数字化技术理论篇1

图像处理图像分析艺术化数字媒体技术

一、前言

浙江理工大学数字媒体技术专业旨在培养德、智、体、美全面发展，具有良好的科学艺术素养，系统地掌握数字媒体设计、制作、处理的理论知识和专业技能，精通数字媒体核心技术，具有新媒体艺术创作能力以及面向网络的、新型数字媒体综合开发能力，能够在国家机关、高等院校、电视台、电影厂、广告公司、游戏制作公司和大中型企业等从事数字媒体设计制作、兼通艺术和技术的复合型的高级人才。

“数字图像分析与艺术化处理”是一门在对传统的“数字图像处理”课程内容进行调整的基础上，针对数字媒体技术专业新开设的专业课，该课程主要讲述利用计算机对数字图像进行分析和处理的方法和技术，强调生成不同艺术效果的处理方法。

本文首先对传统“数字图像处理”课程的特点进行了分析，并结合数字媒体技术专业的需求进行了分析，提出了开设“数字图像分析与艺术化处理”课程的必要性；然后就“数字图像分析与艺术化处理”课程的课程内容、实践教学、教学方法与手段、师资队伍建设进行了讨论；也对目前存在的问题进行了分析；最后总结我们的经验与不足。

二、开设“数字图像分析与艺术化处理”课程的必要性

从教学内容上，近年来《数字图像处理》已经形成以数字图像基础、图像增强、图像复原、彩色图像处理、图像编码、形态学处理、图像分割和对象表示与描述为基本教学内容的一门信息类专业课程。而且，随着新技术在图像处理中的广泛使用，诸如小波变换、遗传算法、神经网络等新内容不断增加到课程体系中。但涉及艺术化处理的内容较少，目前，讲述图像艺术化处理的教材或者参考书基本都是讲述如何使用图像处理软件Photoshop进行制作的，而基本没有讲述对图像进行艺术化处理的理论和方法的。对旨在培养艺术和技术相结合复合型人才的数字媒体技术专业，图像作为一种重要的媒体形式，学习对图像进行艺术化处理的理论和方法是必要的，也是十分有益的。

那么，开设这门课程是否可行呢？虽然目前还没有一本数字图形艺术和处理的教材，但针对数字图像进行艺术化处理，已经有了大量的研究，特别是在图像学领域，艺术绘制的研究更是硕果累累《艺术化绘制的图形学原理与方法》一书对相关工作进行了全面地归纳总结。图形学艺术花绘制的结果基本都是以图像的形式表现出来。所以，从教学内容取材上，是完全没有问题的。

三、课程的总体设计

根据数字媒体技术专业的特点，考虑到课时的限制。“数字图像分析与艺术化处理”课程的教学内容分为以下8讲：

第1讲为数字图像基本概念和图像编程，主要介绍图像概念、图像感知、获取、采样、量化，图像的基本类型和主要文件格式，以及对BMP文件的读写和DIB类介绍。

第2讲为图像信号处理基本理论，讲述几种常用变换及其应用，包括傅立叶变换、离散余弦变换、小波变换和雷登变换。

第3讲是图像特征提取，主要讲颜色、形状、纹理等特征的描述、提取及分析。

第4讲为图像处理基本操作，讲述空域和变换域图像增强，二值图像和灰度图像的形态学处理。

第5讲为图像的分割、恢复与合成，讲述基于像素、区域和辩解的分割及所属；图像降质的数学模型，以及滤波法、代数法、非线性法等恢复方法；图像的合成算法。

第6讲为彩色图像处理，讲述彩色基础、彩色模型及相互转换、伪彩色变换、颜色转移。

第7讲为数字图像的艺术化处理，讲述基于像素级运算的艺术化效果生成，基于笔画绘制的艺术技法模拟，直接借鉴参考图像中的色彩搭配和纹理效果的艺术化绘制，基于绘图样例的艺术化绘制模拟。

第8讲为图像特征降维及其应用，讲述线性和非线性降维的方法和应用。

四、实践教学的设计

“数字图像分析与艺术化处理”课程具有涉及的知识面广、理论较深澳、内容不断丰富等特点。对这样一门涉及技术与艺术，既强调处理方法的理论性，又强调实践结果的艺术性的课程。仅凭教师的课堂讲述是远远不够的，必须辅以足够的实践锻炼，让学生巩固所学理论，锻炼实际动手能力，激发学习兴趣，提高综合利用所学理论，进行设计开发和研究创新的能力。

在设计图像处理实践环节时，一方面，要保留有代表性的经典内容，同时考虑到近年来彩色图像已得到广泛应用，增加彩色图像处理的内容，以满足社会发展的需求；另一方面，针对图像的艺术化处理，设计相应的实验内容，实验结果的直观艺术效果中能有效弥补理论的枯燥乏味，提高学生的学习兴趣。

