帧数据处理（共9篇）
帧数据处理 篇1
摘要：阐述了一种基于CAN总线的车辆网络通信协议SAEJ1939, 并以SAEJ1939-21协议为基础, 在VC6.0环境下设计并实现了CAN总线长帧数据的拆装和重组, 很好的解决了基于CAN总线的大数据包可靠、高速传输的问题。
关键词：SAEJ1939,CAN总线,长帧数据
SAEJ1939协议是目前在大型汽车中最广泛的应用层协议, 由美国SAE (Society of Automotive Engineer) 组织维护和推广, 通信速率为250Kbps, 主要应用于载货车和客车上。J1939协议以CAN2.0B协议为基础, 主要包括:网络层协议 (SAEJ1939-31) 、应用层协议 (SAEJ1939-71) 、诊断应用层 (SAEJ1939-73) 、网络管理层协议 (SAEJ1939-81) 、数据链路层协议 (SAEJ1939-21) 。
本文主要介绍基于数据链路层协议 (SAEJ1939-21) 的长帧数据应用开发。
1 J1939协议概述
1.1 协议数据单元PDU
SAEJ1939协议对CAN2.0B协议扩展帧的29位ID进行了重新定义, 并与数据区域组成了SAEJ1939的协议数据单元 (PDU) 。协议数据单元由P (优先级3位) , R (保留位1位) , DP (数据页1位) , PF (PDU格式域8位) , PS (特定PDU 8位) , SA (源地址8位) 字段和数据段 (0~64位) 组成。
在CAN数据帧的数据域中需要指明参数群时, PGN是表示24位。PGN是一个24位的值, 包括以下要素:保留位、数据页位、PDU格式域 (8位) 和群扩展域 (8位) 。
PS是一个8位域, 它的定义取决于PDU格式, 根据PDU格式它可能是目标地址或者群扩展, 若PDU格式 (PF) 段的值小于240, 特定PDU段是目标地址, 若PF段的值在240和255之间, 特定PDU包含群扩展 (GE) 值。
1.2 传输协议
当传输数据不多于8字节时, 单帧数据便可完成数据发送;当传输数据多余8字节时, 长度大于8字节的消息无法用一个单独的CAN数据帧来装载, 因此, 它们必须被拆分为若干个小的数据包, 然后使用单独的数据帧对其逐一传送。而接收方必须能够接收这些单独的数据帧, 然后解析各个数据包并重组成原始的信息, 最多可发送1785个字节, 典型传输过程如图1所示。
本文的只介绍点对点模式的工程应用, 广播模式可在点对点模式基础上进行类推。
2 软件设计
2.1 数据流
围绕数据传输实现过程进行软件设计, 并基于VC++6.0开发环境进行软件设计, 基于数据流的软件总体结构设计如图2所示。
2.2 程序设计
程序设计包括发送端和接收端软件设计, 发送端主要包括CAN卡初始化, 数据选取、数据拆装和传输控制等过程;接收端主要包括CAN卡初始化、传输控制、数据接收组装等过程, 程序流程图设计见图3。
工程应用中数据设置界面实现见图4。
3 系统调试环境
搭建系统调试环境需要两台试验终端 (带CPCI插槽) , 两块CPCI接口的CAN采集卡, 两台终端采用点对点调试模式, 将CAN卡设置为终端模式 (带120Ω匹配电阻) 。
终端1作为发送终端, 终端2作为接收终端, 在VC6.0调试环境下综合运用断点、TRACE语句, 内存查看等调试手段完成调试过程, 由于开发和运行环境为非实时操作系统, 收发过程延时控制和收发握手过程是程序设计的重点和难点。
4 结语
本文的设计将CAN总线和面向对象的设计相结合, 既充分发挥了CAN总线传输可靠性高和抗干扰性强的优势, 又充分发挥了面向对象设计软件在界面设计方面的优势, 可应用与基于车辆平台的数据采集、控制、导航等工程应用。
参考文献
[1]SAE J1939-21:Data Link Layer[S].2001.
[2]罗峰, 孙泽昌.汽车CAN总线系统原理、设计与应用[M].北京:电子工业出版社, 2010.
[3]张涛, 李珍珍.SAE J1939协议的研究及其协议栈的实现.湖北汽车工业学院学报, 2011 (25) :25-29.
[4]张大庆, 张凤登.基于SAE J1939协议的发动机通信控制器仿真与设计.工业控制计算机, 2013 (26) :96-99.
帧数据处理 篇2
逐帧动画
——导入外部图片和直接在flash中绘制创
建逐帧动画
学习目标：
1、理解逐帧动画的制作原理。
2、掌握导入图片及手工绘制两种制作逐帧动画的方法。
3、掌握改变播放速度的两种方法：改变帧频值和在关键帧后插入帧延续画面。
4、掌握保存文件的方法、播放及测试影片的方法。
5、了解帧、关键帧、空白关键帧的区别。
6、掌握编辑多个帧的方法。重点：
利用“钢笔工具”临摹图片的方法。转换为元件的方法，在库中复制元件的方法，修改元件的方法。
难点：利用“钢笔工具”临摹图片的方法。教法：任务驱动法，小组合作 教学过程：
一、展示目标
任务一：利用提供的“卡通人物”图片，利用“钢笔工具”绘制卡通人物正面奔跑的逐帧动画。要求：只描绘人物轮廓即可。
1、简单的学习下钢笔工具的使用方法（演示）
2、导入图片，新建图层中临摹图片（只描绘人物轮廓即可）
3、将描绘好的轮廓图转化为元件（附：原件的转换方法----）
4、在库中复制元件，利用“水平翻转”创造下一帧啊。
5、制作正面奔跑的逐帧动画。（方法：自己思考下上周学的跷跷板的例子）
同学们是不是观察下这个小女孩手中的包不在一个手上啊，咱们怎样把她手中的包放到一个手中去？？？？
（提示：导入图片，新建图层中临摹图片，转换为元件，利用“水平翻转”创造另一张图片，制作人物正面奔跑的逐帧动画。）
任务二：修正任务一中的动画，使人物的包在同一个手中。
的包
1、进选上
2、（提改人同动教师层，工具可在二、学生具”教师
三、学生
四、演示修在在入择。保改第二帧的元件中的图形使小女孩同一只手中。
库中找到第二个变化动作的元件，帧的编辑状态，按住shift键鼠标包的区域----然后鼠标拖动到另一
存---演示
