發(fā)布時(shí)間：2023-03-02 15:05:35
序言：寫作是分享個(gè)人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的數(shù)字技術(shù)論文樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
教學(xué)資料包括教學(xué)大綱、教案、教學(xué)輔助材料、教材、參考書目等。任課教師在學(xué)期開始前要將教學(xué)大綱分發(fā)到學(xué)生手中，確保學(xué)生在學(xué)期初就對本課程的教學(xué)目標(biāo)、學(xué)習(xí)成果、考核方式、教學(xué)計(jì)劃有清晰的認(rèn)識。教師在每次課前要準(zhǔn)備完善的教案和教學(xué)輔助材料，例如視頻、圖片等。其中，尤其要注重根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生水平設(shè)置合理有效的教學(xué)手段，用以引起學(xué)生對本門課程的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，激勵(lì)學(xué)生參與課堂教學(xué)，提出有意義的問題。每一門課程采用統(tǒng)一的教學(xué)大綱，有助于相同課程任課教師互相交流、監(jiān)督，使教學(xué)要求標(biāo)準(zhǔn)化，統(tǒng)一化。同時(shí)，不同的教案又能夠體現(xiàn)不同任課教師的教學(xué)特色，使得教學(xué)過程靈活多樣。教材和參考書目的選取也很重要。ISEC項(xiàng)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(jì)算機(jī)專業(yè)，知識的更新速度非?？欤掳娴慕滩母軒椭鷮W(xué)生獲得位于前沿的知識，不會(huì)脫離現(xiàn)實(shí)。參考書目可以幫助學(xué)生加深對所學(xué)知識的理解，拓寬知識面，同時(shí)提高學(xué)生的閱讀能力。當(dāng)然，國外的原版教材也存在很多問題。比如，原版教材價(jià)格較高，內(nèi)容體系和國內(nèi)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(gè)長期目標(biāo)就是把國外原版教材與國內(nèi)中文教材有機(jī)結(jié)合起來，重新調(diào)整、組合教學(xué)內(nèi)容，發(fā)揮、兼容中西方教材的特點(diǎn)和優(yōu)勢。編寫適合我們學(xué)生實(shí)際需求的優(yōu)質(zhì)雙語教材，實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源本土化。
2教學(xué)模式和教學(xué)策略的改革
2．1轉(zhuǎn)變教學(xué)理念
在數(shù)字電子技術(shù)的傳統(tǒng)教學(xué)中，采用的是“教－學(xué)－練”的教學(xué)模式。而現(xiàn)如今，信息大爆炸和獨(dú)生子女教育的負(fù)面問題，使得學(xué)生的自我約束能力降低，學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性降低，傳統(tǒng)教學(xué)模式不再合適，轉(zhuǎn)變教學(xué)模式勢在必行。ISEC項(xiàng)目中，教學(xué)模式為“引導(dǎo)－問答－探究－發(fā)現(xiàn)”。教師不再是教學(xué)活動(dòng)中的主體和靈魂，而是要形成以學(xué)生為中心，教師為主導(dǎo)的教育理念，真正成為高等教育中的“導(dǎo)師”而是“教書匠”。引導(dǎo)不僅僅是對教學(xué)內(nèi)容的引導(dǎo)，還有對學(xué)生的能力訓(xùn)練的引導(dǎo)，精神追求的引導(dǎo)。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(fā)展具有深入的了解，在教學(xué)中能夠?yàn)閷W(xué)生傳授更加貼近實(shí)際，更加符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的理論知識。課堂教學(xué)模式需要從單一向?qū)W生傳授教科書上的現(xiàn)成知識，轉(zhuǎn)為以提高學(xué)生的能力為主要目標(biāo)的教學(xué)活動(dòng)。學(xué)生不再只是被動(dòng)的接受和記憶，而是要在主動(dòng)思考和提出問題的過程中，將聽到的、看到的內(nèi)容轉(zhuǎn)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(xué)習(xí)的興趣和效率，又能在討論中學(xué)會(huì)與他人合作、分享，而最終具有將理論知識應(yīng)用到實(shí)際中的能力。
2．2互動(dòng)式教學(xué)
受傳統(tǒng)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(xué)生中間。課堂實(shí)踐證明，站在學(xué)生中間更容易引起學(xué)生的共鳴、認(rèn)同和學(xué)習(xí)興趣。消除了空間上的距離感，同時(shí)也會(huì)減輕學(xué)生心目中的隔閡感，更容易對自己的老師產(chǎn)生認(rèn)同感，而對任課教師的認(rèn)同是影響學(xué)生學(xué)習(xí)的一個(gè)很大的因素。在課堂中，還可以采用其他很多種互動(dòng)的方式。例如，
(1)可以將簡單的授課內(nèi)容分配給學(xué)生來講。這類內(nèi)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(xué)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(shí)又可以鍛煉學(xué)生的總結(jié)和語言表達(dá)能力。
(2)可以將人們喜聞樂見的娛樂節(jié)目中的競賽形式引入課堂中，將枯燥的知識點(diǎn)融入到競賽題目中去，同時(shí)制定合理的獎(jiǎng)勵(lì)政策，這將大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性，并能促進(jìn)學(xué)生利用課余時(shí)間去學(xué)習(xí)，為課堂學(xué)習(xí)做準(zhǔn)備，提高課堂學(xué)習(xí)效率。
2．3任務(wù)教學(xué)法
在任務(wù)教學(xué)法中，教師只是起到組織和協(xié)調(diào)的作用，真正是以學(xué)生為中心。教師需要選取合適的任務(wù)，既要包含基本的教學(xué)知識點(diǎn)，又能調(diào)動(dòng)學(xué)生解決問題的積極性。例如在數(shù)字電子技術(shù)課程中，可以選擇數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)作為一個(gè)任務(wù)，它既包含數(shù)字電子技術(shù)課程的主要內(nèi)容，既有組合電路的部分，又包含時(shí)序電路的設(shè)計(jì)，同時(shí)又是生活中常見的實(shí)物，難度也在可控的范圍內(nèi)。學(xué)生需要獨(dú)立地制定設(shè)計(jì)方案、選擇設(shè)計(jì)元件、評估設(shè)計(jì)成果。通過一個(gè)任務(wù)的完成，使學(xué)生在獲得基本知識的同時(shí)，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(jià)是教學(xué)過程的一個(gè)重要組成部分，當(dāng)前考核方式的弊端已經(jīng)制約了良好學(xué)風(fēng)的形成和教學(xué)質(zhì)量的提高，不利于學(xué)生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)，不利于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)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(bào)告、市場調(diào)研、案例分析、答辯、口述、面試等其他多種考試形式。同時(shí)，學(xué)生的出勤和課堂參與情況也是一個(gè)考核的方面。采用多元化、過程性的考核方式，既可以避免學(xué)生只在考試前一周突擊學(xué)習(xí)和抄襲的不良風(fēng)氣，又能夠促進(jìn)教學(xué)互動(dòng)，同時(shí)還可以鍛煉學(xué)生應(yīng)對多種挑戰(zhàn)的能力，對新世紀(jì)能力型人才的培養(yǎng)具有重要意義。
4結(jié)論
“數(shù)字電子技術(shù)”課程首先讓學(xué)生了解了數(shù)字電路的基礎(chǔ)知識及邏輯代數(shù)，接著重點(diǎn)讓學(xué)生熟悉常用的集成電路及其應(yīng)用。在掌握基礎(chǔ)知識的前提下，在課程的教學(xué)過程中采用項(xiàng)目教學(xué)法，引導(dǎo)并啟發(fā)學(xué)生采用模塊化的設(shè)計(jì)思路對綜合性的數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。項(xiàng)目的選擇應(yīng)遵循的原則：（1）難度適中；（2）與現(xiàn)實(shí)生活緊密結(jié)合；（3）能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣；（4）與專業(yè)相關(guān)，對專業(yè)知識有更深入的理解。
二、項(xiàng)目教學(xué)法的實(shí)施步驟
1.創(chuàng)造情境，激發(fā)學(xué)生興趣。
在教學(xué)中創(chuàng)建良好的教學(xué)環(huán)境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如在課程的“組合邏輯電路設(shè)計(jì)”教學(xué)中，詢問學(xué)生有沒有獻(xiàn)過血。通過此問題可以激發(fā)學(xué)生的好奇心，探究獻(xiàn)血和所學(xué)知識的相關(guān)性；接著詢問血型匹配知識。通過此問題調(diào)動(dòng)大家探討的積極性；最后提出能否利用所學(xué)知識設(shè)計(jì)一個(gè)血型匹配判斷電路。通過前期的情境培養(yǎng)，使學(xué)生對“組合邏輯電路設(shè)計(jì)”知識產(chǎn)生濃厚的興趣。
2.圍繞主題，逐步深入。
學(xué)習(xí)了典型的時(shí)序集成電路后，為了進(jìn)一步加深學(xué)生對集成電路的理解和應(yīng)用，繼而引導(dǎo)學(xué)生作進(jìn)一步討論：能否用現(xiàn)有知識設(shè)計(jì)數(shù)字電子鐘？數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)包含哪些模塊？學(xué)生對數(shù)字電子鐘比較熟悉，能夠確定數(shù)字電子鐘需要實(shí)現(xiàn)哪些功能。學(xué)生通過研究和討論，設(shè)計(jì)出數(shù)字電子鐘的總體結(jié)構(gòu)圖。數(shù)字電子鐘的模塊包括：秒脈沖信號產(chǎn)生、計(jì)數(shù)、譯碼、校時(shí)和顯示等基本模塊，利用Multisim仿真軟件實(shí)現(xiàn)各電路模塊的獨(dú)立調(diào)試和仿真，再進(jìn)行系統(tǒng)的級聯(lián)調(diào)試。在此過程中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生思考數(shù)字電子鐘的關(guān)鍵問題：秒脈沖信號如何產(chǎn)生？時(shí)計(jì)數(shù)電路，即二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)電路如何設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)？分、秒計(jì)數(shù)電路，即六十進(jìn)制計(jì)數(shù)電路如何設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)？時(shí)（分、秒）譯碼電路如何設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)？時(shí)（分、秒）顯示電路如何設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)？怎樣實(shí)現(xiàn)對時(shí)、分的校準(zhǔn)。
3.模塊化設(shè)計(jì)，團(tuán)隊(duì)合作。
