序言：作為思想的載體和知識的探索者，寫作是一種獨特的藝術，我們為您準備了不同風格的5篇電子穩像技術，期待它們能激發您的靈感。

篇1

【關鍵詞】電子穩像技術；方法；評價

中圖分類號：F407.63 文獻標識碼：A 文章編號：

引言

穩像技術的應用主要用于軍事目的以及民用測繪儀器中。在航空攝影和地形測繪儀器中,為在儀器像平面上得到穩定的測量基準必須采用穩像技術,以便在儀器的測量面上提供一個相對穩定的坐標系,使測量結果準確無誤。當在飛機、車輛、艦船等運動載體上用望遠鏡觀瞄目標時,由于機座的震動,像面上的圖像不穩定,使觀察者易于疲勞,同時也降低了測瞄精度。近幾十年來,穩像技術在武器系統上得到了普遍應用,從大型的制導、火控系統到小型的自尋的導引頭,都廣泛采用了穩像技術。穩像技術的應用,消除了運動載體對像面的影響,使這些武器系統的運動攻擊性能和其他作戰指標得以顯著提高。

從最早的機械式穩像、光學穩像、機電穩像到電子穩像,穩像技術的研究已開展了多年。穩像技術向著更精確、更靈活、體積小以及價格低、能耗小、易于操作的方向發展。

1電子穩像基本原理及系統結構

1.1 基本原理

電子穩像最基本的技術是像移補償技術,其基本原理如下:如圖1所示,攝像機連續兩幀成像焦平面(第K和K+1幀),每一格代表一個像素。攝像機成像過程中,由于攝像機位置或參數發生變化,導致曝光時間內相機與目標存在相對運動,目標在焦平面上所成的像不是靜止的,而是運動變化的,此即像移。從監視器上來看,像移使目標成像相互混疊,導致監視器圖像抖動、模糊退化及分辨率下降,大大降低了視頻圖像質量。

圖1攝像機成像焦平面

對于面陣攝像機,它每一幀的圖像信息是按行輸出的,每行又是按照像元所排列的序號順序輸出的。因此,為了獲得平穩、清晰的視頻圖像,首先檢測出參考幀圖像與當前幀圖像之間的運動矢量,對運動矢量進行濾波、校正,轉換為監視器圖像的運動矢量,然后通過對CCD圖像傳感器的行、列序號重組,沿運動矢量反方向補償第K+1幀圖像,使監視器圖像與第K幀圖像近似相同或重合。

1.2 系統結構及各模塊功能

電子穩像系統結構框圖如圖2所示,主要由三大模塊組成:運動估計、運動校正和圖像補償等。

圖2電子穩像系統結構框圖

1.運動估計模塊

在視頻序列中,幀與幀之間總是存在差異,引起這種差異的原因很多。由攝像機位置或參數的變化引起的整個圖像的變化,即由攝像機引起的場景背景的視在運動,稱之為全局運動;由場景中物體運動引起的局部圖像變化,稱為局部運動。電子穩像的運動估計是指全局運動的估計。

2.運動校正模塊

攝像機的運動可分解為兩部分:意向運動分量和隨機運動分量。運動校正模塊中,運動濾波的主要作用就是把估算出的全局運動中的意向運動分量和隨機抖動分量區分開來,計算補償分量,并通過運動補償,采用補償分量對各幀圖像進行矯正變換(warping)。

3.圖像補償模塊

運動矯正階段對視頻各幀圖像進行矯正變換后,視頻幀的某些區域將變成“無定義”區域,從而造成視頻幀的視覺退化,我們稱“無定義”區域為補償區域。圖像補償階段就是要對補償區域進行重構,再現全幀視覺效果。

2 電子穩像的基本方法

電子穩像前提條件是先獲得圖像的全局運動矢量，根據獲取圖像運動矢量方法的不同，電子穩像的基本方法有兩種:

方法一，利用傳感器檢測攝像機的運動矢量V再轉化為圖像的運動量。即在攝像機上設置兩個角速率傳感器用以檢測上下、左右方向上的角速率，通過放大、濾波去除對圖像質量影響不大的高頻成份，再經過A/D轉換存人計算機中作為控制依據。然后采用像移補償技術補償圖像運動，實現圖像穩定。此方法易于實現，但其檢測精度要依賴于具有高精度的速率陀螺來準確地敏感攝像機的振動。

方法二，利用穩定算法實現電子穩像。圖像拾取后，根據要求提取場或幀圖像，當物體靜止或勻速運動時，幀處理優于場處理，這是因為奇場和偶場運動相同，可以共用一個運動矢量，幀處理時只需傳送一個運動矢量，但當物體是非勻速運動時，場處理則優于幀處理。選取圖像后與參考圖像利用穩像算法獲取圖像運動矢量，參考圖像可以是存儲器中的固定的圖像，也可能是圖像緩存中的相鄰幀圖像。此穩像方法的關鍵是利用穩像算法計算圖像運動量，此方法已用在加拿大DREV研制的監視車10m桅桿上電視攝像系統中。此方法的優點是:速度快，實時性強，精度高，而且是直接獲取監視器上的圖像運動矢量，所以它實際能達到的絕對穩定精度，長焦距攝像機要高于短焦距攝像機，因此在穩像系統中較多地采用該方法獲取圖像運動矢量。

3 圖像穩定的評價方法

為了進一步發展穩像技術，對電子穩像的效果進行客觀的評價是重要的。目前，通常利用電子穩像算法的準確度、算法的位移量變化范圍和穩像系統的特性作為評價各種算法的性能指標。

3.1 算法的準確度

如果穩定后的相鄰兩幀圖像間的相對運動全部補償了，那么這兩幀圖像上相對應的每一個像素之間的差值應為零。但是，存在偏差。偏差是由于噪聲、算法估計誤差以及評定時運動模式設置不精確等原因導致的。為了更準確的穩定圖像，提出用算法的準確度來評價算法。

算法的準確度是評價補償了攝像機的振動量后獲得圖像的穩定程度。PSNR是評價準確度的品質因子，定義如下:

其中MSE(均方差)是兩幀圖像間每個像素的偏差值。它反映了圖像序列變化的快慢和變化量的大小。PSNR作為評價穩定算法準確度的指標，也可用來衡量兩幅圖像重合的情況，PSNR越高，圖像穩定效果越好，當兩幅圖像完全相同時PSNR最大。

3.2 確定算法的分辨率

針對不同的穩像系統需要確定算法能夠識別的圖像運動變化量的最小值，即算法的分辨率。穩像系統確定后，圖像的分辨率就確定下來。而不同的算法分辨率不同，有的分辨率是一個像素，有的是l/2個像素。那么當相鄰兩幀圖像間的變化量很小時(不到一個像素)，連續兩幀圖像間的PSNR值原本很高，但是由于系統采用的穩定算法的分辨率較低(大于一個像素)，則可能會出現采用此穩定算法獲得的位移量估計誤差大于實際的位移變化量，那么補償后的圖像PSNR值反而下降，從而導致穩像質量下降。因此，要確定算法的分辨率。方法是:先求出兩幀圖像未進行運動補償時的PSNR值作為MB(最小邊界值)。這樣，當運動變化量很小時(小于MB值)不需要補償圖像，隨著位移量的增加，穩定后的圖像PSNR值逐漸增大，最終這個PSNR值要增大到與LBI值相交，這時相對應的位移量是算法的分辨率。

3.3 系統特性

系統特性是幀處理率與每秒最大位移量的乘積值，其中幀處理率是電子穩像系統的一個重要的特性，而它的實現要以犧牲系統部分穩像精度和穩定算法的性能為代價。因此，該項指標是評價系統綜合特性的。

實驗結果表明決定圖像的穩定程度的因素有:攝像系統的組成、穩像算法的選取以及運動模型的準確性等。評價算法時需要在同一條件下進行，因為同一算法應用在不同的系統中精度不同，采用數學模型不同時精度也不同。所以美國Manyand大學研制了一套專門評價各算法的系統:ARL(Army Research Laboratory) Tracking System，系統運動及目標等量都可以設定，這樣就保證了各種算法在相同條件下應用，因此能夠統一地、準確地評價各種算法。雖然系統的造價高，但仍是目前最佳的評價方法。

結束語

本文對電子穩像的關鍵技術進行了綜述,可以看出,電子穩像技術具有廣闊的應用前景和巨大的市場需求,而目前的解決方法尚不成熟,還存在很多值得深入細致研究的問題需要在今后的工作和學習中進一步研究總結和研究。

參考文獻

[1]趙紅穎,金宏,熊經武.電子穩像技術概述[J]. 光學精密工程. 2001(04)

篇2

關鍵詞：彩色線陣CCD； 三色錯位； 特征點提取； 特征點匹配； 參數估計

中圖分類號：TN91934; TP391文獻標識碼：A文章編號：1004373X(2012)06012704

CCD imaging space correction based on electronic image stabilization technology

MA Xinru, ZOU Lixin, TANG Rongsheng, GU Jihua, XU Tingting, YIN Nan

(School of Physics Science and Technology, Soochow University, Suzhou 215006, China)

Abstract： On the basis of the research on the phenomenon of image′s threecolor dislocation appeared in the application of the color linear arrary CCD, a CCD imaging space correction method based on the technology of electronic image stabilization is proposed. This method contains several key steps including the separation of colour images, the extraction of feature points, the matching of feature points, the estimation of location parameters and the compensation of images. The experimental results show that this method can solve CCD colour disorder and improve the image quality.

Keywords： colour linear array CCD; threecolour disorder; feature point extraction; feature point matching; parameter estimation

收稿日期：20110917近年來，CCD器件及其應用技術的研究取得了驚人的進展，特別是在圖像傳感和非接觸測量領域的發展更為迅速。面陣CCD廣泛用于各種攝像機和數碼相機等領域。線陣CCD主要用于產品尺寸的高速非接觸檢測，在線分級與加工，表面質量評定，機器視覺中的精確定位等。結合課題“運動員跑步計時器項目”，對彩色線陣CCD應用時，出現的成像三色錯位的問題進行了研究。分析了問題產生的原因，介紹了目前常規的校正方法，提出了基于電子穩像技術的CCD成像空間校正方法。該方法引入電子穩像技術，有效地解決了CCD成像的三色錯位問題，經Matlab仿真實驗后，獲得了理想的校正結果。而且該方法不僅在物體勻速運動時有效，在物體非勻速運動時同樣有效。線陣CCD成像技術應用于運動員跑步的示意如圖1所示。

1CCD成像介紹

多年前科研人員就已經實現了CCD彩色成像，該技術的實現目前一般采用如下2種方法。第1種是彩色三CCD，即采用分光棱鏡和3個CCD組合。棱鏡將光線中的紅、綠、藍三個基色分開，使其分別投射在一個塊CCD 上，這樣，每塊 CCD 就只對1種基色分量感光。第2種是彩色單CCD。最常用的做法就是在CCD表面覆蓋RGB三色濾光片，以1∶2∶1的比例構成。由于彩色單CCD價格明顯便宜，所以占據主流市場，本研究就是針對線陣彩色單CCD進行的。

圖1線陣CCD成像技術應用于運動員跑步的示意圖線陣彩色單CCD有3列間隔的光敏元件，分別用于感光置于同一位置P的紅、綠、藍顏色分量，通過A/D轉換后,再將3列CCD感光的圖像數據合成復原為位置P物體的數字圖像。然而由于這3列CCD是在同一觸發脈沖下工作的，這3列CCD并不是對同一位置進行感光,而是對前后有一定間隔的3個位置分別進行感光，如圖2所示。由于這種相機本身存在不可避免的系統問題，成像3色出現錯位現象，從而影響圖像的成像質量，如圖3所示。