手中双击单击只手示：在库中复制元件，创建另一个元件，物的包都在同一个手中，此时库中有两个作的元件。）
用精炼简短的语言，演示导入图片，新建在新建的图层中临摹，要求看学案用“钢”，钢笔工具使用方法先让学生探究学习第三第四环节中讲。合作交流，实践操作
看学案，小组探究学习。熟练掌握“钢笔的使用方法和技巧。巡回指导答疑。学生展示作品
讲解自己的操作方法。教师补充强调。质疑点拨（针对巡回发现的问题，集中讲）
后应个按限线线束方，的点住制的段曲向
修不图笔，工
解用【钢笔工具】画路径是非常容易的。选择【钢笔工具】绘制出相击最后一说明：以将线条创建曲要绘制曲你想要结朝相反的在舞台上不断地单击鼠标，就可以路径，如果想结束路径的绘制，双。
Shift 键的同时再进行单击，可为倾斜 45 度的倍数方向。要诀是在按下鼠标的同时向你想的方向拖动鼠标，然后将指针放在线段的地方，按下鼠标按钮，然后拖动来完成线段。如果觉得这条曲线不满意，我们还可以用部分选取工具来进行调整。
在画线时鼠标按下的地方出现了一个个节点，在会状手工出。柄具现按。箱两住拖中选个手Alt动节
择柄键点
【，并可
部拖拖以
分动动改
选手手变
取柄柄节
工具】，单击节点，可以改变曲线的形，可以不影响另一个点的位置，五、巩固反馈
完善卡通人物，填上颜色等。课后反思：
附：
广文中学54321自主课堂
广教以巩内全值价学互自的课“自霞实目一学喜讲 “对角的教 “与做以文中学成立以来，各学科从调整教学关系、转变学方式入手，成功构建了“54321自主课堂”，它“明确目标，自主学习，讨论质疑，精讲点拨，固落实”为五步教学流程，以“教学环节，教学容，师生配合，教学方法”为四个关键设计要素，面落实“知识与技能，过程与方法，情感态度价观”三个纬度目标，实现“高效、愉悦”的课堂值追求，其中“阅读文本”是一个必备环节。生最喜欢的课堂是：开放性的，师生互动、生生动的，注重实践、体验的，联系学生生活实际的，主互助、高效愉悦的，契合学生年龄、心理阶段，促进学生个体成长进步的..广文中学的“54321堂”由此确立：
5”是课堂教学的五步教学流程，即“明确目标，主学习，讨论质疑，精讲点拨，巩固落实”。赵桂解释说，“自主学习”在本质上是学生自我生成、现、发展知识的过程，是学生对学习要求、目的、标、行为、意义的充分觉醒，与“明确目标”是脉相承的。“讨论质疑”不仅仅是互动互助，更是习个体生命的互相关照和共同发展。虽然学生不欢老师的喋喋长篇，但欢迎及时、适时、精当的解点拨。“巩固落实”也是不可缺少的重要环节。4”是象，针度，在四个关学方法2007对高5000键要。
年6月广文中学面向教师、学生两类效、愉悦两个目标，正向、反向两个名师生中调研出来的“高效愉悦课堂”素：教学环节，教学内容，师生配合，3”是应该实现的三个纬度的课程目标，技能，过程与方法，情感态度价值观”。好三维目标的整合，而不是把维度简单知识与能力为主线，渗透情感态度价值即关叠观“键加并知在，充识于要分体 “愉法 “习学生的“两和示人然现在过程和方法中。
2”是独具特色的广文课堂价值追求，即“高效、悦”，在教学环节、教学内容、师生配合和教学方上多下功夫。
1”是“阅读文本”，即阅读教科书内容。自主学的灵魂是自立，本质是自为。教科书是最重要的习载体，“阅读教材”就是自立、自为行为，是学实现自我探索、自我选择、自我建构、自我创造重要途径。
帧数据处理 篇3
光电经纬仪传感器普遍采用数字相机替代传统的摄影机, 数字化测量必须实现在同步信号下拍摄的图像与采集的测量数据合成在同一帧画幅, 才能保证测量精度。外场使用中由于检测条件限制, 同帧合成检测困难。光电经纬高帧频工作时, 对于速度较快的目标, 布站20km远时角速度要在2°/s以上, 每帧编码器角度值变化72″以上, 错1帧合成会造成角度误差72″以上。当错帧合成数在1~2帧时, 会与测控系统时间不同步问题交织在一起, 数据不能使用, 问题不易确定。图像、数据错帧合成问题在外场受到高度关注, 需要有可操作的检测方法, 以鉴定经纬仪技术状态。针对外场使用条件, 通过分析研究和测试验证, 提出采用对固定目标动态测量的方法, 在外场检测图像与数据错帧合成问题。
1 光电经纬仪图像数据错帧合成原因及表现特征
1.1 图像数据同帧合成分析
光电经纬仪图像、测量数据合成、存储的方法目前主要有两种方式, 一种是以计算机为控制核心的存储方式, 第二种是以嵌入式处理器为控制核心的存储方式[1], 组成示意图如图1所示。
两种合成、存储方式的策略都是以经纬仪的采样信号为同步信号, 按同步中断方式工作。采样信号为一帧工作的开始, 收到的图像、测量数据被视为同帧收到的图像、数据。以计算机为核心的存储系统, 视当帧收到的数据为同帧图像、测量数据, 由软件控制同帧合成后存储到介质中。以嵌入式处理器为控制核心的存储系统, 对同帧收到的图像、数据由FPGA控制放到系统内存相应位置, 软件控制、标识后存储到介质中。事后下载时, 由软件控制, 对标识同帧接收的图像、数据按设定的间隔帧数进行同帧合成。如果图像或测量数据任何一组没收到, 本帧图像、测量数据不存储。下帧采样信号到来时, 重复帧同步工作过程。同帧合成策略及合成过程从理论和技术上保证了同帧合成的正确性。
1.2 图像数据错帧合成原因分析
光电经纬仪正常工作时不会出现错帧合成, 图像、数据丢帧后也不会错帧合成。使用中遇到的错帧合成问题主要由以下原因所致:
软件出错:如因静电等干扰或软件编写的不完善, 控制软件或同帧合成软件、存储软件出错。
硬件性能失效:如因干扰、冲击等原因, 计算机内存性能改变, 工作不正常, 或电路器件性能下降产生的控制信号不正常。
其它分系统工作异常:
如数据通讯分系统传输的数据不是当帧数据;相机输出图像延时一帧等, 这些问题都体现出错帧效果。
1.3 错帧的表现特征
光电经纬仪对目标测量的角度值为编码器值与目标偏离视轴中心的脱靶量合成值 (投影) , 即[2]:
式中, A、E分别表示方位、俯仰角测量值, Ae、Ee分别表示方位、俯仰编码器测量值, ΔA、ΔE分别表示方位、俯仰判读脱靶量值。
