数字工具（精选五篇）
数字工具 篇1
报告指出, 法国学生的学习困难源于小学阶段, 正如2000 年诺贝尔经济学奖得主詹姆斯·海克曼所说的, 对抗不公平需要尽可能早地介入。在孩子出生时在健康、教育、安全或社会服务等领域多投入1 欧元相当于在日后阶段投入8 欧元。
报告指出, 数字化教学可以让学习更为个性化, 从而让每个学生可以解决自己在学习中遇到的不同难题, 同时数字化教学可以收集个体学习中的相关数据, 从而可以实现持续性地评价并提升学生的学业表现。另外, 数字化教学工具还有利于发展学生的自主性和创造力。
报告还指出, 技术不能够取代教师的作用, 教学改革需要特别强调数字化工具的合理性以及在使用数字化工具的时候让学生更加熟悉实验的方法, 利用数字化工具呈现认知科学的最新成果并个性化地诊断学生学业困难。
法国初等教育教师联合会 (SEPD) 的秘书长希尔则认为, 没有任何研究能够证明数字化工具可以自动或机械地改善孩子的学习, 如果相信有了平板电脑就可以防止学业失败, 那就上当了。事实上, 根据经济合作与发展组织在2015年发布的报告, 数字化教学工具的使用与学业成绩之间的关联性较低, 新的技术也不能弥补学生之间的能力差距。法国高级视听委员会 (CSA) 的专家甚至警告说, 3 岁之前接触数字工具反而会阻碍孩子的认知建构, 妨碍幼儿的成长。
数字时代的工具可以善加利用 篇2
保存和整理自己的作品是个不断调整的过程，最早我备份作品还用过光盘，但是实在是太麻烦，有时只是换了一台电脑就读不出来了，而且光盘也比较娇贵，所以后来我还是用硬盘。用硬盘备份后，故事就多了，一开始是存在家里的电脑里，很快就存满了，于是再加硬盘。加了两块硬盘以后，我就不敢再加了，一是确实没地方加了，二是我也不用同时看那么多资料。于是顺利“入坑”，添置了移动硬盘。很多不常用的照片都放在移动硬盘里，这为后来的灾难埋下了伏笔。
除了台式机，每个人可能都有笔记本，这些资料我会到处存，最后的结果就是照片很乱，这里放点那里放点，奇怪的是每当要用的时候就是找不到。更悲催的是，在用移动硬盘拷来拷去的次数多了之后，突然有一天移动硬盘就坏了，这时候你都不知道里边哪些东西保存过，哪些没保存过（有一次硬盘同时坏两块，每块的恢复费用要3000块，之前从不觉得那些资料有多重要，但是哪怕只要一个文件需要恢复，付出的代价都是极其惨重的，金钱是一方面，还特别耽误时间，还有可能因为个别的资料误事儿）。总结一句话，没有任何资料是不重要的，你无法仔细的去分类备份等级。无论是大师还是发烧友，无论是重要作品还是随手拍摄，都是最珍贵的，没有差别。备份太重要了，重要的资料备三份，一点都不夸张。当硬盘损坏的时候，你懂的，心痛、心碎、万念俱焚、痛不欲生。当你听到说“资料还在，可以恢复”的时候是有多开心！但是看到报价时，是有多绝望！吃一堑长一智，这是血泪的教训！重要的资料一定要备份！备份、备份、备份！
私有云 网络时代的个人存储方案
随着数码设备的普及，手机、PAD、笔记本这些设备之间的资料互通越来越重要，各自存储的话对空间本就不多的移动设备来说压力太大，这些设备之间往往可以进行同步，但各个品牌的同步功能都不大一样，而且同步逻辑混乱，所以后来我又放弃了使用同步功能。
网盘的出现，一开始确实解决了一部分问题，这样的使用方式方便了资料的调用，节省了时间成本。但到后期最大的问题是网盘不值得被信任，还是不能用网盘作为主力存储。在煎熬了一段时间之后，一个偶然的机会，了解到“私有云”，简直相见恨晚，之前所有问题都得到了解决。现在我们只要按照自己的意愿，系统性地简单整理一遍资料，就可以过上一劳永逸的智能生活了，剩下的备份、分享、照片管理统统交给私有云设备就可以。
这样的照片管理和整理工作，同之前文件夹目录管理的方式既有联系又有区别，很好的兼容了二者的优点，其实只要用过Lightroom的，对于智能存储上手都会很快，如果之前对照片管理有自己的心得的，更可以直接移植到新的智能管理系统中，做到无缝衔接的同时，给予更强大的扩展功能。