圖2成像三色錯位的原理圖3成像三色錯位現象

課題“運動員跑步計時器項目”，需在跑道的終點線附近采用高速線陣彩色單CCD拍攝運動員沖刺時的畫面。設定采集速率為1 000 f/s，得到的圖像如圖4所示。可以發現圖像產生了3色錯位現象，尤其是運動員的腿部，表現明顯，因為腿部的運動頻率最快。

圖4線陣彩色單CCD拍攝的運動員跑步圖像2基于電子穩像技術的校正方法

由線陣彩色單CCD攝像機的結構帶來的這種彩色圖像的三色錯位,嚴重影響了圖像原始數據的真實性和有效性，必須加以校正。目前，國內外有以下2種主要方法，通過異步時鐘控制曝光校正［1］，通過軟件校正［2］。比較以上方法可發現，軟件校正不需要改變CCD的硬件，更具有實用性。數據冗余與數據重新定位的方法是軟件校正的主要方法，但是，此種方法僅對勻速運動物體有效，而無法應用于線陣CCD拍攝、檢測非勻速物體。本文針對非勻速物體的情形，提出了采用電子穩像思想來進行軟件校正。傳統思維上，電子穩像技術是處理幀間運動，而CCD的這種成像問題嚴格意義上屬于幀內運動，但是，本文首先把線陣CCD拍攝的數十幀看做一幅圖像，接著把一幅彩色圖像分離成紅色分量、綠色分量、藍色分量3幅圖像，通過上述兩步驟后，即可將電子穩像技術應用于線陣CCD成像。

2.1彩色圖像的R/G/B分離

通過Matlab平臺，對一幅運動員的彩色圖像進行R/G/B分離后的效果如圖5所示。硬件環境為：CPU2.80 GHz，內存0.98 GB。

圖5紅色/綠色/藍色分量圖像2.2特征點提取

圖像的特征點是指兩幀圖像中對比例、旋轉、平移等變換保持一致性的特征，如線交叉點、物體邊緣點、角點、閉區域的中心點等。常用的特征點提取方法［34］有：邊緣點提取方法，如Log操作數、Canny操作數、基于小波變換的算法等；角點提取算法，如Kitchen法、SUSAN法、Harris法等。

Harris角點檢測算法［5］是由Chris Harris和Mike Stephens在1988年提出的。定義下式來計算Harris算法的角點響應函數：R(x,y)=Det(M)－k(Tr(M))2(1) 式中:Det(M)=AB－C2，Tr(M)=A+B表示矩陣M的跡；k是Harris系數。A=(Ix)2，B=(Iy)2，C=(Ix)?(Iy)。Ix表示圖像I在x方向的導數，Iy表示圖像I在y方向的導數。Harris算法穩定性高，對噪聲不敏感，基于它的優點，本文最終采用改進型Harris算法進行特征點的提取。

2.3特征點匹配

所謂特征點的匹配就是在當前幀中找到與參考幀中每一特征點的惟一匹配點，在幀間建立特征點的對應關系。特征點匹配的正確性，對于圖像間運動估計的精度，有非常直接的影響。按圖像的匹配來源分，主要可以分為2種方式［67］：一種是固定幀匹配；另一種是相鄰幀匹配。這2種方法各有優缺點，固定幀匹配方法不存在累計誤差，它的缺點是一旦圖像的運動超出了運動向量計算的臨界值，運動向量變得不可靠以后，后續的處理將非常困難，相鄰幀匹配方法的主要問題是存在累計誤差。

根據本課題所研究的線陣CCD成像問題的特殊性，可以把紅色分量、綠色分量、藍色分量作為3幅圖像，進行特征點匹配。在具體匹配過程中選取紅色分量圖像為參考幀，依次對綠色分量圖像、藍色分量圖像完成特征點匹配。

匹配步驟如下：

(1) 以特征點Pk為中心，在參考圖像中構造一個尺寸為M×N的圖像模塊I1。

(2) 在當前圖像中對應位置處，確定尺寸為（M+2P)×（N+2P）的搜索區域I2。其中P表示水平和垂直方向的最大偏移量。

(3) 從搜索區域的中心點開始搜索，搜索路徑采用菱形DS法，計算每點的SAD值。

(4) 找出最小SAD值，則對應的位置的中心點為匹配特征點。

2.4三色錯位參數估計

將經過預處理后的候選全局特征點，代入六參數仿射運動模型，求最小二乘解。仿射運動模型如下：x′

y′=m0m1

m3m4x

y+m2

m5(2)式中(x′,y′)和(x,y)分別表示當前圖像和參考圖像的特征點坐標，M= m0m3

m1m4

m2m5定義為仿射參數矩陣。

求解的目標是使得各特征點的位置誤差達到最小，因此，提出了基于求最小二乘解的迭代步驟，每次迭代過程中將誤差較大的特征點予以剔除。迭代停止后，輸出的仿射參數矩陣M作為最終的全局運動參數，被保留的特征點作為最終的全局特征點集合。參數估計的整個流程圖如圖6所示。

圖6參數估計流程圖2.5圖像的補償

獲得運動參數矩陣后，就可以分別對綠色分量圖像、藍色分量圖像進行圖像補償了。其流程如圖7所示。

圖7圖像補償流程圖將綠色分量圖像看做當前幀，以計算出的待補償參數矩陣對當前幀fk的像素坐標(xk,yk)進行變換，公式如下：xk′

yk′=m0(k)m1(k)

m3(k)m4(k)xk

yk+m2(k)

m5(k)(3)從而得到新的坐標(xk′,yk′)，并將原坐標的像素值賦給對應的新坐標，則得到初步的補償后圖像。在坐標變換時，不一定都在整像素點上，則需要進行插值處理，采用雙線性插值法。由于在坐標變換時，邊界部分無法獲得像素值的區域通常被填充為黑色區域，為了避免這種現象，需要對丟失的邊界部分進行重建。采用圖像拼接技術［8］來實現邊界部分重建是一種有效的方法。