根据实践内容的不同，我们把实验分为以下四种类型：基本型、设计型、创新型和综合型。基本型实验，主要是通过实验对基本理论进行实现，加深学生对基本理论的理解；设计型实验，要求学生对所学理论进行简单应用；创新型实验主要是通过学生自由分组，通过教师提示，大脑风暴等多种形式，让学生进行创新思维，不要求实验结果的完美性，关键在于创新和创意。综合型实验，要求学生完成运用多种图像分析处理理论和方法，完成一项具体的任务。而且这门课程需要进行实践的内容较多，为了解决实验内容多与学时有限之间的矛盾，我校在设计该课程的实践环节时，采用实践作业、课内上机实验、大作业和课程设计四种实践形式。考虑到学生后续学习工作的实用性和实验的效率，在实验环境和开发工具的选择上，我校采用C++和Matlab作为主要实践教学语言，在实验类型、实践形式和开发环境之间的具体操作如下：

基本型实验，安排一次课内实验，主要是如何利用C++进行数字图像的读写及直方图统计，以便学生熟悉BMP图像的格式，掌握BMP图像文件的读写，并进行像素数据的处理，为后续实验打下基础。另外，要求学生通过实践作业的形式，学习使用Matlab进行图像读取等基本操作。其他基本型实验主要以实践作业的形式进行，建议学生使用Matlab完成。

设计型实验，主要使用C++作为开发语言，安排三次课内实验，分别是图像增强、图像的特效显示、图像的艺术化处理。图像增强选择空域图像增强、变换域图像增强；图像的特效显示可以实现图像的渐隐、图像的伪彩色处理等；图像的艺术化效果可以完成Laplican素描、马赛克效果艺术化绘制。

创新型实验，以大作业的形式布置，学生自由结合成小组，可以从参考题目中选择之一进行，也可以自己确定所作内容。如在线图像艺术化处理系统、图像艺术化显示系统等。

综合型实验，以课程设计的形式完成。要求学生完成一个简单的图像处理系统，或者图像应用系统，但必须包含图像分析、艺术化处理的内容。

五、教学方法与手段

根据“数字图像分析与艺术化处理”课程的特点、数字媒体技术专业的学生的所学课程的特点，我们在常规教学教学方法和手段的基础上，还采用了下面的教学方法和手段：

1.技术与艺术相结合、操作和理论相结合。由于学过艺术类的课程，如《色彩构成》、《绘画基础》、《平面形态设计》等；并对Photoshop和Flash等软件的使用较熟悉。所以在讲述色彩相关的内容时，对于学生熟悉的内容，简单带过；对于图像处理分析的多数理论，Photoshop中都有对应的操作，可以将理论和操作相结合。

2.先修后续课程间广泛结合。由于“数字图像分析与艺术化处理”涉及计算机、艺术、信号等多个领域的知识，广泛应用于虚拟现实、网络媒体、生物医学、工业、国防等多个方面，先修和后续课程较多。同时，增加了课程的难度，同时也可以充分利用先修和后续课程之间的联系，进行课程内容的整合、实践环节的综合。我们在先修课程面向对象程序设计和可视化编程中，以图像处理为例子进行讲述，有了图像的编程基础，在“数字图像分析与艺术化处理”课程中，实验课就更容易开展。在于后续课程衔接方面，在讲到图像特征提取时，利用“数字摄影”课程的照片，结合“虚拟现实技术”课中的全景漫游图片的拼接进行讲解，不但把这些课程的内容有机的结合起来，而其可以提高学生的兴趣，达到学有所用的目的。

3.传统教学手段与现代教学手段相结合。“数字图像分析与艺术化处理”这门课，内容多，知识面广，实践性强，可时少。在讲授时，充分利用多媒体课件节省板书时间；利用视频，展示处理过程和效果，更直观；利用网络交互式图像分析处理平台，提高学生动手的积极性，便于老师和学生就实践环节进行沟通。

当然，在教学中，我们也遇到了一些问题。首先，是教材，目前还没有完全合适的教材可供选用，所以只能使用自编讲义。其次，传统的图像处理理论多针对灰度图像进行处理，如何把图像处理理论更好地应用到彩色图像的处理中。第三，对于图像的艺术效果的评价，涉及到人的主观因素，如何客观地进行分析，还需要更多的研究成果予以支撑。

六、教学队伍建设

“数字图像分析与艺术化处理”这门课，横跨技术和艺术。而同时精通数字图像分析和处理理论，又具有较好艺术功底的老师十分难得。在实践中，我们采用校内与艺术设计学院联合教学，校外积极引进具有艺术背景的教师参与到该课程的教学中来，同时针对现有教师，组织先修后续课程的任课教师，组成教师团队，进行综合教学。

七、总结

本文基于数字媒体技术专业的培养目标，分析传统的“数字图像处理”课程对于数字媒体技术专业的不足；结合学校开课实际，就数字媒体技术专业开设“数字图像分析与艺术化处理”课程进行了探讨，希望能够对数字媒体技术专业技术和艺术复合型课程的教学和建设有所促进。

参考文献：

[1]明冬萍.《数字图像处理》课程教学研究.中国科教创新导刊，2008，(25)：169-170.

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[3]HenriMaitre，FrancisSchmitt，15YearsofImageProcessingandtheFineArts,ImageProcessing，2001Proceedings2001InternationalConferenceon.

