数字信号处理Flash动画制作.doc

目录 摘 要 I ABSTRACT II 引言 1 1 绪论 2 1 1 什么是 FLASH 2 1 2 FLASH 与多媒体教学 2 1 2 1 flash 的基本特点介绍 3 1 2 2 多媒体课件制作的基本模式 4 2 数字信号处理的相关介绍 6 2 1 快速傅里叶变换 6 2 2 利用窗函数法设计 FIR 滤波器 7 3 基于 FLASH 的动画制作 8 3 1 蝶形算法的 FLASH 制作 9 3 1 1 蝶形算法的剧本设计和元件收集 9 3 1 2 制作蝶形算法的 Flash 11 3 1 3 蝶形算法 Flash 动画的检验与美化 14 3 2 窗函数的截断的 FLASH 制作 15 3 2 1 窗函数的截断的剧本设计和元件收集 15 3 2 2 制作窗函数的截断的 Flash 16 3 2 3 窗函数的截断 Flash 动画的检验与美化 19 3 3 矩形窗的加窗效应的 FLASH 制作 20 3 3 1 矩形窗加窗效应的剧本设计和元件收集 20 3 3 2 制作矩形窗加窗效应的 Flash 22 3 3 3 矩形窗加窗效应 Flash 动画的检验与美化 24 4 FLASH 在多媒体教学中的前景 25 5 结论 26 致谢 27 参考文献 28 摘要 Flash 现在被大量应用于互联网网页的矢量动画设计 因为使用向量运算 Vector Graphics 的方式 产生出来的影片占用存储空间较小 Flash 是 Macromedia 提出的 富因特网应用 RIA 概念的实现平台 本次毕业设计是要在 Flash 平台上制作动画 用来讲解 数字信号处理 的相 关知识 包括三方面内容 快速傅里叶变换 窗函数的截断和矩形窗的加窗效应 首先 针对快速傅里叶变换 通过对蝶形图的动态变换 将时域抽取法和频域抽取 法联系起来 用以加深学生对快速傅里叶变换的理解 其次 对于窗函数的截断 通过对波形设计动作 动态得表现截断效果 最后 对于矩形窗的加窗效应 通过 适当的使用 遮罩动画 和 补间动画 演示了加窗的具体过程 比起复杂难懂的 推导公式 动态的波形更能让人印象深刻 关键字 Flash 富因特网 矢量动画 ABSTRACT Flash has been used in the Internet page of vector animation Since the use of the way of vector operations Vector Graphics the film produced occupys less storage space Flash is the platform where Macromedia s rich Internet applications RIA realized The graduation project is to create animations on the Flash platform to explain the relevant knowledge of the digital signal processing including the following three aspects the fast Fourier transform truncated window function and Windows and effect of rectangular First for the fast Fourier transform through the dynamic transformation of the butterfly diagram the extraction method for time domain and the extraction method for frequency domain are linked to enhance the students understanding of the fast Fourier transform Second for the truncation of window function the truncation can be simply and clearly shown by designing the action of wave Finally for the Windows and effect of rectangular