完成綠色分量圖像的圖像補償后，再以相同步驟完成藍色分量圖像的圖像補償，最終合成［910］校正后的彩色圖像。

3實驗結果及分析

3.1特征點提取的實驗結果及分析

本課題采用改進型Harris算法，通過Matlab平臺對運動員的圖像進行特征點提取，經過多次比較后，仿真實驗中的Harris系數k取0.05，仿真實驗結果如圖8所示。可以看出，采用改進的Harris算法提取的圖像特征點清晰有效。

圖8圖像的特征點提取結果3.2特征點匹配的實驗結果及分析

選取運動員的紅色分量圖像為參考幀，綠色分量圖像為當前幀，進行第一次匹配，匹配結果如圖9所示。

圖9綠色分量圖像的特征點匹配結果其中綠色“+”代表有效匹配特征點，可以看出，運動員的多數特征點得到了有效匹配。

依然選取運動員的紅色分量圖像為參考幀，藍色分量圖像為當前幀，進行第2次匹配，匹配結果如圖10所示。

圖10藍色分量圖像的特征點匹配結果其中綠色“+”代表有效匹配特征點，依然可以看出，多數特征點得到了有效匹配。

3.3參數估計的實驗結果及分析

實驗圖片依然選用同上的一組運動員圖像，求取仿射參數矩陣M=m03

m1m4

m2m5。分別求出綠色分量圖像和藍色分量圖像的結果為：M綠0.990 50.032 3

-0.021 10.987 4

15.587 0-3.667 6

M藍=0.987 80.035 0

-0.022 30.986 8

15.567 8-3.669 43.4校正后的實驗結果及分析

根據運動參數矩陣，分別對綠色分量圖像，藍色分量圖像進行圖像補償，并合成彩色圖像。可以發現，校正后圖像的3色錯位問題得到一定解決，圖像質量有一定提高。校正結果如圖11所示。

4結語

本課題研究了線陣彩色單CCD成像時出現的3色錯位現象，揭示了3色錯位的本質原因，并探索性的給出了基于電子穩像技術的軟件校正方法。在Matlab平臺上，進行了仿真實驗，初步得到了滿意的校正效果。將該方法應用于“運動員跑步計時器項目”，能獲得更優的監控圖像，從而提高計時精度。

圖11圖像最終校正結果參考文獻

［1］張鵬，楊凱，張忠臣.彩色線陣CCD顏色幾何失真及校正方法［J］.現代電子技術，2009,32(24):131133.

［2］陳文濤,劉永貴,曹曉莉.平列式線陣彩色CCD攝像機的色彩偏移與校正［J］.光電技術應用，2006(9):478450.

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［8］楊毅.電子穩像算法研究與實現［D］.南京：南京理工大學，2009.

篇3

數字技術及雙向性技術在電視新聞傳播領域的應用將新聞信息中的文字、聲音、視頻、圖像等元素進行有機整合，強調電視新聞傳播的開放性，使電視新聞節目表現出更加明顯的多媒體特征。電視新聞傳播中最重要的信息通道是畫面素材，小巧輕便的數字攝像設備可以使新聞采訪記者在第一時間到達新聞現場并及時記錄現場畫面素材，夜視技術的發展使夜間畫面素材，甚至夜間空襲和突襲的畫面也能有效采集。字幕作為電視新聞節目必要的附屬物，對畫面、聲音等素材起到解釋和說明的作用。在某些特別報道的新聞節目中，字幕的往往具有更加重要的作用，成為新聞傳播的第二主體。

電子技術在電視新聞傳播中的應用

電子技術的發展擴寬了電視新聞傳播的接受渠道，實現了新聞信息的海量化和多樣化。在網絡和手機等新媒體以豐富的報道形式和廣闊的傳播渠道等優勢日益受到人們關注的新聞傳播環境下，電視新聞傳播面對發展迅速的競爭媒體，應結合前沿的電子技術，提升自身競爭水平，找到適合自身生存的新聞制作和發展模式，在電視新聞制作過程中運用動畫、特技、文字等精良的后期制作技術，使電視新聞傳播的視聽語言達到最佳效果。

電視新聞制作只有與不斷發展的電子技術相融合，并轉化為切實有效的應用才能產生效益和價值。對于電視新聞工作者而言，應善于將電視新聞業務的實際需求正確理解為對應用系統和技術的功能要求，形成先進適用的技術方案，在新聞制作和電子技術之間建立起有效的互動。在電視新聞傳播過程中，相關工作人員熟練、準確的把握新聞制作和傳播的業務需求，是找準電子技術應用切入點的關鍵所在，也是成功開發先進適用應用系統的重要基礎，從這個角度來說，熟悉新聞制作和傳播的各項業務是做好電視新聞傳播工作的首要條件。電視新聞媒體的每一項技術應用系統，都需要通過受眾和客戶的綜合服務中體現其技術價值，先進的電子技術和優質的電視新聞節目可以增強新聞媒體的經濟和社會收益。因此，電視新聞節目在應用電子技術進行制作和傳播的同時，也應注意及時反饋受眾的意見和要求，以促進電視新聞傳播的良性發展。

在電視新聞的畫面語言中，抽象的視聽語言符號已經成為不可缺少的元素，只要運用合理，兩種語言都能夠構成電視新聞節目的細節語言體系。電視新聞節目的制作，在尊重客觀事實的基礎上，運用電視的表現技術，通過多媒體后期制作技術將動畫、特技等細節融入新聞節目的畫面語言，能夠更好的反應新聞素材。這在某種意義上不僅是電視新聞傳播形式的創新，也可以在電視新聞主題意義上有所發掘，體現電視新聞節目內容和深刻性。