基本設(shè)計(jì)思路確定以后，進(jìn)入項(xiàng)目的實(shí)施階段。在對學(xué)生進(jìn)行分組時(shí)，應(yīng)從多個(gè)方面考慮團(tuán)隊(duì)成員的組合，如知識結(jié)構(gòu)、特長、性格等。確定了小組成員后，明確每位同學(xué)職責(zé)。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人將項(xiàng)目任務(wù)模塊化，負(fù)責(zé)項(xiàng)目的整體組織和協(xié)調(diào)，確保項(xiàng)目有條不紊地開展；成員兩人一組完成子模塊的設(shè)計(jì)與調(diào)試；最后以小組為單位，梳理項(xiàng)目，由項(xiàng)目負(fù)責(zé)人組織編寫和完善所有項(xiàng)目文檔和報(bào)告。在項(xiàng)目的設(shè)計(jì)過程中，學(xué)生參考他人的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)方法時(shí)，主要是學(xué)習(xí)他人的設(shè)計(jì)方法，如編碼、接口和電路的工作原理，而不是原封不動(dòng)地使用他人的電路。在項(xiàng)目的方案論證過程中，鼓勵(lì)學(xué)生開展討論。學(xué)生可以通過提方案、相互補(bǔ)充和正反對比等多種探討思路，對所擬定的方案進(jìn)行仿真或試驗(yàn)驗(yàn)證。教師在這一環(huán)節(jié)中力求全面把握學(xué)生動(dòng)向，主動(dòng)獲取學(xué)生設(shè)計(jì)過程中的認(rèn)知錯(cuò)誤，加以指導(dǎo)。最后學(xué)生可以得出電子鐘每一子模塊的設(shè)計(jì)內(nèi)容。數(shù)字電子鐘的第一部分是時(shí)間基準(zhǔn)，即時(shí)鐘。學(xué)生通過查閱資料發(fā)現(xiàn)，為了獲得可能的最高精度，時(shí)鐘電路選擇比較常見的32.768kHz的晶振，而32768是2的15次方，所以對這種晶振進(jìn)行15次分頻的話，就可以得到準(zhǔn)確穩(wěn)定的1Hz的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號。數(shù)字電子鐘的第二部分是秒計(jì)數(shù)器。秒計(jì)數(shù)器的工作原理為：給其裝載一個(gè)初始值并執(zhí)行減計(jì)數(shù)至零。當(dāng)計(jì)數(shù)到達(dá)零時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)時(shí)鐘脈沖并將其傳遞給分計(jì)數(shù)器。在這里，裝載的初始值根據(jù)需要設(shè)定的時(shí)間和時(shí)鐘基準(zhǔn)信號來計(jì)算，若時(shí)鐘基準(zhǔn)信號為1Hz，則60s的設(shè)定時(shí)間所需的初始值為60，若時(shí)鐘基準(zhǔn)信號為2Hz，則60s的設(shè)定時(shí)間所需的初始值為120。也就是說，裝載的初始值等于需要設(shè)定的時(shí)間乘以時(shí)鐘基準(zhǔn)信號。數(shù)字電子鐘的第三部分是分計(jì)數(shù)器，它實(shí)現(xiàn)分的計(jì)數(shù)和顯示，且進(jìn)行小時(shí)比較。每當(dāng)秒計(jì)數(shù)器減至零時(shí)，分計(jì)數(shù)器加1。電路需包含一個(gè)比較電路的8位計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)分的復(fù)位并使小時(shí)計(jì)數(shù)器加1。通過仿真，學(xué)生發(fā)現(xiàn)，為了保證LED顯示的正確性，當(dāng)復(fù)位為零時(shí)，設(shè)置顯示值為59。數(shù)字電子鐘的第四部分是時(shí)計(jì)數(shù)器，當(dāng)分計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到60時(shí)，小時(shí)計(jì)數(shù)器加1。在計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)過程中，學(xué)生最容易忽略計(jì)數(shù)器的工作特性，在仿真時(shí)就會(huì)出現(xiàn)問題。例如，在電子鐘設(shè)計(jì)中計(jì)數(shù)器選用74LS193時(shí)，就要考慮其工作特性，在分計(jì)數(shù)器的值小于而不是等于60的那一個(gè)時(shí)刻加1。這樣做可以避免使用額外的邏輯運(yùn)算，來使比較器的輸出轉(zhuǎn)化為小時(shí)計(jì)數(shù)器的輸入時(shí)鐘脈沖。小時(shí)計(jì)數(shù)器電路中也應(yīng)該包含一個(gè)比較器，用以檢測當(dāng)前值是否為12（電子鐘小時(shí)顯示為12進(jìn)制），如果是，立即將小時(shí)計(jì)數(shù)器復(fù)位。
4.總結(jié)問題，共同研討。
在項(xiàng)目教學(xué)實(shí)施的過程中，教師在做到整體掌握、全程引導(dǎo)的同時(shí)，還要尊重學(xué)生的設(shè)計(jì)，協(xié)助學(xué)生解決遇到的難題。如學(xué)生在校時(shí)電路的設(shè)計(jì)中遇到了如下問題：校時(shí)電路的開關(guān)在接通和斷開時(shí)均存在抖動(dòng)問題，使電路無法正常工作。這時(shí)學(xué)生在教師的鼓勵(lì)、引導(dǎo)下查閱資料，了解到常用的消除抖動(dòng)的方法：軟實(shí)現(xiàn)（編程實(shí)現(xiàn)）、硬件實(shí)現(xiàn)。軟實(shí)現(xiàn)即處理器查詢或者監(jiān)視開關(guān)的狀態(tài)，當(dāng)開關(guān)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)沒有改變狀態(tài)時(shí)，即認(rèn)為開關(guān)已經(jīng)不再抖動(dòng)。常用的硬件去抖動(dòng)的方法有：（1）使用施密特觸發(fā)器電路；（2）使用CMOS555定時(shí)器；（3）基本RS鎖存器電路。利用施密特觸發(fā)器電路消除抖動(dòng)時(shí)，應(yīng)確保施密特觸發(fā)器的門限電壓盡可能小，以保證能被電容上的電壓觸發(fā)；當(dāng)開關(guān)存在很多抖動(dòng)時(shí)，最好的方法是采用CMOS555定時(shí)器構(gòu)建單穩(wěn)態(tài)電路來消除抖動(dòng)。當(dāng)開關(guān)按下時(shí)，555定時(shí)器可以輸出一個(gè)穩(wěn)定的脈沖信號，代替開關(guān)來觸發(fā)實(shí)際；利用基本RS鎖存器電路，將鎖存器的S端接開關(guān)輸入，R端接應(yīng)用電路，將開關(guān)的狀態(tài)鎖存，當(dāng)操作完成后取消鎖存。學(xué)生可以分組，應(yīng)用不同的方法消除抖動(dòng)，比較去抖動(dòng)的效果，確定最佳方案。學(xué)生通過查閱資料，不僅解決了設(shè)計(jì)中遇到的問題，同時(shí)也發(fā)散了思維，擴(kuò)展了知識面。
5.時(shí)序仿真，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。
學(xué)生通過原理圖設(shè)計(jì)，得到了秒脈沖信號、二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器、六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，通過仿真可以得到其時(shí)序圖，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)利用集成計(jì)數(shù)器芯片實(shí)現(xiàn)其他進(jìn)制計(jì)數(shù)器的方法，最后通過級聯(lián)實(shí)現(xiàn)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)和仿真。每個(gè)小組實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)后，教師應(yīng)對學(xué)生作品進(jìn)行評價(jià)，項(xiàng)目組負(fù)責(zé)人應(yīng)向全班匯報(bào)并展示本組設(shè)計(jì)的作品，列舉在項(xiàng)目實(shí)施過程中遇到的問題及解決方案。
6.拓展項(xiàng)目，鼓勵(lì)創(chuàng)新。
在學(xué)生實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目任務(wù)時(shí)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目的拓展，增強(qiáng)學(xué)生的靈活應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行討論，如現(xiàn)在市場上的電子鐘定時(shí)有何特點(diǎn)，學(xué)生自身對定時(shí)功能有何要求等。學(xué)生可以通過提方案、互相補(bǔ)充、多方面對比等探討過程，實(shí)現(xiàn)電子鐘個(gè)性化定時(shí)的設(shè)計(jì)。在這一過程中，學(xué)生不僅學(xué)會(huì)思維探索，而且提高了對知識的理解記憶，為課程學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。不要局限于一套設(shè)計(jì)方案。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)前，將學(xué)生分組，要求每組同學(xué)采用不同的方法達(dá)到設(shè)計(jì)目的。例如用數(shù)字電路設(shè)計(jì)一個(gè)閃爍式LED時(shí)序電路，在設(shè)計(jì)時(shí)序發(fā)生器時(shí)可以采用以下幾種方法：（1）555定時(shí)器；（2）慢時(shí)鐘；（3）快時(shí)鐘，通過計(jì)數(shù)器來分頻。
三、結(jié)語
數(shù)字發(fā)射覆蓋技術(shù)之所以能夠促進(jìn)國內(nèi)廣播電視行業(yè)的發(fā)展，關(guān)鍵在于依托其自身技術(shù)優(yōu)勢。數(shù)字發(fā)射覆蓋技術(shù)主要由通信設(shè)備、信息技術(shù)設(shè)備等軟硬件共同組成，正是因?yàn)檫@些設(shè)備的可靠性才保證了其在廣播電視系統(tǒng)中應(yīng)用的可靠性，對于促進(jìn)系統(tǒng)長期穩(wěn)定可靠運(yùn)行有積極意義。數(shù)字發(fā)射覆蓋技術(shù)利用先進(jìn)的設(shè)備將原本不可能實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，信息技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)支持下，廣播電視系統(tǒng)中數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用先進(jìn)可靠，增強(qiáng)了系統(tǒng)運(yùn)行的生命力，且通過多年探究實(shí)踐與發(fā)展，目前技術(shù)體系已經(jīng)相對較為成熟，廣播電視系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)被極大的降低，系統(tǒng)運(yùn)行安全性、可靠性、有效性得到了強(qiáng)力保障。目前廣播電視系統(tǒng)在國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范的約束下可實(shí)現(xiàn)數(shù)字設(shè)備的無縫接入，保證了系統(tǒng)的延展性與功能的可擴(kuò)充性，數(shù)字發(fā)射覆蓋技術(shù)的服務(wù)空間與層次都得到了進(jìn)一步拓展。廣播電視系統(tǒng)運(yùn)行中安全問題至關(guān)重要，數(shù)字發(fā)射覆蓋技術(shù)的應(yīng)用在保障系統(tǒng)順利運(yùn)行的同時(shí)可通過建立完善的系統(tǒng)訪問權(quán)限機(jī)制、專用網(wǎng)絡(luò)、備份恢復(fù)機(jī)制等確保系統(tǒng)運(yùn)行安全，規(guī)避用戶及工作人員或有意或無意的破壞，為系統(tǒng)的持續(xù)、健康運(yùn)行提供可靠支持。目前我國廣播電視系統(tǒng)所容納的用戶越來越多，為滿足用戶數(shù)量增加、需求增加現(xiàn)狀應(yīng)用數(shù)字發(fā)射覆蓋技術(shù)可提升服務(wù)的前瞻性，通過靈活構(gòu)建系統(tǒng)、改動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)架等途徑提升服務(wù)質(zhì)量，增強(qiáng)廣播電視行業(yè)發(fā)展的動(dòng)力。數(shù)字發(fā)射覆蓋技術(shù)本身的實(shí)用性與擴(kuò)充性為廣播電視系統(tǒng)與時(shí)俱進(jìn)提供了支持與保障，本身數(shù)字網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)是一項(xiàng)耗時(shí)長且復(fù)雜的工程，這個(gè)過程中利用本身的實(shí)用性和擴(kuò)充性可消除系統(tǒng)建設(shè)滯后帶來的諸多問題，為用戶提供多元化服務(wù)，進(jìn)一步降低服務(wù)成本、減少停播情況，保證數(shù)字信號的優(yōu)質(zhì)覆蓋，更深層次的挖掘受眾群體資源，促進(jìn)廣播電視行業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
