的译码器，这个例题与学院特色也没有联系。通过研究专业课程体系，发现后续课程中涉及到DES（DataEncryptionStandard）和AES（AdvancedEncryptionStandard）算法中的S盒与存储器可以结合。

DES和AES算法属于分组密码算法，其中S盒是非线性结构，是整个算法的安全性所在[5]。S盒的功能就是一种简单的“代替”操作。一个n输入、m输出的S盒所实现的功能是从二元域GF(2)上的n维向量空间到二元域GF(2)上的m维向量空间的映射：GF(2)n—>GF(2)m，该映射被称为S盒代替函数。S盒在实际硬件实现时也往往使用存储器或查找表的方式实现。因此，可以将S盒的设计引入到课堂教学中，利用存储器实现组合逻辑函数的功能，采用点阵图的方式实现S盒，将数字电子技术中传统的知识点与信息安全特色相结合。当然，实用的S盒都是多位输入多位输出的，用点阵图的方式描述会比较复杂。因此，在课堂上利用比较简单的serpent加密算法的其中一个S盒举例[6]（如表1）。

serpent加密算法采用的是4×4的S盒，根据S盒的替换功能，可以采用地址线为4、字线为16、位线为4、存储量为64的存储器实现该S盒，用点阵图表示为图3。当然也可以用硬件描述语言来描述这个S盒，以VerilogHDL语言的case语句可描述为：

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关键词：数字影视特效；动画电影；色彩

“数字影视特效”本身是基于计算机的软硬件环境，运用计算机图形图像学原理和方法，将多种源素材（包括实拍的画面和计算机生成的画面）混合成单一复合图像的处理过程。多种源素材能否在色彩、运动、透视、素材锐度等方面达到真实统一将直接影响到影视作品的可信性，尤其对影视的最重要表现元素——色彩的处理，更加直接关乎影视艺术表现的艺术性。因此对于任何一位数字影视特效制作者，无不深知色彩在整个影视特效制作环节中的重要作用。

色彩作为动画电影中的一个极其重要的视觉元素，为刻画角色的情感、营造环境的氛围、增强剧情画面的丰富，创造动画片的欣赏价值起到了非常重要的作用。色彩在表现人物的心理特征时具有很强的主观性，有时为了更夸张地表现、营造出一种神秘的氛围，颜色的运用也具有很高的自由度。通过颜色的转换可以看到色彩不仅带给观众颜色本身的魅力，而且直接参与了剧情的渲染，同时也强化了主题。

一、动画电影与数字影视特效中的色彩调整

数字影视特效中的色彩调整主要分为色彩匹配和色彩校正，两者既有区别又有联系，在制作中有时又是相互叠合。因此对色彩匹配和色彩校正的探究，不仅对数字影视特效制作具有指导作用，还将对影视艺术提供一种新的创作可能。

二、动画电影与数字影视特效中的色彩处理

数字影像的另一主要表现形式数字动画电影的色彩匹配与校正与数字影视特效又有很大的不同，动画电影的色彩处理更为突出色彩夸张及色彩造型。因此，在进行数字色彩匹配和校正方法研究的同时，更是想激发影视色彩处理的更多可能。

三、计算机中的色彩处理原理及色彩检测

人们对色彩是如此地敏感，计算机的色彩处理能力也越来越强，并早已实现了千万色的色彩再现，那么在影视创作中，如何在人眼的色彩感知范围内使计算机处理的色彩得到最大程度的艺术表现，对数字色彩处理有极其重要的指导意义。因此在探讨数字色彩匹配和色彩校正之前，我们先来了解一下人眼识别色彩的基本原理，以及计算机对色彩处理及检验的基本原理。

(一) 人眼对色彩识别的一般规律

人眼对此感觉到的是一种单纯、鲜艳的颜色，可称为谱色或单色。但在自然界中，人眼所看到的各种光源发射出的可见光都不是谱色光，他们是由连续光谱或是线状光谱构成的，它们所发出的光线称为复合光。无论谱色光（单色光）或复合光，都基于亮度、色调、饱和度三个参量得以描述。

（二）计算机中的色彩处理原理与监测

前面谈论了人眼对色彩识别规律，接下来我们探讨计算机中的色彩处理和监测的一些概念和方法，这将加深我们对数字色彩的认识。

计算机是通过数学的方式，经过程序计算形成图像。任何图像，不管它如何复杂，在计算机中都是像素的集合。

每一个像素的颜色都能单独设定。现行通用的PC对图像的设定是通过24位真彩色或更高位数来进行描述的。在表达彩色图像或黑白图像时，采用的是颜色通道（channel）的管理方式。依据色彩理论，任何一个颜色都可以用三个独立的参数来描述。比如HSB模式、RGB模式、Lab模式。