結束語

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教學資料包括教學大綱、教案、教學輔助材料、教材、參考書目等。任課教師在學期開始前要將教學大綱分發到學生手中，確保學生在學期初就對本課程的教學目標、學習成果、考核方式、教學計劃有清晰的認識。教師在每次課前要準備完善的教案和教學輔助材料，例如視頻、圖片等。其中，尤其要注重根據教學內容和學生水平設置合理有效的教學手段，用以引起學生對本門課程的學習興趣，引導學生主動學習，激勵學生參與課堂教學，提出有意義的問題。每一門課程采用統一的教學大綱，有助于相同課程任課教師互相交流、監督，使教學要求標準化，統一化。同時，不同的教案又能夠體現不同任課教師的教學特色，使得教學過程靈活多樣。教材和參考書目的選取也很重要。ISEC項目要求必須選擇國外原版教材，并且要近兩年出版的新版教材。對于計算機專業，知識的更新速度非常快，新版的教材更能幫助學生獲得位于前沿的知識，不會脫離現實。參考書目可以幫助學生加深對所學知識的理解，拓寬知識面，同時提高學生的閱讀能力。當然，國外的原版教材也存在很多問題。比如，原版教材價格較高，內容體系和國內教材差距也比較大，閱讀中存在語言障礙等問題。因此，ISEC教師的其中一個長期目標就是把國外原版教材與國內中文教材有機結合起來，重新調整、組合教學內容，發揮、兼容中西方教材的特點和優勢。編寫適合我們學生實際需求的優質雙語教材，實現教學資源本土化。

2教學模式和教學策略的改革

2．1轉變教學理念

在數字電子技術的傳統教學中，采用的是“教－學－練”的教學模式。而現如今，信息大爆炸和獨生子女教育的負面問題，使得學生的自我約束能力降低，學習主觀能動性降低，傳統教學模式不再合適，轉變教學模式勢在必行。ISEC項目中，教學模式為“引導－問答－探究－發現”。教師不再是教學活動中的主體和靈魂，而是要形成以學生為中心，教師為主導的教育理念，真正成為高等教育中的“導師”而是“教書匠”。引導不僅僅是對教學內容的引導，還有對學生的能力訓練的引導，精神追求的引導。因此，任課教師首先要對本門課程的歷史沿革、理論體系和前沿發展具有深入的了解，在教學中能夠為學生傳授更加貼近實際，更加符合專業培養目標的理論知識。課堂教學模式需要從單一向學生傳授教科書上的現成知識，轉為以提高學生的能力為主要目標的教學活動。學生不再只是被動的接受和記憶，而是要在主動思考和提出問題的過程中，將聽到的、看到的內容轉化為自己的。通過小組合作討論的形式，探究更深層的知識，既提高學習的興趣和效率，又能在討論中學會與他人合作、分享，而最終具有將理論知識應用到實際中的能力。

2．2互動式教學

受傳統文化的影響，我國的教師更喜歡站在講臺上講課，而國外的很多教師，更偏向于走到學生中間。課堂實踐證明，站在學生中間更容易引起學生的共鳴、認同和學習興趣。消除了空間上的距離感，同時也會減輕學生心目中的隔閡感，更容易對自己的老師產生認同感，而對任課教師的認同是影響學生學習的一個很大的因素。在課堂中，還可以采用其他很多種互動的方式。例如，(1)可以將簡單的授課內容分配給學生來講。這類內容大多零散、連貫性差、偏重概念理論，如果由教師講，很容易使得學生在聽講中感覺枯燥乏味，而由他們自己來講解，就可以解決這一問題，同時又可以鍛煉學生的總結和語言表達能力。(2)可以將人們喜聞樂見的娛樂節目中的競賽形式引入課堂中，將枯燥的知識點融入到競賽題目中去，同時制定合理的獎勵政策，這將大大提高學生的學習興趣和學習積極性，并能促進學生利用課余時間去學習，為課堂學習做準備，提高課堂學習效率。

2．3任務教學法

在數字電子技術課程中，可以選擇數字電子鐘的設計作為一個任務，它既包含數字電子技術課程的主要內容，既有組合電路的部分，又包含時序電路的設計，同時又是生活中常見的實物，難度也在可控的范圍內。學生需要獨立地制定設計方案、選擇設計元件、評估設計成果。通過一個任務的完成，使學生在獲得基本知識的同時，又鍛煉了多方面的能力，一舉多得。

3過程性考核形式改革

課程的考核評價是教學過程的一個重要組成部分，當前考核方式的弊端已經制約了良好學風的形成和教學質量的提高，不利于學生創造性思維的培養，不利于調動學生學習的主動性和積極性，考試失去了它所具有的評估、反饋功能。過程性考核要求閉卷考試的成績不得超過總成績的40%，增加例如小論文、研究報告、市場調研、案例分析、答辯、口述、面試等其他多種考試形式。同時，學生的出勤和課堂參與情況也是一個考核的方面。采用多元化、過程性的考核方式，既可以避免學生只在考試前一周突擊學習和抄襲的不良風氣，又能夠促進教學互動，同時還可以鍛煉學生應對多種挑戰的能力，對新世紀能力型人才的培養具有重要意義。

4結論

篇5

綜合世紀末出現的各種技術苗頭，我們可以看出，數字化是電視技術未來的發展方向。

電視技術自誕生以來，經過幾十年的發展，已經取得了很大的進步：制作技術上，從攝影機到磁帶攝像機，從復合信號到分量信號；傳輸技術上，從開路地面傳輸到有線電纜傳輸再到衛星傳輸，然而，直到本世紀九十年代，信號的傳輸和處理都是仿真性質的。模擬電視存在許多難以克服的缺陷，主要表現在：

•回波反射在地面廣播中，由于周圍的建筑物和山脈等會對電視信號產生多徑反射，從而導致接收機出現畫面重影現象，影響收看效果。

•保存困難模擬電視節目存儲在磁帶媒體上，由于磁帶對存儲環境的溫度、濕度要求較嚴格，因此，長期存放和使用磨損都會對磁帶造成物理損傷，如掉磁粉、磁帶變形等，嚴重影響重放的圖像質量。