[4]李杰，刘弘.基于遗传算法的分形艺术图案生成方法.山东大学学报(工学版)，2008，38(6)：33-36.

[5]耿卫东.艺术化绘制的图形学原理与方法.浙江大学出版社，2010.

[6]“数字图像处理”课程实验改革与实验系统的研究.高等理科教育，2003，(4)：100-103.

数字化技术理论篇2

【关键词】数字信号处理；发展；应用

前言

数字信号处理的简称是DSP，是一种通过数字信号芯片，将图片、声音、视频等模拟信息转化为数字信息的一个过程。在这一过程中，采用数字方式对模拟信号进行压缩、变化、过滤、识别，最终转化为实实在在的数字信号。21世纪是一个数字化的时代，数字信号处理技术得到广泛应用，为人类生活提供了方便快捷，同时为提高国家综合国力奠定了基础。

1、数字信号处理

数字信号处理的原理其实就是利用数字芯片对信号进行分析和处理。数字信号处理技术被广泛应用的原因不仅是其具备处理速度快和运行灵活的优点，而且具备极强的抗干扰能力，不受乱码影响。因此，人们要开始重视起数字信号处理技术的发展，利用数字信号处理技术来达到方便生活的目的。

相比一般信号处理技术，数字信号处理技术无论在设备还是技术方面，都具有高效率传播、造价成本低廉、运行方式精确灵活、抗干扰能力强等特点。对于一些模拟信号来说，数字信号的这些特点是无法超越的。数字信号处理技术得以快速发展的前提是具有一套完整的数字处理理论，在某种程度上具有提高和促进数字信号处理技术发展的作用。如果把数字信号处理技术比作一棵树，那么数字理论就是肥沃的土壤，数字信号处理实践就是新鲜的空气。树木离开了土壤和氧气都不能存活。只有将数字信号处理的理论与实践结合起来，才能从根本上提高数字信号处理的可靠性和稳定性。另外，数字信号处理技术能将各种参数存储起来，并且通过微机控制和数字设定对参数进行调整。这样一来不仅减少了调节量、调节点和调节电位器，而且能够长时间使得参数保持不变，大大提升了系统稳定性。综合数字信号处理的各种优点，人们要对其给予足够重视，造福人类生活。

2、数字信号处理在生活中的应用

在各种高新技术发展的今天，数字信号处理在生活中得到了广泛应用。数字信号处理得到不断发展的原因主要有两个：市场需求的发展和集成电路的发展。下文就针对数字信号处理在生活中的各种应用做了具体分析。

2.1在音响设备上的应用

在以前，人们主要是利用磁片和唱带等方法进行音乐娱乐活动。唱片的主要原理是对声音进行模拟震动，以此来在唱片上刻出槽纹路径来记录声音。录音机磁带的工作原理是利用磁头在磁带上震动对声音进行模拟信号记录，最终记录下声音。自从数字信号处理技术的问世，人们对音乐的追求不再仅仅局限在磁带和唱片上，开始向数字化信号处理技术发展。第一张CD硬盘的出现就是数字信号处理技术发展的起源，不再依靠对声音模拟刻录，而是利用数字技术对声音进行了重现，极大丰富了人们业余生活。

2.2数字化摄像的出现

在1991年的时候，柯达公司推出了世界上第一部照相机，标志着数字信号处理技术正式应用于数码摄像中。早在数字信号处理技术发展前，美国就利用这项技术实现了卫星对太空照片进行传递，后来被普通人民应用。随着数字技术的不断创新，后来数字照相机问世了，打破了原有利用胶带进行照相的模式，开创了一个全新局面。数字照相机相比于传统的光学照相机，能够利用光敏半导体对图像进行数字处理和信号转换，从而以很小的容量存储在照相机内。另外，数字照相机对于图片的处理也比较方便，可以在打印机上打印图片，在电脑上将一些不需要的照片删除。目前，数字信号处理技术逐渐成为了相机制造的核心技术，受到了广大消费者的青睐。

2.3在电视机和接收机上的应用

数字信号处理技术作为数字化信息技术的重要产物，在发展过程中不断成熟，向为客户提供更高质量、功能更强大、操作方式更简便的数字电视服务发展。因此，在这一背景下，数字电视机和接收机被研发出来了。数字电视机的工作原理其实是通过在家中安装电视机顶盒来接受电视台发出的视频信号，从而对视频信号进行调码、解码、编码，最终在用户数字电视机上呈现出视频。对比原有的模拟信号传输，这种数字信号处理技术与传输方法，不仅使客户在家中就能享受到更加安全、便捷的电视机服务，而且又保证了数字电视机画面的清晰度和声音洪亮度，备受数字电视机用户喜爱。另外，数字化电视机的抗干扰能力更强，不易受到天气问题而影响视频信号的接收。