数字色彩处理是直接对画面的原始色相、色度的修改。而最终效果的显现也依赖于数字显示设备才能查看、比如显示器、监视器等设备。由于各种色彩显示设备自身的色彩显示设置标准不同，因此各设备并不能完全做到检测效果的统一。正是由于显示设备本身色彩管理与现实的限制，不能完全呈现出人眼所看到的全部色彩，而是进行了相应的色彩截取，从而使现实信息量得到最大程度的优化，并节省资源。

四、色彩表现思路及实例分析

（一）色彩匹配

在影视拍摄时，经常会遇到由于拍摄时地点、时间的不同、以及所用的胶片材料、灯光器材、光学镜头和曝光程度的不同，因此不同影像片段间的色彩值和色度明暗也存在很大差异。后期制作时为了使影片影调和谐统一，需要对影像素材进行色彩值、色度值的进行调整，使不同影像片段间保持色彩的连贯性，这就是色彩匹配的传统定义。

在数字特效制作过程中，尤其数字特效合成镜头中，经常需要将多源素材进行合成，多源素材之间的颜色、反差、质感等方面经常出现不匹配，因此需要对各元素进行不同程度的色彩调整，以便使合成镜头形成统一的画面风格和质感，这是数字制作中的色彩匹配。

而在动画电影中，为了表现动画特色而使用了大量夸张的色彩表现手法，此时的色彩匹配更多地引用了色彩构成的原理，更多的用色彩本身进行创作。

（二）色彩表现的应用类型

在影视特技的制作过程中，经常遇到如何将实景拍摄素材的相互匹配、三维制作素材与实景拍摄素材的相互匹配。因而大体上分为实景拍摄匹配和实景拍摄与虚拟背景匹配两种类型。

实景拍摄匹配主要处理一些由拍摄场地光源、拍摄时间、现场大气环境等因素的影响，而造成的素材间的色彩不统一。

实景拍摄与虚拟背景匹配，数字影视特效制作中，由于一些场景在现实中不存在或很难实现它，因此不得不用数字手段来创造它。因而需要将机生成的CG图像进行色彩上的统一调整，使观众看不出是由数字虚拟出来的画面。

（三）色彩匹配思路解析

进行匹配的时候，将所需匹配目标素材与源素材要完全融合在一起，需要将目标素材中的亮部、中间层次、暗部的色彩、亮度与源素材匹配一致，这也是色彩匹配的主体思路。因而在制作之前，我们需对目标素材与源素材之间的亮部、中间层次、暗部的色度进行比较，为后续制作提供匹配依据。

五、数字色彩处理对影视创作的影响

无论是电影之前的美术，舞台美术，还是影视美术，造型、色彩、质感都是众多导演和艺术家孜孜以求，期望完美的。从各个角度对现代数字下的动画电影和数字影视的各方面元素进行阐述，色彩匹配与校正是基于模型造型基础上的艺术性表达。色彩在电影创作中的运用起到了跨时空进行空间色彩再创作的作用。如果说影视作品的画面造形是以形动人的话，那么色彩则是以情感人，形色交融。现代数字技术背景下，色彩再创作已经成为众多导演的必然选择。后期数字色彩匹配和校正不但降低了对传统诸如色片控制，色温控制的依赖，更是赋予导演更宽泛的创作空间。

通过对色彩匹配和校正，保持相同场景之间的和谐性，不同场景之间的连续性，甚至产生时空错觉，让一切源于现实，又超越现实。从此，“电影中的色彩不仅仅只是一种再现客观色彩的技术元素，在电影工业漫长的中，电影创作家们逐渐了以外在影片中运用色彩的经验，色彩开始以纯电影化的形式因素进入银幕世界。”“色彩就是思想”已经成为现实。

本文限于篇幅，仅就色彩一项环节在动画电影与数字电影制作中的基础知识，制作要素，评价要素进行了分析与阐述。更后续的色彩管理等方面的内容，将以数字影视特效中的综合匹配为线索，穿起整条综合匹配的大龙，为的后期特效制作行业添砖加瓦。