Lightroom解决照片整理
我上中学时开始学习摄影，当时还是胶片的时代。数码摄影时代来到之后，拍摄变成的平常的事情，所以有时不自觉的会多按快门了。现在我的作品，胶片和数字的都有，胶片肯定会转成数字文件，大多数情况下还是数字文件方便，现在我的数字文件总量有几个TB。照片的整理工作在胶片时代就是很让人头疼的事情，但现在看来，那个时代的整理工作似乎更有一些仪式感，有时还挺值得回味的：胶片盒、底片袋、幻灯片框、资料卡等等。
我的工作需要有很多拍摄活动，大多数是记录性质的，但是基本上马上就要开始分类整理，归档。再加上平时自己也保持着拍摄，所以基本上也是随着数码普及同时开始做简单的分类整理。真正意义上的作品整理还是伴随使用Photoshop和Lightroom之后，有需要批量编辑作品的情况出现后，随之就顺手整理。现在我重要的照片会随时整理，至少是按照习惯，有时间马上就整理，否则容易忘记。
数字工具 篇3
《20世纪西方多元美术鉴赏》既是教师组织课堂教学的辅助工具, 又是学生进行主题探究的自助餐。课件模块清晰、画面优雅、探究性强, 能够引发学生的学习兴趣;知识容量大、内容丰富有趣, 导航清晰、操作简单, 学生运用该工具能迅速掌握本课的重难点。
●制作背景
在初中美术欣赏课中, 教师往往先出示作品的图片让学生观察, 再讲解有关内容, 或者是让学生也参与这幅作品的讨论。这样的教学模式表面是师生互动, 但总感觉教师讲得很投入, 而学生反应不是很热烈, 甚至多数学生表现漠然, 好像美术欣赏课与他们无关, 美术欣赏课也就变成了教师和个别学生单一对话的课。一节课下来, 学生只能遵循教师的意愿欣赏几幅作品, 了解几个画家而已。可想而知, 这样的课堂教学效果并不好。我们知道学生的学习活动不是一个被动接受的过程, 而是一个主动参与的过程, 只有创设能引导学生主动参与的教学环境, 才能激发学生的学习兴趣, 培养学生掌握和运用知识的能力。
在教学中, 我发现初中学生对上网查阅资料还是比较感兴趣的, 他们喜欢自主地学习和思考, 不愿过多地听教师枯燥地灌输。因此, 我用PowerPoint 2010制作了学生喜闻乐见的数字化学习工具——《20世纪西方多元美术鉴赏》。学生运用此工具可以在较短的时间内了解大量的有关信息, 灵活自主地选择性学习, 轻松地掌握所要学的知识。
●教学内容分析与教学策略
本课选自鲁教版《美术》八年级下册, 第一单元《世界多元文化中的美术名作》中的活动三, 属于欣赏评述领域。本节课的学习目标有两个:一是通过学习了解20世纪西方各种绘画流派的特点, 形成多元化美术观;二是结合学生喜欢的美术作品, 让他们以自己的认识和理解, 书面评述美术名作的审美特征和文化价值。
欣赏与评述是美术常识类型的课, 如果教学设计不科学, 这课将是平淡的、枯燥的理论灌输。将信息技术与美术学科进行整合, 是解决这个问题的关键, 但是处理不当则很有可能是平白直叙的文本展示。而采用PowerPoint 2010制作了数字化学习工具后, 加强了视觉效果, 激发了学生学习的兴趣, 可以轻松达成教学目标。
该工具中的《概述》部分, 用生动的动画和有趣的文字, 向学生简单介绍了20世纪国外多元美术的形成。此内容属于引导阶段, 可由教师出示也可让学生自己打开观看。它简洁、生动, 能够激发学生的好奇心, 吸引着学生主动去观看“画家”、“流派”、“欣赏”、“论坛”、“趣闻”等板块。学生通过欣赏不同风格、不同流派的美术作品, 迅速构建起多元美术观。通过互动论坛, 学生可以结合自己喜欢的美术作品, 评述其审美特征和文化价值。使用这个数字化专题学习工具节省了时间, 可以利用节省的时间引导学生进行拓展活动。此阶段要求学生用自己喜欢的风格为同学画肖像, 发布到论坛中, 并点评其他同学的作品。在拓展活动中, 我尊重每个学生的兴趣、爱好和人格, 让他们都能轻松地讲出自己的观点, 体验到不同风格的绘画创作。