2廣播電視系統(tǒng)中數(shù)字技術(shù)分析
廣播電視系統(tǒng)中應(yīng)用的數(shù)字發(fā)射覆蓋技術(shù)以ATSC技術(shù)、DVB技術(shù)、ISDB技術(shù)與DMB-T技術(shù)為主。ATSC技術(shù)服務(wù)廣播電視系統(tǒng)主要是依靠自身組成層面、構(gòu)成層級的清晰配合實(shí)現(xiàn)，第一層定像層確定圖像形式，第二層依照MPEG模式壓縮圖像，第三層完成信號數(shù)據(jù)傳輸，前兩層圖像數(shù)據(jù)最終由第三層完成發(fā)射覆蓋。DVB技術(shù)是典型的歐洲技術(shù)，利用衛(wèi)星、地面數(shù)據(jù)交換機(jī)數(shù)字電視完成信號發(fā)射與覆蓋，不僅能夠接收傳送音視頻文件信號，還可接收傳送圖標(biāo)圖像及TRD等節(jié)目，不過DVB業(yè)務(wù)傳送條件受限制，需支付一定費(fèi)用，其業(yè)務(wù)開展有利有弊，國內(nèi)參考該技術(shù)對廣播電視系統(tǒng)進(jìn)行了改造，為用戶提供了更好的服務(wù)。ISDB技術(shù)來源于日本，核心在于利用計(jì)算機(jī)與無線信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為廣播電視系統(tǒng)信號傳輸覆蓋提供更加多元化的服務(wù)，尤其是在3G、4G業(yè)務(wù)方面有出眾表現(xiàn)。DMB-T技術(shù)在我國廣播電視系統(tǒng)中的應(yīng)用可更好的實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號的傳導(dǎo)與接收，其采用的FJL技術(shù)促使數(shù)字電視傳輸網(wǎng)絡(luò)逐步向多載波技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展，可在多徑時(shí)拖延信號擴(kuò)散避免來自亂碼的干擾，保證信號傳輸?shù)臏?zhǔn)確與順暢，其采用的循環(huán)前綴填充技術(shù)可有效實(shí)現(xiàn)保護(hù)間隔，并極大的提升了數(shù)字電視信號發(fā)射覆蓋的效率。實(shí)現(xiàn)了20dB以上同步保護(hù)增益，對于促使我國廣播電視行業(yè)更好的發(fā)展有積極意義。
3結(jié)論
論文摘要:集群通信從模擬升級到數(shù)字、數(shù)字集群產(chǎn)業(yè)的國產(chǎn)化等問題已經(jīng)成為業(yè)界的熱門話題。無線集群通信領(lǐng)域的市場需求在不斷發(fā)生變化，用戶希望享受到更加融合的集群通信業(yè)務(wù)和更豐富的集群服務(wù)。文章主要簡單的介紹了數(shù)字集群移動(dòng)通信的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行體制。
引言
集群通信系統(tǒng)在中國的發(fā)展走過了二十多年，從市場應(yīng)用的角度看，二十多年足足是一個(gè)新的技術(shù)起步，成熟，甚至被取代的周期。近幾年來針對集群通信方面進(jìn)行多個(gè)專題的討論，從模擬到數(shù)字，從共用專網(wǎng)到專用專網(wǎng)，從體制標(biāo)準(zhǔn)到技術(shù)創(chuàng)新，從企業(yè)研發(fā)到市場應(yīng)用，從社會(huì)需求到應(yīng)急聯(lián)動(dòng)通信等，本論文擬對于數(shù)字集群移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)體制進(jìn)行一些粗淺的探討。
一、集群通信網(wǎng)絡(luò)的概念
集群通信系統(tǒng)是共享資源、分擔(dān)費(fèi)用、向用戶提供優(yōu)良服務(wù)的多用途、高效能而又廉價(jià)的先進(jìn)無線調(diào)度指揮系統(tǒng)。對于指揮調(diào)度功能要求較高的企、事業(yè)、工礦、油田、農(nóng)場、公安、武警以及軍隊(duì)等部門都十分適用，集群通信采用單工或半雙工方式，要求接續(xù)時(shí)間小于500毫秒，具有調(diào)度級別控制等。同時(shí)對于集群通信還提出了傳輸集群、準(zhǔn)傳輸集群和信息集群的定義。
隨著集群通信的發(fā)展和用戶的需求，集群通信也從原來的模擬集群向數(shù)字集群過渡。但這種過度并不是簡單的將原來的模擬話音轉(zhuǎn)換為數(shù)字話音和提供數(shù)據(jù)傳輸功能就可以稱為數(shù)字集群了。其實(shí)，綜觀國際上提出的數(shù)字集群來看，數(shù)字集群的標(biāo)準(zhǔn)都是圍繞著用戶的需求而發(fā)展起來和提出的。
二、數(shù)字集群移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行
數(shù)字集群通信是繼手機(jī)、小靈通之后的第三大戰(zhàn)場，正在成為電信領(lǐng)域開發(fā)的新重點(diǎn)，運(yùn)營商、設(shè)備商正在展開一場新的角逐。在設(shè)計(jì)中針對了專業(yè)無線用戶的需求，特別適合在政府和商業(yè)領(lǐng)域的專網(wǎng)使用。
2.1數(shù)字集群通信的標(biāo)準(zhǔn)
TETRA(陸地集群無線電)系統(tǒng)在指揮調(diào)度方面應(yīng)用的比較多，可完成話音、電路數(shù)據(jù)、短數(shù)據(jù)消息、分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的通信及以上業(yè)務(wù)的直通模式，并可支持多種附加業(yè)務(wù)。在大區(qū)制條件下最大覆蓋半徑56公里。TETRA擴(kuò)容可以逐步增加模塊化，適用于小、中、大型調(diào)度系統(tǒng);設(shè)計(jì)組網(wǎng)靈活，既適應(yīng)于專用調(diào)度網(wǎng)，也適應(yīng)于共用調(diào)度網(wǎng)。TETRA話音編碼方式采用代數(shù)結(jié)構(gòu)碼本激勵(lì)線性預(yù)測編碼，具有良好的話音質(zhì)量，即使在強(qiáng)背景噪聲干擾下也可聽清，話音質(zhì)量并不像調(diào)頻系統(tǒng)那樣隨場強(qiáng)減弱而降低。大量實(shí)驗(yàn)證明，TETRA系統(tǒng)的話音質(zhì)量比GSM系統(tǒng)好。因此，大量應(yīng)用于應(yīng)急、調(diào)度、指揮等專網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)。
iDEN(集成數(shù)字增強(qiáng)型網(wǎng)絡(luò))系統(tǒng)是基于TDMA多址方式的調(diào)度通信/蜂窩雙工電話組合系統(tǒng)。它在傳統(tǒng)大區(qū)制調(diào)度通信基礎(chǔ)上，大量吸收數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，如采用雙模手機(jī)方式，增強(qiáng)了電話互聯(lián)功能;采用小區(qū)復(fù)用蜂窩結(jié)構(gòu)，提高了網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力。選用這種編碼是先進(jìn)的，但技術(shù)公開性不好，價(jià)格較貴。但通話質(zhì)量和保密性都較好。
2.2數(shù)字集群系統(tǒng)設(shè)備安全
設(shè)備是網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，設(shè)備的安全是保障網(wǎng)絡(luò)安全的基礎(chǔ)，只有保證網(wǎng)絡(luò)的物理可靠性，才能保證網(wǎng)絡(luò)功能、信息的安全性，因此基礎(chǔ)設(shè)備的可靠性至關(guān)重要。
對于交換機(jī)，硬件上應(yīng)實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵部件的熱備份。軟件上，關(guān)鍵的用戶數(shù)據(jù)、配置數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)及時(shí)、定期進(jìn)行備份。對于基站系統(tǒng)要考慮其抗外界干擾的能力，如射頻干擾、雷擊、抗震性能等?；鞠到y(tǒng)的備用電源應(yīng)根據(jù)基站覆蓋區(qū)的重要程度適當(dāng)配備，以應(yīng)變突發(fā)事件。系統(tǒng)主備用倒換能力是系統(tǒng)可靠性的一個(gè)重要指標(biāo)，如倒換時(shí)間、倒換過程對正在進(jìn)行的業(yè)務(wù)的影響等。完善的監(jiān)控告警機(jī)制可大大提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性，如系統(tǒng)部件可自我診斷和修復(fù)、系統(tǒng)可隔離故障模塊、及時(shí)產(chǎn)生告警信息。此外，調(diào)度臺、終端存儲了用戶的重要信息，這些設(shè)備由用戶控制，應(yīng)由專人維護(hù)，以保證相關(guān)用戶信息不被外界竊取。數(shù)字集群通信系統(tǒng)是一種特殊的專用通信系統(tǒng)，在應(yīng)對突發(fā)事件時(shí)，對社會(huì)穩(wěn)定和人民生命財(cái)產(chǎn)的安全起著及其重要的作用，因此數(shù)字集群通信系統(tǒng)的安全要求要大大高于公眾移動(dòng)通信系統(tǒng)，所以數(shù)字集群通信系統(tǒng)運(yùn)營者必須從各方面考慮如何增強(qiáng)系統(tǒng)的抗災(zāi)變能力，如何使系統(tǒng)更安全可靠的傳遞信息。只有全面的重視數(shù)字集群通信系統(tǒng)的安全問題，才能使數(shù)字集群系統(tǒng)發(fā)揮其應(yīng)有的作用。
三、未來數(shù)字集群通信技術(shù)發(fā)展方向
3.1高安全性
數(shù)字集群在基站與手機(jī)之間，信息完全依靠無線電波的傳輸，很容易被人們從空中攔截，在通話狀態(tài)、待機(jī)狀態(tài)都會(huì)泄密，即使關(guān)閉電臺，利用現(xiàn)代高科技，仍可遙控打開，繼續(xù)竊聽，從中截取、破壞、調(diào)換、假冒和盜用通信信息。
3.2高抗毀性
專業(yè)移動(dòng)通信在使用過程可能遇到惡意破壞的人為因素或雨雪災(zāi)害的自然因素等影響，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)不能正常工作，因此，未來PPDT系統(tǒng)要求可靠、準(zhǔn)確地提供業(yè)務(wù)，具有高的抗毀性和可用性。通常情況下，系統(tǒng)以集群方式工作;在遭遇危害的極端情況下，系統(tǒng)以故障弱化方式或直通方式工作，保證系統(tǒng)能滿足基本的集群業(yè)務(wù)需求。
3.3高環(huán)境適應(yīng)性
專業(yè)移動(dòng)通信由于它是用于全球的表層和空間，會(huì)遇到各種惡劣的氣候、地形和環(huán)境;因此，要求通信裝備必須能抗拒酷暑、嚴(yán)寒、狂風(fēng)、暴雨等惡劣氣候條件;必須適應(yīng)山岳、叢林、沙漠、河海、高空等三維空間的不同地形環(huán)境條件;既可車載船裝，又能背負(fù)手持，要經(jīng)得起各種移動(dòng)體的安裝機(jī)械條件;在嘈雜的噪聲環(huán)境，要具有背景噪聲濾除功能，使通話對方聽不見噪聲干擾，話音清晰;在高速行駛時(shí)，通信不能中斷，質(zhì)量不能下降，可支持500km/h的高速運(yùn)行。
四、結(jié)論
集群共網(wǎng)畢竟具有它自身的缺陷，那就是這些共網(wǎng)往往是調(diào)度功能要相對弱一些，即使是利用與專網(wǎng)相同的系統(tǒng)來組建的共網(wǎng)，也同樣會(huì)相對使得調(diào)度功能減弱。那些在公網(wǎng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的調(diào)度系統(tǒng)由于是在原來的系統(tǒng)協(xié)議和結(jié)構(gòu)上增加了調(diào)度功能，由于原來的體制、協(xié)議和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是以公網(wǎng)的電話業(yè)務(wù)為主而建立的，要想完全能夠符合專業(yè)用戶對專網(wǎng)的需求，應(yīng)該講目前還是達(dá)不到的。
參考文獻(xiàn):
[1]鄭祖輝.數(shù)字集群通信漫談[J].電子世界，2003，(12).
