時間：2023-09-19 16:27:11
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇計算機合成技術，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
【關鍵詞】計算機；分析化學；有機化學；實際應用
1前言
有機化學中涉及到大量的復雜分析立體結構、化學反應以及反應機理等，隨著近年來科學技術的進一步發展，越來越豐富了有機化學的內容，并且使計算機的應用深入到各個領域中。因此，了解并利用計算機技術能夠有機的結合化學領域中原有的分析技術，能夠有效解決化學領域中的實際問題，從而促進分析化學與有機化學領域的進一步發展。
2分析化學中計算機的應用
2．1儀器分析
在儀器分析中計算機的應用有效實現了其智能化發展，對于計算機與儀器分析領域中智能化儀器屬于全新的課題與研究內容。目前在儀器分析領域中，計算機的應用主要體現在原子吸收光譜、氣相色譜－質譜聯用為主。在原子吸收光譜分析中，計算機技術的應用主要體現在自動進樣與稀釋、試樣的自動改換與沖洗等。也就是說，院子吸收光譜儀與計算機、打印機及樣品臺共同組成了一個人工操作的控制系統。除此之外，計算機在儀器分析中的應用能夠確保儀器最佳實驗狀態，并換算被測元素濃度的工作曲線坐標標度，最終通過自動測量及累加平均處理的方式對測量到的信號進行分析。在氣相色譜－質譜的聯用中，可以對化合物中的分子結構進行分析，從而對未知物相對分子質量、混合物中不同組分含量進行準確地測定。因此，在有機化學、環境保護、石油化工以及生物化學等領域中，氣相色譜－質譜聯用受到越來越受到關注及應用，并得到了快速的發展。
2．2化學分析
實驗者在對數據采用計算機進行處理的過程中，可以對多次試驗數據采用一元統計的方式進行統計，根據此計算出置信區間以及標準誤差等。若要通過滴定實驗的方式在化學分析中確定物質的含量，也可以利用線性回歸的方法對相關的數據進行處理，不僅使化學分析方法及過程更加方便快捷，也能夠顯著地提高對數據處理的精準度。在測定制定的組分中采用計算機能夠有效地消除各種干擾因素，一般來說可以采用當量與平衡模型。其中平衡模型指的是通過化學方程式的形式來建立在各種平衡常數基礎上共存的每一種平衡。實驗者在對某些未知量進行測量后，便能一并計算出被測物質的共存干擾物質具體含量。而平衡模型在實際應用中適合對化學分析問題進行處理，但缺點在于平衡常數的精密度會在一定程度上對平衡模型解決化學分析問題造成影響，溶液濃度也會對平衡模型的使用造成束縛。而當量模型的應用基礎便是測定信息與待測物含量之間的關系，在此過程中所提及到的測定信息包括沉淀重量與滴定體積等。將這些信息組成方程組，便能夠一一計算出許多種成分的含量。在化學分析過程中適合采用當量模型，同時也適用于對一部分儀器分析中，其所具有的準確度要明顯高于平衡模型的準確度，但在實際應用的過程中也會受到一定限制。
3有機化學中計算機的應用
3．1圖譜檢測
在有機化學的應用中測得的譜圖準確性可能存在問題，例如基體與溶劑對圖譜所造成的影響，甚至于還包括一些共存物質對譜圖所造成的干擾等多種情況。而對于未知待測液來說，由于其本身就屬于未知物，因此在研究的過程中無法做到將其分離成純的一種化合物，此時便需要應用到差譜技術，也就是純凈化合物譜圖采用的是差減方法。而在此之前，差譜一般需要應用到雙光束補償以及光學相關原理等方法，但也無法識別出在未知含量中干擾物質對于實驗的所造成的影響。人工操作計算機能夠使計算機完成差譜程序的任務，差減試樣的圖譜與換算后的干擾物質的標準圖譜，從而實現數據平滑、扣除基體以及多組分逐級差譜等效果，從而能夠為有機物成分與結構分析提供新的方法及手段。
3．2檢索譜圖
在有機化學分析中計算機的應用還包括對譜圖進行檢索，不同的有機物結構具有不同的檢索譜圖，憑借不同有機物結構不同會使譜圖上的特征峰也不同，這樣就可以鑒定出未知有機物的結構。因此，譜圖的檢索就成為有機分析的關鍵手段，一般來說較為常用的方法包括紅外吸收光譜、核磁以及質譜等譜圖。
3．3有機物合成路線的設計及優化
計算機具有的邏輯推理功能，使得推理性很強的有機合成問題得以實現計算機化。計算機輔助有機合成就是指用計算機找出目標化合物的各種可能的合成路線。利用數據庫方法把已有的合成路線導入到計算機中，根據實際要求如:最經濟的實驗合成路線、污染程度最低的實驗合成路線、方法最為簡單的實驗合成路線、產率最高的合成路線等，通過計算機來確定最佳的合成路線。這將為分析者提供解決問題的便捷。
4結語
綜上所述，隨著科學技術的發展，在儀器儀表中計算機的應用也得到飛速發展，許多其他領域的儀器新技術基本都是與計算機相聯用，計算機的應用不僅實現了儀器的智能化，方便了化學分析，同時也加快了化學的變革和發展。在不斷創新改進過程中，無論是計算機領域還是化學領域都進入了一個全新的發展階段，隨著技術的進一步發展計算機和化學之間將會具有更加廣闊的發展前景。
參考文獻:
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關鍵詞：電影的理論
一．數字特效的沿革和范疇
在電影技術的種群中，數字特效還算是個青年人，1977年，美國人喬治·盧卡斯將它運用到《星球大戰》中，開創了大量使用計算機技術合成電影畫面的先河，在電影史上起了劃時代的意義。從此，隨著計算機技術的飛速發展，電影工業迅速地走進了一個數字特效開創的新的創作天地。到1996年時美國的50%以上的影片用計算機技術制作畫面。中國的電影人也緊隨其后，1995年，計算機圖像技術被應用在上影廠拍攝的《蘭陵王》中。人類進入新世紀后，數字特效在電影中的應用更是不勝枚舉。他已不僅僅是后期剪輯中的一個補充，而滲入到電影生產的方方面面，從劇本的創作、策劃到前期的攝影、置景、道具，到后期的合成、剪輯，無處不發揮著他巨大的功力，讓電影創作超出了人類有限的視點和運動軌跡，輕易地撥動著觀眾的每一根神經，讓觀眾的想象力可以隨意馳騁在無疆的草原上。
當前，數字特效已經被廣泛地應用在電影制作的方方面面，很難簡單地給它下一個定義，可以說，數字特效就是利用計算機圖形圖像技術實現的電影特效。按照特效的產生方式與真實影像的關系可分為三大類：補充合成型、創造合成型、特殊處理型。這些類型的數字特效往往綜合使用在同一個鏡頭中。
1．補充合成型
補充合成型數字特效是指數字特效與傳統拍攝方式相結合，用計算機技術完美地將多個真實影像合成在一起的數字特效形式。這種類型的數字特效一般是在一些傳統特技不容易或不能完成的情況下，創作者利用摳像技術將一個真實影像與另一個影像合成為一個畫面。如影片《阿甘正傳》中虛構的歷史鏡頭——阿甘與肯尼迪總統握手，就是利用藍幕摳像將演員與肯尼迪總統的歷史鏡頭合成，經過精心地修飾，達到以假亂真的效果。這種類型的數字特效的特點是以逼真為最終目的，讓觀眾很難分辨鏡頭中的畫面是真是假。這種類型是數字特效應用最早也最多的方式，創作的影片也很多，從早期的《星球大戰》三部曲，到《侏羅紀公園》。
2．創造合成型
創造合成型數字特效是指用計算機圖形圖像技術生成畫面中人物或景物后，與真實拍攝的人景物合成在一起的數字特效形式。這種類型的數字特效往往用在制造生成當前人類社會不存在的物體或非人類生命，創作者使用計算機三維動畫技術建模、利用動作跟蹤軟件賦予生成物體的動作和運動軌跡。然后與實景拍攝的鏡頭合成，成為一個鏡頭。如影片《恐龍》中再現了幾萬年前恐龍生活的場面，完全是利用計算機生成各種動物，與在美國、南美、澳洲拍攝的實景合成在一起，呈現出恢弘的史前景觀。
3．特殊處理型
特殊處理型數字特效是指用計算機圖像軟件對實拍鏡頭中的某些人景物和鏡頭運動進行特殊處理。這種類型數字特效的特點是讓處理過的人景物和鏡頭運動顯得突出，與上面兩種達到逼真的特點不同，特殊處理型故意讓觀眾注意創作者特殊處理的痕跡，來表達影片的情緒或思想。如《辛德勒名單》中，在全片黑白影調中，屠殺一場中出現了身著紅色大衣的小女孩的形像，讓觀眾視覺上感受更強烈地沖擊，也表達了主人公辛德勒思想上的變化。對鏡頭運動的特殊處理最典型的要算《駭客帝國》中的全息靜動攝影術了，創作者將照相機按特定軌跡安排在被攝主體周圍，捕捉一瞬間的動作，并連續放映，造成人物瞬間靜止，但觀影視角仍在運動的效果；再如國產影片《致命一擊》中鏡頭起幅從海面開始，穿過城市上空，到達人物上空，然后向下俯沖，最后以人物全景俯角畫面為落幅。這一鏡頭是通過實拍與計算機處理結合在一起完成的，攝影機分段實拍，計算機將它們平滑地串聯在一起，這一鏡頭用傳統實拍技術是不可能完成的。
二．數字特效創造真實感受