●设计思路及艺术表现手法
该工具由五个部分组成, 在导航首页, 我运用了五个闪烁的按钮, 将各个板块清晰地呈现在观者面前。每页都设置了选学按钮、返回按钮。学习路径可选, 学习进度可调, 操作灵活简便。
1.创设情境
课堂需要美丽的经营, 要上好一节美术课, 就需要精心设计它的课堂导入。课堂导入过程中的情境设定有利于学生的参与, 可以提升教学效果, 拓展教育内涵, 使课堂更为艺术化。下面是《20世纪西方多元美术鉴赏》课题导入部分。
导航首页设计的是一幅动态的封面 (如图1) , 黑色的背景营造了一种庄严神秘的氛围;通过循环滚动, 展示出代表名作, 让学生知道了要欣赏的内容;醒目的课题突出了学习重点;五彩闪烁的按钮指明了栏目主题链接, 有一种欲打开观看的冲动, 容易激发学生学习的愿望, 从而形成强大的内驱力。
2.引导阶段
点击首页上“概述”按钮, 会有一个声情并茂的动画内容自动播放, 系列展示了20世纪国外现代艺术的发展线索, 使学生们比较全面客观地感受到现代艺术的发展脉络 (如图2) 。该部分运用生动的动画、文字、图片、音响等形式, 把学生带回到20世纪初西方文化变革的时代, 并向学生概括介绍马蒂斯、毕加索、夏加尔、摩尔等几位美术家的代表作品及流派风格。
图3所示是20世纪最早出现的野兽派及代表作品, 它采用动画效果, 展示了野兽派的兴起和发展过程。播放中, 学生对这个奇怪的称呼和夸张的造型产生了极大的兴趣。
下页图4是将毕加索的《哭泣的女人》处理成可裂开的动画效果的截图, 使毕加索的作品更加怪异。
下页图5所示是名为《散步》的作品, 画面中的人物能够旋转飞起, 是超现实主义画家夏加尔的作品, 也是女同学最喜爱的梦幻般的艺术表现风格。
此内容属于引导阶段, 可以由教师播放, 也可以让学生自主观看。学生在观看过程中, 会产生很多疑惑。例如, 为什么叫野兽派?毕加索到底是一个什么样的人物?夏加尔为什么能创作出那么多浪漫佳作, 与他的经历有何关系?这样就极大地激发了学生进一步主动探究的兴趣。
此部分生动有趣, 属于简要说明和生成悬念的阶段, 能够吸引学生主动去观看其他板块。
3.自主合作探究
为了节省时间, 我把相关的资料做成类似主题网站式的数字化学习工具。学生根据自己的需要, 链接相关学习资料进行查阅学习。当然, 也可以鼓励学生从互联网上查阅并收集有关资料, 来丰富此主题网站。学生会更全面地认识和理解20世纪西方种种流派与思潮中的美术家的艺术创作。
(1) 在“画家”板块中 (如下页图6) , 代表画家的头像采用左右滚动式, 下面是呈阶梯状的文字目录, 栏目直观清晰。整个页面构图均衡, 既变化又统一。学生可以从图片或从目录中选择自己感兴趣的画家, 点击进入每一个画家页面。页面中每项内容都有清晰的导向按钮和返回按钮, 可以随时翻看其他画家资料。资料中详细介绍了画家的生平、艺术风格和作品说明等精彩的内容 (如图7) 。
(2) 如果学生对流派产生了兴趣, 点击“流派”, 打开电子书目录, 查找观看各流派资料。
(3) 点击“欣赏”, 学生可以边听音乐边欣赏世界名作。在欢快的乐曲中, 学生开阔了眼界, 迅速构建起多元美术观。
(4) 通过“趣闻”学生能从另一方面了解画家的人格与艺术风格形成的微妙关系, 这样可以让学生多方位多角度理解世界多元文化。
4.互动论坛
自主探究后, 教师可以提出几个相关的问题, 用以检测学生的学习情况, 这时, 学生会根据自己对多元文化的理解, 对其中的美术名作发表不同的观点。
为了让更多的学生参与互动评论, 我创立了师生互动论坛, 学生在此可以发表自己的观点, 展示自创作品。本课要求选择自己喜欢 (或不喜欢) 的作品 (或作者) , 围绕作者的审美观念, 发表自己的看法, 在此展开讨论。这样学生可以利用网络评述世界名作, 通过讨论交流, 大大提高学生对多元艺术的理解和认识。