说明：该论文为黑龙江省文化厅2010年度黑龙江省艺术规划课题，关于《动画（数字）电影特效制作环节中的重要视觉元素——色彩》的研究结题论文。立项编号：10D032

参考文献

[1]《电影摄影画面创作》 北京电影学院院长 张会军 教授；

[2]《色彩美》黑龙江美术出版社 李天祥 赵友萍 著；

[3]《动画场景设计》上 海交通大学出版社 顾严华主编；

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1 背景

2016年政府工作报告中出现了“互联网+”、大数据、云计算、智慧城市等新生事物的字眼，信息化的浪潮正融入我们经济和社会发展的各个层面，决定着未来发展的方向。

近年来，在国家和各地政府的大力支持下，全国的数字化校园建设可谓红红火火，很多学校建立了完备的数字化校园体系，这其中不仅包含环境数字化，也包含教学、管理、教研以生活服务的数字化，特别是在高校，数字化水平已经成为衡量一所学校办学水平的一个重要标准。

而在中职学校，数字化校园的建设仍处在发展的初级阶段，中职学校的特点决定了其发展的水平和方向与高校不同。

1.1 教育背景

在历经了十几年的学习、探索和实践的过程中，我国的数字化校园建设取得了辉煌的成绩，很多学校找到了适合自己的建设方案并在各级主管部门的支持下加以实践，为新形势下的数字化校园建设奠定了良好的基础。

国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）第十九章也明确提出：“加快教育信息基础设施建设。信息技术对教育发展具有革命性影响，必须予以高度重视。把教育信息化纳入国家信息化发展整体战略，超前部署教育信息网络。到2020年，基本建成覆盖城乡各级各类学校的教育信息化体系，促进教育内容、教学手段和方法现代化。充分利用优质资源和先进技术，创新运行机制和管理模式，整合现有资源，构建先进、高效、实用的数字化教育基础设施。加快终端设施普及，推进数字化校园建设，实现多种方式接入互网。”解读这段文字我们可以从中看出，国家将教育信息化建设放在了前所未有的高度，并提出了明确的发展方向，这也为新形势下数字化校园的发展提供了政策上的支持和指引。

1.2 信息化背景

当今的科技发展不断颠覆着我们的想象空间，很多新生事物一旦被社会所接受，便会以席卷之势迅猛发展。在科技企业林立的今天，每天都有大量创新性新产品诞生，这些产品一步步改变着我们传统的生活模式，也不断改变着我们的思想。

1.3 数字化校园的发展现状

以数字化产品为基础的数字化校园在我国的发展历经了几个阶段，从初期的基本环境+门户建设，到后来的统一身份认证+数据分发系统+配套应用建设，再到多平台整合+云端建设，数字化校园也从一个单一的对外门户演变至如今涵盖学校教学和生活方方面面的一套完整的体系。

中职学校数字化校园的建设在很大程度上借鉴了高校的建设成果，立足自身的教育特点，围绕培养高技能应用型人才的使命，在国家、地方政府和行业的支持下，在近来年取得了长足的发展。总结发展经验，我们可以发现，在高速发展的过程中也出现了一些亟待解决的问题。

1.3.1 是前期积累的环境建设面临升级压力

很多学校的基础设施严重落后，计算机、服务器和骨干网都处在早期水平，严重制约了数字化校园的发展。

1.3.2 是基础应用平台面临转型压力

如今的数字化校园正朝着多平台的方向发展，而传统的基础应用平台在设计之初很难对此做出规划，一些平台甚至至今没有统一的标准，导致信息传递困难，基础应用平台重复建设，耗费人力物力。

1.3.3 是自身特点结合不足

中职学校的特点决定了学校间的发展规划差别很大，这就需要每个学校的数字化校园建设需量身定制，而市场上的数字化校园产品同质化严重，对学校的个性化定制不足，致使应用的不能完全落地，影响了广大受众群体的积极性。

2 新形势下数字化校园建设思路

在中职学校数字化校园建设发展的新形势下，其建设思路应当有所转变，按照“统一规划、分步实施、升级与建设并重、个性化建设”的思路，充分利用前期积累的建设成果，结合当今科技和教育发展的现状，将数字化校园向跨平台、多应用、个性化的方向发展，以数字化校园发展带动教育教学的发展，从而提升中职学校的软实力和硬实力。