真實是藝術創作的基本原則，“它既不像生活真實那樣與生活本身是同一的，又不像科學真實那樣能夠驗證和還原”。電影讓人們做夢，好的電影讓觀眾不愿醒來，但沒有人愿意夢到自己司空見慣的人景物。數字特效讓這個夢更加精彩，通過數字特效，電影創造出觀眾沒見過，也沒有想過的夢境。作為電影創作手段之一，數字特效的創作也遵循藝術創作的基本規律——真實。
具體操作上，筆者認為應注意以下兩點：
1．人景物、聲光真
人景物、聲光色是視聽語言最重要的元素，他們是構成畫面信息的主要成份，數字特效處理這些視聽元素的原則是復原他們相互間的整體關系，不論是虛擬生成，還是摳像合成，都應結合所處場景的環境光線情況，統一影調、色彩，恢復質感，才能達到逼真的效果。這一點做不好，會讓觀眾察覺到哪些是數字特效的結果，從而產生漸離感。這種鏡頭成為電影創作的敗筆。
2．鏡頭的視點、運動和物體的運動軌跡合理
鏡頭的視點就是觀眾的視點，其合理的位置仍然要遵循真實感受的原則，其合理性是圍繞人的視覺習慣有一定的拓展。如高空遙感鏡頭，可讓觀眾體會到俯臨大地、關照眾生的感覺。鏡頭的運動也有其規律的，傳統的攝影機運動有著非常嚴謹、成熟的規范，在數字特效中仍然不能打破，如果隨心所欲地讓攝影機運動，會造成形式脫離內容的結果。如國產片《緊急迫降》中，表現飛機發生故障的緊急時刻，鏡頭圍著飛機做360度旋轉，最后迅速推向駕駛員。。這一鏡頭違反了上述的合理性，脫離了內容，影響了畫面的真實感受。物體的運動軌跡在自然界中早已形成，數字特效只有嚴格地復原，才能體驗到真實。如果稍有偏差，立刻會改變人們認識事物的整體關系，造成不真實。
借用《完美風暴》導演沃夫崗·彼德森對特效的要求，“我不要看特效，我要我的畫面完全逼真”。實際上，成功的影片不會讓觀眾感受到攝影機的存在一樣，成功的影片也不應讓觀眾發現數字特效的痕跡。
三．數字特效已成為一種表現手法
電影是表現的藝術，創作者通過視聽語言講述一個動人的故事，表現人物的情感，感染觀眾。隨著計算機技術的發展，數字特效把許多原來電影表現不了的題材搬上了銀幕，建立了全新的電影語言樣式和風格。為創作者提供了無限的想象空間，電影人的思想從技術的束縛中解放了出來。通過數字特效，導演能夠創造出原本沒有的人景物，能復原龐大的古代建筑，能讓現代人和歷史人物對話。還能根據風格和劇情的需要調整攝影機的視點和運動軌跡。。
例如數字特效在國產影片《尋槍》中的應用就為影片增加了新鮮刺激的表現手段。其一，片頭部分，極快地將鏡頭撞到題目“尋槍”的一個筆畫上，然后迅速劃過，再急快地回到整體圖像的位置上，閃白，再清晰。這樣與開場主人公被妻子猛然喊醒的感覺一致，給觀眾一個強烈的沖擊。數字特效還改變了原有實拍中的飽和度，賦予了藍灰色調，加強了影片的懸念。創作者成功地利用數字技術把一幅幅靜止畫面變成了與影片風格基調相同，具有強烈沖擊力和張力的電影語言。其二，主人公回憶丟槍那夜的情景時，鏡頭運動采用了遠距離急推的手法，這個鏡頭在前期拍攝時發生抖動，燈光又不能只突出人物而使背景完全變黑。后期中，利用Discreet公司的Inferno軟件處理加工后，得到了將人物周圍景物淹沒在黑暗中，突出地表現了主人公猛然回憶他見過的每一個人，很好地表現了對非現實時空的回憶。
數字特效將與人景物、聲光色、鏡頭運動等一起被歸為視聽語言的元素，可以想象，沒有數字特效就沒有《駭客帝國》，也沒有《駭客帝國》式的敘事結構和哲學，也沒有被視為典范的靜止旋轉視角的影像。因為在創作者沃卓斯基兄弟在編寫劇本的時候就開始以數字特效的思維來敘述故事，渲染畫面了。他們不僅創造了許多新的拍攝制作技術，也創造了利用特效才能實現的畫面語言、敘事語言。
1．數字特效改變電影制作的方式
在當前的電影制作流程中，從分鏡頭劇本開始，特效的思想就已經體現出來了，數字特效改變了原有傳統的電影制作的流程和方式。劇本策劃時，敘事的安排中，數字特效讓創作者跳出了傳統的線性的思維模式，完全打破了時空的概念，因此一些局限于拍攝技術的畫面可以被實現了，創作者放開了手腳，充分發揮了想象力。在傳統的劇本、分鏡頭劇本以外，數字特效還需要自己的特效劇本。
前期拍攝時，除了實地拍攝外，搭景、藍幕、模型、數字天光畫等鏡頭越來越多。為了滿足摳像的要求，演員被要求在藍幕的攝影棚內拍攝，因為在藍幕棚內，沒有場景，全靠演員想象，還要求表演的情緒動作與合成的畫面中場景相符合，這無疑是對演員的經歷和表演功底是一個挑戰。
而且對照明、道具的要求與傳統的拍攝的要求不一樣了：燈光人員要結合將要合成的背景的光線、環境變化包括風雨雷電，設計攝影棚內的燈光；道具的某些部分也會隱藏在藍布中，在制作中也需要和要合成的道具天衣無縫的結合在一起。對置景和道具人員的要求并不僅僅是做一些實物的模型了，而是要在計算機中畫出所需場景和道具，以便后期合成使用。
前期工作完成后，后期合成處理，完全使用了計算機技術，原有的遮片、疊影等傳統方式的特技方法被計算機軟件的某些功能所取代。
2．數字特效是形式，也是內容
有關影視中形式與內容的關系已不是一個新話題了。筆者認為，從形式和內容的關系角度講，數字特效既是形式，也是內容。在內容不足以支撐起數字特效的表現力時，它會成為游離于內容以外的形式。如，全數字制作的美國影片《最終幻想》讓人們只注意了虛擬的畫面的逼真和優美，貧乏的內容讓觀眾不能不覺得乏味；在內容非常吸引人時，它就會非常好地為內容服務，成為內容的一部分了。在《泰坦尼克》中，又有誰在被凄美的愛情故事感動時，會想到船上的乘客都是虛擬合成的呢。所謂風格化等，數字特效脫離于內容的觀點，只會讓數字特效變成少數人手中的玩物，不能成為大眾娛樂的一員主將。
四．國內數字特效的現狀
國內電影業中，從投資人、制片人，到導演，對數字特效的認識還處在很緩慢的發展階段，盡管人們都看到了美國影片帶來的沖擊。在我們已經具備了數字制作的能力的今天，大眾和媒體都表現出了極大的興趣，但這種興趣并不是關注整個行業，而是關注美國電影中數字特效的同時，兼顧國內數字特效行業的一種關心。除了從業人員本身，并沒有很多人關心數字特效工作。
在這種大環境下，數字特效的運用基本上有以下三種情況：（1）導演對數字特效感興趣，想做些嘗試。但嘗試的規模很小，不是在電影生產的全過程中，所以不能達到很深刻的效果。（2）在不考慮回報的影片中，數字特效得到了比較充分的應用。如《沖天飛豹》、《驚濤駭浪》。（3）影片創作者希望數字特效給影片增添些亮點和賣點。如《紫日》中的坦克大戰，在宣傳中突出了這些鏡頭。在《致命一擊》中，用計算機輔助完成了一些很難實現或根本不能實現的鏡頭。
總而言之，數字特效尚未形成一種很規范的商業操作。真正出于商業目的的使用數字特效的影片很少，所以數字特效制作行業并沒有形成。缺乏專業人員的窘況也困擾著這個尚未形成的行業，從事數字特效制作的人員很少是電影行業出身，多是計算機專業和美術專業的人員。。對活動影像的理解還不夠，用視聽語言講故事的本領還不強。這關系到在電影制作中，能不能和導演、編劇等電影人很好交流。
一、MIDI的基本概念
MIDI的全稱是MusicalInstrumentDigitalInterface,也就是數字化樂器接口的意思,在1983年8月,各國主要的電子樂器制造商舉辦了一個劃時代的會議,在這次會議上,各大制造商討論了長年以來互相紛爭的問題,最后終于商討出了一個結論,統一制定了世界性的電子樂器的技術規范,就是MIDI1.0技術標準,它是處理電子樂器與電子樂器之間數據發送或者接收的一個信號標準化的協議,即MIDI協議。舉一個例子說明,在MIDI協議沒有出來之前,兩個電子樂器制造商制作出來的產品信號是不同的,一個合成器上001號是鋼琴的音色,另外一個制造商的合成器顯示的001號是小提琴,這樣就會導致作曲家在一個合成器做好的音樂,拿到另外一個合成器上播放的時候產生混亂,本來做的是鋼琴,播放的時候卻變成了小提琴,這種結果讓作曲家們甚是頭疼,但是MIDI協議出來之后,標準得到了統一,所有的電子樂器上001號都是鋼琴音色,就不會出現之前的混亂情況。所以,MIDI標準的統一使所有的軟硬件樂器都能夠互相兼容,大大方便了作曲家們的創作。MIDI協議的出現和推廣,推動了電子計算機音樂數字化技術的飛速發展。
二、MIDI的制作原理
(1)MIDI的基本設備。在進行計算機音樂創作時,我們首先所需要的設備就是計算機,而且想要很好的運行音樂軟件及效果插件,就對計算機的運算速度提出要求,所以計算機的配置越高,內存量越大,在運行多個軟件音源的時候就會越快;除了計算機之外,我們還需要其他的周邊設備,比如音頻卡、MIDI鍵盤、硬件音源、MIDI接口等相關的連接線。
(2)MIDI設備的工作模式。前文中介紹了MIDI的基本設備以及各個設備的主要功能,但是這些設備是不能單獨進行操作的,需要把這些基本的設備連接起來才能發揮作用,形成一個完整的計算機音樂制作體系。主要的硬件設備有:計算機、MIDI鍵盤、硬件音源、聲卡、擴聲器。在進行計算機音樂創作時,作曲家先在計算機上選擇音色,然后再演奏MIDI鍵盤,把彈奏出來的樂音轉化成MIDI信號,通過專用的MIDI連接線將這個信息傳送到計算機,計算機再利用音樂軟件把傳送來的信息記錄下來,作曲家可以把記錄下來的信息進行編輯和修改,完成后,計算機再把相關的音樂信息記錄發送給音源,音源接收到MIDI信號指令后發出聲音,并將這些聲音信號再發送到外部的擴音器,這樣我們就能聽到最終完成的計算機音樂了。