固定目标静态测量, 目标和经纬仪都不运动, 不同时刻Ae、Ee不变化, △A、△E不变化, A、E不变, 错帧合成不影响静态测量固定目标。
测量运动目标, Ae、Ee变化, △A、△E变化, A同帧≠A错帧。错帧合成影响动态目标测量。错帧数越大, 误差越大;运动角速度越大, 误差越大。
2 图像数据错帧合成外场检测方法
2.1 错帧合成外场检测原理
光电经纬仪有单杆半自动和数字引导跟踪方式, 可实现经纬仪运动状态下测量固定目标, 即动态测量固定目标。
以方位角为例说明, 如图2所示, 假设俯仰角锁定, 光电经纬仪向左转动, 方位角减小, 固定目标会向视场右边移动。令固定目标对经纬仪的方位角为A0, 第i帧 (如图2 (a) 所示) 的编码器值为Ae, i, 目标的脱靶量为ΔAi。第i+1帧 (图2 (b) ) 的编码器值减小至Ae, i+1, 目标的脱靶量增大至ΔAi+1。经纬仪视场动态扫过目标的过程中, 不同时刻的测量值:
同帧合成时, 脱靶量与编码器角度合成值应为A0, 即;
错帧合成时, 脱靶量与编码器角度合成值不是A0, 即:
光学检测要求准确度高[3], 动态测量时, 包含动态误差, 会使测量结果与真值 (或静态测量值) 有一定的偏差 (动态误差值) 。一般动态误差≤20″。若经纬仪运动的角速度在2°/s以上, 编码器帧间变化角度值在1.2'以上, 且图像判读系统采用图像分割[4]、亚像素边缘[5,6]及细分等技术, 脱靶量判读精度一般在几角秒的量级, 错帧合成时, 测量值的误差会接近编码器帧间角度变化值, 在1'以上, 因此不影响检测结论。
2.2 错帧合成外场检测方法
错帧合成最大特点是动态测量数据误差变大, 利用这一表现特征, 可采用动态测量固定目标的方法检测错帧合成问题。方位与俯仰数据同时传输, 以下均以方位数据为例说明。
2.2.1 光电经纬仪等速运动测量定向标方法
光电经纬仪俯仰角锁定在定向标的角度, 方位上等速引导 (或手动) , 以2°/s的角速度运动, 并记录。测量2次以上, 每次使定向标从视场不同方向进入。下载图像, 判读视场中心附近 (距中心1/4视场) 的定向标, 与定向标的真值比较。为减小误差, 动态测量数据按下式计算取值:
式中, 为动态测量方位角平均值, 为每帧动态测量方位角值。
用动态测量的平均值与真值比对, 得到差值, 即:
用差值判定:若Δ≤20″ (中等精度经纬仪动态误差最大值) , 同帧合成正确;若Δ>20″, 同帧合成不正确。Δ接近编码器角度帧间变化值的n倍, 则错帧数为n。
2.2.2 动态测量平行光管 (或固定目标) 方法
由于定向标为体目标, 判读误差大。利用平行光管 (焦距1m) 作为固定目标, 平行光管的星点或“十”字中心可视为点目标, 判读误差小。
平行光管架设在相对经纬仪的俯仰角在零度附近。然后对平行光管静态测量, 再按动态测量定向标的方法进行动态测量, 静态测量值为真值。按式 (2) 计算静、动态测量值, 并比对检测错帧合成问题。
2.2.3 对平行光管 (或固定目标) 扰动测量法
先静态测量平行光管, 得到方位、俯仰角度值, 以其为中心点设定正弦引导, 幅度20', 速度1°以上。记录目标在视场内3个以上往返。下载图像, 判读数据, 采用下式统计得到测量误差:
式中, σA扰动误差增量, Ai测动态测量值, 静态测量平均值。
用扰动误差增量判定:σA≤15″ (中等精度经纬仪扰动误差增量最大值) , 同帧合成正确;σA>15″, 同帧合成错误。
3 测试验证
选择两型光电经纬仪都是嵌入式存储器为控制核心的存储系统, 其图像与测量数据合成可通过事后下载软件控制。验证试验在两经纬仪站点, 按等速运动测量固定目标方法进行, 选择不同角速度, 不同错帧数合成测试。两型经纬仪设定方位等速引导角速度为0.5°/s、1°/s、1.5°/s、2°/s, 帧频100 Hz。选用备用软件, 调整合成对应关系, 同帧及光电经纬仪 (Ⅰ) 为当帧图像与上帧数据合成, 动态测量固定目标, 其方位角为:266°32'48″;光电经纬仪 (Ⅱ) 为同帧及当帧图像与上2帧数据合成, 动态测量平行光管, 平行光管静态测量值为280°45'20″。
检测结果 (2°/s) 如表1所示, 数据如表2所示, 不同角速度下检测结果如表3所示。不同错帧数合成误差曲线如图3所示, 不同角速度误差曲线如图4所示。
如表1所示, 通过检测数据可判断出错帧合成和错帧合成帧数, 错帧合成数与人为设定数相符。
图3中, 错帧合成数越大, 曲线向误差增大方向移动;图4中, 错帧合成数越大, 曲线向误差增大方向移动;且光电经纬仪角速度越大, 曲线向误差增大方向延伸。曲线图反应了错帧合成的表现特征及动态检测方法的合理性。
表3中的差值不等于编码器帧间变化值, 体现出光电经纬仪的动态测量误差, 且角速度越快, 误差越大, 与实际情况符合。
4 结束语
外场检测条件有限, 发现错帧合成问题困难, 本文提出采用动态测量固定目标的方法检测光电经纬仪的错帧合成问题, 并进行了测试验证, 该检测方法外场使用简便、可行, 解决了光电经纬仪存储分系统同帧合成在外场检测的难题。在装备使用前的技术状态检查中通过此方法检测出1台光电经纬仪同帧合成出错问题并及时进行了排除, 在实际工作中发挥了作用, 该方法在光电经纬仪技术状态检测中具有重要意义。
参考文献
[1]吴志勇.红外经纬仪技术说明书[Z].中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 2012.
[2]何友金, 吴凌华, 任建存, 等.靶场测控概论[M].济南:山东大学出版社, 2009:101-103.
[3]刘承, 张登伟, 张彩妮.光学测试技术[M].北京:电子工业出版社, 2013:5-6.
[4]数字图像处理 (MATLAB版) [M].阮秋琦, 等译.北京:电子工业出版社, 2013:285-286.
[5]唐坚刚, 林新, 任林, 等.一种改进的亚像素边缘检测方法[J].信息技术, 2014, 38 (3) :1-4.