5.拓展延续
由于使用了该工具, 课堂教学效率提高了, 学生有了更多的时间进行绘画创作。他们可以用自己喜欢的风格为同学画肖像, 发布到论坛中, 可相互点评同学的作品。从论坛中可以反映出学生学习积极性极高, 学生创作的作品有思想、有风格。
●关键技术处理
主体背景色以黑色为主, 使整个课件呈现出神奇色彩。导航首页中的课题, 采用白色文字, 下衬褐色圆角矩形, 放在主要位置, 使画面形成黑、白、灰鲜明的对比色调, 再运用自定义动画中的补色效果使课题更加醒目。课题下面的按钮, 是用精选的卡通图片, 配以圆角矩形, 再添加各种不同的色彩, 使小按钮更加精美。运用自定义动画中的补色效果为小按钮设置了动画, 在播放时五彩缤纷的小按钮闪烁着, 引导学生进行下一步的操作。右面是循环播放的美术名作, 使整个画面更加生动、更加鲜明。
“概述”部分采用二维动画效果, 自动播放20世纪西方多元美术的兴起和发展的概况。里面的每个造型, 都是我利用Photoshop软件修剪成的一个个独立元素, 然后设置成动画效果, 并配以文字说明。例如, 在图4《哭泣的女人》中, 我将人物与背景分离, 然后添加动画, 会产生女人哭得更加支离破碎的效果, 使画面增添了幽默感和趣味性。又如, 夏加尔和妻子匆匆背井离乡的场景 (如下页图8) , 也是先把人物与背景分离开, 再用动画形式让人物从画中飞出, 从而产生了一种神奇、奇幻的艺术效果。激发了学生进一步探究详情的兴趣。
对图6“画家”板块的处理, 我是先把代表画家的头像剪成同样大小, 再组合排列成横条状, 用动作路径设置成循环滚动的效果。每个画家头像都进行了超链接, 链接对象是本板块中的每个画家资料的幻灯片首页。下面的阶梯状的目录条, 用的是透明度90%的白色长方形, 配以白色的文字, 形成鲜明、和谐、庄重的画面效果。
“互动”部分 (如图9) , 我是用“刘老师的美术论坛”这一网站实现师生交流互动的。在论坛中, 我设计了美术百问、学生作品、师生交流、课堂教学等几个栏目。借助论坛, 学生可以发表自己的作品, 师生之间展开热烈的交互讨论。
●评价与反思
在这节课中, 学生使用此数字化学习工具, 加强了视觉效果, 引发了学生的学习兴趣。以前欣赏课上教师与几个学生对话的尴尬场面已不复存在。学生自己运用此工具灵活地自主学习, 教学效果明显, 学生学习美术的兴趣得以延续, 起到了事半功倍的效果。该工具还可以一课多用, 与本课相似的欣赏课可以套用同一模式, 只是内容需要加以改变。
我感觉本节课还需要进一步完善。例如, 我只是设置了超链接按钮, 并没有设置关闭按钮, 要关闭一个窗口是必需右击键或者全部看完才能关闭, 我感觉这是一个缺陷;内容及页面也需要进一步充实、美化, 互动论坛更需要进一步改善, 让此主题学习工具发挥重要的作用。
●幕前幕后
以往, 我校参加NOC活动的都是微机老师和年轻人。2013年, 我制作的工具《20世纪西方多元美术鉴赏》, 有幸被学校推荐参赛。没想到我这个老教师还能参加信息技术创新实践活动, 心里很高兴。
暑假期间, 我怀着新奇和忐忑不安的心情来到了江苏师范大学。在答辩现场, 选手们展示的作品各有所长, 真是开阔了眼界, 特别是评委的恰当点评更让我受益匪浅。评委对我的作品的评价仍然记忆犹新。当时, 评委老师说: “你的作品昨天我们就看过了, 页面处理得很精美也很简洁, 在今天展示的作品中, 可以说是最好的一个作品了!”评委的一席话让我信心倍增。他们又对我的互动论坛非常关注, 当知道我平时使用率并不高时, 他们感到非常的惋惜。最后, 他们还勉励我回去后, 一定要用好师生互动论坛, 好的资源不能浪费掉!可以看出, 无论是组委会还是现场评委对老师们的教学实践非常重视, 真是不枉此行!