through appropriately using the Mask Animation and Tween the specific process has been shown clearly Compared with the derivation of complex formulas dynamic waveform is more impressive Keywords Flash rich Internet applications Vector animations 引言 21 世纪 Internet 技术得到持续 猛烈的发展 已经成为计算机产业的一个技术 热点 越来越多的企业开始关注网络 许多人正在或正准备学习网络知识 进行网 络开发或创建自己的网站 Flash 是目前最优秀的网络动画之一 它的出现 宣告了网络动画时代的到来 由于 Flash 本身具有强大和灵活的网络交互功能 所以它在窄带领域已经成为事实 上的交互多媒体技术标准 Flash 在保证传输速度的同时 还提供了非常丰富的交 互动画效果 它是如此简单和有效 以至任何人在短时间内都可以成为闪客高手 可以说 Flash 在推动网络动画的普及与大众文化方面功不可没 时至今日 多媒体 教学已成为深受广大师生欢迎的学习好帮手 Flash 鉴于用声音表意 叙述上的困难 从诞生之处即投身于动画的创作 利用现有的 mp3 音乐素材 发挥本身通过颜色 虚拟画面表现主题的优势 创作了大量的作品 4 本课题主要利用 Flash 一系列技术 围绕 数字信号处理 的部分章节为主题制作动画影片 制作过程分为 确定动画 剧本 寻找音乐及动画素材 设计动画场景 元件及分镜头 制作公式及字幕等文 字特效 导入到 Flash 进行制作 测试调试及保存等六个部分 在本论文中全面详细地介绍了 Flash 制作数字信号处理动画的过程 以及动画 制作的一些关键技术说明及前景状况 第 1 章为序论 包括什么是 Flash 以及它的 发展 并举例说明 第 2 章介绍了数字信号处理的相关知识 通过对蝶形算法和窗 函数有关知识的说明来阐述 Flash 制作内容 第 3 章为 Flash 制作的技术问题 主要 是对 Flash 软件功能及代码进行说明 第 4 章阐述 Flash 在多媒体教学中发挥的巨大 作用 包括对多媒体教学的展望 前景介绍 1 绪论 1 1 什么是 Flash Flash 是一种创作工具 设计人员和开发人员可使用它来创建演示文稿 应用 程序和其它允许用户交互的内容 10 Flash 可以包含简单的动画 视频内容 复杂 演示文稿和应用程序以及介于它们之间的任何内容 通常 使用 Flash 创作的各个 内容单元称为应用程序 即使它们可能只是很简单的动画 您也可以通过添加图片 声音 视频和特殊效果 构建包含丰富媒体的 Flash 应用程序 Flash 特别适用于创建通过 Internet 提供的内容 因为它的文件非常小 Flash 是通过广泛使用矢量图形做到这一点的 与位图图形相比 矢量图形需要的内存和 存储空间小很多 因为它们是以数学公式而不是大型数据集来表示的 位图图形之 所以更大 是因为图像中的每个像素都需要一组单独的数据来表示 要在 Flash 中构建应用程序 可以使用 Flash 绘图工具创建图形 并将其它媒 体元素导入 Flash 文档 接下来 定义如何以及何时使用各个元素来创建设想中的 应用程序 在 Flash 中创作内容时 需要在 Flash 文档文件中工作 Flash 文档的文件扩 展名为 fla FLA Flash 文档有四个主要部分 舞台是在回放过程中显示图形 视 频 按钮等内容的位置 时间轴用来通知 Flash 显示图形和其它项目元素的时间 也可以使用时间轴指定舞台上各图形的分层顺序 位于较高图层中的图形显示在较 低图层中的图形的上方 库面板是 Flash 显示 Flash 文档中的媒体元素列表的位置 ActionScript 代码可用来向文档中的媒体元素添加交互式内容 例如 可以添加代码 以便用户在单击某按钮时显示一幅新图像 还可以使用 ActionScript 向应用程序添 加逻辑 逻辑使应用程序能够根据用户的操作和其它情况采取不同的工作方式 Flash 包括两个版本的 ActionScript 可满足创作者的不同具体需要 5 Flash 包含 了许多种功能 如预置的拖放用户界面组件 可以轻松地将 ActionScript 添加到文档 的内置行为 