制作逐帧动画教案 篇4
一、教学目标 知识与技能
（1）了解Flash动画制作软件的功能及FLASH的启动方法（2）认识FLASH工作界面，舞台、时间轴、关键帧等概念（3）学会常用绘图工具的使用（4）学会制作简单的逐帧动画 过程与方法
通过任务驱动，使学生掌握逐帧动画的制作过程。通过调整帧数和帧频来改变动画效果，从而体验动画制作中的一些有关控制帧数和帧频的方法。
情感态度与价值观
在测试和调整动画播放过程中激发学生学习flash的兴趣，培养学生分析问题、解决问题的能力以及实践操作能力、合作能力和审美能力。
二、教学重难点 学会制作简单的逐帧动画
三、突破重难点措施
教师演示，引导，学生自主、合作学习
四、教学工具
FlashMX2004，网络教室，逐帧动画素材
五、教学准备 素材、软件
六、教学过程
（一）导入 同学们，在上课之前，让我们先看一个动画好不好？大家看到这个动画里面的形象是不是有点眼熟，对这就是我们上节课自己动手画的那朵小花。
幻灯片中的动画就是用我们这学期学的flash制作的。大家想不想自己制作一个简单的动画呢？那我们今天就来一起学习怎样制作逐帧动画。（板书课题）
（二）任务驱动，合作探究
1、请同学们打开flash软件，单击“文件”菜单中的“打开”命令。在弹出的“打开”对话框中选择“小花”文件，单击“打开”按钮。（教师巡视学生操作情况）
2、春天到，花儿开，花儿朵朵随风摆。那同学们想想怎样才能让花儿摆动起来？小组讨论一下，然后参照导学案，小组成员合作，看能不能让花儿动起来。（教师巡导）
在导学案中，同学们会发现，制作动画需要用到一个以前我们没有接触过的东西，叫什么？（关键帧）关键帧在我们动画制作中是非常重要的，我们知道帧窗格中的每一帧对应一幅画面。帧窗格中带黑点的帧称为关键帧，关键帧用于改变动画的画面，因此只有关键帧中的画面是可以修改的。
（三）汇报交流，教师点拨
1、小组展示（任务完成小组展示合作结果）
2、你在制作过程中，发现有什么问题吗？提出问题、反馈信息（学生提出在合作过程中遇到的问题进行反馈）
如：小花摆动的太快，摆动的时候根部也在摆，不符合自然规律
3、教师演示、说清方法、明确步骤
4、学生根据老师讲解，独立完成逐帧动画“小花摇摆”制作过程。
5、学生展示自主完成结果。（教师及时突出重点）
（四）拓展练习、巩固新知
同学们，刚才我们让鲜艳的花朵动了起来，太阳出来对我们笑了，请同学们自己利用flash工具制作出动画“太阳笑呵呵”。看哪个小组制作的即漂亮又流畅。
三、练习展示，进行评价 教师提示：优秀的动画高手都是在千锤百炼中成长起来的，要想熟练地掌握一款软件，就必须多做、多练。现在考验同学的时候到了，用你学过的工具和改变图形的方法，制作一组红旗飘动的动画。
1、请小组长评选出优秀作品。给予奖励。
2、展示优秀作品。
四、课堂小结
逐帧动画就是把静态画面通过插入关键帧使静止的画面动起来，使画面在视觉上形成连续变化的感觉。当然，要想制成精美的flash动画，只凭我们今天所讲的内容是远远不够的，希望同学们以后继续好好学习Flash动画的制作方法，老师相信你们自己也能制作出精美的Flash动画。
五、课后作业：
帧数据处理 篇5
随着卫星通信系统和空间科学的迅速发展,空间链路能提供的数据传输速率越来越高,允许各类卫星平台上能够应用大量高速实时数据的有效载荷,这就要求地面接收设备能够实时解调、帧处理,并能实时存储,以供后续数据分析。
目前,卫星地面接收设备中,高速解调技术已经能够达到几吉比特的码速率,其瓶颈在于高速数据实时帧处理和存储转发。本系统着重研究了高速数据的帧处理和存储转发设计。
1 系统硬件设计
系统主要完成解调后同步数据流的帧格式处理和数据存储和网络发送。系统硬件主要包括光纤收发器、帧处理器、存储转发控制器、SATA控制器、千兆以太网控制器等。
其中,光纤收发器完成解调数据的接收和帧处理后串行数据流的发送,由FPGA的SRIO及其对应IP核实现光纤传输协议转换;帧处理器采用高性能Xilinx公司FPGA芯片,实时接收解调后数据流,并进行帧处理,其主要包括帧同步、解扰码、解交织和RS译码等;数据存储转发控制器采用Freescale公司的Power PC[1]处理器,Power PC通过控制SATA控制器器和以太网控制器实现数据的磁盘存储和网络发送。Power PC作为核心控制芯片,进行数据的接收、硬盘存储和网络发送的任务调度。除此之外,Power PC还完成与上位机之间的通信,主要包括FPGA程序的实时下载、参数配置和状态监视等功能。本设计中把多版本FPGA程序存储在Power PC的FLASH中,通过主控命令,Power PC把对应的FPGA程序实时下载到FPGA中。因此,本设计中FPGA可以对CCSDS[2]中多种帧格式进行解析,包括交织深度为1、2、3、4、5、8以及Reed-Solomon为(255,223)、(255,239)等。系统架构如图1所示。
1.1 核心处理器
处理器是整个系统的核心,主要由Power PC和FPGA构成。Power PC采用Freescale公司的MPC8548[3]处理器,它基于嵌入式e500核,其主频可达1.33GHz。MPC8548内部的Memory控制器可以直接对SDRAM进行控制,在连接上支持和SDRAM的无缝连接,不需要额外的逻辑控制芯片。在本设计中使用四片SDRAM构成64位宽,容量为128M字节的系统内存单元,选用2片FLASH构成32位宽,容量为64M字节的FLASH单元。MPC8548具有两路PCI总线,一路作为从PCI控制器,用于实现与上位机通信,另一路作为主PCI控制器,用于控制SATA控制器,实现数据的高速存储。
FPGA采用Xilinx公司的Virtex-5[4]系列芯片,该类芯片除具有大量逻辑单元外,还具有Serial Rapid IO收发通道,每个通道支持1.25、2.5、3.125Gbps速率。本设计采用2.5Gpbs速率模式的SRIO用于光纤接收模块。
FPGA和Power PC两处理器之间通过Power PC的Local Bus进行互联,实现帧参数的配置和解帧数据的传输,两者之间的数据传输采用DMA模式。解帧后数据缓存在FPGA的FIFO中,当FIFO达到阈值后向Power PC发起DMA请求。Power PC响应DMA请求后向FPGA发送应答,并按照Burst方式从FPGA的FIFO中读取固定长度数据到缓存,再进行后续处理。
1.2 SATA控制器
SATA控制器完成SATA磁盘的控制和数据的存取,设计中采用Silicon Image公司的SIL3114芯片,实现PCI协议到SATA协议的转换。SIL3114的PCI接口支持主/从PCI模式,当作为PCI到SATA的桥芯片时,作为从PCI设备,支持PCI2.3协议,32位66MHz。SATA接口支持SATA1.0标准,具有独立4路SATA接口,理论上每路速率可达150MB/s。本设计中,经测试每路连续写速率可达40MB/s。接口如图2所示。
2 系统软件设计
系统软件分别在两个平台上实现,即FPGA和Power PC。FPGA软件部分主要完成光纤数据接收模块、帧处理模块、数据并串转换模块、与Power PC之间配置及数据传输模块等。Power PC软件主要包括底层驱动模块、帧数据读取及配置模块、磁盘存储控制模块、网络发送模块、FPGA程序实时配置模块及与上位机数据交互模块等。
2.1 FPGA软件设计FPGA帧处理流程如图3所示。
本设计着重对相位模糊和帧同步进行研究。相位处理模块主要处理解调后IQ数据的相位问题,即把可能出现的四种相位统一调整为正常IQ顺序,使数据恢复到调制前,以便进行下面的处理。设计中采用四路并行处理的方式,每一路按照预定的模糊度处理,并进行帧同步字的识别。四路中有且只有一路能够正确与帧同步字匹配,该路匹配成功后进行后续处理,并停止其余三路的处理。
帧同步过程有搜索态、校核态和同步态。帧同步过程技术已比较成熟,本设中处理了在锁定态由于干扰而产生比特滑动情况,使系统仍能保持锁定态。在锁定态时,由于某种原因帧中的数据可能会产生1~3比特冗余,如果按照正常的帧同步机制处理的话,那么会发生失步近而重新进行帧同步搜索,这样会造成多帧数据的丢失。为了避免此情况的发生,采取了抗滑动措施。在锁定状态时,如果连续M次未发现帧头,不会跳出锁定态,而是进入滑动状态。
在滑动状态中,首先在原帧头位置基础上向后偏移1比特,判断是否为帧头,如果是帧头则再次返回到锁定态,否则进入偏移2比特状态,依次类推。如果向右偏移3比特后仍然未发现帧头,则进入搜索态,认为失步。其处理流程如图4所示。
2.2 Power PC软件设计
嵌入式操作系统采用Vxworks,它具有实时性强;支持多任务;体积小,可剪裁;支持网络通信、串口通信;汇编+标准C的编程模式,支持C++,兼容POSIX标准;内核和定制任务可以分开编译、动态下载,支持用户自定义启动任务等特点。
本设计软件包括系统初始化、参数配置和数据处理三部分。其中数据处理分为实时数据处理和非实时数据处理两种方式。实时数据处理主要完成FPGA数据的接收、实时硬盘存储和网络发送;非实时数据处理是指在非实时接收数据的情况下,把硬盘中用户指定的数据文件通过千兆以太网发送出去。其流程图如图5所示。
3 结语
本设计研究了一种基于嵌入式平台Power PC+FPGA的高速CCSDS帧处理设备,能实现不同CCSDS帧格式的在线配置,并进行高速数据的实时存储和网络发送,速率可达1Gbps。目前已应用到卫星地面接收设备中。
摘要：针对空间链路数据传输速率的提高,设计了一种基于嵌入式PowerPC和FPGA平台的高速、可配置的实时帧处理系统。主要描述了系统的硬件电路,采用了PowerPC作为主处理器进行控制与数据处理;采用FPGA作为外部输入输出接口,并进行CCSDS帧的解析处理。FPGA映射到PowerPC中EMIF一段地址空间,通过总线进行数据交互。FPGA设计采用VHDL语言描述,主要对帧同步机制、RS译码进行设计。PowerPC设计采用Vxworks系统,满足实时性要求。实践证明系统的高速性和高可靠性。
关键词：CCSDS,同步,存储发送,FPGA
参考文献
[1]陈晓竹,道克刚.PowerPC860嵌入式系统及应用[M].北京:机械工业出版社,2006.