•順序存儲介質限制磁帶是順序存儲介質，這種順時序性質，決定模擬信號的編輯過程只能是線性低效的。

•噪聲積累由于模擬電視信號在傳輸和存儲過程中會受到各種干擾和引入各種噪聲，經多次傳輸或復制后，噪聲積累，使圖像質量不斷下降。

•對傳輸信道有嚴格要求模擬電視信號傳輸過程中，由于傳輸信道的特性并非總是十分理想，因此會導致電視信號的線性失真和非線性失真。線性失真是由于傳輸系統的振幅頻率特性和相位頻率特性不理想所致，它將使電視信號的高頻部分產生衰減，降低圖像的清晰度和產生細節模糊。同時，還會導致色度信號的增益、延時與亮度信號不一致，嚴重時會完全改變顏色；非線性失真對電視信號的亮度信號和同步信號都有影響，尤其是影響彩色的飽和度和色調。同時，還存在微分相位失真、微分增益失真。

•其它缺陷模擬電視的其它缺陷包括：亮度互擾，行間閃爍，爬行，大面積閃爍等。

模擬電視的這些缺陷是其自身無法克服的，只有使用數字技術才能徹底改觀。由于大規模集成電路技術、通信技術和計算機技術的迅速發展，信息技術已進入了數字化時代。所謂數字電視，是將傳統的模擬電視信號經過抽樣、量化和編碼轉換成用二進制數代表的數字式信號，然后進行各種功能的處理、傳輸、存儲和記錄。數字電視從節目制作到信息的接收和顯示，其工作過程及原理與模擬電視大相徑庭。所不同的是它采用數字化處理、傳輸、接收和顯示信息。

在電視技術中采用數字技術不僅能改進圖像質量，更重要的是能與現有的數字通信和計算機技術相結合，能為人們提供全新的、更靈活、更方便的服務。這一點在迅速發展的信息社會中非常重要。數字化電視信號具有如下主要優點：

•多次中繼或復制后不會產生噪聲積累，適用于遠距離多次中繼傳輸或反復編輯和復制。

•清晰度高，使用部首傳輸、轉播音響，在接收端有望達到演播室水平；

•音頻效果好，可支持五聲道加超重低音聲道的5+1環繞聲家庭影院；

•可采用糾錯編碼技術，提高抗干擾能力，同等傳輸條件下的抗干擾能力優于模擬電視；

•可充分使用壓縮編碼技術壓縮其資料率，降低數碼率或存儲空間。占用頻道較窄，地面廣播時，原PAL頻道可播放高清晰度電視或四套標準格式數字電視，有線電視網中的一個PAL頻道可播送8~10套標準數字電視；

•保留了現有模擬電視畫面格式，普通電視機前加裝數字電視機頂盒即可接收數字電視節目；

•易于實現加密和保密通訊；

•可采用大規模集成電路，降低功耗，減小體積，可靠性高，調試維護易，大規模生產時可大幅降低成本；

•電視信號可以通過現有的公共電信數字傳輸網絡傳送，電視廣播網絡的數字化為提供其它資料業務創造了條件，繼而為廣播網絡連接其它網絡，以及視頻業務融入統一的信息基礎設施NII開辟了道路。

正是由于這些優勢，使數字電視取代模擬電視成為必然。數字電視淘汰模擬電視，如同數字大哥大將最終淘汰模擬大哥大一樣。電視終將進入數字化時代，數字電視將成為新一代電視的代名詞，很快，我們將把“數字電視”只稱為“電視”。一場電視革命的序幕就此拉開。

本文將電視技術分為制作和傳送兩大類，分別討論數字化技術帶來的變化及其發展趨勢，并對相應技術發展可能對電視傳播活動及社會造成的影響作出預測。

壹、數字技術在電視節目制作技術中的發展及其對傳播活動的影響

自從1956年美國安培公司開發成功世界上第一臺四磁頭兩英寸磁帶錄象機以來，在40多年短暫的歷史中，視頻技術發展日新月異。信號處理方式從復合到分量；設備裝置從大到小，從攝錄分開到攝錄一體，現在又正經歷著一場新的革命，這場革命是由數字化技術驅動的。80年代開始出現的多媒體技術，使得人們通過計算機可以不受不同媒體差異的限制，綜合處理圖像、聲音、資料、文字等多種信息，從90年代開始與電視節目制作技術相融合，極大地豐富了視頻節目制作手段，傳統的制作方式不斷被全新的、充滿創造活力的制作方式所代替。視頻節目制作技術采用計算機和專用視頻設備使視頻圖像的創作和編輯得以大大簡化，降低了制作成本，擴大了需要進行視頻圖像處理與創作的用戶范圍，并將對視頻行業的現有結構產生深遠的影響。

一、非線性編輯系統將取代線性編輯改變節目制作及播出方式

非

二、虛擬演播室技術極大地提高節目的信息量和娛樂性

典型的虛擬演播室系統是由攝像設備、攝像機位置參數分析及控制、圖形計算機、背景素材庫和圖像合成等設備組成，如下圖所示。具體的工作過程是：演員由一臺前景攝像機（真實攝像機）拍攝，而如圖所示的背景圖像記錄及生成系統（圖形計算機和背景素材庫）稱為虛擬攝像機。真實的和虛擬的兩臺攝像機，在虛擬演播室

技術中始終是鎖定的。真實攝像機的位置參數，包括攝像機在演播室中的物理位置，攝像機的傾斜、轉動甚至翻轉的資料，以及攝像機鏡頭的焦距和聚焦設置，所有這些參數都將在計算機中進行分析，相應于前景圖像的背景圖像的控制隨即完成。然后，前景圖像（包括演員和真實場景）以及計算機生產的背景圖像在色健控制器中無縫地合成。輸出的圖像可以直接播出或記錄在存儲媒體上。真實攝像機數字化圖像合成直接播出