(3)軟件音源的使用及優勢。進入2000年之后,由于計算機技術的飛速發展,使得軟件音源的音色品質提高,軟音源盛行,逐漸代替了硬件音源,在軟音源的推動下,作曲家們使用的設備規模越來越小,甚至只使用一臺計算機就能完成絕大部分的音樂創作。現時最常使用的軟音源可以分為六大類:a.綜合類;b.節奏類;c.管弦樂類;d.吉他類;e.電子風格類;f.軟件采樣器。a.綜合類的軟音源。音色的種類比較多,覆蓋了大多數類別的常用音色。很多作曲家喜歡用筆記本來完成音樂的創作,這樣使用這類型的音源就能完成制作,因為這類音源的音色比較齊全。就是因為音色種類多,所以都存在著一個共同的缺點,就是各種音色的的演奏技法太單調,不夠豐富,音色品質也不如大型的專門的音源好。綜合類的軟件音源有Hypersonic、CakewalkTTS-1等。b.節奏類軟音源。這類軟音源常用的有AddictiveDrums、StylusRMX、BFD。c.管弦樂類軟音源,常用的有EdirolHQOchestral和EastWestQuantumLeapPlatinumEdition。d.吉他類軟件音源。如RealGuitar,這款音源是由Mu-sicalAB公司推出的木吉他音源,它的音色極其接近真實的吉他聲音,不僅可以在任何支持VST2.0的音序器上作為插件來使用,而且還可以作為一個獨立的吉他音樂制作軟件來使用。RealGuitar的三種技術功能尤為突出:多通道分層技術、品味挪移技術、原始吉他觸摸技術。e.電子風格類軟件音源。這類型的音源非常多,由于電子類的音色沒有真實聲音的對比,所以也就沒有好壞評判的標準,經常使用的有兩款:Absynth和FM。f.軟件采樣器。這類軟件采樣器除了前面講的軟件音源外,也是經常被使用的,是專門用來抓取和調用一些特定格式的音色來使用的軟件,現在常用的音色格式有SF2、GIGA、AKAI、WAVE等,至今開發商還在不斷研究出新的采樣器支持的音色文件,所以,軟件采樣器用的音色是無窮無盡的。常用的軟件采樣器有Gigastudio和Kontakt。
三、結語
科學技術在不斷的發展,而與科學技術緊密相連的計算機音樂技術也將不斷向前進步,兩者是密切相關、同步發展的,未來社會將是一個數字化、信息化的時代,可以說,在未來的數字世界中,計算機音樂的發展潛力還很大,它將會帶給我們全新的音樂音響的獨特體驗。所以,計算機音樂技術的不斷進步,使音樂創作的技術手段越來越豐富,音樂制作的技術將更加信息化和數字化,這是歷史發展的必然趨勢,我們要很好地把握這個趨勢,利用更先進的數字技術來進行音樂的創作。
關鍵詞 鏡頭跟蹤；特效合成；影視制作
中圖分類號TP39 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2012）73-0008-02
隨著影視后期制作技術的發展，觀眾能在影視作品中看到各式各樣的特效場面。其中攝像機運動軌跡跟蹤這一技術在特效場面中又有著舉足輕重的作用，大部分的特效制作都需要在拍攝后進行攝像機運動軌跡跟蹤（以下簡稱為鏡頭跟蹤），其目的是為了給后期制作創造一個能把計算機生成的三維素材融入真實鏡頭中的環境（反之亦然），使計算機生成的機器人或者生物的運動與實拍鏡頭合成后都像是真實的表演。
1攝像機運動軌跡跟蹤技術的原理
鏡頭跟蹤技術的使用是在70年代，由喬治盧卡斯和其他特技先驅所開創的，最早是機械跟蹤系統，到了90年代由于計算機技術的飛速發展而產生了攝像機運動軌跡反求跟蹤技術，兩者的使用都是為了解決二維畫面跟蹤技術只能單一的對被拍攝體進行跟蹤，而對于電影攝影的另一大主要運動——攝影機運動無能為力的局限性，所采用的解決辦法。在三維特效影片制作中，要將計算機生成的三維素材真實的融入實拍鏡頭，首先要做的便是鏡頭跟蹤。這一技術解決了二維畫面跟蹤不可用于三維跟蹤合成的問題，使整個數字特技合成技術中的攝像機運動匹配功能趨于完整。
攝影機運動軌跡反求技術的原理是計算機通過對二維畫面進行像素檢測、畫面內元素的運動分析，得到原始景物在虛擬三維坐標中前后左右的位置信息和縱深關系，進而通過構建三維虛擬拍攝場景找出原始拍攝時攝影機運動的軌跡。經運算一旦模擬出攝影機原始運動軌跡，那么當計算機生成的三維圖形需要合成到實拍的攝影畫面中時，為三維計算機圖形所設置的虛擬攝影機可以與原始攝影的攝影機同步運動，因而合成景物也就可以無縫地跟隨實拍景物運動了。
設想一個典型的特效鏡頭：導演想要得到一個CG怪物從一幢樓中破窗而出，穿越街道后進入一條小巷的場面。因為CG怪物會和大樓的窗戶有一個相互影響，所以特效總監會要求用三維模擬真實的窗戶破碎效果。在拍攝當天，導演會以藝術的角度來考慮這個特效鏡頭中的場景以及攝像機位置，例如如何考慮被怪物破窗而出的大樓在畫面中的位置，盡管現場拍攝的時候沒有窗戶。導演和攝影師會在正式開拍前多次練習攝像機的運動，假想怪物橫穿街道的場面。當導演對鏡頭滿意之后，便會將其數字化然后交給后期制作去增加特技。當后期制作組收到影片后，他們需要動畫師來調試怪物的動作以及一個技術導演處理窗戶破碎的特效。在這之前，必須由鏡頭跟蹤工程師來事前進行匹配運動畫面。工程師必須確保真實的攝像機的運動軌跡與三維場景的虛擬攝像機運動軌跡完全一致。考慮到窗戶需要被怪物撞碎，如果它在影片中的透視位置與三維場景并不匹配，例如當攝像機往左運動時窗戶依舊停留在原位，很明顯就能看出這個鏡頭穿幫了。
2 攝像機運動軌跡跟蹤技術的應用流程
將計算機生成的素材與真人實拍鏡頭合成對于電影及虛擬現實等相關產業來說是一項非常重要的技術。用鏡頭跟蹤工程師的眼光來看，當一架攝像機在拍攝一個場景時，它基本上在做一件事：將所拍攝的三維空間轉化為二維平面。而鏡頭跟蹤的目的則是完全相反的，工程師需要通過軟件的精確計算還原當時攝像機所拍攝的三維場景，并在計算機中模擬出來，而連接兩者的關鍵就是攝像機。
鏡頭跟蹤的方式有許多，首先評估需要跟蹤的影片片段以便選擇最佳的跟蹤方案，很多時候這個過程被遺漏，這很有可能在之后的進程中花費更多的時間。然后，在攝像機跟蹤軟件（或運動匹配軟件）中加入前期拍攝的參數進行匹配運算，其中主要包括鏡頭焦距、記錄幀率、運動模式，以便更精確地還原真實拍攝時的場景，就如同邏輯推理，更多的信息能讓過程變得容易一些。
在五、六年之前，鏡頭跟蹤工程師需要考慮所有攝像機運動的內在外在因素，對于不同的場合選擇不同的跟蹤方法。現在，科技的發展使得跟蹤軟件運用了一個叫做“照相測量法”的技術，大大提高了軟件的智能跟蹤水平。通過軟件的運算能夠得到一個運動的虛擬攝像機和三維場景數據。之后，工程師們依據這些數據在二維的平面內重新構建三維空間，例如將影片中的二維平面大樓和馬路以三維空間的方式構建，這樣跟蹤就算完成了。
接下來是最重要的環節，工程師們需要測試跟蹤的鏡頭是否如實貼合真人實拍，所創建的三維空間及虛擬攝像機是否完美匹配真實世界。這時候，使用跟蹤軟件，將其自帶的測試物體擺放在重構的三維空間中。失敗的跟蹤往往非常明顯就能夠看出來，比如在播放的過程測試物體發生了漂移或者抖動。反復測試跟蹤是否成功是非常有必要的，因為失敗的鏡頭跟蹤將在整個后期制作流水線中一直被使用，直到最后合成輸出的時候才能夠發現，出現這樣的情況是非常可怕的，特效藝術家和動畫師將不得不重新更改特技，所花費的時間和精力對于一部影片的制作周期來說將會造成很大壓力。
最后是將跟蹤完成的場景文件轉交給工作流程下的其他藝術家們。其通常包括三維場景坐標和大小、必要的角色和設施以及合理的命名規則。一個井然有序的跟蹤文件能給接手處理的其他藝術家們提供方便，同時跟蹤工程師們也不需要在事后向他們詳細解釋，這樣節省了許多不必要的時間。
3 結論
攝像機運動軌跡跟蹤技術在特效場面中占有一席之地的重要原因是，數字技術運用于電影特技需要解決的基本問題之一就是運動鏡頭中攝像機軌跡的跟蹤匹配。而在特效影片中，如果一直使用固定鏡頭則不容易達到影片所追求的藝術效果。鏡頭的特效合成是將來源不同的計算機生成的素材以正確真實的方式融入在實拍鏡頭中。
綜上所述，攝像機運動軌跡跟蹤技術對這個行業有著舉足輕重的影響。電影院里的觀眾們在為精彩的特效而大呼過癮同時，也許并沒有注意到影視特效藝術家們的工作。而恰恰是這些默默無聞的鏡頭跟蹤工程師們的努力決定了這些特技的效果。他們使觀眾看到的一切特效成為可能，這是電影拍攝中不可缺少的一環。
參考文獻
[1]屠非明.電影特技教程[M].北京：中國電影出版社，2007.