[2]CCSDS RECOMMENDATION FOR TELEMETRYCHANNEL CODING[S].CCSDS,2002.
[3]MPC8555E PowerQUICCTM III Integrated Processor FamilyReference Manual[S].Freescale semiconductor,2006.
帧数据处理 篇6
关键词：通用分组无线业务,数据帧,数据传输,Winsock控件
0 引 言
GPRS (General Packet Radio Service) 是通用分组无线业务的简称,是一种基于GSM网络系统的分组无线网络交换技术。GPRS是在现有GSM网络中通过添加GPRS网关支持节点GGSN和GPRS服务支持节点SGSN来实现的,提供在端到端分组方式下的发送和接收数据。GPRS网络具有接入速度快、与现有数据网无缝连接、永远在线、高速传输等技术优点[1,3]。利用GPRS网络可以方便地构建分布式远程无线数据传输系统,系统一般由GPRS无线模块发送数据终端采集到的数据,通过中国移动提供的GPRS网络传输到数据中心,数据中心再对接收到的数据进行后续的分析处理,从而对终端实施监控。
在构建GPRS远程数据传输系统时,GPRS无线模块无疑是核心部件。其中,索爱的GR47 GPRS无线模块是较常用的一种,该产品内嵌完整的TCP/IP协议栈,开机就能自动连接到GPRS网络上,实现数据的上行、下行传输,能够保证传输数据的稳定可靠,掉线能够实时检测、模块死机实时复位等技术特征[2]。诸多文献中都描述了利用GPRS无线模块进行分布式远程无线数据传输系统的设计方案,但涉及到具体情况,根据实际应用的需要,进行传输数据的帧格式和应用层协议的有效设计,还不能看到成熟的解决方案。本文介绍的利用GR47无线模块实现远程无线数据传输系统的设计,设计了一种自定义数据帧格式,并制定了相应的应用层传输协议,对数据传输系统设计过程中的几个关键问题进行了详细探讨,并给出核心功能的部分实现代码。
1 技术方案
数据终端的信号先被系统内的电平变换电路进行整形隔离并打包,根据一定的网络通信协议把数据包通过GPRS无线模块与中国移动基站进行通信,基站SGSN再与网关支持节点GGSN进行通信,GGSN对分组资料进行相应的处理,通过GPRS网络把数据发送到中国移动的内部网(CMNET),然后由中国移动通过GPRS服务节点(GSN),把数据转发到Internet上,并且去寻找在Internet上的指定IP地址的数据中心。由于GPRS网络工作方式是以IP地址寻址为基础的,所以数据中心只需简单接入Internet,并具备公网IP地址即可。数据中心端利用VB6和Winsock技术编程,实现传输数据的收发,并利用ADODB对象实时保存到数据库服务器中。数据中心也可以实现数据、指令的下行传输,以达到远程更新、控制的目的。图1是远程无线数据传输系统实现的系统框架图。
2 关键技术问题
在数据终端与数据中心传输数据时,重点要设计好自定义格式数据帧的打包和拆分,并制定相应的应用层传输协议,同时要考虑到在数据中心端接收数据后进行数据拆分和校验,如果数据在传输过程中出错还要求终端重发。下面是系统设计时的一些关键技术问题。
2.1 自定义数据帧
首先,根据应用实际,我们定义了数据帧格式,如图2所示。
数据帧各组成部分定义由表1所示。
发送端的数据帧设计如表2所示。
表2中,每次发送的MEMO数据最长不超过255,发送数据时LRC码实时产生,在POSTA事件中R表示运行状态,S表示停止状态。数据终端发送一个数据帧后,只有在收到数据中心返回的确认指令后才能继续发送,否则须重发。终端发送数据完毕后,进入休眠状态。
2.2 动态添加Winsock组件
数据终端的GPRS无线模块与数据中心的Winsock控件连接并进行数据传输。数据中心的服务器要处理多个终端请求。考虑系统资源的限制,因此在编写代码时要求动态添加多个Winsock控件,初始设计时先加入两个Winsock控件,其中一个用来监听终端请求,命名为sckListener;另外一个用于接收数据并定义为控件数组,命名为sckServer(0)。当终端连接数增加时,可以在这个控件数组的基础上动态添加,且在系统中设定同时在线的最大连接数。考虑到本应用系统每次传输数据量较小,连接用时较短,故设定为50,实际运行过程也是能满足需求的[4]。下面给出动态添加Winsock控件的代码:
上面代码中,调用了FindFreeSock函数寻找空闲的Winsock控件,如果没有空闲的Winsock控件则动态添加。其中,CState动态数组用于保存Winsock控件的连接状态,决定当前哪个Winsock控件可用。
2.3 拆分数据帧
在Winsock控件接收到数据帧后,需要先对数据帧解析拆分。通过检测帧头和结束符,对只有符合协议格式的数据才能接收。经校验无误后并返回确认信息,终端才能继续发送数据。其中,由于VB6采用Unicode字符编码,splitData函数重点处理了数据拆分时中英文混排时字节长度的正确获取问题。其实现代码如下:
同时,还需调用getLRC函数对拆分后的LRC码进行检测,如果检测后不一致就向终端发出重发指令,若校验码经检测一致,则发出确认指令。
接下来,数据帧拆分后,根据事件(TAG)标记的不同,执行相应的控制指令,同时将接收数据存储到数据库,以便后续处理,如工作站通过Web服务调用及C/S模式下的客户端查看。其中,接收数据由ADODB对象写入数据库。
3 总 结
本文提出的基于GPRS网络的远程无线数据传输系统的设计方案,有效地解决了自定义数据帧及应用层传输协议的设计问题,在我们开发的污水排放监控系统中得到了有效应用,该系统自投入运行以来,性能稳定。经实践证明,该方法简便有效,对类似的GPRS应用系统设计有一定的参考价值。
参考文献
[1]姜开山.GPRS远程抄表系统应用实践[M].北京:中国电力出版社,2007,1.