（前景）視頻延時（色健控制）或記錄

攝像機位置圖形計算機

分析與控制（背景）

素材庫

（背景）

虛擬攝像機

在虛擬演播室中，需要對虛擬場景中所有物體進行建模，即設計物體的外形和尺寸等。這與計算機輔助設計（CAD）很相似。在這些步驟完成后，才能利用來自攝像機傳感器的資料或圖像分析后得到的數據建立虛擬攝像機，用虛擬攝像機來實時生成場景。在實施播出或播出預先記錄的節目時，色健控制器中的跟蹤以及圖像合成都必須實時完成。這樣，場景的生成必須達到每秒50場的速度，需要像SGIOnxy一類的高級圖像工作站才能完成。目前成本相當可觀。但隨著PC性能的提高，這種情況有望得到改善。從近年來的NAB展覽會上可以看到虛擬演播室技術正在走向成熟，許多廠家展示了虛擬演播室從制作、快速反應到最終播出效果上的優勢。同時穩定性和可靠性也有明顯改善。產品已形成系列化，構成低、中、高三個檔次，分別適用于不同的使用范圍。

虛擬演播室技術的出現，一方面是因為計算機技術的發展為其奠定了基礎，另一方面不可忽視的因素就是節目的需求。隨著近年來電視頻道數顯著的加速增加，頻道間的競爭日益激烈，電視節目制作人員必須考慮如何在更短的時間內用更少的資金制作更好的、更多的電視節目。同時電視觀眾對電視節目的欣賞口味不斷提高，一個總的趨勢是要求新聞節目更“實”更“新”，娛樂節目更“虛”更“玄”。需求是發展的動力，在這種資金投入少、節目產出又多、又好的要求下，虛擬演播室技術的誕生和發展可謂是順應了歷史潮流，因而，這種技術一旦誕生就得到了視頻界的認可，迅猛發展起來。

虛擬演播室技術的產生，反過來又極大地促進了電視節目的發展。運用虛擬演播室技術，演播室的場景、道具將越來越多地用計算機圖形的形式產生。由于場景的設計不再是只能用實物搭成而是用軟件構成，藝術表達上的自由度就大大增加。它將平面的摳像技術擴展到了三維空間。制作人員通過計算機輔助設計軟件可以將以前的想象變為現實。比如，可以在計算機上模仿設置燈光并根據需要改變；可以很容易地修改計算機里生成的圖像中的結構、顏色和文本；可通過按下一個按鈕來重建場景；可以將小演播室擴展成很大的演播室等等。虛擬演播室的優點在新聞、定期采訪、娛樂、體育、音樂和少兒等節目制作上表現得尤為明顯。虛擬演播室技術的使用和普及，對廣播界來說，可以節省節目制作的成本和時間，提高演播室效率；對電視節目制作人員來說，可以擺脫時間、空間及道具制作等方面的限制，在廣泛的想象空間中進行自由創作；對廣大電視觀眾來說則大大提高了信息量和娛樂性。

今天的虛擬演播室技術還在完善之中，目前在虛擬演播室里使用更復雜的場景和道具的制作時還難以滿足實時播出的要求，同時，目前還沒有一個攝像機跟蹤裝置能夠簡便地適合多功能演播室，許可足夠多的創作自由度。此外，盡管色健控制技術在近年有了改善，但仍然需要努力改進以從前景中去掉不希望有的那些偏色；虛擬演播室的價格性能比也有待于進一步提高。但是，瑕不掩瑜，虛擬演播室技術作為一種新興的電視制作技術必將在未來的影視制作過程中發揮更大的作用，創造出更多為老百姓津津樂道的精彩節目。

貳、數字技術在電視傳送技術中的發展及其對傳播活動的影響

將數字技術應用于電視傳送技術中的構想可追溯到本世紀40年代末，1948年就已有人提出了將電視信號數字化的問題，但直到1982年才有德國ITT集團研制成了PAL制電視接收機的一套電視信號數字處理芯片。1988年10月，CCITT制定了H．261數字視頻壓縮標準，開創了數字電視技術的新時代。1991年和1993年國際標準化組織又分別制定了JPEG、MPEG-1和MPEG-2數字視頻壓縮標準。

美國開播衛星直播數字電視后沒有制定相應的標準。歐洲則于1993年9月從聯合尤里卡EU-95計畫（模擬分量MAC過渡到HDTV）轉向數字視頻廣播（DVB）項目。參加DVB集團的包括了從電視制作到傳送各個環節的25個國家的200家公司與組織。DVB的衛星廣播（DVB-S）、有線電視（DVB-C）與地面廣播（DVB-T）的技術標準都已制定完畢，并均以MPEG-2為基礎，相應業務也在許多國家開通。短短幾年時間，已從標準化進入商品化，實用化和產品化階段，并以驚人的速度發展。

一、數字衛星直播電視如火如荼

二、有線電視向有線通信電視轉化

視頻業務音頻業務資料業務話音業務

模數調多音單雙可個電

擬字頻路樂向向視人話

節節廣數點分分電通通

目目播字播配配話信信

音式式

頻

多加單雙圖本網本入網入路解向向文地內地Internet內公模擾分分廣信通信通用

擬節配配播息信息信電

節目式式發查信

目布詢網

非實電視游其逆全

實時話頻戲他程程

時點點點點家圖圖

點播播播播庭文文

播業

務

從上圖可見，未來的有線通信電視網絡除了傳統的視頻業務外，還可實現音頻業務、資料業務和話音業務三大類功能，各種業務均可實現雙向服務，能夠極大地滿足人的信息需求。有線通信電視網不僅是有線電視技術發展的必然趨勢，符合電視技術發展的自然規律，而且也是電視媒體因應新的網絡媒體挑戰的必由之路。

目前，有線電視網的綜合利用是有線通信電視階段技術發展的熱點。從國外發展規律來看，綜合利用首先是從準視頻點播開始的，然后再發展電話和數據傳輸。有線電視網綜合利用在世界上有些項目已有成功的應用，如電纜電話、電纜游戲等。特別在電纜電話方面，美歐的不少電話公司已經完成了電纜電話實驗。一些有名的通信專業設備公司已經開始生產有線電視中的通信設備，如AT&T、摩托羅拉、貝爾等。從目前的造價來看，電纜電話的造價已接近普通電話的雙絞線傳輸方式，隨著電纜電話的普及，普通電話在價格上和功能上肯定將無法與電纜電話相比。另外，不少綜合利用的軟件開始推向市場，如微軟、IDS等公司。不少有線電視網絡設備廠家在綜合利用的實驗中也扮演了積極的角色，如同通用順材、科學亞特蘭大等。有不少計算機廠家和通信專業廠家，如SGI、HP、AT&

amp;T、貝爾、摩托羅拉、阿爾卡特等也躋身于這一行業。所有這些大公司努力的目標都是要將有線電視網作為進入“信息高速公路”的最后接入網，有線通信電視前途一片光明。