以及可以添加到媒体对象的特殊效果 1 2 Flash 与多媒体教学 近年来 随着计算机多媒体技术的日趋成熟及普及 多媒体技术以其独特的优 势在教学中扮演着日益重要的角色 也越来越受到教师和学生的青睐 多媒体教学 的出现打破了传统教学的 单向传播模式 真正实现了课堂教学的 师生互动 是学生真正成为学习的主体 带来了课堂教学的新革命 11 而 多媒体课件 的应 用正是实现多媒体教学的重要途径 也是多媒体教学的一个重要标志 教学实践表 明 多媒体教学 一方面扩展了教学活动空间 丰富了教学活动 使一些在传统教 学手段下很难表达的教学内容或无法观察到的现象能形象 生动 直观地显示出来 在 虚拟现实 中加深学生对问题的理解 提高其学习积极性 另一方面也加大了 信息量 提高了信息传输率和教学效率 为学生的课外自主学习提供了便利 此外 还有效缓解了教师上课时板书的劳累 避免粉尘对教学环境的污染 使教师更多地 注意课堂教学内容的组织和讲授 Flash 教学可以将原本抽象的 模糊地教学内容形象 直观地表现出来 可以动 态 对比地掩饰一些实际教学过程中难以实现的场景和效果 从而加深学生对知识 的印象 更加深入地了解授课内容 而多媒体教学课件的制作 是多媒体教学的一 个重头戏 其中 flash 的开发应用 对多媒体教学课件制作影响很大 1 2 1 Flash 的基本特点介绍 当代教学 由于多媒体教育的普及 课件也被广泛应用 Flash 也在这一过程发 挥了自己得天独厚的优势 其特点归纳如下 第一 生成文件小 Flash 是通过广泛使用矢量图形做到这一点的 与位图图形 相比 矢量图形需要的内存和存储空间小很多 因为它们是以数学公式而不是大型 数据集来表示的 位图图形之所以更大 是因为图像中的每个像素都需要一组单独 的数据来表示 通过使用矢量图形 不仅避免在不同分辨率下所作元件发生形状变 化 而且大量使用矢量图形极大地减小了生成文件所需的内存和存储空间 使其使 用更加方便快捷 第二 课件变化灵活 由于 Flash 使用时间轴控制机制 通过在不同的帧上安 排不同的内容 可以制作出变化多端 形状丰富 赏心悦目的动画过程 利用 Flash 制作的课件 色彩鲜明 内容简洁明了 不仅可以从视觉上给人以冲击 而且易于 理解及记忆 通过用 ActionScript 编写的脚本更是可以控制课件的变化规律 从而达 到使难以理解的内容生动化形象化 第三 交互性好 在 Flash 中可以插入实现所需功能的按钮 这极大地丰富了 Flash 课件的交互功能 Flash 课件的使用者可以根据自己的需要来控制 Flash 课件的 进程以及显示方式 同时使用者也可以根据课件的进程来选择自己下一步的动作 Flash 良好的交互性能在 Flash 课件的制作中得到了充分的体现 综合 Flash 的特点及其在课件制作上的优势可以看出 利用 Flash 对数字信号处 理的讲解是可以实现的 通过系统地开发 一定可以做出具有一定实用意义的课件 加之其特别适合网上传输 远程教育等场合 Flash 课件将在不久的将来得到更广泛 的运用 3 1 2 2 多媒体课件制作的基本模式 随着教育现代化工程的不断推进 目前在大多数的大学里计算机教学已得到普 及 多媒体技术在教学中的应用也越来越广 多媒体教学课件以它图文并茂 动静 结合的表现形式 大大增强了学生对静态的 枯燥乏味的书本知识以及抽象概念的 理解与感受 将课堂教学引入了一个新的境界 从而提高了课堂教学效率 那么如 何运用现代教育技术手段制作出优秀的辅助教学的多媒体课件呢 说起来也不难 更不象很多人认为的那样 一定要具备很高的计算机能力才能做到 当然一定的多 媒体制作能力和技巧 以及美术基本功还是需要的 下面将介绍多媒体课件的制作 模式 第一 理清思路 确定课件制作的目标 制作多媒体课件应根据教学大纲的要 求 首先明确教学目的 要求突出重点 突破难点 例如 设计课件的目的是激发 学生学习兴趣 调动其学习积极性 还是解决某一重点 难点问题 是为了帮助学 生理解 加深印象 促进记忆 还是为了使学生正确运用已学过的知识 是扩大学 生的知识面 丰富教学内容 还是启发学生的想象力 确定好教学目标后 才能有 的放矢 做出符合教学需要的课件 真正起到辅助教学的作用 第二 设计课件制作的脚本 脚本 一词多用于电影 电视剧本的拍摄制作中 它的意思是指电影 电视拍摄过程的所依据的文字稿本 在课件制作中 我们也引 入了 脚本 一词 它来源于教案 但又不同于教案 既要表现教学内容 教学过 