在非遺的繼承工作中，數(shù)字復(fù)原技術(shù)、再現(xiàn)技術(shù)成為了有效的工具；在非遺的傳播工作中，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字信息系統(tǒng)等提供了便捷、高效、互動(dòng)性強(qiáng)的平臺；在非遺發(fā)展創(chuàng)新的過程中，數(shù)字輔助設(shè)計(jì)、輔助編排等技術(shù)提供了支持。本文將就這幾個(gè)方面的非遺保護(hù)工作所涉及的數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行總結(jié)和分析。
（一）采集與存儲
非遺保護(hù)工作的基礎(chǔ)首先是非遺的采集與保存。由于非遺具有形式多樣、非物質(zhì)形態(tài)和信息量龐大等特點(diǎn)，對非遺進(jìn)行完整有效的采集、編碼，并長期存儲和系統(tǒng)重現(xiàn)存在一定難度。數(shù)字化技術(shù)為非遺保護(hù)中多種數(shù)據(jù)形式的記錄工作提供了強(qiáng)有力的工具。傳統(tǒng)數(shù)字化采集技術(shù)包括使用圖文掃描、文字識別、錄影、錄音等技術(shù)獲得文字、二維圖像、視頻和音頻信息。然而，由于非物質(zhì)文化遺產(chǎn)豐富多樣的形式和巨大的信息量，傳統(tǒng)的采集和記錄技術(shù)存在難以重現(xiàn)、可編輯性差等問題。例如在傳統(tǒng)舞蹈的采集和保存中，演員的動(dòng)作多通過文字、照片、視頻進(jìn)行記錄，但上述方式對表演的記錄并不精確和全面，在沒有指導(dǎo)的情況下難以進(jìn)行完整重現(xiàn)，且無法進(jìn)行修改和編輯。近年來，全息拍攝、三維掃描、動(dòng)作捕捉、地理信息技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)等新技術(shù)逐漸興起和成熟。根據(jù)意大利佛羅倫薩大學(xué)MassimilianoPieraccini等人的研究，三維技術(shù)已經(jīng)在文化遺產(chǎn)保護(hù)領(lǐng)域得到了充分的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。③[3]在國內(nèi)，已有學(xué)者討論了動(dòng)作捕捉技術(shù)在楚文化編鐘樂舞數(shù)字化保護(hù)④以及泉州拍胸舞采集⑤中的應(yīng)用。這些現(xiàn)代數(shù)字信息獲取與處理技術(shù)突破了傳統(tǒng)保護(hù)方式難以達(dá)到的保真效果，為非遺的保護(hù)提供了新的可能性。數(shù)字化存儲技術(shù)也為非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的存儲提供了許多新手段。非遺轉(zhuǎn)化為數(shù)字化形式后，往往以文字、圖片、音頻、視頻、三維模型等多種形式進(jìn)行儲存，這些非遺數(shù)據(jù)來源多樣、結(jié)構(gòu)異質(zhì)，大多包含較大信息量，并有長期保存、方便管理的需求。在物理層面，除了以傳統(tǒng)的光盤、磁盤作為存儲介質(zhì)外，磁盤陣列、分布式存儲等技術(shù)為大容量存儲提供了可能，而光纖和一系列網(wǎng)絡(luò)協(xié)議也成為支持?jǐn)?shù)據(jù)的異地存取的有利條件。在數(shù)據(jù)層面，數(shù)據(jù)庫技術(shù)、數(shù)據(jù)管理和檢索技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了非遺數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化，完整有序、便于檢索的數(shù)據(jù)也為非遺的開發(fā)與利用提供了便利。于此同時(shí)，數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)則成為節(jié)省存儲空間、壓縮存儲成本的重要工具。
（二）復(fù)原與重現(xiàn)
由于非遺的傳承往往依賴其固有的文化生態(tài)環(huán)境，在現(xiàn)代文明的沖擊下，許多珍貴的非遺已不再具有完整形態(tài)。例如部分傳統(tǒng)舞蹈、傳統(tǒng)音樂的部分技法已經(jīng)失傳，在今天已經(jīng)難以完整繼承和學(xué)習(xí)。在這一問題上，數(shù)字化技術(shù)為非遺的形態(tài)復(fù)原保證了技術(shù)上的可能性，同時(shí)也為非遺的繼承和發(fā)揚(yáng)提供了支持和輔助。目前，數(shù)字化修復(fù)與演變模擬技術(shù)在非遺保護(hù)中的應(yīng)用主要分為兩類：⑥一類是將三維建模、虛擬漫游、圖像處理、人工智能等技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)場調(diào)查和保護(hù)修復(fù)等各個(gè)環(huán)節(jié)；另一類是結(jié)合專家的領(lǐng)域知識進(jìn)行藝術(shù)品的虛擬復(fù)原和演變模擬。例如根據(jù)專家的經(jīng)驗(yàn)知識以及保存較為完好的木雕花紋，綜合利用圖像處理、三維建模、人工智能等技術(shù)，修復(fù)變形、脫落、損壞的木雕藝術(shù)；⑦又如利用專家知識、文獻(xiàn)記載和已知技法，通過計(jì)算機(jī)模擬還原失傳技法。在非遺的重現(xiàn)工作方面，多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)都為完整、系統(tǒng)重現(xiàn)非遺提供了解決方案。尤其是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，通過對視覺、聽覺、觸覺等感官的全方位模擬，配合三維掃描、動(dòng)作捕捉等采集技術(shù)，不但能高保真度地還原展示對象，還能讓體驗(yàn)者產(chǎn)生身臨其境的感受。ChengYang等人指出，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)重建和模擬著名歷史文化活動(dòng)能促進(jìn)公眾更為積極和深入地參與非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的保護(hù)。⑧
（三）傳播與共享
在信息時(shí)代，非遺的展示、傳播和共享也有了新的形式。數(shù)字博物館、數(shù)字圖書館以及數(shù)字檔案館等數(shù)字資源展示與共享平臺逐漸興起。這些數(shù)字資源展示與共享平臺主要分為數(shù)據(jù)平臺與體驗(yàn)平臺兩種形式，數(shù)據(jù)平臺和體驗(yàn)平臺既可以有機(jī)結(jié)合，也可以各有側(cè)重。檢索平臺通過建立網(wǎng)站、連接數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)用戶隨時(shí)查閱、檢索相關(guān)非遺資源，部分線上博物館提供了非遺資源的申報(bào)途徑和非遺保護(hù)的交流場所。例如開通與2006年6月9日的“中國非物質(zhì)文化遺產(chǎn)網(wǎng)中國非物質(zhì)文化遺產(chǎn)數(shù)字博物館，”⑨展示與傳播了中國和世界非物質(zhì)文化遺產(chǎn)專業(yè)知識，并提供了非遺保護(hù)工作的信息交流平臺。這些線上平臺在用戶接口層與動(dòng)態(tài)網(wǎng)站架設(shè)、交互式程序設(shè)計(jì)等技術(shù)密不可分；在邏輯和數(shù)據(jù)層則要求通過元數(shù)據(jù)、語義網(wǎng)等設(shè)計(jì)，以確保非遺資源的可獲取性。體驗(yàn)平臺把數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于博物館展示領(lǐng)域，極大拓展了展示的空間和手段，增強(qiáng)了互動(dòng)性和趣味性。在數(shù)字博物館里，只需簡單操作即可讓展品清晰、全面、交互式和情景式地呈現(xiàn)在閱覽者面前。一些在傳統(tǒng)博物館難以展示的寶貴工藝流程、民俗、音樂、戲曲，則可相對系統(tǒng)地進(jìn)行模擬，并更為鮮活地得到重現(xiàn)，例如深圳博物館的“深圳民俗文化展，”⑩通過場景復(fù)原和多媒體展示等數(shù)字化展示方式對深圳民俗文化進(jìn)行了全面立體的介紹。此外，閱覽者可以與展示平臺進(jìn)行互動(dòng)，提升參與度，例如展開虛擬漫游，獲得更為深入和豐富的體驗(yàn)。在以上過程中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和人機(jī)交互技術(shù)是互動(dòng)式展示的技術(shù)基礎(chǔ)；而在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和相關(guān)協(xié)議、標(biāo)準(zhǔn)的支持下，這些展示平臺既可以與傳統(tǒng)博物館結(jié)合，也可以不依托博物館實(shí)體而進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)展示。
（四）輔助設(shè)計(jì)與輔助開發(fā)
非遺的保護(hù)與開發(fā)是對立統(tǒng)一的關(guān)系。合理的開發(fā)和創(chuàng)新不但無損于傳統(tǒng)，更能創(chuàng)造出符合現(xiàn)代環(huán)境的新形式，有利于非遺在現(xiàn)代市場環(huán)境下獲得新的生存空間，從而部分化解現(xiàn)代文明與文化遺產(chǎn)生存空間之間的沖突。其中，數(shù)字化輔助設(shè)計(jì)以及數(shù)字化編排與講述技術(shù)（VirtualStoryteller）為非遺的發(fā)展和開發(fā)利用提供了有效的方法。在傳統(tǒng)工藝品的藝術(shù)特點(diǎn)提取以及創(chuàng)新設(shè)計(jì)工作中，數(shù)字化輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)在平面設(shè)計(jì)和三維設(shè)計(jì)領(lǐng)域均能發(fā)揮重要作用。其實(shí)例有浙江大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院CAD中心的敦煌壁畫藝術(shù)的數(shù)字化知識提取與輔助創(chuàng)作系統(tǒng)的研究，以及浙江大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)研究所的斑銅工藝品輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的研究。127在口頭文化遺產(chǎn)的保護(hù)中，數(shù)字化故事編排與講述技術(shù)將文化遺產(chǎn)的表現(xiàn)形式全面升級。該技術(shù)提供了基于人工智能的虛擬環(huán)境，這些虛擬環(huán)境整合了音樂、戲劇、詩歌等多種表現(xiàn)形式，并具有自動(dòng)編排故事情節(jié)的能力。該技術(shù)的一大特點(diǎn)是具有交互性，用戶能夠根據(jù)自身需要參與故事的講述。目前韓國漢城Nabi藝術(shù)中心的已成功舉辦基于數(shù)字技術(shù)的非物質(zhì)文化遺產(chǎn)故事講述技術(shù)競賽，在這一競賽中，不同風(fēng)格的數(shù)字故事講述技術(shù)被有效地應(yīng)用于非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的保護(hù)中。在音樂與舞蹈類文化遺產(chǎn)的保護(hù)工作中，數(shù)字化舞蹈編排與聲音驅(qū)動(dòng)技術(shù)提供了新思路。該技術(shù)旨在收集和保存多種舞蹈文化的視覺效果與相關(guān)聲頻，建立動(dòng)作和音頻庫，并通過對舞蹈動(dòng)作特點(diǎn)和音頻特點(diǎn)的分析，開發(fā)出基于動(dòng)作的舞蹈編排系統(tǒng)和聲音驅(qū)動(dòng)的舞蹈編排系統(tǒng)。
二、技術(shù)視野下非遺保護(hù)數(shù)字化的現(xiàn)狀與問題
我國是一個(gè)非遺大國，各民族在其發(fā)展過程中均創(chuàng)造出了燦爛的非物質(zhì)文明。由于受社會(huì)轉(zhuǎn)型期的影響，瀕危非遺數(shù)量龐大、種類繁多。然而，我國非遺保護(hù)數(shù)字化工作的開展晚于許多發(fā)達(dá)國家，面臨的困難也更多。近年來我們在非遺保護(hù)的數(shù)字化工作中取得了許多成績，但也暴露了大量問題。從技術(shù)及其應(yīng)用的角度看，這些問題可以歸納為目前新技術(shù)在非遺保護(hù)工作中只得到小范圍、淺層面的應(yīng)用，沒有深入和有機(jī)地與非遺保護(hù)工作結(jié)合，尚未能真正體現(xiàn)幫助非遺在現(xiàn)代社會(huì)合理嬗變、尋求新生存空間的作用。本文將在下文中對非遺數(shù)字化保護(hù)的現(xiàn)狀和問題進(jìn)行討論。
（一）數(shù)字化資源質(zhì)量不高，可利用性差
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和現(xiàn)代文明的迅速滲透，對瀕危非遺資源進(jìn)行數(shù)字化保護(hù)的需求不斷增長。近年來，許多寶貴的非遺資源通過各種形式轉(zhuǎn)化為了數(shù)字格式，形成了一定數(shù)量的非遺數(shù)據(jù)資源。然而，這些非遺數(shù)據(jù)資源部分存在質(zhì)量不高、可利用性差等問題，主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。首先，數(shù)據(jù)的完整性、一致性、準(zhǔn)確性和及時(shí)性不足。這一問題首先在數(shù)據(jù)采集階段存在。這一方面是由于對非遺的數(shù)據(jù)采集方式較為陳舊，大多停留在較為單一的文字、照片等形式，錄影、錄音較少，三維掃描、動(dòng)作捕捉等新技術(shù)則沒有得到推廣，導(dǎo)致難以完整、系統(tǒng)地對非遺進(jìn)行記錄；另一方面是由于我國非遺數(shù)量大種類多，采集工作往往缺乏連貫性和一致性，采集效率低下，導(dǎo)致采集結(jié)果有許多錯(cuò)、漏、冗、雜且缺乏及時(shí)性。同時(shí)，數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化程度低，可利用性差。目前國內(nèi)非遺數(shù)據(jù)大部分停留在簡單存檔階段，在數(shù)據(jù)采集后，許多數(shù)據(jù)資源既沒有經(jīng)過數(shù)據(jù)清洗提升質(zhì)量，也沒有接受其它處理，為數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化制造了困難。在這種情況下，非遺數(shù)據(jù)庫缺乏充分結(jié)構(gòu)化和統(tǒng)一管理，難以快速檢索、難以提取有價(jià)值信息，因而難以分析和開發(fā)利用，難以展示和共享，也難以進(jìn)一步指導(dǎo)非遺保護(hù)工作。
（二）技術(shù)應(yīng)用程度低，未能發(fā)揮數(shù)字化優(yōu)勢