我深深地感到, NOC活动不只是一次简单的比赛活动, 更是一次盛大的创新技术研讨会。通过比赛活动, 来激发老师们的创新意识, 让老师们的教学创新成果得到展示, 让多媒体更大限度地服务于教学。
当我带着一等奖的荣誉回到学校, 得到的是领导、老师们的高度赞赏。校领导让我在全体教师会上展示了自己的参赛作品并讲述自己的创意及参赛收获。事后, 很多年轻老师前来向我咨询课件制作的技术, 我很自豪, 感觉自己在新技术方面并没有落后于年轻人。如今, 我校又掀起了各种软件制作课件的热潮, 我也会在这股潮流之中继续探索。
评委印象
初看刘媚老师的《20世纪西方多元美术鉴赏》, 精美的设计、巧妙的色彩搭配, 给人以视觉上的震撼。但细心研读, 却不难发现作者将多媒体技术与课堂教学有机结合, 巧妙地解决了课堂教学中出现的问题, 现浅谈一些印象。
印象一:巧妙利用多媒体技术, 拉近学生与美术的距离。
美术, 是一门视觉艺术, 直观性是它典型的特征之一。本课是一节对美术的欣赏与评述课, 正如作者所说, 如果教学设计不科学, 这必是平淡无聊的生硬的理论灌输课。为了避免这种情况的出现, 作者通过多媒体教学直观地把不同风格、流派的美术作品, 展现在学生眼前, 比单听老师讲, 构图要新, 题材要奇, 主题突出, 色彩鲜艳, 使原本单调的内容变得更为生动有趣, 突破了课堂的狭小天地, 大大加深并拓宽了学生的知识面, 拉近了学生与美术的距离。
印象二:精心设计幻灯片, 给学生以视觉上的冲击。
色彩能使人产生联想和感情, 作者在设计幻灯片时, 注重底色与绘画作品的色彩搭配, 通过强烈的明度对比、色相对比、纯度对比, 不但突出了作品, 而且给学生的视觉以强烈的冲击, 使学生有兴奋感, 把学生的注意力吸引到课堂上来。
印象三:创设论坛, 促进师生、生生交流。
美术是创造的过程, 美术教学是学生创造性思维发展的过程, 在欣赏了大量不同风格、流派的美术作品后, 学生的思维容易固定在这些作品上, 这就把课上死了。作者适时创设了一个论坛, 学生可以在论坛上针对作品提出自己的观点, 发表自己的看法, 还可以利用电脑图像处理的方式, 用自己喜欢的绘画风格, 改变一件美术作品的艺术表现特点。这样做不但在绘画作品中融入了学生的思想, 促进了学生创造性思维的发展, 也使师生、生生之间的教学互动交流有了全新的方式。
建议:作者在教学过程中利用幻灯片展示了大量的课堂信息, 但有时如果能很好地利用多媒体工具的“留白”, 为学生留下宽广的想象空间, 更有利于培养学生的独立思考问题能力和创新能力。
数字工具 篇4
关键词：虚拟现实；数字艺术；工具
在虚拟现实技术还没有发展到如今这么火热的时候，早有很多业界人士就提倡将虚拟现实技术运用到设计教育当中，特别是在数字艺术设计专业中。VR技术的运用前景还是比较广阔的，可以应用于任何需要使用计算机来存储、管理、分析和理解复杂数据的领域。
1 虚拟现实（Virtual Reality）
VR是一门崭新的综合性信息技术，它融合了计算机图形学、数字图像处理、传感器、多媒体技术、人工智能、网络以及并行处理技术等多个信息技术分支的最新发展成果，为我们创建和体验虚拟现实世界提供了强有力的支持。近年来，VR技术开始在医学、艺术、设计、房产、娱乐等诸多领域得到越来越广泛的应用，为社会带来了巨大的经济效益。
2 数字艺术
数字艺术运用数字技术和计算机程序等手段对图片、影音文件进行分析、编辑等应用，最终获得完美的升级作品。相对于传统艺术作品，它在传播、存储、复制等方面有着不可替代的优势。数字艺术设计是介于计算机和艺术学之间的边缘学科，注重培养数字科技与艺术设计方面的整合能力和以用户体验为中心的创新设计能力，主要有交互性、融合交叉性、与时俱进的特征。数字艺术的这些特征与虚拟现实的环境特征比较贴切，所以二者的结合肯定会有意想不到的艺术效果。
3 VR中的数字艺术创作工具
Adobe、Autodesk等公司为我们开发出了很多的数字艺术创作工具，比如Photoshop、Illustratoe、CAD等常用的创作操作软件，这些软件给创作者带来了极大的便利。VR的兴起为数字艺术家们提供了极大的创作空间，在VR还没有兴起之前，通过虚拟现实进行数字艺术的创作简直就是天马行空。但是，虚拟现实技术的兴起使得数字艺术创作进入了更高科技的创作平台，为艺术家和体验者带来了不一样的视觉冲击与体验。随着VR技术的预热，各大公司也开发了相应的虚拟现实环境下的数字艺术创作软件，如Tilt Brush、PSVR Dream、Oculus Quill以及Oculus Medium。