2.4在汽车电子方面的应用

随着城市化的不断发展，汽车已成为了人们日常生活中代步的主要工具。汽车电子应用也逐步发展起来，然而这些发展都离不开数字信号处理技术的帮助。汽车电子系统中的红外线、雷达、监控设备等都需要数字信号处理技术对数据进行分析，才能达到维护汽车电子系统的目的。近几年来，人们对汽车的安全问题给予了高度重视。为此，汽车电子研究将汽车防冲撞功能和与安全行驶相关的内容列为重点研究对象。数字信号处理技术就能为汽车电子研究解决好这一难题。图像进过相机拍摄后，利用数字信号处理技术对图像进行过滤和处理，就能在汽车驾驶电子系统中清晰显示出来，以此为人们安全出行提供可靠保障。

3、对数字信号处理未来前景的展望

为了迎合更多人的消费需求，数字信号处理技术不断发展，向低能耗和个性化发展趋势靠拢。首先，相关数字化处理技术人员可以将几个数字信号处理芯片、电路单元、专用处理单元集中到一个芯片上，最终形成一个数字信号处理系统集成电路。这样一来不仅缩小了体积。而且便于携带。美国作为一个在全球应用数字信号处理技术最广泛的国家，已经将这项技术应用于企业生产、家庭生活和交通行业等方面。

随着各种数字化产品的应用：数码相机、智能手机、平板电脑，大大刺激了市场对数字信号处理技术的需求。从目前发展情况来看，数字信号处理技术主要向这几方面发展：与单片微型计算机相结合，构成双核平台，大大提高数字化产品质量；改进数字信号处理系统内核整体结构；提升数字信号处理运算速率和降低功能损耗。

结束语

通过以上分析可得知：数字信号处理技术对人类生产和生活都具有重要作用，为人们生活带来了极大方便。随着全球化发展进程的加快，数字信号处理技术取得了突飞猛进的进步，实现了多方面领域的目标，为构建富强、民主、文明、和谐的社会主义国家贡献了一份力。但是，数字信号处理技术在发展过程中也存在着不足，需要科研人员不断研究和创新，期待我国的数字信号处理技术在世界的舞台上发光发彩。

参考文献

[1]彭红.数字信号处理的发展与应用[J].改革与开放，2010，12：109.

[2]丽娜.数字信号处理的发展与应用[J].才智，2014，07：287-288.

数字化技术理论篇3

【关键词】数字艺术；数字技术；艺术美学

数字时代的到来让数字艺术受到人们的关注，从其产生到发展都体现了现代文明的发展方式。数字艺术最早可以追溯到工业革命时，人们在技术领域的研究出现跨越式发展，机械原理的出现推动了照相技术的萌芽。随后由于运用早期的摄影技术进行艺术展示，艺术创作领域的技术出现巨大的飞跃。而电影动画的出现，让数字艺术的审美理念变得越来越清晰。当前，信息技术让人们之间的联系更加密切。而艺术也在随着时代的发展不断变迁，数字艺术成为当今数字时代的一种新的艺术展现形式。数字艺术是一种便捷性、多样化的，以数字作为传播媒介和构成材料的艺术展现形式，其已经触及到社会的各个行业，如数字动画、网络艺术、数字影片等。这些高科技信息技术具有虚拟化、便捷化、图像化、简洁化的特征，将其应用于艺术领域可以推动人类艺术史的跨越式发展。

一、数字艺术创作需要数字技术的支持

（一）艺术的形式多样化和复杂性

在艺术领域中，数字艺术的发展历程是独树一帜的，并以其独特的方式改变着人们观念中的艺术美学。尤其当人们享受到数字艺术带来的审美便捷之后，其发展的速度超乎想象。在经济迅速发展的社会中，人与人之间的联系更加密切，数字艺术这一新的艺术表现形式也为社会关系的发展提供了支持。当前，人们在数字技术领域的研究已经略有建树，但是对数字艺术的研究还有所滞后，仍需要后人加以努力①。数字艺术的展现方式多种多样，艺术作品之间各具特征但又联系密切。艺术的创作形式十分复杂，这一系列特征给研究带来不小的阻碍和困惑。因此，人们在研究数字艺术时，要抛开传统的艺术研究方式的束缚，运用当今时代的开阔思维去论证怎样使技术与艺术达到完美的结合。

（二）数字技术使艺术更具有美学效果

当前，任何行业的发展都离不开技术的支持，可以说“数字化”生存已经渗透到生活的方方面面。艺术的进步必然依赖技术的革新，如何正确看待数字时代下艺术美学的发展问题显得十分迫切。在传统的艺术美学中，只需要几门技术就可以实现美学展示艺术的效果。比如电影中的特效，依靠高精准的人像捕捉与处理，仿佛只有这种精准的图像处理方式才可以实现电影的视觉效果②，在国内这一现象尤为显著。很多艺术工作者过分追求技术，导致艺术作品虽然精致但是缺乏美学效果，难以满足现代化社会人们的审美需求。

（三）艺术创作要合理运用数字技术

在信息化高速发展的时代，数字艺术的发展越来越受到人们的重视，甚至有人认为数字技术就是艺术作品最伟大的展现形式。但任何科学技术都是双刃剑，因此要清晰认识、合理运用数字技术。虽然艺术的发展还在继续，但是社会技术崇拜的氛围造成了艺术审美缺陷。在数字时代下，数字技术与艺术美学的矛盾令人担忧，技术的快速发展有时会阻碍艺术的创作，虽然艺术采集信息的渠道是多样化的，但是艺术创造不可过于强调现实，否则会限制艺术家的想象思维，使得作品缺乏美感。