情感能力是人類智能的重要標志，情感在人與人的交互中必不可少。那么，作為邏輯計算典范的計算機可以有情感嗎？情感可以計算嗎？近十年來，計算機科學迅猛發展，并與心理學、神經科學、生命科學等一起擴展了經典的邏輯計算，共同開展了情感計算的研究，取得了很大的進展。
情感計算的起源
早在1985年，人工智能的奠基人之一Minsky就提出了計算機與情感的問題，但“情感計算”一詞真正提出源于美國麻省理工學院的Picard在1997年出版的《情感計算》，Picard在該書中把“情感計算”定義為“與情感有關、由情感引發或者能夠影響情感的因素的計算”。 今天，人們進行情感計算研究的目的是讓計算機具有感知、理解、模仿人類情感特征的能力，以提高人機交互的效率和質量。具體包括情感信息獲取、情感表達、參數化建模、識別和理解、生成和模擬，最終目標是讓計算機在邏輯技能的基礎上加上理智和平衡，從而建立一種更為和諧的人機環境。
情感計算一提出，就受到了學術界和企業界的廣泛關注。麻省理工學院情感計算研究小組較早開展了多方面的研究，例如開發可穿戴設備，識別真實情境中的人類情感，研究人機交互中的情感反饋機制，研制能夠用肢體語言表達情感的機器人。瑞士政府成立了情感科學中心，讓心理學、神經科學、哲學、歷史學、經濟、社會、法律等多學科合作開展情感計算的研究與應用。日本文部省曾支持“情感信息的信息學、心理學研究”重點基金項目。日內瓦大學成立了情緒研究實驗室，布魯塞爾大學則建立了情緒機器人研究小組。英國伯明翰大學開展了“認知與情感的研究”，A. Sloman教授提出了情感的三層體系結構。歐盟也把情感計算列入研究計劃。IBM公司實施的“藍眼計劃”，可以使計算機“未卜先知”。例如，當你看地圖時，計算機可以找到你感興趣的地點，并主動介紹其風土人情。英國電信應用情感計算技術改進呼叫中心，使其更加人性化。遇到特別無禮的用戶時，具有情感意識的語音識別系統會提醒話務員保持冷靜。處理完這類電話后，系統會安慰和鼓勵話務員，幫助他們調節情緒。
在國家重點基金的支持下，我國的清華大學與中科院心理所的研究人員成立了情感計算研究組。3年來，課題組對情感計算的關鍵技術進行了探討，引入并修訂了PAD情感狀態模型，使復雜情感可計算了。此外，還收集了大規模的多模態情感數據庫，數據庫中包括視頻、語音和生理數據，研究了認知與情緒的交互作用，抽取了視頻、臉像、行為和語音中的情感信息，實現了情感識別和合成等。以此為基礎，在情緒識別、情緒表達、情緒產生和反饋的機制等方面都進行了深入的研究。上述研究成果中的一部分正逐步走向應用，過去只存在于科幻小說和電影中具有情感的計算機，正在逐步變成現實。
情感計算改善人機交互的和諧性
人在與計算機交互的過程中，需要機器能理解自己的需要和感受，帶有某種情感地進行交流。因為缺乏情感的交流，將傳遞不完整的信息，這就嚴重影響人機交互的效果和效率。因此計算機需要掌握人類情感世界的鑰匙，才能主動地、智能地為人類服務。而且，神經科學和心理學的研究者早已發現情感在感知、決策、創造性等思維活動中的作用。
對照人類的決策過程，人們發現人腦在記憶力、計算速度等方面遠遜色于計算機，卻能在短時間內做出最佳決策，這在很大程度上得益于人類情感的參與。計算機如能具有情感，無疑將大大提高其決策速度和效率。有了情感的指引，決策過程將具有更加明確的目的性和方向性，而不是在龐大的求解空間中盲目地嘗試。同時，情感計算機將具有更大的自主性，在遇到突發事件時，能自動地調整算法或行為，從而主動地、創造性地完成任務。
通過情感記憶庫，計算機還將能夠及時總結經驗教訓，逐步具備自主學習的能力。情感計算的研究無疑將為人工智能的發展提供一條新的途徑。此外，情感計算的研究對于理解人類的情緒乃至人類的思維都有著重要的價值。通過情感信號采集設備精確記錄的數據，可以深入分析人類的情感體驗。利用計算機程序模擬人工生命的情感進化過程，可以幫助我們了解人類情感的起源。
情感計算技術還可以廣泛地應用于教育、娛樂、藝術等領域。在電子游戲領域，通過可穿戴設備和游戲手柄等外設，游戲軟件可以感知游戲者的情感狀態。這些信息可以幫助設計者了解游戲者的偏好。同時，游戲者的化身可以通過一些動作來表現這種情感變化，使游戲更逼真。例如，游戲者吃驚時，化身會猛然向后跳去。游戲者感到恐懼時，化身會發抖。人們往往很難明確說出自己的喜好，但在看到自己心儀的設計時，情感會準確無誤地告訴我們“這就是我想要的”。如果計算機能夠在人們瀏覽設計方案時，記錄其情感反應，自動分析用戶的偏好。
今天，情感計算的研究已在很多方面取得了進展，尤其是在改善人機交互的和諧性上得到了用戶的認可。美國麻省理工學院的類人機器人小組（humanoid robotics group）研制的機器人Kismet能夠以眼睛、嘴唇、耳朵的動作表現快樂、悲傷、厭倦等情緒。麻省理工的情感計算小組還研究了情感支持對用戶的影響。實驗結果表明，在用戶產生挫敗感時，計算機如能給予情感支持（例如主動傾聽、對用戶的遭遇表示同情甚至歉意），將降低用戶的挫敗感。以此為基礎，麻省理工情感計算小組設計了一個情感對話系統: 虛擬人“Laura” 可以通過文字界面與用戶交流鍛煉身體的心得。鍛煉者完成目標時，Laura會贊揚他; 若鍛煉者未完成目標，Laura則會鼓勵他。經過一段時間的“相處”后，大多數用戶都更主動地鍛煉并愿意與Laura繼續交流，甚至有人認為Laura非常有魅力。
盡管面臨著很多困難，但不可否認情感計算的進步為我們展現了無限的前景。在可預見的未來，情感計算在醫療、娛樂、教育、藝術等領域將得到更廣泛的應用。情感計算出現的背后是人們對美好生活的向往。它的實現將改變人類的生活，同時豐富人類對自然的認知，推進人類對科學的探索。
也許今天我們在科幻電影上看到的情節――一個具有人類情感的機器人，在不遠的未來會成為現實。科學的進步永遠令人驚奇，讓我們拭目以待。
要實現情感計算，形成一個完整的情感交流過程，涉及到一系列理論和技術，如情感機理和描述、情感信息的獲取和量化、情感的識別和理解、情感的合成與表達，其核心技術主要包括情感信號的獲取、情感狀態的識別、情感理解和反饋以及情感表達。
情感信號的獲取指的是通過各種設備記錄情感信號。情感信號包括語音、面部表情、手勢、站姿等體態語以及脈搏、皮膚電等生理指標。隨著可穿戴技術的發展，出現了一些能夠測量生理信號的可穿戴設備，例如能夠測量脈搏的手鐲和測量心率的胸針、項鏈等，以及集成在鼠標上的生理信號測量設備，例如，IBM研制的情感鼠標可以測量脈搏、體溫、皮膚電反應等生理指標。這些設備的出現使情感信號獲取設備與用戶形影不離或直接融入人機交互界面中，大大方便了情感信號的獲取。值得注意的是，由于情感是一個多成分的復合過程，包括內在體驗、外顯表情和生理激活這三種成份，采集情感信號時往往要動用多種設備，同步記錄各通道上情感信號的變化。
情感狀態的識別是指對采集的情感信號進行分析，識別出人內在的情緒。由于情感狀態是一個反映內在體驗且隱藏在多種類別的情感信號中的量，因此情感狀態與情感信號之間是一個復雜的多對多的映射。在早期的研究中，往往采用演員表演的情感片段作為實驗數據，而非真實的情感體驗。隨著研究的深入，目前研究者的重點已經轉移到識別真實的情感。無論是在生活中捕捉人們的真情流露，還是在精心設計的實驗中激發各種情緒體驗，研究者都在努力提高情感數據的自然度。目前，計算機不僅可以識別情感的類別，還可以計算情感的強度。不僅可以識別靜態圖像中的表情，還可以分析連續視頻中的情感變化。
多模態信息融合的技術使計算機可以同步分析視頻、音頻、生理指標等多種信息，大大提高了識別的準確率。例如，美國麻省理工情感計算研究小組綜合利用面部表情、坐姿、游戲難度等三個模態的信息，識別游戲者的情感，與只用面部表情識別相比，識別率有相當大的提高。當然，情緒識別也面臨一些挑戰。首先，情感的變化受到環境的影響。如何在情感識別中加入環境的因素，都是值得研究的問題。其次，情感表現因人而異，在情感識別中如何處理個性和共性的矛盾，也是研究者非常關注的問題。
摘要：隨著廣播電視數字化技術的發展，電視節目的制作方式也發生了變化，虛擬演播室的出現就是其中之一，它是傳統的演播室技術與現代計算機圖形技術相結合的產物，本文主要闡述虛擬演播室技術的原理、核心技術及應用優勢。
關鍵詞：虛擬演播室；色鍵；攝像機；跟蹤技術
作者簡介：周永彬，1981年，男，黑龍江密山，碩士，助教，數字媒體技術方向。
[中圖分類號]：G22[文獻標識碼]：A
[文章編號]：1002-2139(2011)-20-0214-01
虛擬演播室（Virtual Studio）技術，又稱虛擬布景技術，它區別于傳統色鍵摳像的電視節目制作技術。傳統色鍵摳像技術，是當攝像機做任何運動時，背景不發生變化，播音員好像浮在背景上，效果失真。而虛擬演播室技術能夠在攝像機的位置發生變化時，使背景與攝像機同步運動，實現前景與背景的完美結合。利用虛擬演播室技術的顯著優點是能夠在有限的空間內實現大場景的搭建與轉換，如此一來可節約大量資金和時間，提高電視節目制作效率。
一、虛擬演播室工作原理
虛擬演播室技術源于傳統的色鍵摳像技術（Chromaey），但與色鍵摳像技術相比又有本質的區別。色鍵摳像技術先在藍色的背景下進行前景拍攝，然后用另一路背景視頻圖像代替當前視頻中的藍色背景，把前景簡單地鍵入背景中。這一技術的局限性是當前景攝像機的位置角度和焦距發生改變時，背景視頻圖像不能隨之而變化，使得合成圖像缺乏立體感和真實性。虛擬演播室技術則是在傳統色鍵摳像技術的基礎上，利用計算機三維圖形技術和視頻合成技術，根據前景攝像機的位置焦距等參數，使三維虛擬場景的透視關系與前景保持一致，經過色鍵合成后，使得前景中的人物道具看起來完全沉浸于計算機所產生的三維虛擬場景中，從而創造出逼真的立體感很強的演播室效果。