3.1 Google的Tilt Brush
Tilt Brush是一款VR绘图应用，该应用包括了太空在内的不同风格3D空间来作画，同时还提供各种样式的笔刷，像彩虹、发光带、星星、烟雾等。由于HTC VIVE的大空间追踪及手柄功能的适应特性，目前Tilt Brush官方推出的HTC VIVE版本的应用，左手的手柄主要用来控制浮空的工具面板，转动左手手柄可以选择画笔、颜色等；右手的手柄主要用来画图，按住手柄后面的按钮拖动，就可以在空中绘画，具体的图形与画笔的形状有关。在创作过程中，如果玩家对自己的作品比较满意，还可以通过“截图”工具截图进行保存。在使用Tilt Brush的时候，可以运用头盔的位置追踪功能调整角度，或者移动整个作画平面进行有景深的艺术创作，关键是看创作者的使用习惯。从目前的案例以及软件开发的初期，我们可以预料到VR中的数字创作工具将来可能会延伸至实际的教学当中，如造型设计、服装设计等领域。
3.2 Oculus Quill
提到Oculus Quill，我们不得不想起影片《Dear Angelica》，因为Oculus Quill就是因为这部影片而被创作出来的。为什么这么说呢？因为当时影片的视觉效果总监Inigo Quilez在电影制作过程中发现二维图像并不能完美转化为VR画面，为此寻找合作方开发了Oculus Quill应用。Oculus Quill是虚拟现实环境下的一款应用工具，该工具可以让插画家通过虚拟现实进行绘画和创作。当然，这款应用仅限于Oculus工作室内部使用，没有任何的发行计划。从原理上看，Oculus Quill和Tilt Brush十分相似，都是虚拟现实环境下的绘画应用，Oculus Quill借助Oculus的Touch手柄和运动相机，用戶还可以选择不同的画笔和色彩，只要挥动我们的双手，每一样东西都会在3D画布上变得栩栩如生。虽然Oculus Quill不会像Tilt Brush一样对公众发布出来，但是Oculus Quill仍可以激发出全新的虚拟现实艺术形式，向公众展示如何在现场绘画中增加时间维度和3D空间，Oculus Quill的画笔顺序和节奏可以让艺术家将悬疑、幽默等艺术元素融入自己的创作当中。
3.3 Oculus Medium
准确地说，Oculus Medium是虚拟现实环境下的造型工具应用。Oculus Medium像Tilt Brush一样，也可以在虚拟空间中提供一些调色板和绘图工具。但是它不像Tilt Brush只是提供一些绘画素材。在Oculus Medium中，创作者可以直接创作雕塑作品，因为Oculus Medium提供像粘土一类的适用于立体雕塑的素材。在大部分情况下，创作者可以在Oculus Medium里面创作立体的人物雕塑、实物雕塑等，创作的雕塑体积不是太大。当然，从目前的开发使用状态我们不难推测，Oculus Medium在未来会有更大的开发使用空间。Goro Fujita先生一直在使用Medium进行雕塑创作，可以在其社交网站上欣赏其创作的雕塑作品。
以上三种VR中数字艺术创作的工具是目前比较有特色的创作应用。Google的Tilt Brush像是二维平面中的Photoshop，让艺术家有更新颖的创作工具与空间；Oculus Quill只是公司未公开的内部专注影片制作使用的工具，为影评创作添加更多幽默、创新的风格；Oculus Medium更像是现实生活中的CAD和3D Maxs，虽然都可以建模雕塑，但是Oculus Medium可以让更多非专业的人士特别是小孩进行创作，避开了现实生活中雕塑的一些弊端，如有毒气味、划伤的可能性等。总体来说，虚拟现实下的数字艺术创造工作给我们的创作带来了更大的便利，给普通人的生活增添了更多的乐趣。
李政道博士曾经说过：“科学与艺术的共同基础是人类的创造，它们追求的都是真理的普遍性，它们像一枚硬币的两面，是不可分的。”虚拟现实技术的发展推动着数字艺术设计工具的发展，也推动了数字艺术设计的发展。
参考文献：
[1]刘浩然.谈数字艺术设计专业引进虚拟现实（VR）的必要性[J].大舞台，2012.