二、数字艺术属性的界定

数字艺术的产生颠覆了传统艺术的创造形式，数字技术的发展也伴随着人类社会的发展不断更新。艺术一直是人们思考的话题，当前人们开始思考艺术与非艺术之间的界定：认为数字艺术是艺术，是因为其具有艺术的几大要素，遵循艺术的发展规律；界定数字艺术不是艺术，因为其对艺术美学理论的不够重视，与以往的传统艺术表现形式不同③。

（一）技术带来艺术美学的革新

早在艺术产生之时，艺术与技术的关系就已经确定，绘画作品的好坏直接与颜料、纸张挂钩，乐器制作的原材料与工艺好坏直接影响音乐的演奏效果。比如宣纸的出现，让书画艺术得到传承，钢琴、小提琴的发明等都体现了技术的变化带来艺术美学的革新。在这个数字化时代中，科技让艺术美学得以发展，高科技与现代思维和人文精神的不断融合以新的媒介传播方式正改变着人们的生活。

（二）数字技术存在“艺术缺陷”

当今数字艺术的表现形式是多元化的，数字艺术开放、自由的特征，使其被用于许多行业。如影片《泰坦尼克号》中运用的特效技术，让电影业出现了巨大变革。而在影片《最终幻想》中，电影中的场景、道具、演员的皮肤、毛发等，都是在虚拟的环境中进行拍摄，但是这部电影的票房不高，似乎表现了数字技术的超越了人们的艺术感受。人们开始思考数字技术展现的数字艺术是否跟得上艺术发展脚步，技术的运用让数字艺术在“艺术”与“非艺术”间难以界定。数字艺术是高科技时代的产物，虽然存在着艺术缺陷，但依旧处于艺术的范畴中，作为一种新的艺术展现形式，其迎合了人们追求美的天性，也将逐渐改变人们的审美方式。

三、数字艺术在美学上的延续与发展

美学在其诞生之时，就随着艺术的发展不断革新，这是进行艺术创造必要的理论基础，是人们认识艺术、了解艺术的重要支撑。艺术的发展贯穿社会发展史的不同时期，从美的展现形式来看，其依旧是对艺术美的展示。在美学中必然存在适应任何一种艺术表现形式的整理规则，数字艺术虽然颠覆了传统艺术的表达方式，只要依旧属于艺术领域，这种艺术的表达方式就可以得到延续。

（一）形而上学理论下的艺术美学

形而上学理论认为，人们感受到的世界才是真实存在的，即世界依托于人的变化而变化。这种理论虽然不被现代科学家所认可，但在艺术领域，其强调人的作用支撑了美学的发展，是艺术美学创作的重要理论之一。人对现实的感觉有直观性与想象性，直观性在艺术领域中，可以让人们不需要经过缜密的思考，直接观赏作品本身的艺术特征，以此为基础，深入了解作者表达的内在涵义。想象性使人们展开联想，使作品表达的内在涵义得以升华。人们通过直观性观赏作品，而创作者充分发挥主观能动性，将自己的心理感受通过艺术美学的方式表达出来，这种含有主观能动性的艺术也可以认为是虚拟的现实。

（二）虚拟影像下的艺术美学

数字艺术的表达形式与传统艺术不同，其具有虚拟与数字技术两种构成方式。数字艺术也被认为是“数字现实”，其运用数字技术描绘的虚拟影像，是对现实世界的真实反映。这种技术几乎能够展示世界上的任何一种事物，在影视、动画、网络的虚拟现实等方面得到广泛运用。艺术创作的最终目标是展现人们意向中虚拟的现实或者已经消逝的世界，数字技术暂时不能完全解决这一困境，人们应该思考在数字现实中如何反映世界的真实情况，这需要人们通过接近现实了解本质。在人们对客观事物的不断思考中，往往会形成新的智慧，理论与智慧构成了对美的思考与想象，成为艺术美学创作的基础，反映了想象中的社会现实，这种对美的思考就是艺术中的美学思维。欣赏艺术作品的过程也是审美的体验活动，这里不仅是观赏者的体验，对艺术作品创造者也是非常重要的。艺术家创造艺术作品的过程，实际上是将情感体验赋予艺术作品之中，幻化的情感表现了艺术作品的生命力，使其拥有了内在的灵魂。作为作品的欣赏者，在体验艺术作品带来的震撼时，也会将自己的情感融入到作品的展现中，获得超越作品的思想体会。艺术的体验过程就是审美的活动过程，在虚拟的数字艺术中，观赏者能够更加身临其境，彻底地感受艺术的美学特征，充分把握艺术作品的情感。结语数字艺术在艺术领域中是一个新生的话题，其伴随着技术的发展逐渐渗透到人们生活的各个方面。现在对数字艺术的研究在不断深入，但对其艺术美学的本质研究依旧存在不足，如何让技术与艺术达到完美的平衡是人们一直在探索的问题。数字艺术是综合性的研究学科，必须考虑到社会的各个方面。社会发展迅速带来的弊端就是人们只注重技术而忽视艺术，当前国内对数字的研究面临重重挑战。笔者认为，数字艺术不能仅仅被当作生产产品的行业，更应关注精神产品体现的情感所传递的艺术本质。在这样一个信息化时代中，互联网让人们更便捷地接触到数字艺术的产物，但其内在的博大精深需要人们的进一步探索。数字技术与艺术美学虽然是两个相对独立的存在，但其本质都是以人为主体，只有坚持以人为本才可以让技术与艺术达到平衡。数字技术想要真的存在于艺术领域，必须遵循艺术的发展规律，为艺术创作提供服务，这样才有可能推动新的艺术形式的发展。