三、地面無線數字電視有了突破性進展

首先,電視的傳播方式趨向多元化發展。現有的傳播模式由于其不可替代的第一時間傳播優勢及權威優勢會在相當長的時間內繼續存在下去，與此同時，新的，與現有模式互補的模式將會出現。如果我們把現有電視傳播模式看作是瀑布式的傳播模式，那么，新的傳播模式可以描繪成會員式的模式。在這種新的模式中，人們夢寐以求的電視信息傳播由單向傳播變為雙向傳播成為真正的可能。

傳播學者的研究表明,人際傳播與大眾媒介傳播各有長短,都不是最完美的傳播方式。人際傳播過程中，由于人體全部的感官（視覺、聽覺、嗅覺、觸覺、味覺）都可能要接受刺激，傳播雙方在這種全身活動上建立起的面對面的傳播關系比大眾傳播可以更完整、更有效地傳遞信息，信息迅速交換的機會多，來往傳遞容易，獲得反饋的機會多。人際傳播的弱點是復制能力和信息保存能力差，傳播覆蓋面有限，無法滿足工業社會的信息需求。大眾傳播擁有更好的復制、保存能力，傳播迅速、有效，因而更能適應大眾社會的普遍需要。但受到傳統傳播技術手段限制,在傳播的反饋、傳播速度控制、滿足特別需要的能力等方面不盡人意。信息高速公路上的電視傳播結合了大眾傳播和人際傳播的優點。它既可以繼續大眾傳播大范圍傳播的優勢，滿足社會的普遍需要，又可以兼顧人際傳播的特點，滿足個人的特別信息要求。

新的傳播模式中，電視的順時序傳播限制將不復存在。數字化的隨機存取特性，使人們再也不必陷入被動的等、換、棄的收看方式，而是擁有更多的選擇，通過流覽器設置菜單，受眾能夠隨時方便地調看需要的信息，也可以點播自己喜愛的節目。電視的時間版面消失了，人們可以像流覽報紙一樣，按自己的興趣和愛好流覽電視。不僅如此,電視還將具有“超媒體”功能，使傳受方式更接近于人的思維方式。所謂“超媒體”，是“超文本”（hypertext）的延伸，超文本這個詞指的是互聯程度很高的文字敘述，或具有內在聯系的信息。在印刷報刊中，信息量受書籍本身的物理性質所限定，而人的思維卻是非線性、跳躍性的。在閱讀過程中，我們總會聯想到一連串的疑問，由于版面的限制，總有太多疑問無從獲得答案。這種現象在受時間限制的電視接收過程中表現更為突出。“網絡電視”的情況卻完全不同，網絡空間是無限的，要表達一連串想法，可以通過一組多維指針（pointer）來進一步解釋、引申或辯明。閱讀者可以選擇激活某一消息的解釋、引申部分，也可以完全不予理睬。整個文字結構仿佛是一個復雜的分子模型。句子可以擴張，字詞可以當場給出定義，各種觀點都可以被打開，從多種不同的層面予以詳盡分析。此外，電視還能提供一種雙向開放信息流通方式，者與使用者之間可以實時直接交流信息，當然，這種雙向交流的最終實施程度，還受到許多因素的制約。比如，面對眾多的信息接受者的反饋信息，者是否有精力和時間一一處理等等。但畢竟，技術上的可能性，使得雙方的互相反饋有了極大程度的提高。

其次,電視信息傳播的范圍和時效將得到進一步大幅度的提高。信息高速公路將使電視信息傳播不受時間、地點、頻道、國界、氣候等影響，只要網“撒”到哪里，網上的信息就通向哪里，并且可時時更新內容。這將有利于提高世界信息的傳播速度，促進遠隔重洋的各民族科技文化的及時交流。媒體在參與本地競爭的同時，不得不面向全球去拓寬生存空間，國際傳播成為未來傳播業的發展方向。

第三,電視與其它傳統新聞傳媒的界限日益模糊。尼葛洛龐帝在他的《數字化生存》一書中指出：“多媒體領域真正的前進方向，是隨心所欲地從一種媒介轉換到另一種媒介”。多媒體綜合了報紙、廣播、電視等大眾媒體的功能，將文字、聲音、圖像、動畫等要素結合起來，給信息使用者以全方位的、多維的信息，并且可以根據自己的需要選擇接受的形式。光纖信道和網絡技術協議能將電視網、電話網和計算機網三網合一，使三大傳統媒介開始走向高度的綜合，網絡和服務分開運作是未來的趨勢。最后，也許媒介的區別會演變為專業數據庫的專業區別,接受媒介的形式卻由用戶根據需要來選擇。隨著受者可選擇資源的急速增加，傳者的控制地位日益失落。但是,可選擇資源的魚目混珠狀況,也將使日益忙碌的人們陷入無所適從的境地,因而,主頻道將仍然是人們信息的主選來源,而主體媒體的權威確立，不再由政府行為來左右，更多地將取決于自身良好的過往紀錄。媒體必須有更強的責任感，必須更加謹慎地核對信息來源的準確性以贏得受眾的信賴。

數字化使傳送質量大幅度提高，信息的品質得到優化；數字化使電視頻道顯著增加，將進一步促使電視節目從廣播向窄播發展；數字化使傳播方式從單向傳送向雙向甚至多向傳送轉化，促使了傳播互動和多項業務的實現。數字化技術及其發展必須引起電視傳播從業人員高度重視和積極參與

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