[2]王松宏,李德华.基于GPRS的车辆监控系统车载移动终端的设计[J].计算机应用研究,2005,22(6):184 -186.
[3]魏宏权,方向忠,宋晓年.交通信息采集系统中基于分组交换技术的GPRS应用与系统设计[J].计算机应用与软件,2006,23(3):134 -136.
帧数据处理 篇7
目前,广播电视数据的采集技术主要是人工存储技术和播出节目自动存储技术[1]。前者耗时耗力,需要工作人员24 h轮流工作;后者则耗费大量网络带宽资源和存储空间,而无法用于缺乏宽带网络的地区。
本文提出了基于I帧数据采集的广播电视监播系统,该系统的核心技术是只定位并采集广播电视终端播出视频的I帧数据以达到广播电视画面监播目的。
本研究的创新点在于:提取传输流中的I帧数据,以I帧图像形式记录存储节目内容,替换以视频形式记录节目内容的监播方式,可以在满足基本监播要求的同时,节省网络传输带宽和存储空间50%以上。
该系统硬件环境构建简单,易于推广使用,其核心技术可以明显降低网络传输带宽、存储空间。因此可广泛应用于广播电视监管及安全监播工作,涉及电视节目及广告内容的合法性监测、电视节目版权保护和播出秩序、电视信号安全监控等领域。
1 总体架构
广播电视监播系统[2]可以对广播电视的播出内容进行实时监测和识别,实现对广告、节目、新闻等节目的自动监播。广播电视监播系统拓扑图如图1所示。
监测终端:采集电视信号接收端传送过来的传输流数据;进行实时画面监看;通过网络传输采集到的监播数据至上级监测中心。
监测中心:接收各地方监测终端采集到的监播数据;进行实时画面监看;将监播数据存储至数据存储设备,作为事后监播的依据。
2 采集I帧数据
采集数字码流中的I帧数据,首先要了解该数字码流的编码过程。中国制定的数字卫星电视和数字有线电视信源编码采用MPEG-2标准。下面选取MPEG-2标准中涉及到I帧数据采集的部分标准内容进行简单分析。
2.1 MPEG-2传输流的构成
传输流,顾名思义,是用于传输的码流。由于其容易定位、失去同步后容易恢复同步信息的特点,适用于性能较差的信道环境。因此广播传输信道中传送的就是MPEG-2标准的TS传输流[3]。
在数字电视中,经过视音频编码器压缩编码后的视音频码流称为基本数据流(Elementary Stream,ES),为满足传输需要,这些ES数据一般还要经过打包得到基本码流PES,并且PES需要经再次打包复用得到用于传输的码流TS流。MPEG-2系统复用框图如图2所示。
其中PES包是非定长的,视频一般是一帧一个PES包。因此要采集TS流中的I帧数据,首先要做的就是将TS流恢复成PES流。
2.2 MPEG-2视频结构及I帧
MPEG-2视频结构[3]分为6层,从最高层到最底层分别是视频序列(Video Sequence,VS)、图像组(Group of Picture,GoP)、图像(Picture)、像条(Slice)、宏块(MacroB-lock,MB)、像块(Block),如图3所示。
笔者提出的采集技术即是在大量数据中定位并保存I帧数据,剥离整个视频序列中的P帧、B帧及其他辅助数据,以I帧图像为单位传输并存储数据,实现监播功能,并达到节省传输带宽及存储空间的目的。
MPEG压缩编码,首先通过运动估计和运动补偿去除图像序列间的时间冗余,然后通过DCT变换将插值信号的空间冗余去除。MPEG-2定义了3种编码图像,分别是帧内编码I帧、前向预测编码P帧和双向预测编码B帧。其中帧内编码图像(I帧)只使用本帧内的数据进行编码,即只对本帧内的图像进行DCT变换、量化和熵编码等处理。换言之,I帧是不依赖于其他帧外信息而可以独立解码的图像。因此可以仅仅保留I帧数据,去除其他数据。
总结需要做的工作有:采集TS流,去除无用数据,保留PES视频包;只保留I帧数据,解码后显示图像。
3 数据采集具体实现
3.1 硬件环境
本技术研究的基础硬件环境构建简单,如图4所示。
1)MPEG-2编码器
高性能MPEG-2实时标清/高清编码器能够将模拟信号或数字SDI信号进行高效高质量编码压缩,并输出符合数字电视平台传输标准TS码流。
目前市面上MPEG-2编码器种类很多,技术指标、功能设计、码流复用等方面各有特点,可以根据不同要求选择相应机器类型及生产厂家。
2)TS流采集卡
MPEG-2传输流数据采集卡是一种内置于计算机的PCI插卡,能够提供完备的API接口函数,是DVB设备及相关数据流操作理想的硬件开发平台。采集卡可按用户需求将各种数字视频设备输出的MPEG-2传输流记录到计算机中。
同时,需要生产商提供采集卡的开发包,以便于开发研究工作。
3.2 数据采集软件编程
本研究最终目的是实现以图像形式传输并存储节目,即剥去TS流中的无用数据,仅保留I帧数据用于传输及存储以节省传输带宽、存储空间。但直接从TS流中提取的I帧数据是无法以图像形式显示的,因此基于MPEG-2传输流数据采集卡的广播电视数据采集工作可以分为I帧数据采集和I帧显示。数据采集软件工作流程如图5所示。
1)I帧数据采集软件
仅以图像形式存储节目,使得目前许多MPEG-2标准的解码器并不适用。为了提高对广播电视数据采集存储的速度和效率,笔者采取如下设计,不占用多余资源,针对性强。图6是该软件的流程图。
软件整体流程为:
(1)串口/并口初始化,设置接收TS数据流限制大小,选择串口接收还是并口接收数据,打开接收端口。
(2)定位PAT表,解表得到节目总数目及各套节目PMT表的PID值。
(3)定位PMT表,解表得到该节目视音频包及辅助数据包的PID值。
(4)采集传输码流数据,要求进行24 h不间断录制监控,因此在采集到第一段TS码流数据段之后,需要加开多线程,循环采集TS码流数据。
(5)数据处理线程1:将接收数据线程采集到的TS流数据剥去TS流包头,连接并存储其他有效数据,即为PES流数据段;每完成一次操作,将操作的TS流对象删除,以节省存储空间。
(6)数据处理线程2:定位数据处理线程1处理得到的PES流数据中的I帧帧头及帧尾标志,提取出I帧净荷数据;每完成一次操作,将操作的PES流对象删除,以节省存储空间。
至此,I帧数据采集完毕,此时回传或者存储I帧数据,不再占用大量网络带宽及存储空间。
2)I帧显示软件
I帧显示软件实质上就是一个MPEG-2解码与图像编码的结合软件。笔者将I帧数据解码后,进行编码存储为BMP格式的图片。
4 验证结果
经MPEG-2传输流采集卡采集到的I帧数据通过公共网络回传至远程监控中心,远程监控中心接收数据后并通过I帧显示软件将其转换为BMP格式图片,连续显示图片以达到监播目标频道的电视节目、电视剧和广告的目的。
图7为目标频道为标清CCTV5监播图像。测试结果为:图像文件的尺寸均为720×288,图片质量高,完全能够满足图像处理的质量要求。在软件24 h不间断工作情况下,每秒每套节目采集1.7帧I帧图像,解压缩转码后得到BMP格式图像。
5 小结
本文提出的基于I帧数据采集的广播电视监播系统的监播画面提取速度可以达到每个频道1.7 f/s,能够保证该系统对目标监播频道达到基本监播要求。同时该系统能够采集TS流的所有复用节目的I帧图像数据。与目前国内常见的基于视频数据采集技术的广电监播系统相比,采用本文提出的基于I帧数据采集的广播电视监播系统关键技术能够节省存储空间50%以上。
参考文献
[1]温淑鸿,苏宇,柴剑平,等.基于嵌入式系统的广播电视数据采集回传技术[J].电视技术,2011,35(7):53-56.