参考文献：

[1]王健.数字艺术创作中技术与美学的关系[J].艺术时尚：理论版，2014（10）.

[2]李于昆.从膜拜到展示——对数字艺术中的数字技术之解读[J].南京艺术学院学报(美术与设计)，2007（4）.

[3]王欣，雪妍.数字技术引发科学与艺术的革命[J].演艺设备与科技，2004（1）.

[4]董万多.探析现代数字技术辅助美术教学模式的研究[J].现代装饰：理论，2015（1）.

数字化技术理论篇4

关键词：数字城市；城市规划；宽带高速网络；遥感技术

Abstract:Inthe"EleventhFive-Year"period,China'smanycitiesintheconstructionofdigitalcitieshaveachievedfruitfulresults.Therefore,itshouldbeamorelong-termvisionandpragmaticapproachtothedigitalcityembodiedintheplanningandmanagementoftechnologytogo,suchaseco-governance,urbanroadtransport,urbanpublicsafety.Inthispaper,"DigitalCity"and"digitalcityplanning"concepthasdefinedtheresearchadvancesintheanalysis,basedontherealizationofthemainstudy"DigitalCity"ofkeytechnologies.

Keywords:DigitalCity;urbanplanning;broadbandhigh-speednetwork;remotesensingtechnology

中图分类号：TU984文献标识码：A

引言

数字地球的概念自美国前副总统戈尔20世纪末提出后，就引起了各个国家的热切关注与研究。先进的国家和地区都以建设信息社会和实现社会信息化为战略目标，以信息基础建设为主导发展本地信息产业，构筑数字化区域和数字城市。随着信息技术的发展,数字技术和网络技术已经对城市生活的各个方面带来深刻的变化,计算机应用取代了传统的手工操作和一些技术经验，数字城市已经成为主要发展方向。数字城市作为数字地球的重要组成部分，是城市发展和社会信息化的必然趋势，也是城市发展新的经济增长点。因此，实现城市数字化管理，提高整体效率和水平，既是建设现代化都市的重要内容，又是提升城市管理水平的内在要求。

1.数字城市与数字城市规划

“数字城市”是以信息技术为支撑、以信息产业为主导、以信息服务为中心的一系列数据库和信息系统的一种城市发展模式。从技术的角度来讲，数字城市

以计算机技术、多媒体技术和大规模存储技术为基础，以宽带网络为纽带，运用遥感、地理信息系统、全球定位系统、遥测、仿真-虚拟等技术，对城市进行多分辨率、多尺度、多时空和多种类的技术系统，即将城市的过去、现状和未来的全部内容用信息技术手段在网络上进行数字化虚拟实现。

数字城市规划是传统城市规划理论和方法与以GIS为代表的信息技术相结合的产物，它以数字地图为基础，集城市经济、社会、生态、人口统计等信息来描述城市空间的丰富内涵，为规划决策提供所需的数据、模型、优化的方案和对未来环境的虚拟表现，实现物质、社会、环境空间一体化的有效配置和合理安排。数字城市规划的发展还依赖于城市规划理论与方法的不断革新和其支撑技术体系的逐步完善，而且城市规划理论方法与关键技术体系相互影响、相互促进。

信息技术对城市规划的冲击最突出最直接的是数字城市的建设，现代城市的基本功能是整全设施、优化配置、发展经济、稳定社会、服务于广大人民、满足人民需求、保护生态环境、实现可持续发展。

数字城市建设的必要性

数字城市是一个庞大的系统工程，符合目前工业化与信息化并行的经济生活现状，是城市可持续发展的需要，是城市政治与经济发展的需要，更是城市发展和社会信息化的必然趋势。目前的技术已基本成熟,数字城市作为一个战略目标早启动、早规划比晚启动、晚规划要好。要抓住网络资源与数据资源共享与互联这两个核心环节，作好规划，解决政策、标准和设计问题，先起动一些投资小见效快的项目，力争由数字城市的项目养数字城市工程，积极稳妥地推进数字城市建设，在这种情景下泰兴规划局的领导顺势而上建设了泰兴市规划一套图系统。

数字城市的关键技术

信息化每个新阶段的到来，总是与新技术的出现和普及紧密相关。数字城市就是城市的信息化，其建设是一项系统工程，涉及到信息科学、空间科学、环境科学和地球科学等学科的理论和技术。下面就支撑数字城市并引发数字城市出现的关键技术做以下论述。