二、虛擬演播室的核心技術
虛擬演播室系統關鍵在于如何產生虛擬背景并將其與前景相融合，它通常包括，三維虛擬場景的制作、攝像機的跟蹤、虛擬背景的生成、圖像的合成4個組成部分，其中三維虛擬場景的制作、攝像機跟蹤技術和圖像的合成是這項技術的關鍵。
1、三維虛擬場景的制作
虛擬演播室中的背景圖像可以是動態的，也可以是靜止的，利用最多的是虛擬場景，也就是由計算機創作的三維圖形。在虛擬演播室中，首先要對場景中的所有物體進行建模，這與計算機輔助設計相似。在建立一個模型的同時，計算機將它們分解成許多個多邊形，一般是三角形，然后定義一個輪廓，在每個多邊形上施加材質，可以是簡單的顏色，也可以是材料。再把圖像或照片施加在多邊形上，以產生更逼真的效果。場景中所包含的多邊形的數目越多，場景的復雜程度越高，對系統的三維渲染能力的要求也越高。
2、攝像機跟蹤技術
攝像機跟蹤技術是指在節目拍攝過程中，實時獲取攝像機在演播室中的實際位置參數和動作參數。其中攝像機鏡頭參數ZOOM、FOCUS，云臺運動參數PAN、TILT以及描述攝像機空間位置和角度的參數ROLL、X、Y、Z。獲得這組參數就有可能把攝像機和鏡頭與一臺高性能的計算機連接（該計算機可以生成背景的每一場），背景制作的應用軟件根據這些參數來調整虛擬攝像機的位置、方向和鏡頭參數，使虛擬場景產生對應的變化。
3、圖像的合成
一般來說虛擬攝像機和實際攝像機的數量是相同的，但虛擬背景信號源的數量與實際攝像機數量并不一定相同。用兩個背景生成器，兩個色鍵器就可以完成任何兩個攝像機之間疊化效果制作，硬切只需要一個虛擬背景信號源。為了完成疊化效果制作，計算機通過編輯接口監視切換器的狀態或從預演母線上了解下一個切換的攝像機，并對其進行切換。當虛擬攝像機切換之后，切換器就做好了疊化的準備。
三、虛擬演播室技術的廣泛應用
相對于傳統的使用實景演播室，虛擬演播室有其無法比擬的巨大優勢。由于采用了計算機圖形技術，虛擬場景的設計可以無限豐富，不僅可以實現與現實完全相同的布景，更可設計出現實中無法見到的場景。在降低布景設計與場景搭建成本的同時，也拓寬節目制作的創作空間，滿足了電視觀眾對藝術效果越來越高的要求。因此，從資金、人力和時間的角度看，使用虛擬演播室可以有效地節約節目制作成本，發揮創造人員的想象力，制作出精美的電視節目。
虛擬演播室技術從應用角度來講，大多數電視臺都將其應用在中小規模演播室制作新聞訪談、體育、天氣預報和節目預告等類型的欄目。受到燈光、演播室場地等多種條件的制約，一般不用于大型演播室和人物眾多的綜藝類節目，在我國只有少數電視臺，如中央電視臺在2008年北京奧運會中采用Orad公司的三維虛擬演播室系統對奧運會進行了直播。一般的地方性電視臺都采用大洋、索貝等國產品牌的虛擬演播室，如福建電視臺新聞頻道使用大洋VRset系統制作《娛樂新聞網》、《時事前哨》、《體育新聞網》、《正午時光》和《探索在線》五個欄目。
從傳達信息角度來看，虛擬演播室能夠更有效地表達信息，增強感染力，利于信息的傳遞。由于虛擬演播室的背景是合乎比例的立體設計，攝像機移動時，虛擬的背景和前景能夠相應變化，從而增強了節目的動感和美感，更大程度上滿足了人們在信息接收時的要求。
四、小結
在計算機不斷發展的今天，虛擬演播室系統也將會有更大的發展空間。雖然目前還不太可能完全代替傳統演播室，但是成本的不斷降低，技術的日臻完善，越來越多的用戶會選擇虛擬演播室技術。根據自己的實際情況，選擇最適合自己的系統和技術，才能使其發揮最大的優勢，創造出最理想的效果。而在虛擬演播室逐漸深入人心的同時，他的工作也對節目制作人員也提出了新的要求。因為虛擬演播室從虛擬場景的設計、制作，到演播室的燈光布置、攝像機操作等，都不同于一般的演播室，因此要求制作人員不僅要精通影視技術，具有前期拍攝和后期編輯的能力，而且要求制作人員懂得計算機，能熟練地使用計算機進行三維場景的設計，且具有很強的創作能力。
參考文獻：
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要實現動畫制作藝術的發展和創新，就要借助現代的科學技術，加強動畫制作人員的專業素養，對動畫的運行原理及視覺調度有更深層次的分析和研究，根據實際情況適當借助計算機軟件技術來解決一些人工無法解決的繪制難題，完善動畫的整體藝術效果，在此基礎上不斷提升動畫制作的技術水平和藝術效果。
1 利用圖像處理功能解決手繪誤差帶來的視頻頻閃問題
傳統的手繪動畫一般由多人合作完成，不管手工技術水平多高、色調管理有多統一，在進行合成的過程中總會出現一定誤差，這是手繪動畫中無法避免的常見現象。而用計算機的圖像處理軟件，則可以很好地解決這一難題，通過軟件調色等相關工具，對動畫圖像進行細節處理，比如描線、上色等，然后再進行掃描和拍攝。
在掃描拍攝的過程中，對存在的色調偏差、筆調不一致等不協調或誤差進行自動化的逐幀調整和修改;經過軟件處理的動畫圖像，整體更加和諧，使手繪圖像在合成中的誤差減少，進而減緩視頻頻閃的問題。
2 使用三維動畫技術模擬動作
手繪動畫在制作中存在一定繪制難度，使用計算機三維動畫軟件，可以降低手動繪制的難度;三維動畫技術在生成一些靜幀圖像的同時也可以對真實的動作進行模擬，降低攝像機逐幀拍攝的難度，并且同步生成與動畫格數一致的清晰、精準的畫面。
使用三維的動畫軟件進行動作模擬的步驟一般為：首先建立起一個三維的動畫模型，準備好所需要的材質、貼圖等、調整好動畫需要的光源燈光;然后根據動畫的分鏡頭臺本對相機做相應的設置，最終會生成一個靜幀序列的圖像文件，保存完整后由動畫繪制人員進行繪制，即可完成動作的模擬。
3 運用圖像處理技術解決手繪動態事物的燈光問題
在手繪的物體燈光中的投影與背景分層之間存在一定的不協調的畫質，這主要是由于運動的物體在分離出背景之后，需要是對其進行上色處理，實現動體投影與后期合成和背景的完美統一，這一直是手繪動畫中的重點難題。
然而手繪特點以及呈現出的效果在經過軟件技術生成投影后會有所丟失，而產生這一現象的原因是由于計算機軟件共有的一個特點，對圖像的信息通道進行記錄，一些顏色或效果較好的圖像在掃描和拍攝過程中會被進行選區和摳像的處理，要對摳像之后的圖像做記錄，然后存儲為TIF格式文件。
但當動畫故事在室外投影，或出現散光的情況，投影的效果不理想時，上述的摳像處理方式在此就不太適用了。當Alpha通道進行黑色區域的存儲時，通常為透明存儲，而白色區域的保存為不透明的，黑白中間的灰色部分則為半透明的存儲狀態。這樣的存儲方式，有利于投影和背景效果更為柔和，以實現室外的散光效果，這樣的存儲效果避免了傳統的處理過程中存在的乏味和呆滯，使得投影和背景更加協調。
4 利用后期合成軟件進行多層合成，解決大規模場景的鏡頭繪制
傳統的動畫制作中，對于較大規模、大場景的人物或運動畫面的繪制有很大難度，但計算機的后期合成軟件中的多層合成功能，可以有效降低大場景繪制難度。
利用軟件進行動畫的處理，先要進行分層制作，這一技術可以對大場景鏡頭做出分鏡頭和運動體的分層繪制，在完成第一層的動畫處理后，將繪制好的成品根據設定的圖層順序進行調入，以及最終的圖像合成，進而完成此類動畫的繪制。
然而在對圖像合成處理的過程中，需要注意，處理分層的同時要考慮事物之間的距離，主要是為了避免場景內的遠處的事物太小而不容易繪制的問題。將繪制好的圖像調入到軟件中后，需要根據每層之間的遠近透視關系對其進行調整，還要對各個運動物體在進行分層時按照相應的透視原理完成繪制，避免在合成時出現不匹配的現象。
5 利用三維合成技術解決傳統動畫制作無法實現的噴泉、燈光等特效
首先來說燈光特效的實現，以酒吧轉動燈光的效果為例，這樣的燈光效果一般要求能照射到空間的每個角落，要實現轉動的特效，光點就不能是靜止不動的;三維合成技術具有這方面的技術性能，執行的步驟大致為：將酒吧的整體場景放入合成軟件AE中，經過軟件的合成處理，將突出轉換為三維合成區域，然后再這一合成區域上建立一個新的多燈光圖層，幫助實現燈光的顏色變換、位置的調整，最后對各個圖層做出燈光旋轉的動畫即可實現所需要的特效。
在傳統的動畫制作中，噴泉和霓虹的特效屬于難度較大的，在三維合成軟件中有專門用于設計這類效果的粒子特效。
實現的步驟為：將合成的夜景圖像放入三維合成軟件中，然后建立噴泉粒子和閃爍粒子，創建完成后還要對相應的參數進行調整和設置，尤其是空氣透視場景變化的控制;最后進行合成，輸出保存即可完成噴泉、霓虹特效的制作。
6 結 語
科學技術水平的提高，帶動了各行各業的發展和進步，傳統的動畫繪制在技術和藝術效果上存在一些不足，可以通過相應的計算機軟件技術進行改善和提升，更好地展現動畫藝術的活力，推動手繪動畫改革。通過計算機軟件技術的應用，解決傳統動畫制作的技術難點，同時使其藝術手法更具多樣化、藝術效果更加豐富多彩。
一、攝影后期處理概述
攝影后期處理主要指，人們通過采取一定的方法或技術對所拍攝照片、視頻等內容按照相關要求開展諸如添加特殊效果、提升畫面質量等處理，以此達到實現實際情況下無法進行或拍攝成本較高的攝影處理。借助于攝影后期處理不但極大程度地提升了作品的藝術效果，同時也能夠完成一些傳統攝影難以獲取的效果，因而這就使其成為了當前攝影工作中極其重要的組成部分。