[2]苏宇.广播电视监播系统——抽帧器优化设计及整机实现[D].北京:中国传媒大学,2011.
帧数据处理 篇8
1 TP3067简介
该芯片同TP3057相比增加了功率放大器,因而能提供推挽输出能力,适用于程控交换系统与电话通信设备中。TP3067具有完整的话音到PCM和PCM到话音的A律压扩编解码功能。它可以组成模拟用户线与程控交换设备间的接口,包括有话音A律编解码器、自调零逻辑、话音输入放大器、RC滤波器、开关电容低通滤波器、话音推挽功放等功能。FSX和FSR分别为编码和解码的帧同步脉冲,FSX脉冲开始一次编码周期,并把上次编码的结果在BCLKX的上升沿从DX上移出,经过8次移位后,DX回到三态。FSR脉冲开始解码周期,PCM数据在BCLKR的下降沿锁入接收寄存器。
2 短帧同步及其实现
短帧同步时,FSX和FSR为一个位时钟周期长;编码时,当FSX为高并且BCLKX下降沿时,在下一个BCLKX上升沿开始允许DX输出;解码时,当发现FSR为高并且BCLKR下降沿来时,下一个BCLKR下降沿开始锁存PCM数据。短帧同步的时序如图1所示。
由于语音传输频带为300～3400Hz,有奈氏定理知,采样频率至少为最高频率的两倍,既6800Hz,考虑到实际低通滤波器的截至特性不易做的很陡,故一般取样频率定为8000Hz,取样周期为125μs。我国采用CCITT建议的PCM32/30制式为标准化的时分制多路传输系统的一次群,既125μs分成32个时隙,每一时隙占的时间是125/32=3.90625μs,每一时隙为8位PCM编码。每位编码的宽度为125/256=0.48828125μs,数码率为8000*32*8=2048kb/s。
由此并结合短帧同步的时序图可知,FSX、FSR周期为3.9μs,频率为256kHz,占空比为1∶7的窄脉冲。
图2是实现短帧同步的原理图。其中count是三位计数器,把2048k的时钟作为计数脉冲,count(2)是256k的方波,C1为256k占空比为1∶7的方波。Count1是五位计数器,C1为它的计数脉冲,C2为8k、占空比为1:31的方波。把count(2)作为移位时钟,对C2移位,得到B1,B2,…,B32共32个不同相位的频率都为8k占空比为1∶31的方波。这32个方波分别与C1相与,就可得到需要的32时隙的短帧同步窄脉冲。
图3是用VHDL在MAXPLUS下的短帧同步的仿真波形。仿真波形只给出了部分端口的波形,由波形可见完全达到了预期效果。并且已经在开发的程控交换实验系统上验证通过。
3 长帧同步及其实现
长帧工作时,FSX和FSR必须为三个或三个以上的位周期长。FSX的上升沿即开始编码,允许DX输出。FSR的上升沿开始解码,并不需要等待一段时间。长帧同步时序如图4所示。
长帧同步的实现要简单些,直接用短帧同步中的B1,B2,…,B32就可以了。在这里用另外一种方法来实现,可以定义32位的寄存器,把寄存器的高31位初始化为0,第一位初始化为1,然后用256k的时钟对其循环移位。把32位分别输出,就是长帧同步所需的32个时隙。图5是用该方法在MAXPLUS下的仿真波形。
该方法也在硬件上得到了验证。本文提出了TP3067的长帧同步和短帧同步的解决办法,并且在研制的程控交换实验系统上得到了验证,证明了该方法的有效性。
摘要：介绍了PCM编码芯片TP3067的基本特性及其在程控交换实验系统中的应用,并详细分析了它的长帧同步和短帧同步,最后用CPLD实现。实验结果验证了该方法的有效性。
关键词：帧同步,TP3067,CPLD
参考文献
[1]冯传岗.数字复用技术[J].2002(15).
[2]樊昌信.通信原理[M].北京:国防工业出版社,2002.
[3]林康琴.程控交换原理[M].北京:北京邮电大学出版社,1999.
《关键帧动画》教学设计 篇9
《关键帧动画》是辽宁师范大学出版社出版的《信息技术》八年级下册第十课的内容。本节课, 学生在了解动画制作原理的基础上, 学习制作Flash的关键帧动画, 掌握关键帧动画的创作方法。
●学情分析
本课的教学对象是八年级学生, 学生经过七年级的学习, 对计算机知识有了一定的了解, 能熟练地进行键盘、鼠标操作, 能够熟练使用画图、Excel等应用软件, 掌握了一些软件使用的技巧, 而且学生有强烈的好奇心和求知欲, 这都是有利的方面。但是, 对一些专有名词, 学生会感觉较为抽象、不易理解, 需要用实际的例子来讲解。
●教学目标
知识与能力目标:理解Flash关键帧动画原理;明白关键帧和非关键帧的联系和区别;会插入关键帧、空白关键帧;学会制作简单的关键帧动画。
过程与方法目标:从生活中的普通现象入手, 通过学习制作Flash动画, 掌握关键帧动画制作方法。
情感态度与价值观目标:以制作简单动画为学习任务, 激发学生学习Flash的兴趣。
●教学重点
Flash关键帧动画制作。
突出重点的教学方法是:教师剖析关键帧动画, 引导学生制作动画作品。
●教学难点
对动画帧的理解。
突破难点的教学方法是:演示讲解《小小作品学习.fla》。
●教学方法
针对学情, 选择的教学方法有:演示法、讲授法、模仿法、分组实践法等。教学策略是通过演示法导入新课, 教师讲授和演示, 学生模仿学习、掌握操作技能。通过分组实践、创作作品、评价交流等教学环节, 巩固学习成果。
●教学资源
课件《小小作品3》、《小小作品学习.fla》、《小狗跑步》动画和《豹子奔跑》动画及动画的每个动作分解图片。
●教学过程
1. 创设情境, 导入新课 (5’)
师:同学们看过动画片吧, 能说出几个你看过的动画片吗?