3 新形势下数字化校园建设方向

数字化校园建设发展到如今的程度，我们应该在新的思路下重新设计建设方向，在前期的建设成果带动下，大胆创新，解决制约其发展的种种不利因素，充分利用新平台，对以往的门户和应用平台进行改造以适应新平台的需要，同时，根据中职学校的自身特点，塑造一批新的应用，培养一批新人才，以满足校园教学和生活对数字化校园的要求。

3.1 环境建设与升级

根据自身条件，对现有的计算机、服务器、骨干网和安全系统进行升级改造，符合当前的通用水平，增强基本办公能力。同时，建设一套能够覆盖校园主要职能区域的无线网络，为无线教学和办公提供条件。

根据教学和生活需求，引入新平台，将平板电脑、智能手机、特色数字化教学设备覆盖到相关受众群体，利用无线网络进行数据交换，使教学打破时间和空间的阻碍，办公实现实时和流动，生活更加舒适和便捷。

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数字校园建设主要有以下特点:业务需求多样化,必须有效整合信息中心的教务系统、一卡通、视频、Web、FTP、办公系统、邮件系统等;存储数据类型多样,主要包括音视频流媒体、文件及数据库等,需要不同的存储介质;数字校园的监控、视频、邮件、电子图书馆等规模不断扩大,业务量和数据量与日俱增,对信息化建设提出性能更高、功能更强、容量更多、访问量更大的要求;随着学校内部的信息化建设逐步深入,系统整合、数据共享、集中存储等对存储系统的整体性能及功能提出了更高的要求,需要更加灵活、可靠、稳定的架构和更高的处理能力。

UIT数字化校园解决方案

UIT数字校园解决方案由数据中心解决方案、数字图书馆解决方案、教务教学解决方案、平安校园监控解决方案、数字校园容灾解决方案等多个专业解决方案组成。

1.数据中心云存储系统

数据中心除了向教学楼和宿舍楼内的同学提供、邮件、FTP、HTTP、BBS、域名解析等服务外,还向全校师生提供远程视频点播、远程教学等对带宽要求较高的服务。各种应用系统部署分散,数据只有通过整合集中,才能做到资源利用的最大化和有效共享。在保证整个存储系统架构先进性的基础上,UIT设计并建立了一套云存储系统。云存储系统由云存储控制器和云存储节点构成,云存储节点负责数据存储,云存储控制器负责整个系统原数据和实际数据的管理和索引,同时提供超大容量的管理,并具有后端存储设备的高性能并发访问、数据冗余等功能。云存储控制器同时也是整个系统的统一管理平台,管理员可通过它监视系统的运行情况,并对系统中的用户进行管理,对各项策略进行设置等。

UIT 云存储系统采用高性能应用存储设备,可内嵌云存储系统访问协议包、存储节点认证许可等。云存储设备的容量可根据实际需要在线扩展。UIT云存储系统能够满足客户的高可靠、高性能和文件共享等需求,是为校园数据中心多种应用系统提供高效存储服务的关键设备。

2.数字图书馆存储系统

为满足数字图书馆对大容量和高吞吐量的需求,UIT SV3200/3600系列光纤存储产品可作为数字图书馆的核心设备。SV3200/3600系列产品采用国际先进的SBB2.0架构标准,内置MAID技术,为企业级用户带来绿色环保的存储环境,其高达20万的系统IOPS能够满足大量用户的在线点播、在线浏览、文件下载等需求。

为满足数字图书馆现在及未来几年内数十万册图书的数字化信息存储要求,用户可以采用具有很高性价比的SV3200/3600系列光纤存储作为近线的大容量存储系统。SV3200/3600内部采用Active-Active冗余控制器、冗余电源、冗余风扇,整个后端的存储区域网络形成全冗余、高可用的架构,以保证存储访问的高安全性和高可靠性。

3.数字校园容灾备份系统

随着校园网络中心与数字化图书馆的建设不断完善,用户又面临着计算机病毒、服务器硬件被盗或损坏、恶意删除等安全隐患。

UIT建议用户采用数据容灾备份系统,在灾备服务器上安装UIT CDP软件和备份软件,实现两个功能:第一,实现信息中心与图书系统中重要数据的实时复制,将复制的数据保存到灾备端的SV3200/3600系列存储系统中,当信息中心的数据丢失时,可通过灾备服务器进行实时快速恢复;第二,实现信息中心服务器数据的自动备份,备份服务器采用磁盘到磁盘(D2D)的工作方式,将数据备份到最新的BL2000系列虚拟磁带库中。