近些年來，得益于越來越多科技應用到攝影后期處理中，它的工作方法、內容以及所使用工具等均有了極大的改變，而在這些科技中以計算機技術應用作用與效果最為卓越。攝影后期處理中計算機技術的結合應用使得該項工作相較于以往具有以下特點：
（一）借助于計算機技術處理能力強、效率高的優點，不但極大程度地提升攝影后期處理工作內容，同時更有助于提高工作效率。
（二）攝影后期處理中計算機技術的結合應用有效地降低拍攝成本。這主要是得益于人們通過在攝影后期處理中借助于計算機模擬技術直接在所拍攝照片、視頻等內容中添加上一些特殊效果，從而使得人們能夠在拍攝過程中減少相應場景布置費用。由此可見，攝影后期處理中計算機技術的結合應用具有極其重要的作用。
二、攝影后期處理中計算機技術的結合應用研究
鑒于攝影后期處理中計算機技術的結合應用所具有重要作用，要想充分將它們發揮出來以此最大程度地保障攝影后期處理工作成效。筆者認為攝影后期處理人員還必須在計算機硬件設備與軟件上做好
（一）計算機硬件設備必須達到相關要求
結合實踐來看，攝影后期處理中計算機技術應用主要涉及硬件設備與軟件兩方面，二者是確保攝影后期處理實現良好效果的重要支撐。隨著當前攝影后期處理內容與難度不斷增加，這就意味計算機所使用軟件越來越復雜，在這樣的情況下，作為保障軟件能夠良好運行的基礎――計算機硬件設備如果性能較為落后，那么不但會難以支撐起軟件功效地發揮，同時更會導致攝影后期處理因此而無法取得良好的效果。有鑒于此，在攝影后期處理工作中計算機硬件設備就必須達到相關要求。對此，筆者認為攝影后期處理工作人員應當在充分結合所要處理的照片、視頻內容與任務量以及所采用軟件對硬件要求等，為該項工作配置出符合要求計算機硬件設備。
（二）攝影后期處理中相關軟件的應用
對攝影后期處理中計算機技術的結合應用而言，硬件設備可以說是它的基礎，那么軟件則是它的核心，這主要是因為攝影后期處理所呈現出來的藝術、視覺效果都是源自于其。根據筆者對攝影后期處理所使用軟件研究，當前這些軟件可謂是五花八門，并且在處理功能上各有所側重，對此筆者將重點探究兩款攝影后期處理工作必不可少的軟件：Photoshop圖像處理軟件與Lightroom軟件。
1、攝影后期處理中Photoshop圖像處理軟件的應用
對攝影后期處理工作來說，Photoshop圖像處理軟件可以說是極其重要的工具，借助于其使得工作人員能夠對所拍攝照片、視頻等內容進行諸如繪制圖像、上色調色、合成圖像以及增加特效等后期處理，如此一來可以讓人們獲取所需要的拍攝作品藝術或視覺效果。根據筆者對Photoshop圖像處理軟件研究可知，在攝影后期處理中該軟件主要有以下四方面功能：
（1）繪制圖像。繪制圖像作為該軟件最基本功能，其通過使用透視與鏡像等軟件工具并根據相關要求進行圖像繪制或修復工作。
（2）上色調色。該功能的主要作用在于確保攝影作品色彩符合人們要求，為此攝影后期處理人員就需要通過對圖像敏感度、色差等進行調整或切換。
（3）合成圖像。該功能作用在于攝影后期處理人員根據相關要求對某些圖片進行合成處理，以此達到所需效果。
（4）增加特效。該功能指的是攝影后期處理人員通過使用水彩、通道以及濾鏡等工具為所拍攝照片或視頻增加一些真實攝影條件下無法或難以實現的效果，從而使得這些攝影作品獲取令人滿意的效果。
2、攝影后期處理中Lightroom軟件的應用
Lightroom軟件的主要功能是對攝影作品進行展示、調整與管理，其通常與PS軟件一起結合使用。在處理攝影作品時，首先將修改照片模式打開，調節基本欄，此時已幾乎將色彩本身狀態還原，但仍需對局部區域進行深入調整。
關鍵詞：動畫藝術短片創作；技術性；藝術性
動畫藝術短片在我國的歡迎程度越來越高，但是受到了國內發展環境和空間的制約。其中最明顯的瓶頸問題在于技術性以及藝術性的不達標。若想改善這一現狀，必須盡快找到切實可行的具體解決方案。
一、動畫短片創作中技術性方面的研究
（一）對動畫短片創作技術性中的特效技術進行研究
動畫制作技術是創作各類動畫藝術短片的技術基礎，包括藝術造型技術、計算機動畫技術、聲音技術、視頻技術等等。在動畫創作中加入這些特技，創造出多種形象生動、立體感強的畫面，提升了觀眾在視覺和聽覺上的體驗。同時，數學合成系統中的數字特效技術可以增加觀眾的溝通，方便傳播各類信息。因此，計算機數字技術是動畫藝術短片的基礎，而計算機是各類特效制作的基礎。
計算機數字技術在時間和空間上均提升了動畫藝術短片的內容。借助于計算機數字技術對各類信息的加工處理，可以整合過去、現在、未來的信息，如表現未來空間場景。這一效果的產生得益于對系統輸入的單一信息的轉變，產生的多樣化信息，提升了動畫藝術短片的時間和空間的表現效果。特技技術同時能夠提升對各類實物的表現力，提升立體效果、逼真性。目前較為成熟的特效主要應用于圖像特效處理、彌補合成、創造合成。借助于各類圖像方面的軟件工具，提升畫面的美感和藝術感，豐富畫面色彩，創作出各式各樣的新圖像。
彌補合成技術是以提升畫面的連續性和和諧性，通過適當地整合動畫藝術短片和拍攝出的實景畫面、場景來實現，提升動畫短片的真實感。以電影《侏羅紀公園》為例，恐龍在世界上已經不復存在，唯一的展現方式就是通過電腦來制作恐龍的圖像，再將這些虛擬圖像放在真實的場景中，提升了場面的真實性。創造合成技術是直接使用計算機軟件來創作出預期的虛擬圖像，在創作過程中不需要借助于真實場景，以《玩具總動員》為例，在整部動畫片中，所有的圖像均為電腦創作。特效技術在動畫藝術短片創作中的重要意義體現在以下幾方面：第一，特效技術提升了動畫場景的真實性，促使觀眾有身臨其境的感覺：第二，特效技術具有整合多組不連續的拍攝畫面的功能，生成連續、真實感強的畫面效果；第三，特效技術對拍攝畫面的修飾和潤色，提升了色彩的美感；第四，特效技術豐富了動畫藝術短片的可利用素材：第五，特效技術僅需要計算機就可以實現預期效果，成本極低。
（二）研究動畫藝術短片創作中的計算機軟件的使用
動畫藝術短片由視頻信息和音頻信息構成，創作動畫藝術短片的過程中，這兩類信息的加工處理都離不開各類計算機軟件。計算機視頻軟件技術在動畫藝術短片視頻特效藝術設計的整個過程中都起著舉足輕重的作用，不僅提升了動畫藝術短片的結構設計水平，還能幫助分析動畫藝術短片的各個環節，實現后期的特效良好銜接。目前常用于動畫藝術短片創作的計算機視頻軟件包括Adobe after effects軟件等，該軟件的適應性極強，不需要高配的計算機運行環境，而且對動畫短片視頻處理功能相對成熟，故Adobe after effects軟件是當前最為流行的動畫藝術短片視頻特效制作軟件，并已經被應用在各類動畫藝術短片的片頭、正片及片尾的圖像加工處理。
二、對動畫藝術短片創作中的藝術性進行研究
動畫藝術短片的創作均是基于日常生活的素材，在此基礎上提升創作內涵和創新創作思維模式。動畫藝術短片的創作不依賴任何的理論和固定模式，其創作素材的搜集來源也很廣泛。動畫藝術短片不具有相應的制作標準的約束力，因此具有極為豐富的創新活力，在內容和技術上都不斷創新。觀眾們是動畫藝術短片的最終評審人，只有持續不斷地創新和豐富創作素材、提升創作技術水平，才能滿足觀眾們的要求，獲得觀眾們的持續支持。因此，不僅要在生活中細心洞察可以進行擴展創作的動畫藝術原型，而且要通過合理的表達方式，塑造出人物形象的特色。
三、技術性以及藝術性的結合發展研究
（一）動畫藝術短片創作中的技術研究
動畫藝術短片創作的提升核心在于提高技術性和藝術美感的基礎上，進一步促進技術與藝術的結合，從而使作品內容更加豐富和新穎，獲得觀眾的喜愛。以《秦時明月》系列的動畫片為例，描述的是在中國秦朝的背景下，以百家爭鳴的場面為核心內容，展現強烈的中國式歷史內涵。3D技術在《秦時明月》中應用極多，創作出多個人物形象和歷史場景。
（二）在動畫藝術短片創作中同時發展技術與藝術
技術與藝術的相互結合使用是展現動畫藝術短片藝術內涵的基礎。通過利用各種特效技術，如圖像特效處理技術等，將原有的拍攝畫面修飾為美感更強的畫面，提升其藝術性。目前，各類動畫藝術短片尚未形成統一的工藝標準，在創作時，作者可以天馬行空，發揮想象力和創作力，帶來諸多新穎的創作成果，給觀眾們帶來一次次新的觀看體驗。這種不受固定模式的約束是創作者發揮創作才能的契機。隨著人們日益提高的精神文化追求，對于藝術文化的追求層次也在提高，人們更傾向于喜歡那些場景宏大、畫面色彩豐富、內涵底蘊深厚的動畫藝術作品，期望每一部作品都能帶來全新的視覺和聽覺的享受和體驗。因此，在提升技術性的同時還要提升藝術性。創作出越來越多的內容新穎、獨特、富有內涵的動畫作品。技術和藝術二者在動畫短片創作中的應用非常廣泛，畫面及聲音效果的美感的產生離不開各類技術的應用。因此，在動畫藝術短片的創作中需要全面的考慮藝術性與藝術性的結合使用。
四、結語
藝術性和技術性是動畫藝術短片創作的基礎。只有在這兩個方面完成度均很高的動畫作品，才能獲得觀眾們的青睞。因此，要求動畫藝術短片創作者在創作過程中提升對各類計算機軟件的應用，同時提升作品藝術性，升華作品內涵。在此基礎上不斷推陳出新，創作出新穎、有創意、美感強的動畫藝術短片作品，不斷豐富人們的精神文化生活。
【參考文獻】
[1]張嘉朗.論獨立動畫短片創作前期創意研討的重要性[J].美與時代（上），2015（05） .