我國非遺保護(hù)的數(shù)字化起步較晚，目前數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用普遍僅存在于淺表層。從應(yīng)用范圍看，應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)的工作通常是較為簡單的存檔、記錄，對非遺的深度開發(fā)、再詮釋較少；從應(yīng)用深度看，應(yīng)用了數(shù)字化技術(shù)的非遺保護(hù)項(xiàng)目往往僅在形式上數(shù)字化，未能充分發(fā)揮數(shù)字化的優(yōu)勢；從技術(shù)層面看，目前在非遺保護(hù)中得到應(yīng)用的技術(shù)往往較為簡單落后，許多新的研究成果并未得到實(shí)際應(yīng)用。當(dāng)前，國內(nèi)非遺的數(shù)字化應(yīng)用主要集中于非遺的存檔記錄工作。在非遺的保存工作中，又主要集中于拍照、圖文掃描、錄音、錄影等傳統(tǒng)形式，三維掃描、動(dòng)作捕捉的應(yīng)用數(shù)量較少。而在傳統(tǒng)形式中，非遺資源又以文字和圖像資料居多，視頻、音頻資料數(shù)量稀少，難以發(fā)揮數(shù)字化技術(shù)在保存工藝流程、歌舞、曲藝等活態(tài)文化遺產(chǎn)中的作用。在非遺傳播與共享方面，盡管應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的數(shù)字博物館建設(shè)、應(yīng)用元數(shù)據(jù)和語義網(wǎng)技術(shù)的數(shù)字圖書館、檔案館建設(shè)已成為學(xué)術(shù)界的熱點(diǎn)話題，研究成果大多僅針對其技術(shù)實(shí)現(xiàn)，未指向?qū)嶋H應(yīng)用。據(jù)有關(guān)調(diào)查，在我國公共圖書館的特色館藏或自建館藏中建有非物質(zhì)文化遺產(chǎn)資源數(shù)據(jù)庫的只占到6%。而現(xiàn)有的非遺資源數(shù)字展示平臺大多僅有單一的展示風(fēng)格和極少的交互性，檢索功能不完備，用戶界面不友好，未能充分發(fā)揮數(shù)字化技術(shù)交互性、趣味性強(qiáng)的優(yōu)勢。在非遺的開發(fā)與發(fā)展方面，盡管一些研究項(xiàng)目已經(jīng)取得了許多成果，例如浙江大學(xué)CAD&CG國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的“民間表演藝術(shù)的數(shù)字化搶救保護(hù)與開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)研究”及“云南斑銅工藝品數(shù)字化輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)”，大部分工作大多仍停留在研發(fā)和試驗(yàn)階段，尚未投入實(shí)際應(yīng)用，研究成果的轉(zhuǎn)化依舊任重道遠(yuǎn)。
（三）缺乏標(biāo)準(zhǔn)化、整體化，難以資源共享
非遺資源形式多樣，分屬民間文學(xué)、傳統(tǒng)音樂、曲藝、傳統(tǒng)技藝、傳統(tǒng)醫(yī)藥、民俗等多個(gè)門類，其數(shù)據(jù)包含文字、圖像、音樂、視頻、三維模型等多種形式，保護(hù)工作專業(yè)人員構(gòu)成也各不相同。目前，這些結(jié)構(gòu)異質(zhì)的非遺資源在國內(nèi)的存儲和管理大多各自為政，未能形成一個(gè)非遺數(shù)據(jù)資源的有機(jī)整體。即使是同一門類的非遺資源，不同項(xiàng)目之間也未能建立相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議對非遺保護(hù)的數(shù)字化進(jìn)行規(guī)范和指導(dǎo)。同時(shí)，許多非遺保護(hù)項(xiàng)目并未遵守同國際元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)字圖書館建設(shè)的最新標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，難以與國外項(xiàng)目進(jìn)行交流與共享。這種現(xiàn)象導(dǎo)致了不同的非遺保護(hù)項(xiàng)目難以共享資源，存在重復(fù)勞動(dòng)等問題。
三、非遺保護(hù)數(shù)字化的未來
一.b-isdn的應(yīng)用
在幾種高速廣域網(wǎng)技術(shù)：smds（switchmultimegabitdataservice交換式多兆位數(shù)據(jù)服務(wù)）、幀中繼（framerelay）、b-isdn(broadbandintegratedservicesdigitalnetwork寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng))之中，b-isdn用一種新的網(wǎng)絡(luò)替代現(xiàn)有的電話網(wǎng)及各種專用網(wǎng)，這種單一的綜合網(wǎng)可以傳輸各類信息，與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)相比，要提供極高的數(shù)據(jù)傳輸率，且有可能提供大量新的服務(wù)，包括點(diǎn)播電視、電視廣播、動(dòng)態(tài)多媒體電子郵件、可視電話、cd質(zhì)量的音樂、局域網(wǎng)互聯(lián)、用于科研和工業(yè)的高速數(shù)據(jù)傳送，以及其它很多甚至現(xiàn)今還未想到的服務(wù)。
歸納這些服務(wù)可分為交互服務(wù)和傳播服務(wù)兩大類，從特征上看分三點(diǎn)：
（1）不是所有的服務(wù)都要求很高的傳輸速率和帶寬，但活動(dòng)圖象傳輸服務(wù)及高速數(shù)據(jù)通信有這種要求，例如tv傳播要求30mbps，hdtv傳播要求130mbps。
（2）某些服務(wù)有很高的猝發(fā)性，如面向連接的數(shù)據(jù)傳送為1mbps~50mbps,文本傳送為1mbps~20mbps,電視會(huì)議為1mbps~5mbps。
（3）對網(wǎng)絡(luò)的要求是能支持各種不同速率的服務(wù)，能支持猝發(fā)性的通信，要考慮信息丟失敏感的應(yīng)用和時(shí)延敏感的應(yīng)用。
二.atm技術(shù)
(一).atm與b-isdn
使b-isdn有可能實(shí)現(xiàn)的一種技術(shù)稱為異步轉(zhuǎn)移模式atm（asynchronoustransfermode），atm技術(shù)的發(fā)展是順應(yīng)多媒體傳輸?shù)囊蟆６嗝襟w（語音/圖象）的傳輸特點(diǎn)和傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸不同，數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)是允許延時(shí)，但不能有差錯(cuò)，數(shù)據(jù)的差錯(cuò)將導(dǎo)致數(shù)據(jù)含義的不同，引起錯(cuò)誤的結(jié)果；語音/圖象傳輸?shù)奶攸c(diǎn)是信息量大，實(shí)時(shí)性高，但允許有少量的差錯(cuò)，差錯(cuò)只能影響當(dāng)時(shí)的語音/圖象的質(zhì)量。雖然可以使用各種壓縮技術(shù)，但多媒體的信息量仍然驚人，尤其是多媒體傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性要求使得其它技術(shù)難以適應(yīng)，于是出現(xiàn)了一種新的交換技術(shù)：atm交換技術(shù)。
(二).atm信元
atm是用一種稱為信元的、小的、固定大小的分組傳送所有的信息。信元長度為53個(gè)字節(jié)，其中信元頭占5個(gè)字節(jié)，信息域占48個(gè)字節(jié)，信元頭的主要功能是信元的網(wǎng)絡(luò)路由。
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atm交換采用異步時(shí)分多路復(fù)用(atdm)技術(shù)，用戶數(shù)據(jù)被組合成信元，在atm網(wǎng)絡(luò)中分時(shí)傳輸。下圖是數(shù)據(jù)在atm中的發(fā)送和接收過程：
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各個(gè)源依據(jù)自己的速率產(chǎn)生數(shù)據(jù)，并把它們送到打包器中，將數(shù)據(jù)組裝成包，當(dāng)打包器中有了一個(gè)完整的信元時(shí)，就把它送到多路復(fù)用器中，多路復(fù)用器把信元插入網(wǎng)絡(luò)的下一個(gè)可用的時(shí)間槽中，接收方的過程正好相反。atm的異步時(shí)分復(fù)用模式克服了傳統(tǒng)的分組交換延遲不確定和線路交換帶寬沒有充分利用的缺點(diǎn)，是這兩種交換模式優(yōu)點(diǎn)的集合。
(三).atm交換機(jī)制
atm交換支持不同的傳輸媒體（雙絞線、同軸電纜和單模/多模光纖），提供不同的傳輸速率（25mbps、45mbps、155mbps…625mbps）;可以組建不同規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)（局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)），同時(shí)支持?jǐn)?shù)據(jù)、數(shù)字化語音/圖象的傳輸，針對不同應(yīng)用對數(shù)據(jù)傳輸可靠性和實(shí)時(shí)性的需求，采用了不同的處理策略。atm交換以信元為單位，并在信元中增加了可丟棄標(biāo)識和優(yōu)先級，并支持帶寬預(yù)約，確保具有實(shí)時(shí)性要求的數(shù)據(jù)可以優(yōu)先傳遞；同時(shí)atm交換機(jī)簡化差錯(cuò)控制和流量控制的功能，減少結(jié)點(diǎn)處理延時(shí)，使得傳輸速率可達(dá)gbps的數(shù)量級。
atm交換機(jī)制的具體實(shí)現(xiàn)要從atm的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)說起：
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1)傳輸通路：它是網(wǎng)絡(luò)部件的延伸和擴(kuò)展，它匯集和分解傳輸系統(tǒng)的有效負(fù)載，屬于物理層。
(2)虛擬通道(vc)：用于描述atm信元單向傳送的一個(gè)概念，信元與一個(gè)唯一的虛擬通道標(biāo)識符(vci)相聯(lián)系。
(3)虛擬通路(vp)：用于描述虛擬通路的atm信元單向傳輸?shù)囊粋€(gè)概念，vc和vp都屬于atm層。很顯然，vc包含于vp之中。
(4)虛擬通道鏈路：在兩個(gè)順序的atm實(shí)體間單向傳送atm信元的能力，在atm實(shí)體處轉(zhuǎn)換vci值。
(5)虛擬通路鏈路：類似于虛擬通道鏈路。
(6)虛擬通道連接(vcc)：vc鏈路的一個(gè)連接。
(7)虛擬通路連接(vpc)：vp鏈路的一個(gè)連接。
虛擬通道和虛擬通路都是用來描述atm信元單向傳輸?shù)穆酚?。每個(gè)虛擬通路可以用復(fù)用方式容納多達(dá)65535個(gè)虛擬通道，屬于同一虛擬通道的信元群，擁有相同的虛擬通道標(biāo)識號(vci)，它是信元頭的一部分。屬于同一虛擬通路的不同虛擬通道的信元群，擁有相同的虛擬通路標(biāo)識符(vpc)，它也是信元頭的一部分。
當(dāng)發(fā)送端要和接收端通信時(shí)，發(fā)送端先發(fā)送要求連接的控制信號，接收端收到該信號并同意建立后，一個(gè)虛擬線路被建立起來，用vpi和vci表示。
虛擬線路建立后，需要傳送的信息被分割成套53字節(jié)的信元，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳送到對方。在虛擬線路中，相鄰兩個(gè)交換點(diǎn)間信元的vci，vpi值保持不變，此兩點(diǎn)間形成一vc鏈路，一串vc鏈路相連形成vc連接vcc。相應(yīng)的，vp鏈路和vp連接也可以類似的方式形成。vci，vpi值在經(jīng)過atm交換點(diǎn)時(shí)，該vp交換點(diǎn)根據(jù)vp連接的目的地，將輸入信元的vpi值改為要導(dǎo)向接收端的新的vpi值賦予信元頭輸出。以上過程稱為vp交換，vc交換與此類似。由此可知，atm可利用vc和vp達(dá)到交換與傳輸數(shù)據(jù)的目的。
這里要特別提到信元頭中的信元優(yōu)先權(quán)（clp），設(shè)置clp位以標(biāo)識較低優(yōu)先權(quán)的信元，在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生沖突時(shí)，首先被刪去的就是這些較低優(yōu)先權(quán)的信元，這一點(diǎn)在多媒體傳輸中十分重要。
(四).atm的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。
atm的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境由atm終端系統(tǒng)和atm網(wǎng)絡(luò)組成。
atm終端系統(tǒng)（又稱atm站點(diǎn)）包括atm的用戶設(shè)備，可以是主機(jī)（工作站、服務(wù)器等），互連設(shè)備（橋接器、路由器等），這些設(shè)備必須配置atm適配卡，獲得一個(gè)atm網(wǎng)絡(luò)地址，atm適配卡有不同速率和不同接口，滿足不同需要。
atm網(wǎng)絡(luò)由atm交換機(jī)和傳輸媒體組成，其中傳輸媒體主要是雙絞線和光纖。atm交換機(jī)則被劃分為多個(gè)檔次。工作組atm交換機(jī)主要用于桌面用戶的接入，其上行端口速率可選擇155mbps或更高，下行端口為25mbps。園區(qū)級atm交換機(jī)應(yīng)用于一般企業(yè)規(guī)模的atm網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造，形成atm主干網(wǎng)，連接atm路由器，lan交換器和主干級服務(wù)器。企業(yè)級atm交換機(jī)則更適合構(gòu)成大規(guī)模廣域企業(yè)網(wǎng)的核心主干網(wǎng)絡(luò)，主要用于連接工作組atm交換機(jī)和其它atm設(shè)備。
關(guān)鍵詞：數(shù)字圖像；圖像壓縮；壓縮技術(shù)；任意形狀可視對象編碼
Abstract:Digitalimagecompressiontechnologyisofspecialintrestforthefasttransmissionandreal-timeprocesssingofdigitalimageinformationontheinternet.Thepaperintroducesseveralkindsofthemostimportantimagecompressionalgorithmsatpresent:JPEG,JPEG2000,fractalimagecompressionandwavelettransformationimagecompression,andsummarizestheiradvantageanddisadvantageanddevelopmentprospect.Thenitintroducessimplythepresentdevelopmentofcodingalgorithmsaboutarbitraryshapevideoobject,andindicatesthealgorithmshaveahighcompressionrate.