生:《猫和老鼠》、《西游记》、《喜羊羊和灰太狼》… …
师:谁知道动画的原理是什么?
师:请同学们拿出一支笔, 在眼前快速晃动, 注意观察现象。看到了什么?
学生努力地晃动笔, 有的说看见3～4支笔的影子。
师:刚才, 有的同学看到了3～4支笔的影子。这是因为, 人看一个物体时, 当这个物体消失后, 它的视觉印象并不会马上消失, 还会在人的眼睛内保留约0.1秒。这种现象被称为“视觉暂留”现象。利用这一原理, 动画设计师把需要的画面一幅一幅地绘制出来, 然后只要连续地播放 (每秒24张) 画面, 人眼就不会感到画面有间隔, 而会感到是连续的, 这就产生了动画, 再配上相应的声音就是动画片了。
设计意图:通过让学生感受视觉暂留的物理现象, 帮助理解动画制作的原理。
师:今天, 我们就根据这一原理来学习制作关键帧动画。
教师板书:关键帧动画。
设计意图:明确本节课学习任务。
2. 探究新知 (15’)
师:知道了动画制作的原理, 那么谁能说说如何制作简单的动画呢?
学生回答。
师:对。我们只要把一个动作进行分解, 找出动作的变化过程, 并把其中的主要动作绘制出来, 再进行连续快速地播放就产生了动画。接下来我给大家播放一段Flash动画片——《小小作品3》。
教师播放课件《小小作品3》Flash动画片。
学生聚精会神地看动画短片。
师:大家想不想知道这个动画是怎么制作出来的呢?
生:想!
教师利用电子教室广播教学, 打开桌面上的《小小作品学习.fla》, 演示讲解Flash动画制作技术。在动画里面, 时间轴每一个小格叫做“帧”, 它是动画中的某一幅画面, 小格内有黑点的就是“关键帧”, 有空心点的是“空白关键帧”。
教师板书:帧——动画制作的某一幅画面, 时间轴上的一个小格。
关键帧:●
空白关键帧:○
学生结合板书及教师的演示讲解, 学习动画帧。
设计意图:让学生对帧、关键帧、空白关键帧有一个清晰的认识。
师:接下来, 我们制作一个简单的作品——《小球运动》动画, 同学们想一想动画如何做?
学生思考如何制作。
教师在学生思考的基础上, 演示讲解。
(1) 在工具栏中, 选取“椭圆”工具, 线条颜色选黑色, 填充颜色选渐变色, 在屏幕上画一个圆形。
(2) 用鼠标选取“箭头”工具, 将刚画好的圆形全部选中, 在菜单栏中选“插入”—“转换成元件”, 选“图形”—“确定”。这样, 小球就制作完了。
师:为什么不直接画一个圆形作为小球, 非得“转换成元件”?
学生没人回答。
师:直接画的图形是由许多散件组成的, 而不是一个整体, 这样操作起来会带来意想不到的麻烦。
教师演示没有转换成元件的情况。
设计意图:让学生了解使用元件的意义。
师:将图形转换成元件后, 还有许多好处, 如资源共享等, 今后我们会不断地去接触了解。
教师演示讲解, 元件的修改要进入元件编辑窗口中才能进行, 其方法是双击小球, 然后就可以进行修改, 请学生修改完后, 别忘了回到场景中。
学生模仿操作。
设计意图:了解Flash从元件编辑回到场景中的方法。
教师演示讲解在时间轴第1帧位置插入“关键帧”。把小球从库里拖到舞台左侧, 在第5帧插入关键帧, 把小球拖到中间偏左位置, 依次每隔3帧插入一个关键帧, 调整位置。如下图:
教师板书:小球从左向右运动。
学生按照教师的演示模仿制作。
师:关建帧和非关键帧的区别是, 关键帧可以进行修改, 非关键帧是它左侧的关键帧在时间上的延续。
教师演示测试影片。
学生尝试测试影片。
设计意图:让学生掌握测试影片和返回设计场景的方法。
3. 运用新知, 巩固自测 (20’)
师:第一组和第二组的同学打开D盘的《小狗跑步.fla》动画, 第三组和第四组的同学打开D盘的《豹子奔跑.fla》动画, 老师已经把每个动作变成了单独的图片放到了库中, 同学们打开库, 按照刚才小球的做法, 把小狗、豹子的运动图片按帧依次拖动到舞台上, 注意图片的位置。
设计意图:熟练掌握从库中提取使用图片元件的方法。
生:为什么我的小狗一跳一跳的?
师:同学们在做每一个关键帧的时候要做到的统一。也就是大小、颜色、位置等的统一。之所以产生跳动, 是因为我们没有注意图片的位置, 找一个参照点就好了。
设计意图:让学生知道制作关键帧动画风格要统一。
教师巡视指导学生制作Flash动画。
学生保存以自己名字命名的文件, 存放到默认文件夹内。
教师利用广播系统, 展示作品, 学生和教师共同评价作品, 分享成功。
师:今天这节课我们学会了用Flash制作《小狗跑步》、《豹子奔跑》的动画, 初步掌握了制作关键帧动画的要领, 课后有条件的同学还可以选择其他任务进行创作, 在下次课上向同学们展示。
4. 布置作业
师:大家利用关键帧动画制作一个10秒的倒计时动画。
点评
本节课是Flash关键帧动画的第一课, 教师结合学情策略性地进行教学设计和实施。教学设计主要有以下几个特点。
1.教学导入设计合理
教师先让学生拿出一支笔, 在眼前快速晃动, 观察现象, 从而引出“视觉暂留”, 为理解Flash的关键帧动画原理做了很好的铺垫。这种导入新课的方式既新颖又独特, 学生通过感知生活中的普通现象来理解动画制作原理, 把复杂问题简单化, 激起了他们想学习动画制作的兴趣。
教师通过演示讲解《小小作品学习.fla》, 加深了学生对帧、关键帧、空白关键帧的理解, 活跃了课堂气氛, 学生很想自己试着去做。
教师首先从最简单的动画讲起, 演示讲解了小球从左向右运动的动画制作过程, 然后让学生自己探索去做。而后依据知识的贯通性, 把学生分组, 让他们自己试着去做《小狗跑步》、《豹子奔跑》的动画, 充分发挥了学生的独创性。最后通过展示评价, 学生获得成功的体验和喜悦, 提高了学习的积极性, 也达成了学习目标。
2.板书的重要作用
板书是学校教育最常用的教学手段之一。随着多媒体教学手段的广泛运用, 部分教师忽视了板书的作用, 特别是信息技术学科教师, 更易忽略板书是学生最习惯的学习媒介, 通常会用课前准备好的课件代替板书, 或者是利用多媒体广播直接演示操作步骤来代替板书。