3.1“3s”技术集成系统与数字摄影测量技术的一体化数据管理

“3s”即RS(遥感)、GIS(地理信息系统)、GPS(全球定位系统)数据的集成管理模式、数据模型、设计和发展相应的数据管理系统，以实现图像、图形、属性和GPS定位数据的一体化管理，为“3s”的集成处理以及数字城市空间信息基础平台的开发和建设，提供了技术支持。数字摄影测量是基于摄影测量的基本原理，并应用计算机技术、计算机视觉、数字影像处理、模式识别等多学科的理论与方法，从遥感影像提取测量对象的数字化几何与物理信息的技术。如利用模式识别代替人工观测、实现框标的自动识别、同名影像的自动配准、人工建筑物的自动识别等，可以最终实现摄影测量与遥感制图的全自动化。利用计算机及相应软件，则可以进行自动化空中三角测量和制图，实现从数字影像自动重建空间物体的三维表面。

3.2虚拟地理信息系统

虚拟地理信息系统(VR—GIS)技术作为一种专门以地球系统为对象的虚拟现实技术，VR—GIS的基本特征是：(1)对现实的地理区域有非常真实的表达；(2)用户在所选择的地理带内外自由移动；(3)地理带三维数据库的标准GIS功能；(4)可视化功能必须是用户接口的自然的整体部分。虚拟地理信息系统(VR—GIS)已成为公认的数字城市的关键技术，是指运行计算机技术生成一个逼真的，具有视觉、听觉、触觉等效果的可交互的、动态的世界。虚拟仿真技术与遥感、全球定位系统、数据自动采集系统的结合，促进城市的规划、决策和科学管理。数字城市的建设不仅是为城市规划建设、管理与服务提供更科学、更有效的信息资源，而且也是为城市的发展提供更为可靠的决策技术手段。虚拟仿真技术的研究与发展为此提供了一个基础。

3.3计算机宽带网络技术

数字城市的大量数据分布在不同的数据库中，由不同的部门负责构建、管理和维护，要实现数据的共享，进行无缝互操作就必须通过计算机宽带网络技术和万维网络技术。通过计算机网络能够实现不同用户对网络资源的共享，把分布在不同区域不同部门的信息有机地结合在一起，形成一个规模巨大、形式统一的网络数据库。要传输海量数据，进行科学计算，宽带网络便成为数字城市是否能走向实用的关键。

3.4海量存储技术

数字城市涉及的数据巨大而浩瀚,它不仅有空间数据,而且有非空间数据,同时运行着数以万计的处理进程以及大容量传输通讯要求的海量信息系统。这些数据来源广泛、种类繁多、形式各异、结构复杂并且数量十分庞大。因此,对海量数据进行快速、高效地存取、运算和传输,是实现数字城市的重要基础。近年来该项技术的研究与开发已取得了较大的进展。

3.5数据共享与互操作

数据共享在技术上有大量的问题需要解决，目前，有不少行业的管理部门正在进行本行业标准信息代码的编制工作，这些信息标准化、规范化的工作将极大地促进当地GIS的应用。实现数据共享与互操作需要政策和行政协调与基于网络的、以城市空间信息的管理、开发、处理、应用为目标的技术系统,需要开放、集成、合作的标准和规范的地理信息系统的支撑。

3.6三维可视化与虚拟现实技术

三维可视化是信息与人交互的窗口和工具，通过空间信息可视化技术，为分析和查询数据库中的数据展现了新的视野，也有助于发现隐藏在其中的信息，实现城市空间信息可视化的关键在于虚拟现实技术。虚拟现实技术是近年来十分活跃的一个研究领域，它集成了计算机图形学、人机交互技术、传感与测量技术、仿真、人工智能、电子等科学技术，来营造一个使人感觉置身于真正的现实世界中的环境，可以作为实现数字城市规划与人交互的窗口和工具。虚拟现实技术具有立体感的视觉效果，给人以存在感，可以通过视觉、听觉、触觉、形体、手势或口令等进行多重感知，还可以动态显示，为人类观察自然、欣赏景观等各种实体对象提供了身临其境的感觉。

4.数字城市关键技术的应用及展望

信息化程度和水平已成为衡量一个城市经济社会发展的重要标志。信息化建设将有利于促进人类的共同富裕和共同进步。其正在成为全球贸易、投资、资本流动和技术转移以及社会、经济、文化等一切领域发展的重要推动力。

数字城市，对传统方法是一个巨大的挑战，为调控城市、预测城市、监管城市提供了革命性的手段。其在城市规划建设、环境治理、远程医疗、远程教育、三维电子商务、公众信息服务等方面将会产生巨大的影响。

但是，在当下数字城市面临着复杂的建设背景。需要充分考虑当今社会的各种发展因素，尤其是基于科技网络的分布式计算技术的影响，要做到统筹规划，循序渐进，一步一个脚印往前走。数字城市涉及到经济社会各种资源的重新配置和各种利益关系的重新调整，是一项庞大的社会系统工程，在某种意义上说是一项社会改造工程。总之，数字城市系统是时展的产物，也是解决城市规划管理各种问题的有效方法。

结语

随着数字城市的推进，传统的城市规划模式发生了革命性的变化，人们越来越多地依赖于计算机、网络等信息技术手段进行工作，因此，如何利用信息技术等高新技术改变传统的城市规划管理模式，创新城市规划管理理念，使城市规划管理的技术手段更加有效。

参考文献

[1]赵燕霞;姚敏.数字城市的基本问题[J].城市发展研究,2000.