Keyword:Digitalimage;Imagecompression;Compresstechnique;Arbitraryshapevisibleobjectcode
一、引言
隨著多媒體技術(shù)和通訊技術(shù)的不斷發(fā)展，多媒體娛樂、信息高速公路等不斷對信息數(shù)據(jù)的存儲和傳輸提出了更高的要求，也給現(xiàn)有的有限帶寬以嚴(yán)峻的考驗(yàn)，特別是具有龐大數(shù)據(jù)量的數(shù)字圖像通信，更難以傳輸和存儲，極大地制約了圖像通信的發(fā)展，因此圖像壓縮技術(shù)受到了越來越多的關(guān)注。圖像壓縮的目的就是把原來較大的圖像用盡量少的字節(jié)表示和傳輸，并且要求復(fù)原圖像有較好的質(zhì)量。利用圖像壓縮，可以減輕圖像存儲和傳輸?shù)呢?fù)擔(dān)，使圖像在網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)快速傳輸和實(shí)時(shí)處理。
圖像壓縮編碼技術(shù)可以追溯到1948年提出的電視信號數(shù)字化，到今天已經(jīng)有50多年的歷史了[1]。在此期間出現(xiàn)了很多種圖像壓縮編碼方法，特別是到了80年代后期以后，由于小波變換理論，分形理論，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論，視覺仿真理論的建立，圖像壓縮技術(shù)得到了前所未有的發(fā)展，其中分形圖像壓縮和小波圖像壓縮是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。本文對當(dāng)前最為廣泛使用的圖像壓縮算法進(jìn)行綜述，討論了它們的優(yōu)缺點(diǎn)以及發(fā)展前景。
二、JPEG壓縮
負(fù)責(zé)開發(fā)靜止圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)的“聯(lián)合圖片專家組”（JointPhotographicExpertGroup,簡稱JPEG），于1989年1月形成了基于自適應(yīng)DCT的JPEG技術(shù)規(guī)范的第一個(gè)草案，其后多次修改，至1991年形成ISO10918國際標(biāo)準(zhǔn)草案，并在一年后成為國際標(biāo)準(zhǔn)，簡稱JPEG標(biāo)準(zhǔn)。
1．JPEG壓縮原理及特點(diǎn)
JPEG算法中首先對圖像進(jìn)行分塊處理，一般分成互不重疊的大小的塊，再對每一塊進(jìn)行二維離散余弦變換（DCT）。變換后的系數(shù)基本不相關(guān)，且系數(shù)矩陣的能量集中在低頻區(qū)，根據(jù)量化表進(jìn)行量化，量化的結(jié)果保留了低頻部分的系數(shù)，去掉了高頻部分的系數(shù)。量化后的系數(shù)按zigzag掃描重新組織，然后進(jìn)行哈夫曼編碼。JPEG的特點(diǎn)如下：
優(yōu)點(diǎn)：（1）形成了國際標(biāo)準(zhǔn)；（2）具有中端和高端比特率上的良好圖像質(zhì)量。
缺點(diǎn)：（1）由于對圖像進(jìn)行分塊，在高壓縮比時(shí)產(chǎn)生嚴(yán)重的方塊效應(yīng)；（2）系數(shù)進(jìn)行量化，是有損壓縮；（3）壓縮比不高，小于50[2]。
JPEG壓縮圖像出現(xiàn)方塊效應(yīng)的原因是：一般情況下圖像信號是高度非平穩(wěn)的，很難用Gauss過程來刻畫，并且圖像中的一些突變結(jié)構(gòu)例如邊緣信息遠(yuǎn)比圖像平穩(wěn)性重要，用余弦基作圖像信號的非線性逼近其結(jié)果不是最優(yōu)的[3]。
2．JPEG壓縮的研究狀況及其前景[2]
針對JPEG在高壓縮比情況下，產(chǎn)生方塊效應(yīng)，解壓圖像較差，近年來提出了不少改進(jìn)方法，最有效的是下面的兩種方法：
（1）DCT零樹編碼
DCT零樹編碼把DCT塊中的系數(shù)組成log2N個(gè)子帶，然后用零樹編碼方案進(jìn)行編碼。在相同壓縮比的情況下，其PSNR的值比EZW高。但在高壓縮比的情況下，方塊效應(yīng)仍是DCT零樹編碼的致命弱點(diǎn)。
（2）層式DCT零樹編碼
此算法對圖像作的DCT變換，將低頻塊集中起來，做反DCT變換；對新得到的圖像做相同變換，如此下去，直到滿足要求為止。然后對層式DCT變換及零樹排列過的系數(shù)進(jìn)行零樹編碼。
JPEG壓縮的一個(gè)最大問題就是在高壓縮比時(shí)產(chǎn)生嚴(yán)重的方塊效應(yīng)，因此在今后的研究中，應(yīng)重點(diǎn)解決DCT變換產(chǎn)生的方塊效應(yīng)，同時(shí)考慮與人眼視覺特性相結(jié)合進(jìn)行壓縮。
三、JEPG2000壓縮
JPEG2000是由ISO/IECJTCISC29標(biāo)準(zhǔn)化小組負(fù)責(zé)制定的全新靜止圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)。一個(gè)最大改進(jìn)是它采用小波變換代替了余弦變換。2000年3月的東京會(huì)議，確定了彩色靜態(tài)圖像的新一代編碼方式—JPEG2000圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)的編碼算法。
1．JPEG2000壓縮原理及特點(diǎn)
JPEG2000編解碼系統(tǒng)的編碼器和解碼器的框圖如圖1所示[4]。
編碼過程主要分為以下幾個(gè)過程：預(yù)處理、核心處理和位流組織。預(yù)處理部分包括對圖像分片、直流電平（DC）位移和分量變換。核心處理部分由離散小波變換、量化和熵編碼組成。位流組織部分則包括區(qū)域劃分、碼塊、層和包的組織。
JPEG2000格式的圖像壓縮比，可在現(xiàn)在的JPEG基礎(chǔ)上再提高10%~30%，而且壓縮后的圖像顯得更加細(xì)膩平滑。對于目前的JPEG標(biāo)準(zhǔn)，在同一個(gè)壓縮碼流中不能同時(shí)提供有損和無損壓縮，而在JPEG2000系統(tǒng)中，通過選擇參數(shù)，能夠?qū)D像進(jìn)行有損和無損壓縮?，F(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上的JPEG圖像下載時(shí)是按“塊”傳輸?shù)?，而JPEG2000格式的圖像支持漸進(jìn)傳輸，這使用戶不必接收整個(gè)圖像的壓縮碼流。由于JPEG2000采用小波技術(shù)，可隨機(jī)獲取某些感興趣的圖像區(qū)域（ROI）的壓縮碼流，對壓縮的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸、濾波等操作[4]。
圖1JPEG2000壓縮編碼與解壓縮的總體流程
2．JPEG2000壓縮的前景
JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)適用于各種圖像的壓縮編碼。其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)↖nternet、傳真、打印、遙感、移動(dòng)通信、醫(yī)療、數(shù)字圖書館和電子商務(wù)等[5]。JPEG2000圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)將成為21世紀(jì)的主流靜態(tài)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)。
四、小波變換圖像壓縮
1．小波變換圖像壓縮原理
小波變換用于圖像編碼的基本思想就是把圖像根據(jù)Mallat塔式快速小波變換算法進(jìn)行多分辨率分解。其具體過程為：首先對圖像進(jìn)行多級小波分解，然后對每層的小波系數(shù)進(jìn)行量化，再對量化后的系數(shù)進(jìn)行編碼。小波圖像壓縮是當(dāng)前圖像壓縮的熱點(diǎn)之一，已經(jīng)形成了基于小波變換的國際壓縮標(biāo)準(zhǔn)，如MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)，及如上所述的JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)[2]。
2．小波變換圖像壓縮的發(fā)展現(xiàn)狀及前景
目前3個(gè)最高等級的小波圖像編碼分別是嵌入式小波零樹圖像編碼（EZW），分層樹中分配樣本圖像編碼（SPIHT）和可擴(kuò)展圖像壓縮編碼（EBCOT）。
（1）EZW編碼器[6]
1993年，Shapiro引入了小波“零樹”的概念，通過定義POS、NEG、IZ和ZTR四種符號進(jìn)行空間小波樹遞歸編碼，有效地剔除了對高頻系數(shù)的編碼，極大地提高了小波系數(shù)的編碼效率。此算法采用漸進(jìn)式量化和嵌入式編碼模式，算法復(fù)雜度低。EZW算法打破了信息處理領(lǐng)域長期篤信的準(zhǔn)則：高效的壓縮編碼器必須通過高復(fù)雜度的算法才能獲得，因此EZW編碼器在數(shù)據(jù)壓縮史上具有里程碑意義。
（2）EBCOT編碼器[8]
優(yōu)化截?cái)帱c(diǎn)的嵌入塊編碼方法（EBCOT）首先將小波分解的每個(gè)子帶分成一個(gè)個(gè)相對獨(dú)立的碼塊，然后使用優(yōu)化的分層截?cái)嗨惴▽@些碼塊進(jìn)行編碼，產(chǎn)生壓縮碼流，結(jié)果圖像的壓縮碼流不僅具有SNR可擴(kuò)展而且具有分辨率可擴(kuò)展，還可以支持圖像的隨機(jī)存儲。比較而言，EBCOT算法的復(fù)雜度較EZW和SPIHT有所提高，其壓縮性能比SPIHT略有提高。
小波圖像壓縮被認(rèn)為是當(dāng)前最有發(fā)展前途的圖像壓縮算法之一。小波圖像壓縮的研究集中在對小波系數(shù)的編碼問題上。在以后的工作中，應(yīng)充分考慮人眼視覺特性，進(jìn)一步提高壓縮比，改善圖像質(zhì)量。并且考慮將小波變換與其他壓縮方法相結(jié)合。例如與分形圖像壓縮相結(jié)合是當(dāng)前的一個(gè)研究熱點(diǎn)[2]。
（3）SPIHT編碼器[7]
由Said和Pearlman提出的分層小波樹集合分割算法（SPIHT）則利用空間樹分層分割方法，有效地減小了比特面上編碼符號集的規(guī)模。同EZW相比，SPIHT算法構(gòu)造了兩種不同類型的空間零樹，更好地利用了小波系數(shù)的幅值衰減規(guī)律。同EZW編碼器一樣，SPIHT編碼器的算法復(fù)雜度低，產(chǎn)生的也是嵌入式比特流，但編碼器的性能較EZW有很大的提高。
五、分形圖像壓縮
1988年，Barnsley通過實(shí)驗(yàn)證明分形圖像壓縮可以得到比經(jīng)典圖像編碼技術(shù)高幾個(gè)數(shù)量級的壓縮比。1990年，Barnsley的學(xué)生A.E.Jacquin提出局部迭代函數(shù)系統(tǒng)理論后，使分形用于圖像壓縮在計(jì)算機(jī)上自動(dòng)實(shí)現(xiàn)成為可能。
1．分形圖像壓縮的原理
分形壓縮主要利用自相似的特點(diǎn)，通過迭代函數(shù)系統(tǒng)（IteratedFunctionSystem,IFS）實(shí)現(xiàn)。其理論基礎(chǔ)是迭代函數(shù)系統(tǒng)定理和拼貼定理。