關鍵詞 計算機技術；建筑設計；數字化技術
中圖分類號 TU 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-(2010)121-0133-01
隨著當代科學技術的進步和計算機技術的不斷完善，計算機給予建筑設計這一傳統產業帶來了創新性革命，促進了現代建筑設計行業更好地發展。越來越多先進、便捷的計算機技術的出現，使得建筑師在進行建筑設計時，可以顯著提高設計效率，優化設計方案，縮短設計周期，減少設計人員繁雜的操作，對建筑設計產生了十分重要的意義。
1 各種計算機技術及在現代建筑設計中的應用
在建筑設計過程中，一項工程一般包括方案策劃，初步設計，深入設計，施工圖紙設計等不同階段。在方案策劃，初步設計，深入設計這三個階段中，是建筑師將自己的想法不斷形象化、具體化的過程，也是推敲方案，使方案設計不斷完善的過程。隨著計算機軟硬件技術的發展，建筑師在計算機的幫助下可以運用各種方法幫助自己進行建筑設計。
2 照片的數字化合成技術
將計算機生成的虛擬圖像放在現實的環境照片中，可以快速驗證和表現設計方案。在一些改建或擴建項目中，這種方式十分有用。可以檢驗新建的部分與原有的建筑及周圍環境的關系是否搭配恰當，很容易就能判斷出來。設計者可以事先拍攝一些環境照片，然后在3Dviz等三維軟件中根據這些照片，將計算機中的攝像機與照片的視點相匹配，再將渲染出來的模型圖片在Photoshop軟件中與原環境照片相融合，同樣的方式還可以生成許多不同角度的合成圖像。利用這種融合的圖像有利于確定最后的設計方案。在現代建筑設計中，許多設計單位都運用這種方式，取得了很好的效果。
3 光照模擬及光能傳遞技術
對于建筑師來說，建筑的各種光影效果也是在推敲方案階段所關注的問題之一。許多CAAD軟件系統在怎樣模擬真實的光照效果方面做了很多有益的嘗試。比如，Lightscape軟件在它的2。0NT版本中實現了光能傳遞技術，這種技術能夠對場景中的漫射光線進行精確模擬，可以讓物體把光線反射到周圍環境和其它物體上，從而產生柔美的陰影。Lightscape不僅能計算太陽光，還能計算天空光，它只需按真實燈光布置情況放置光源，就可以計算出真實的效果，不需要另加輔助光源。光照模擬的技術對于建筑師推敲建筑光照效果很有幫助。
4 動畫及虛擬現實技術
動畫在設計成果演示過程中的應用已經很成熟、很普遍了。特別是對于大型設計項目，在設計初期階段利用三維軟件制作一些分析性和研究性的動畫，非常有利于建筑師思考和對比各種可行性方案。虛擬現實技術，是由美國VOL Research公司的創始人Jaron Lanier命名的。這種技術實際上是一種交互式的多媒體技術，使用者可以在其中隨心所欲的虛擬漫游；作為建筑師可以利用該技術從多個角度觀察建筑方案。因而虛擬現實技術不僅可以使用于建筑表現，而且也是一種推敲方案的有利手段。
例如，北京CBD建筑規劃設計就是利用虛擬現實技術，在三維的環境中從任意角度和方位觀察設計本身。在虛擬現實的設計環境中，組成一幢建筑的各個部分并不是固定的，而是可以在設計過程中根據建筑設計師的想法予以改變和發展的。墻壁可以被建立和刪除，開闊的廣場可以被穿越，地板可以改變款式和圖案。觀察者能以一種比傳統的那種查看圖紙更為直觀的方式在作為設計對象的建筑空間進行想象的漫步。就這一點而言，虛擬現實技術也有可能成為設計者之間以及設計者與客戶之間有效的交流工具。
5 協同設計技術
眾所周知，傳統的產品設計是在圖紙上主要依靠手工設計為主，設計周期長，質量不能保證，設計成本高。而現今常用的CAD技術目前基本限于平面和單人作業。隨著并行工程的廣泛推行，以及計算機支持的協同工作領域研究的迅速發展，人們正在尋求將建筑設計技術與協同設計技術結合起來的方法，以開發計算機支持的協同設計系統。目前，協同設計技術主要應用在CAD/CAM/CAE集成化、遠程計算與程序設計、工作流程管理、虛擬產品設計與可視化等方面。現代建筑設計正從傳統的單獨作戰，發展成一個設計團隊甚至幾個設計團隊的協作設計開發。
6 新的交流方式
依靠計算機網絡技術的發展，世界已經真正變成一個地球村，距離已經不再成為障礙，交流無處不在。對于建筑師來說，遠程的交流與合作也變得很方便。通過互聯網，可以將影像、聲音及其它資料在世界上任意兩點之間傳輸；建筑師通過遠程討論組功能，在網上實現遠程討論與交流，讓更多的設計師參與方案設計、推敲，這就是所說的“虛擬設計室”。這種國際化的交流方式更有利于不同文化背景下的建筑師之間互相學習，使整個建筑設計過程趨于不斷完善。
7 其它計算機新技術與新方法
近年來，在計算機輔助建筑設計領域，新的技術與新的方法不斷涌現。例如，NURBS造型技術，它可以使建筑師靈活控制非常復雜的曲面形狀；三維數字化儀器的出現可以把實物的空間結構轉化為計算機中的三維模型，建筑師可以在計算機中對模型作進一步修改。像這樣的新技術與新方法還有許多，使建筑師設計效率大大提高。
8 結論
總之，隨著時代的發展，建設的速度越來越快、建設規模越來越大、功能也越來越復雜，建筑施工的速度和質量隨技術的更新也在快速提高，對建筑設計水平也提出了越來越高的要求。在新時期下，計算機技術已被全世界公認為21世紀最主要的科學技術；因此，計算機技術的大力發展必然會加速建筑設計行業的大力發展。
參考文獻
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[6]鄭光復.建筑的革命[M].南京:東南大學出版社,1999.