[2]辛海强;刘斌.数字城市地理空间基础框架建设方案探讨[J].测绘技术装备,2008.

[3]张军,徐肇忠.数字城市对城市规划的影响[J].武汉大学学报(工学版),2003.

数字化技术理论篇5

计算机辅助美术教学的理论基础分析

（1）瑞士学者让.皮亚杰（J.Piaget）最早提出来的建构主义（constructivism）也称为结构主义，后经科尔伯格（L.J.Spiro）、斯腾伯格（J.Sternberg），斯皮罗（R.J.Spiro）等人的研究而得到进一步的完善和发展。众所周知建构主义学习理论的特点，即教育者不是传授知识途径，是学习者借助其一定的情境条件下（即社会文化背景下），通过其他人（教育者和学习者伙伴）的辅助，现有学习资料的运用，采用意义建构方式获得来的。建构主义的学习理论丰富了计算机辅助美术教学模式的学习本质，使得学习者在美术的学习过程超越自我个体认识，获知更加广泛的理解，促进未知的领域转化成为已知领域，对今后更大的发展提供可能。

（2）正如人本主义理论阐述的学习者通过感性与理性、身体与心灵交融汇集，充分发展个人潜能、人格和自我价值，符合当代美术教育的教学思想。计算机辅助美术教学的学习模式中沁入人本主义理论所提倡的自主自决、自我实现、自我发展的理论观点，形成以学习者个体为中心选择学习材料、安排适合个体的学习情境。

人本主义理论具备四个要素特点：首先学习过程是以学习者个人完全参与为主，即拥有认知参与、情感参与等;其次自我发起是学习者内在动力的体现，在学习中内在动力起主要决定作用;再三学习者的渗透性学习，行为、态度、个性等等个体因素决定学习者的学习效果;最后自我评价是由学习者的个体学结，独立客观评价自己由想学知识内容，都已经学到知识内容，教育者仅仅起到学习的督促作用。教育者的主要任务是为学习者提供学习的手段，学习者对知识的学习方式由自己决定。可以说，人本主义理论就是创造特定的学习环境，辅助学习者确立学习方向和内容，指明适当的学习材料和资料获取途径，培养学习者个人获悉新知识的独立意义，进而促进学习者建立学习的心理氛围。

（3）自计算机信息科学技术蓬勃发展以来，美术的教学方式与教学形态正悄悄地发生变化，学习者获知的途径越来越多，知识来源不再是唯一从教育者获得，教育者角色已转化为学习者的鼓励者、示范者、辅助者、指导者甚至是团队队友，多角度的协助学习者学习成长。情境教学理论观点对基于计算机辅助美术教学的研究性学习模式的构建提供了有力的理论支持。

计算机辅助美术教学的学习模式创造性的发挥了情境教学理论，拓展真实学习环境的价值理论，借助计算机辅助技术营造了仿真情境的美术实际学习环境，将真实的环境下获得知识的学习实践理念进行转变提升，形成计算机数字环境下美术情境教学的虚拟空间。另外，情境教学理论所涉及的实践环节不足，使得真实的工作知识得不到充分补充，计算机辅助美术教学的学习平台成为最佳补充平台，极大有利于美术知识的学习。

计算机辅助美术教学的数字化学习理念

本世纪初，计算机数字化学习理念被国内教育界首次提出，计算机数字化学习理念对计算机辅助美术教学的学习模式的形成起到很重要的指引作用。数字化学习最佳教育环境是通过课程将技术、连通性、内容和人力资源有机的整合，这种整合方式是建立计算机辅助美术教学理论的主要核心体系。具体特征如下：

（1）数字化学习的基本要素：数字环境、数字资源、数字方式是构成计算机辅助美术教学理论基础的主要前提条件。数字环境包括计算机硬件、知识资源、网络平台、信息通讯和数字工具;数字资源即可被数字化编辑，可在计算机及网络平台中运行的多媒体素材;数字方式是多种学习途径，包括素材资源利用、自主研发创造、团队合作协商、实践实习创造。

（2）数字化学习的资源、课程共享即随意性获取;实效性、可操作性的学习内容;多层次性的学习内容等重要特点是计算机辅助美术教学理论基础。

（3）数字化学习的核心是信息技术和课程整合，这成为计算机辅助美术教学理论构建的核心模型体系。

（4）数字化学习的多种学习模式提供计算机辅助美术教学的选择。这些模式包括：“情景一探究”模式（课堂讲授）;“资源利用一主题探究一合作学习”模式（校园网）;“小组合作一远程协商”模式和“专题探究一网站开发”模式（互联网）等。