分形圖像壓縮把原始圖像分割成若干個(gè)子圖像，然后每一個(gè)子圖像對應(yīng)一個(gè)迭代函數(shù)，子圖像以迭代函數(shù)存儲，迭代函數(shù)越簡單，壓縮比也就越大。同樣解碼時(shí)只要調(diào)出每一個(gè)子圖像對應(yīng)的迭代函數(shù)反復(fù)迭代，就可以恢復(fù)出原來的子圖像，從而得到原始圖像[9]。
2．幾種主要分形圖像編碼技術(shù)[9]
隨著分形圖像壓縮技術(shù)的發(fā)展，越來越多的算法被提出，基于分形的不同特征，可以分成以下幾種主要的分形圖像編碼方法。
（1）尺碼編碼方法
尺碼編碼方法是基于分形幾何中利用小尺度度量不規(guī)則曲線長度的方法，類似于傳統(tǒng)的亞取樣和內(nèi)插方法，其主要不同之處在于尺度編碼方法中引入了分形的思想，尺度隨著圖像各個(gè)組成部分復(fù)雜性的不同而改變。
（2）迭代函數(shù)系統(tǒng)方法
迭代函數(shù)系統(tǒng)方法是目前研究最多、應(yīng)用最廣泛的一種分形壓縮技術(shù)，它是一種人機(jī)交互的拼貼技術(shù)，它基于自然界圖像中普遍存在的整體和局部自相關(guān)的特點(diǎn)，尋找這種自相關(guān)映射關(guān)系的表達(dá)式，即仿射變換，并通過存儲比原圖像數(shù)據(jù)量小的仿射系數(shù)，來達(dá)到壓縮的目的。如果尋得的仿射變換簡單而有效，那么迭代函數(shù)系統(tǒng)就可以達(dá)到極高的壓縮比。
（3）A-E-Jacquin的分形方案
A-E-Jacquin的分形方案是一種全自動(dòng)的基于塊的分形圖像壓縮方案，它也是一個(gè)尋找映射關(guān)系的過程，但尋找的對象域是將圖像分割成塊之后的局部與局部的關(guān)系。在此方案中還有一部分冗余度可以去除，而且其解碼圖像中存在著明顯的方塊效應(yīng)。
3．分形圖像壓縮的前景[2]
雖然分形圖像壓縮在圖像壓縮領(lǐng)域還不占主導(dǎo)地位，但是分形圖像壓縮既考慮局部與局部，又考慮局部與整體的相關(guān)性，適合于自相似或自仿射的圖像壓縮，而自然界中存在大量的自相似或自仿射的幾何形狀，因此它的適用范圍很廣。
六、其它壓縮算法
除了以上幾種常用的圖像壓縮方法以外，還有：NNT（數(shù)論變換）壓縮、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的壓縮方法、Hibert掃描圖像壓縮方法、自適應(yīng)多相子帶壓縮方法等，在此不作贅述。下面簡單介紹近年來任意形狀紋理編碼的幾種算法[10]~[13]。
（1）形狀自適應(yīng)DCT（SA-DCT）算法
SA-DCT把一個(gè)任意形狀可視對象分成的圖像塊，對每塊進(jìn)行DCT變換，它實(shí)現(xiàn)了一個(gè)類似于形狀自適應(yīng)GilgeDCT[10][11]變換的有效變換，但它比GilgeDCT變換的復(fù)雜度要低?？墒牵琒A-DCT也有缺點(diǎn)，它把像素推到與矩形邊框的一個(gè)側(cè)邊相平齊，因此一些空域相關(guān)性可能丟失，這樣再進(jìn)行列DCT變換，就有較大的失真了[11][14][15]。
（2）形狀自適應(yīng)離散小波變換（SA-DWT）
Li等人提出了一種新穎的任意形狀對象編碼，SA-DWT編碼[18]~[22]。這項(xiàng)技術(shù)包括SA-DWT和零樹熵編碼的擴(kuò)展（ZTE），以及嵌入式小波編碼（EZW）。SA-DWT的特點(diǎn)是：經(jīng)過SA-DWT之后的系數(shù)個(gè)數(shù)，同原任意形狀可視對象的像素個(gè)數(shù)相同；小波變換的空域相關(guān)性、區(qū)域?qū)傩砸约白訋еg的自相似性，在SA-DWT中都能很好表現(xiàn)出來；對于矩形區(qū)域，SA-DWT與傳統(tǒng)的小波變換一樣。SA-DWT編碼技術(shù)的實(shí)現(xiàn)已經(jīng)被新的多媒體編碼標(biāo)準(zhǔn)MPEG-4的對于任意形狀靜態(tài)紋理的編碼所采用。
在今后的工作中，可以充分地利用人類視覺系統(tǒng)對圖像邊緣部分較敏感的特性，嘗試將圖像中感興趣的對象分割出來，對其邊緣部分、內(nèi)部紋理部分和對象之外的背景部分按不同的壓縮比進(jìn)行壓縮，這樣可以使壓縮圖像達(dá)到更大的壓縮比，更加便于傳輸。
（3）Egger方法
Egger等人[16][17]提出了一個(gè)應(yīng)用于任意形狀對象的小波變換方案。在此方案中，首先將可視對象的行像素推到與邊界框的右邊界相平齊的位置，然后對每行的有用像素進(jìn)行小波變換，接下來再進(jìn)行另一方向的小波變換。此方案，充分利用了小波變換的局域特性。然而這一方案也有它的問題，例如可能引起重要的高頻部分同邊界部分合并，不能保證分布系數(shù)彼此之間有正確的相同相位，以及可能引起第二個(gè)方向小波分解的不連續(xù)等。
七、總結(jié)
圖像壓縮技術(shù)研究了幾十年，取得了很大的成績，但還有許多不足，值得我們進(jìn)一步研究。小波圖像壓縮和分形圖像壓縮是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)，但二者也有各自的缺點(diǎn)，在今后工作中，應(yīng)與人眼視覺特性相結(jié)合?？傊瑘D像壓縮是一個(gè)非常有發(fā)展前途的研究領(lǐng)域，這一領(lǐng)域的突破對于我們的信息生活和通信事業(yè)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響。
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關(guān)鍵詞：數(shù)字廣播軟件無線電世界數(shù)字廣播（DRM）DAB
1數(shù)字調(diào)幅廣播技術(shù)的發(fā)展
1.1廣播技術(shù)的發(fā)展
從20世紀(jì)二十年代開始，商業(yè)廣播先后在美、蘇、英、德、法、中等國開播，在此后的近百年時(shí)間，廣播作為重要的傳媒工具，受到各國的重視。廣播無后經(jīng)歷了中波調(diào)幅、短波調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)頻立體聲幾個(gè)階段，表1羅列了部分國家的廣播發(fā)展情況。
表1世界主要國家的廣播發(fā)展情況
中波短波調(diào)頻調(diào)頻立體聲
美國192019421941/
蘇聯(lián)1922192919461960
英國192319381955/
法國1923193619501954
德國1923192919491958
中國1923193419741979
日本1925193519571969
1．2調(diào)幅廣播的優(yōu)勢
盡管調(diào)幅廣播的帶寬只有9kHz或10kHz，音質(zhì)無法與調(diào)頻立體聲相比，但是由于調(diào)幅廣播發(fā)展時(shí)間最久，全球標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，在任何地方購買的收音機(jī)在全球各地都能使用，接收工具簡單，而且可以方便地進(jìn)行室內(nèi)、外的便攜接收與車、船中的移動(dòng)接收。因此至今它仍然是世界上使用最廣泛的廣播媒體。
短波國際廣播則由于在國際交往中的極端重要性與最適合對象為財(cái)力處于中下層的聽眾，所以各國仍繼續(xù)大量投資支持短波業(yè)務(wù)。
今天，世界上有160多家國際廣播電臺在進(jìn)行著無形的“星球大戰(zhàn)”。美國之音（VOA）的一項(xiàng)研究甚至認(rèn)為：未來40年沒有其它媒體能以相同的優(yōu)點(diǎn)替代。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界現(xiàn)在已有3333座短波發(fā)射臺，12590府中波發(fā)射臺，25億臺調(diào)幅收音機(jī)，其中7億臺可收短波廣播。
1.3DRM的產(chǎn)生
由于調(diào)制廣播的競爭，音、視頻數(shù)字化的發(fā)展，傳媒手段的多樣化和九十年代開始的全球數(shù)字化浪潮，使許多廣播機(jī)構(gòu)認(rèn)識到，調(diào)幅廣播必須數(shù)字化才能適應(yīng)競爭日益激烈的傳媒環(huán)境，紛紛開始了數(shù)字調(diào)幅廣播的試驗(yàn)。
德國電信（DT）從1994年11月開始進(jìn)行數(shù)字中被廣播的試驗(yàn)。法國湯姆喀斯特（Thomcast）公司則從1995年起斥巨資進(jìn)行數(shù)字調(diào)幅廣播系統(tǒng)的開發(fā)，并從1996年6月起演示了它的天波（SKYWANE）2000系統(tǒng)，到1998年4月，研制中的數(shù)字調(diào)幅廣播系統(tǒng)已至少有6個(gè)。
1994年，電聯(lián)曾要求各成員國提出數(shù)字系統(tǒng)的建議，并建議建立一個(gè)世界性的集團(tuán)以評估不同的方案，最終提出單一的建議由電聯(lián)推薦各國使用，由此誕生了DRM。DRM的全稱是DigitalRadioMondiale，其中Mondiale為法文，即“世界數(shù)字廣播”集團(tuán)（Consortium）。DRM于1998年3月在中國廣州宣告成立。到2002年2月，DRM已有來自27個(gè)國家的正式會(huì)員（Fullmembers）47個(gè)，和非正式會(huì)員（Associatemembers）25個(gè)。
1.4國內(nèi)外數(shù)字調(diào)幅廣播技術(shù)發(fā)展情況
目前，歐洲和北美的一些國家均研制了DRM接收設(shè)備，這些接收設(shè)備更接近于專業(yè)接收設(shè)備，主要采用計(jì)算機(jī)插板方式，絕大多數(shù)的解調(diào)、解碼工作均由基于DSP和計(jì)算機(jī)CPU的軟件完成，它們具有便于軟件更新，可以方便適應(yīng)不同標(biāo)準(zhǔn)和新業(yè)務(wù)，便于在線測試，可以方便地使用各種分析工具等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)具有體積大（一般需計(jì)算機(jī)，也有較小的），功耗大（普通干電池?zé)o法滿足工作），不兼容原有設(shè)備等缺點(diǎn)?？陀^地講，這些設(shè)備只能算作實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的設(shè)備，不具備投放市場的能力。
我國在數(shù)字廣播領(lǐng)域與國際完全同步（DRM集團(tuán)在我國成立足以說明），國內(nèi)已經(jīng)有了類似的產(chǎn)品，水平與國外產(chǎn)品沒有明顯珠差距。
圖2
1.5DRM技術(shù)發(fā)展的機(jī)遇與挑戰(zhàn)
DRM系統(tǒng)已基本成熟，即將進(jìn)入實(shí)施階段。但是，一項(xiàng)新技術(shù)能否在全球推廣，技術(shù)本身的先進(jìn)性與可行性雖是前提，卻遠(yuǎn)非決定因素，市場條件和消費(fèi)者的接受程度十分關(guān)鍵。歷史上已經(jīng)有不少成功的經(jīng)驗(yàn)與失敗的教訓(xùn)，DRM也把實(shí)施問題看作為嚴(yán)重挑戰(zhàn)，還把影響國家或地區(qū)一級啟動(dòng)新技術(shù)的因素歸納為以下幾點(diǎn)：①技術(shù)變更的步伐；②進(jìn)口或出口控制；③市場成熟性；④財(cái)富或個(gè)人可支配的收入（PDI）；⑤法規(guī)；⑥消費(fèi)者是否是新技術(shù)的早期采用者。