一、影視動畫特效藝術
影視動畫特效，這個從前十分陌生的字眼現在已經真正地走進了人們的生活。從世界第—部完全由三維動畫制作的電影《玩具總動員》的上映（如圖1）到現在的合成三維影視《變形金剛》和《阿凡達》（如圖2）的閃亮登場，計算機三維動畫技術已經由以前簡單的動畫題材轉向影視三維動畫題材，一個全新的三維電影世界展現在人們面前。這是新世紀電影藝術的一次歷史性革命。隨著計算機三維動畫技術及特效藝術在影視中的應用，影視動畫的視覺效果在某些程度上已經超過了電影故事的本身。簡單地說，影視特效藝術就是利用人的視覺特性給予人的一種假象。隨著計算機在影視領域的延伸和各種制作軟件的增加，數字三維特效影像技術逐漸打破了以往影視動畫設計的局限性，在視覺效果上彌補了動畫原畫的不足，增加了影視三維動畫的藝術效果。三維動畫特效需要與實際中的三維動畫原畫完美的結合，在制作特效時要嚴格地對應原畫和道具，確保電腦模擬效果和拍攝畫面的真實感。
二、影視三維動畫和特效藝術的結合
影視三維動畫是建立在以計算機數字技術為核心的基礎上，通過計算機強大的運算能力來模擬現實。制作三維動畫基本角色技術的流程是建模、運動、材質、燈光、渲染。而完成整個影視動畫需分為前期角色原畫制作、中期動畫綁定和后期特效動畫合成三個部分，每一個部分都相互關聯、相互作用，而每一部分都是構成最后的絢麗視覺效果所必須認真完成的工作。例如，在三維影視動畫《冰河世紀》的制作中，制作人員先依據原畫，以點、線、面逐步完善的方式，創建出各種生物生活的幾何信息，完成其“建模”；之后是“運動”，通過運動捕捉、骨骼綁定、力場模擬等電腦技術方法來讓各種動物按照設計運動起來（如圖3）；在接下來的“渲染”中，添加虛擬的燈光，通過攝像機來模擬影像。此時生物的膚色和紋理都顯得十分清晰和逼真，再經過三維燈光計算，并按照虛擬攝影機的關鍵幀設置成像之后，《冰河世紀》中的各式各樣、表情豐富的動物才能真正地活躍起來。三維動畫是表現的藝術，它通過視聽語言講述一個感人的故事，以表現角色的情感來感染觀者。隨著計算機應用技術的提高，數字特效也越來越多地應用這種藝術表現，設計師通過3D的粒子特效、流體特效等后期的合成特效建立了全新的三維動畫語言范式和風格。同時，特效藝術也為創作者提供了無限的想象空間，三維動畫創作者的思想也從單純的技術的束縛中解放出來。通過數字特效技術，動畫設計師能夠創造出原本沒有的景物，能夠創作出絢麗的場景，能夠更好地感染觀眾的心靈，還能根據風格和動畫劇情的需要調整各種超現實的運動軌跡實現特技鏡頭。可以說，三維軟件的制作過程是動畫設計的技術實現手段。但是，在一部三維影視動畫作品之中，僅有這單純的技術是遠遠不夠的，它只能實現三維動畫最基礎的“型”和“動”，卻不能實現動畫的“神”。要實現動畫給人以強有力的視覺沖擊力和感染力，動畫設計師還必須充分設計好三維動畫的特效藝術效果。
三、特效藝術在三維影視動畫中的幾種藝術表現力
（一）特效光影藝術的表現
三維影視動畫中，最具沖擊力的特效技術便是光影特效技術，動畫合成師通過光影的變幻來實現對場景氣氛的掌控，特效光影可以將角色人物的內心情感與場景充分地烘托出來。在傳統的影視動畫當中，動畫師在光影的處理上只是按照動畫原畫中的明暗關系做出簡單的光變化處理，光影缺乏生動性表現，即使專門拿出大量的時間和精力來刻畫光影變化，并通過專業的二維動畫軟件的關鍵幀技術進行光影處理，也很難達到理想的光影效果，更不用說實現場景與角色的互動光影的粒子變換。而利用3D光影特效技術直接調節虛擬燈光的各項參數來實現光與影的互動，再通過各個光影時間幀圖層的疊加和明暗度的調節形成場景的強烈藝術表現力，進而實現三維動畫的光影特效(如圖4)。
（二）鏡頭轉換特效的表現
動畫的整體是由若干個分鏡頭組成的，每個分鏡頭之間的銜接需要豐富的藝術表現手法，而特效藝術高度地結合了電影藝術的渲染手法，將電影語言進行了擴展，利用虛擬空間的特效縱深和虛擬攝影機的制作方法，實現了攝像機不易實現的場景拍攝效果。三維技術中的鏡頭可以實現高難度的鏡頭效果，從而大大節約了拍攝成本，并以從未有過的視覺體驗，在鏡頭的表現力上取得了極大的突破，實現了三維影視動畫鏡頭的完美銜接。
（三）空間動感特效表現力
特效藝術可以很好地烘托角色，而三維空間動感特效又能夠使角色設計和動畫場景很好地融合在一起。在傳統的動畫設計中，繪制角色與場景是分開的，它是通過元件形式而單獨存在。角色與背景的結合也是通過疊放而實現的，這就使得角色與背景缺乏互動。三維空間特效可以使角色以任意角度和任何方式來運動，也可以結合其它動作捕捉和綁定系統來實現更逼真的模擬配合虛擬攝像機運動的特效手段，從而形成十分真實的立體動畫的畫面。
（四）交互特效的表現力
在三維動畫制作中常常通過對特效的交互行為來實現對角色的描寫。三維動畫技術的特效制作是通過對設計元素的定義和建立三維模型的方式，來完成設計元素的各種運動路徑，從而創造出模擬現實的真實環境，并且通過對角色的定義與環境實現整個畫面的互動，使周圍環境隨角色的動作而發生變化，產生出動態的真實效果，而角色的動態效果往往能夠和觀看者產生互動行為。這種模擬特效成為動畫中不可或缺的視覺特效，也是三維影視動畫的一種發展趨勢。
[關鍵詞]計算機硬件；安全性；設計
中圖分類號：TP309 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）08-0125-01
1 計算機硬件
計算機硬件通常來講，主要是指計算機系統中的各類由電子、機械和關電元件組成的物理部分。這些物理部分按照一定的功能要求，組合成為了一個具備一定能力的基礎部件。而這些基礎部件通過有機統一的整合，就成為了計算機。從部件基本構成來看，計算機一般由主機和為外部設備組成。主機包含了內存、主板、光驅、cup、擴展卡和連接線等部分，外部設備主要包括了鍵盤、鼠標以及其他配件。
2 探究計算機硬件設計安全的發展過程
計算機應用技術對計算機硬件發展具有重要影響。在20世紀70年代，由于硅片成本較高，因此人們更重視將硅片進行簡化，實現計算機硬件的共享。直到20世紀80年代，人們開始重視提高芯片運行速度，直至90年代，人們開始追求計算機硬件電力減耗工作。當前對于計算機硬件的安全研究不僅包括對計算機數據、通信及存儲的安全，還重視對計算機信任、數字版權及用戶隱私的安全管理。計算機芯片是計算機硬件系統的重要組成部分，如果芯片受到網絡攻擊，如拒絕服務、非授權拷貝及篡改等，會導致計算機硬件出現極大的損傷。非授權拷貝攻擊方式主要通過對芯片信息進行復制，從而獲取芯片副本，篡改則指的是改變芯片等軟件程序代碼，出現計算機系統敏感數據被竊取及系統故障等問題。當前計算機數據中心、移動通信、嵌入式設備等計算機硬件仍受到物理或軟件的攻擊，因此需要采用新型數據加密技術，加強計算機硬件安全性。
3 分析計算機硬件的設計安全
計算機硬件安全的性能基本決定于設計階段，目前多樣化設計和工程變異等安全方案是提升計算機安全性的主要策略，其最大的特征就是能耗小成本低。工程變異的方向是解決c1時序和芯片老化，其不僅包括了傳統的cMoS技術，還計算機硬件的設計安全探究
潘 雄
（武漢市建設工程設計審查辦公室 湖北 武漢 430023）
[摘 要]隨著科學技術的發展，計算機不斷發展，計算機硬件安全性是計算機信息安全系統的重要內容。本文簡要介紹了計算機硬件及計算機硬件設計安全的發展過程，分析了計算機硬件的設計安全與計算機硬件O計安全的措施。
[關鍵詞]計算機硬件；安全性；設計
中圖分類號：TP309 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）08-0125-01包括了納米技術、光纖技術和等離子技術等新興技術。所以，工程變異在計算機設計安全中得到了十分高效的應用。但是，其也會給計算機惡意攻擊檢測以及一些其他工作帶來較高的難度。目前，檢測木馬、設置全新的安全原語和集成現有芯片已經逐漸成為計算機硬件設計安全的主要研究對象。就目前計算機硬件設計安全工作來講，對硬件木馬的處理成為了重點工作。硬件木馬主要針對一些原始芯片，發動嵌人式或修改式的惡意攻擊行為，給計算機內部的數據信息造成泄露或損壞的風險。在另外一個方面，不可復制技術也是加強計算機硬件設計安全的有效措施。其基于工程變異，能夠為計算機硬件安全保護提供優良的保障。總的來說，計算機硬件的設計安全程度直接決定了其在使用過程中的安全性能，對其整體安全性做出了硬性的限制。
4 計算機硬件設計安全的措施
4.1 做好內置安全確認工作
內置安全確認，主要是在計算機芯片的測試和制造過程中運用PUF（Physical Unclonable Functions）技術和EPIC（Ending Piracyof Integrated Circuits）技術通過電路設計方式來保護硬件IP。計算機硬件內置保護的流程工作大體如下：原始設計好的IC在IC制造廠采用PUF技術后得到芯片變異了的PUFID，經過EDA工具編譯后得到物理版圖，先前得到的PUFID與加密后的IC數據信息合成得到校驗密鑰，接著可以在IC的物理版圖中預先選擇關鍵區域，將校驗密鑰加密后的驗證模塊附加在原始設計好生成保護的IC版圖，最終用于IC產品制造。這樣在充分了解內置保護工作之后，相關的工作人員可以做好確認內置安全工作，保證計算機硬件的設計安全性。
4.2 做好外置輔助安全的檢測工作
目前外置輔助安全的監測工作主要采用RAS技術進行，依靠可信的密鑰管理部產生公開密鑰和私用密鑰。公開密鑰主要是加密芯片的數據信息并將其集成儲存到標簽電路中，私用密鑰主要儲存在密鑰儲存器里，而密鑰儲存器主要用于外置輔助安全的檢測。此外，安全驗證芯片也是用于檢測外置輔助安全的。檢測時，密鑰儲存器主要經RFID讀取芯片上集成的標簽電路的數據信息，進而通過安全驗證芯片的檢測來檢測芯片。
4.3 研發計算機硬件時重視安全設計
在計算機硬件的安全設計過程中，不單單要注意技術層面的保護檢測，更要注意其他方面的問題，比如設計理念、工作側重點和設計人員等。在計算機硬件的研發進行時，質量和性能得到保障的前提下需要注意加強設計研發人員對計算機硬件的認識，加強對計算機硬件安全性能的注重，從內置和外置入手，做好安全設計，形成計算機硬件安全性評估機制，做好對硬件安全性能的評估，同時從輸入、存儲和輸出設備三個方面進行評估，及時發現安全風險解決隱患。
4.4 在計算機硬件設計安全中重視創新技術
計算機硬件的安全設計之所以會出現較多的問題，是由于計算機硬件的安全設計技術發展滯后，適應不了時代的發展。因此，需要注重創新技術，完善并發展現有計算機硬件的安全設計技術，結合實際情況和實踐經驗，及時完善不足之處。同時，建立起完整的計算機硬件安全技術系統，做好計算機硬件各部分的有機結合，加強各技術的協助。此外，還需要開展新型的計算機硬件安全技術，可以將微生物理論、光學理論和量子理論應用到計算機硬件安全技術中，這樣才能實現計算機硬件安全性能的快速提升。
5 結語
計算機硬件安全是計算機信息系統正常運行的重要保障，我們需要重視計算機安全檢測設備的研究，從計算機內置安全管理及外置輔安全檢測方面，制定合理有效的計算機硬件檢測方案，不斷提升計算機安全性能，推動我國計算機信息安全系統的發展。
參考文獻
[1] 郭傳寶.計算機硬件的設計安全探究[J].工程技術：文摘版，2016（10）：00109.