[2]黄鑫.基于VR技术的虚拟教学应用研究[J].江西教育学院学报，2008.
[3]王腼.基于VR展示与交互的教学系统设计与实现[D].上海交通大学工程硕士学位论文，2012.
数字工具 篇5
在现代通信系统中,由于信号中经常混有各种复杂成分,很多信号的处理和分析都是基于滤波器而进行的。但是,传统数字滤波器的设计使用繁琐的公式计算,改变参数后需要重新计算,尤其是高阶滤波器时工作量很大。利用MAT-LAB信号处理箱可以快速有效地实现数字滤波器的设计与仿真。
MATLAB是MATHWORK公司推出的一套面向科学和数值计算的可视化语言,它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体,是一个高度集成系统,具有友好的用户界面和良好的帮助功能。MATLAB自带的信号处理工具箱(Signal Processing Toolbox)具有强大的信号处理和分析功能,利用MATLAB软件优越的数字分析及仿真功能,对理解数字滤波器及数字滤波具有一定参考价值。
数字滤波器根据其冲击响应函数的时域特性可以分为有限长冲击响应(FIR)和无限长冲击响应(IIR)。下面以IIR型数字滤波器的设计为例来具体说明MATLAB在数字滤波器设计及系统仿真方面的应用。
1 IIR数字滤波器传统设计方法
IIR数字滤波器设计的基本思路是:模拟系统与离散系统存在着互相模仿的理论基础,可以用数字滤波器的特性去模仿模拟滤波器的特性,首先设计一个模拟滤波器的传递函数H(s),然后通过复变量s与复变量z之间的变换关系求出数字滤波器的系统函数H(z)。模拟滤波器到数字滤波器的转换可在时域进行也可在频域实现,时域转换的关键是要使数字滤波器与模拟滤波器时域响应的采样值相等,以保持其瞬态特性不变,常用的是冲击响应不变法。频域变换法必须使得数字滤波器在-π≤ω≤π范围内的幅频特性与模拟滤波器在-π/T≤ω≤π/T范围内的幅频特性一致,即保证s平面与z平面上幅频特性的一一单值对应关系,常用的是双线性变换法。
传统设计方法思路清晰,步骤详尽,可参阅公式、手册循章而行。但由于计算繁琐,设计过程中要改变参数和滤波器类型时都要重新计算。它需要反复的实验,需要设计者凭借经验设定参数,很多时候要根据设计要求和滤波效果不断调整,以达到设计的最优化。在这种情况下,滤波器设计就要进行大量复杂的计算,单纯的靠公式计算和编制简单的程序很难在短时间内完成。基于对象的信号处理工具FDATool界面设计滤波器,可以有效解决这一问题,它不仅减少了设计复杂度,而且还为用户提供了一个便于分析和观察的界面。
2 基于FDATOOL设计数字滤波器
FDATOOl(Filter Design&Analysis Tool)是MATLAB信号处理工具箱里专用的滤波器设计分析工具。FDATOOl界面为滤波器的设计提供了一个交互式的设计环境,用户进行参数设置后,可以设计几乎所有的基本常规滤波器,包括FIR和IIR的各种设计方法,操作简单,方便灵活。MATLAB中输入fdatool,进入fdatool工具箱,如图一所示。
FDATOOL界面总共分两大部分,一部分是Design Filter,在界面的下半部,用来设置滤波器的设计参数;另一部分则是特性区,在界面的上半部分,用来显示滤波器的各种特性。Design Filter部分主要分为:Filter Type(滤波器类型)选项,包括Lowpass(低通)、Highpass(高通)、Bandpass(带通)、Bandstop(带阻)和特殊的FIR滤波器。
Design Method(设计方法)选项,包括IIR滤波器的Butterwotth(巴特沃思)法、Chebyshev Type I(切比雪夫I型)法、Chebyshev Type II(切比雪夫II型)法、Elliptic(椭圆滤波器)法和FIR滤波器的Equiripple法、Least-Squares(最小乘方)法、Window(窗函数)法。