為使DRM取得成功，需要處理好三個(gè)關(guān)鍵性因素，即廣播機(jī)構(gòu)/網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行者、接收機(jī)制造商與聽眾之間的關(guān)系?？梢粤谐鲆韵碌膶?shí)話依賴關(guān)系表（見表2）。
表2實(shí)施依賴關(guān)系表
參與者依賴性關(guān)鍵推動(dòng)者
廣播機(jī)構(gòu)/網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行者接收機(jī)可用性聽眾市場頻譜可用性
法規(guī)協(xié)議
發(fā)射機(jī)可用性
接收機(jī)制制造商內(nèi)容可用性聽眾市場低知識產(chǎn)權(quán)費(fèi)用
市場規(guī)模
廣播機(jī)構(gòu)簽約承擔(dān)義務(wù)
芯片組可用性
聽眾接收機(jī)可用性內(nèi)容可用性信息的需要
接收機(jī)的費(fèi)用
明確的獨(dú)特銷售點(diǎn)
1．6DRAM在我國發(fā)展的前景
我國是AM廣播的大國，新世紀(jì)開始實(shí)話的西部創(chuàng)新工程還將進(jìn)一步擴(kuò)大AM廣播的規(guī)模，提高廣播覆蓋率與改變邊遠(yuǎn)地區(qū)空中秩序。
1998年的廣州會(huì)議已注意到了中國這樣的大國不容易由調(diào)頻（FM）廣播覆蓋（注：中國的陸地面積與歐洲大致相當(dāng)，比美國本土大200萬平方公里，中國最小的浙江省相當(dāng)于比、荷、丹三國的總和，新疆則相當(dāng)于三個(gè)歐洲大國德、法、西的總和），因而數(shù)字調(diào)幅廣播具有很大的市場。由于許多重要的國際廣播機(jī)構(gòu)一直積極參與DRM的活動(dòng)，今后這些機(jī)構(gòu)很可能較早地開始數(shù)字化的短波國際廣播，從而使他們的國際廣播效果大大改善與具有良好的抗干擾性。
我國雖然從1997年起就一直關(guān)注與跟蹤數(shù)字AM廣播的發(fā)展，北京廣播學(xué)院還進(jìn)行了計(jì)算機(jī)模擬試驗(yàn)。但鑒于DRM很快進(jìn)入實(shí)話階段，美國開發(fā)與評價(jià)IBOCDAB技術(shù)有較大進(jìn)展，日本也參加了DRM，因此應(yīng)該更加積極地創(chuàng)造條件，早日在我國開展相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室與現(xiàn)場測試，積累自己的數(shù)據(jù)（中國地形復(fù)雜，橫跨寒、溫、熱三帶，電離層條件也不同），并爭取有自己的知識產(chǎn)權(quán)，還要利用作為國際電聯(lián)與亞廣聯(lián)成員的條件和參加各種國際會(huì)議與相關(guān)活動(dòng)的機(jī)會(huì)，積極了解國際新進(jìn)展，調(diào)整與確定發(fā)展我國數(shù)字聲音廣播的方針政策與計(jì)劃日程，積極維護(hù)中國在二十一世紀(jì)數(shù)字調(diào)幅廣播領(lǐng)域的權(quán)益。
2軟件無線電技術(shù)的發(fā)展
軟件無線電技術(shù)是近年來新興的一種技術(shù)，它最早由MITRE公司的約瑟夫·米托拉（Joseph.Mitola）在1992年5月“美國遠(yuǎn)程系統(tǒng)會(huì)議（NationalTelesystemsConference）”上提出。該項(xiàng)技術(shù)一經(jīng)提出就在世界上產(chǎn)生了重大影響，受到了各方的高度重視。
軟件無線電技術(shù)的核心思想是軟件無線電技術(shù)將寬帶的A/D變換器盡可能的靠近射頻天線，即盡可能早的將接收到的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，最大程度上通過DSP軟件來實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)的各種功能。圖1為理想軟件無線電系統(tǒng)組成框圖。
作為軟件無線電技術(shù)載體的軟件無線電電臺是“用軟件定義波段、調(diào)制方式、信號波形的電臺。信號波形由數(shù)字信號采樣產(chǎn)生，用寬帶的數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬信號，可能還要由中頻上變頻到射頻。類似地，接收機(jī)使用寬帶的模數(shù)轉(zhuǎn)換器獲得該軟件無線電電臺節(jié)點(diǎn)所有波段的信號。接收機(jī)用通用處理器上的軟件完成信號的提取，下變頻和解調(diào)?！保s瑟夫·米托拉給軟件無線電電臺做的定義。）
理想的軟件無線電電臺應(yīng)該擁有在全頻帶工作的能力，具有極大的靈活性，任何功能的改變或增加都可以通過軟件升級來完成。由于實(shí)際條件的限制，比如寬帶前端射頻模塊的性能不夠理想、寬帶A/D/A的工作帶寬和采樣速率有限、DSP的處理能力不足、總線數(shù)據(jù)受限等，導(dǎo)致在目前的技術(shù)條件下無線實(shí)現(xiàn)上述理想軟件無線電系統(tǒng)。為了使得軟件無線電技術(shù)可以應(yīng)用于實(shí)踐，就在理想軟件無線電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了若干限制條件，使得軟件無線電犧牲了一些靈活性，換來了可實(shí)現(xiàn)性。
考慮到DRM目前的犧牲性，為了減小研發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)，可以考慮采用軟件無線電技術(shù)研制發(fā)射接收設(shè)備，在目前模擬數(shù)字混合暑期可以兼容原有的模擬設(shè)備，隨著社會(huì)的發(fā)展，當(dāng)DRM技術(shù)成為主流技術(shù)時(shí)通過軟件升級就可以將用于兼容的資源專用作數(shù)字廣播質(zhì)量的提升，從而最大限度的保護(hù)用戶的利益。
3基于軟件無線電技術(shù)的DRM系統(tǒng)
3.1DRM的主要標(biāo)準(zhǔn)介紹
2001年4月4日ITU已通過DRM的標(biāo)準(zhǔn)建議書為ITU-RBS.1514,2001年9月通過歐洲標(biāo)準(zhǔn)為ETSITS101980V1.1.1。單個(gè)調(diào)幅頻道碼率可達(dá)24kbps，雙頻道可達(dá)72kbps。在ETSITS101980V1.1.1標(biāo)準(zhǔn)中，主要規(guī)定了了頻道使用模式、信源泉編碼方式、復(fù)用情況、信道編碼與數(shù)字調(diào)制方式等內(nèi)容。
具體來說DRM信號有三種頻道使用模式：半個(gè)頻道、一個(gè)頻道和四個(gè)頻道。半個(gè)頻道的模式可以用作模擬和數(shù)字同播，作為模擬和數(shù)字廣播的平滑過渡的方法。信源編碼推薦了四種方式：MPEG-4AAC（高級音頻編碼），MPEGCELP（刺激線性預(yù)測編碼），MPEGHVXC（諧波矢量刺激編碼），SBR（頻帶復(fù)制編碼）。復(fù)用情況比較復(fù)雜，包括信道復(fù)用、幀復(fù)用、業(yè)務(wù)復(fù)用、數(shù)字復(fù)用等。信道編碼與數(shù)字調(diào)制方式包括擾碼生成多項(xiàng)式（x9+x5+1）、TCM編碼方式采用刪除卷級碼與QAM調(diào)制結(jié)合的方式，交織深度分為短交織（交織長度為0.4s）和長交織（交織長度為2s），數(shù)字調(diào)制方式采用OFDM和QAM調(diào)制。
3.2國外同類產(chǎn)品（SKYWAVE2000）的性能
SKYWAVE2000采用的基本技術(shù)情況如表3所示。
表3SKYWAVE2000采用的基本技術(shù)情況
頻譜適用波段LF、MF、HF
帶寬選擇復(fù)用
與現(xiàn)有范圍的兼容YES
帶外發(fā)射與發(fā)射機(jī)Tx有關(guān)
單頻網(wǎng)絡(luò)支持YES
頻譜掩蔽在選定的帶寬內(nèi)為矩形
系統(tǒng)特性調(diào)制/信道編碼TCM+RSOFDM/QAM（8、16、64、256）
混合/同播方式Y(jié)ES（DSB/VSB）
音頻編碼MPEG-2Layer3,在電路實(shí)施中等待MPEG-4
靈活性YES
交織深度長交織6.6s
短交織0.3s
比特率Min6kbps
Max36kbps
靈活性YES
發(fā)射機(jī)峰值/平均值功率比4-8dB(與工作模式有關(guān))
SKYWAVE2000的數(shù)字編碼與調(diào)制原理框圖見圖2。
3.3基于軟件無線電技術(shù)的DRM系統(tǒng)接收機(jī)
鑒于廣播的特點(diǎn)：帶寬窄，一般為9kHz～10kHz；信號動(dòng)態(tài)范圍大，短波波段的動(dòng)態(tài)范圍高達(dá)120dB以上。在軟件無線電電臺選用實(shí)現(xiàn)方案方面必須予以考慮。根據(jù)文獻(xiàn)[2]的論述，選擇了基于中頻采樣技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)：在A/D/A與天線之間增加一個(gè)寬帶變頻模塊，將全頻帶的信號變頻為一個(gè)固定的中頻，通過對該中頻處理實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能。圖3所示為中頻采樣軟件無線電系統(tǒng)的組成框圖。
3.4基于軟件無線電技術(shù)的DRM系統(tǒng)發(fā)射機(jī)
由于廣播自身的特點(diǎn)，相比于接收機(jī)，發(fā)射機(jī)的研制更為復(fù)雜。基于軟件無線電技術(shù)的DRM系統(tǒng)發(fā)射機(jī)由三個(gè)較為獨(dú)立的子系統(tǒng)：數(shù)字編碼與調(diào)制子系統(tǒng)、模擬處理子系統(tǒng)和發(fā)射子系統(tǒng)組成，其組成框圖及相互關(guān)系見圖4。
數(shù)字編碼與調(diào)制子系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)數(shù)字信號處理和幅度、相位的計(jì)算；模擬處理子系統(tǒng)負(fù)責(zé)將I、O的基帶復(fù)信號變換到無線發(fā)射頻率的調(diào)相信號或幅相信號；發(fā)射子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功率放大及信號發(fā)射。
圖5
3.5基于軟件無線電技術(shù)的DRM系統(tǒng)工作原理
基于軟件無線電技術(shù)的DRM系統(tǒng)工作原理如圖5所示：
圖5中，信源編碼、復(fù)用、能量分集、信道編碼、交織、數(shù)字基帶的OFDM映射部分的功能將在數(shù)字編碼與調(diào)制子系統(tǒng)中利用計(jì)算機(jī)的處理器、DSP處理器以及專用芯片等通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)。而無線射頻信號的生成、穩(wěn)定載波的產(chǎn)生等模擬處理功能將在模擬處理子系統(tǒng)中通過DDS、I、Q調(diào)制器等技術(shù)或?qū)Ｓ闷骷?shí)現(xiàn)。
數(shù)字廣播領(lǐng)域市場廣闊，具有很好的發(fā)展空間，目前世界各個(gè)主要發(fā)達(dá)國家都在此領(lǐng)域投入了相當(dāng)?shù)娜肆Α⑽锪?、?cái)力。我國在這一領(lǐng)域的研究水平與國際同步，更不能放棄這一優(yōu)勢。