Filter Order(滤波器阶数)选项,定义滤波器的阶数,包括Specify Order(指定阶数)和Minimum Order(最小阶数)。在Specify Order中填入所要设计的滤波器的阶数。如果选择Minimum Order,则MATLAB根据所选择的滤波器类型自动使用最小阶数。
Frequency Specifications选项,可以详细定义频带的各参数。例如Bandpass(带通)滤波器需要定义Fstop1(下阻带截止频率)、Fpass1(通带下限截止频率)、Fpass2(通带上限截止频率)、Fstop2(上阻带截止频率),而Lowpass(低通)滤波器只需要定义Fstop1、Fpass1。
Magnitude Specifications选项,可以定义幅值衰减的情况。例如设计带通滤波器时,可以定义Wstop1(频率Fstop1处的幅值衰减)、Wpass(通带范围内的幅值衰减)、Wstop2(频率Fstop2处的幅值衰减)。
下面以模拟切比雪夫滤波器设计数字高通滤波器为例,具体介绍如何利用FDATOOL界面设计IIR数字滤波器的方法。应用实例:设计通带截止频率为600Hz、阻带截止频率为500Hz、通带的最大衰减为1dB、阻带的最小衰减为50dB、采样频率为2000Hz的数字低通切比雪夫滤波器。在Response Type中选择带宽结构为Highpass(高通滤波器);在Design Method选项中选择Chebyshev Type1(切比雪夫滤波器);在Filter Order项中选取该滤波器类型的阶数为Minimum Order(最小阶数);在Frequency Specifications项中给出设计滤波器的频率响应性能参数,采样频率Fs=2000Hz,通带截止频率Fpass=600Hz,阻带截止频率Fstop=500Hz;在Magnitude Specifications项中给出设计滤波器的幅值响应性能参数,通带的最大衰减Apss=1dB,阻带的最小衰减Astop=50d B。设置完以后点击Design Filter即可得到所设计的IIR滤波器。通过菜单选项Analysis可以在特性区看到所设计滤波器的幅频响应、相频响应、零极点配置和滤波器系数等各种特性。设计完成后将结果保存,封装为lowfilter.fda文件,下面是运用FDATOOL设计的滤波器的幅频特性如图二所示。
3 数字滤波器的仿真
建立信号传输仿真模块,首先打开Simulink工具箱,并且建立一个Model,在一个空白Model中搭建数字滤波器的仿真框图,如图三所示。在Simulink菜单下找到DSP离散正弦信号源、加法器以及示波器,把设计好的IIR滤波器的模块export到Model中,各环节布好后,按图三连接起来。
设信号源为f=sin(2*pi*80*t)+sin(2*pi*600*t),在DSP离散信号模块中设定参数分别为80HZ和600HZ,在Simulink环境中,滤波效果如图四所示。
可以看到80HZ和600HZ的正弦信号叠加后的波形(上半部分),经过FDATOOL设计的滤波器滤波后得到一个600HZ的波形图(下半部分),说明滤波效果很好,从仿真的效果看,达到了指标的要求。
4 结束语
本文利用MATLAB的信号处理工具及其Simulink仿真工具箱能方便快捷地设计和实现各种滤波器,使信号波形更加直观,设计方便、快捷,极大地减轻了工作量。在设计过程中还可以对比滤波器特性,随时更改参数,以达到滤波器设计的最优化,为滤波器的设计和实现开辟了广阔的天地。
参考文献
[1]王艳芬,史良,王刚.基于Matlab软件环境的“数字信号处理”课程新实验开发[J].实验技术与管理,2002,19(3).
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