程 又要将一些细节 诸如内容的呈现顺序 呈现方法等进行描述 犹如电影制作 中的 分镜头稿本 这一点在以往的课件制作中我不是特别注意 随着对课件制作 认识的提高 在做每一个课件时 都应该作到心中有数 对于每一页面的制作都要 做到精益求精 这样做出的课件才能流畅的运行 第三 与课件中相关素材的采集 一是从硬盘上和光盘中寻找资料 现在市面 上有很多素材光盘 动物 建筑 风景 人物以及物理 化学等学科的素材应有尽 有 可根据课件的具体内容 择优选用 省时高效 二是上 Internet 网查找下载 Internet 上的信息资源是一个巨大的 金矿 使我们的课件制作少走弯路 提高档 次 三是电脑自制或手工绘制扫描 随时调用 事实上 许多素材可以自己动手制 作 如化学中的实验器具 化学分子式等 通常情况下我们可以使用 Windows98 中 的画图工具或 Word Wps2000 中的绘图工具来制作多种多样的简易图片 结构图 流程图等 制作完成以后存盘备用 四是从老师和同学中获得帮助 第四 选择合适的软件去制作课件 当今的软件市场来看 多媒体开发软件很 多 适合制作教学课件的软件因教材内容而定 如 Flash PowerPoint Authorware Frontpage 选择易于使用 功能强大的软件 作为课件制作平台 能大大激发教师制作课件的兴趣 收到事半功倍之效 在众多 的多媒体软件中 因为 Flash 是图形 尺量动画 声音 视频图像处理的系统软件 在制作 Flash 动画尤其是短片的制作中或多或少都要表现一些较复杂的动作 该软 件还可以利用脚本调用外部的音视频 不必要导入视频文件 使制作出的课件容量 小且占用的内存少 第五 制作课件 此过程要求熟悉电脑的基本操作 掌握相关软件的使用方法 做课件并不是说我只要掌握了课件制作软件的使用就可以了 它需要多种软件协同 工作 比如图像制作 声音录制 文字编辑 动画制作等等 所以要求老师们平时 注意多学一些操作方法 或在计算机专业人员的配合下共同完成课件的制作 以使 课件不仅具有教学内容的教育性 科学性 而且要有课件的技术性 艺术性 第六 课件的修改 调试 完善及反馈 课件制作完成后 要经过多次调试 修改 完善 这是确保课件质量的一个重要环节 如果存在某些问题 应继续修改 直到满意为止 此外 要通过实践的检验 即应用于课堂教学 根据课堂上学生的 反馈信息 再将课件加以修改 从而使其达到最优 9 由此可以看出 一个好的课件绝不仅仅是只掌握了相关软件就能制作出来的 它需要编者掌握的内容太多了 因此要作出优秀课件 我们一定要多多学习各种软 件的运用 这样做课件时才能够得心应手 事半功倍 2 数字信号处理的相关介绍 数字信号处理的目的是对真实世界的连续模拟信号进行测量或滤波 因此在进 行数字信号处理之前需要将信号从模拟域转换到数字域 这通常通过模数转换器实 现 而数字信号处理的输出经常也要变换到模拟域 这是通过数模转换器实现的 数字信号处理的算法需要利用计算机或专用处理设备如数字信号处理器 DSP 和 专用集成电路 ASIC 等 数字信号处理技术及设备具有灵活 精确 抗干扰强 设备尺寸小 造价低 速度快等突出优点 这些都是模拟信号处理技术与设备所无 法比拟的 数字信号处理的核心算法是离散傅立叶变换 DFT 是 DFT 使信号在数字域和 频域都实现了离散化 从而可以用通用计算机处理离散信号 而使数字信号处理从 理论走向实用的是快速傅立叶变换 FFT FFT 的出现大大减少了 DFT 的运算量 使实时的数字信号处理成为可能 极大促进了该学科的发展 2 1 快速傅里叶变换 计算离散傅里叶变换的一种快速算法称为 FFT 快速傅里叶变换是 1965 年由 J W 库利和 T W 图基提出的 采用这种算法能使计算机计算离散傅里叶变换所需要 的乘法次数大为减少 特别是被变换的抽样点数 N 越多 FFT 算法计算量的节省就 越显著 有限长序列可以通过离散傅里叶变换 DFT 将其频域也离散化成有限长序列 但 其计算量太大 很难实时地处理问题 因此引出了快速傅里叶变换 FFT 1965 年 Cooley 和 Tukey 提出了计算离散傅里叶变换 DFT 的快速算法 将 DFT 的运算量 减少了几个数量级 从此 对快速傅里叶变换 FFT 算法的研究便不断深入 数 字信号处理这门新兴学科也随 FFT 的出现和发展而迅速发展 根据对序列分解与选 取方法的不同而产生了 FFT 的多种算法 基本算法是基 DIT 和基 DIF FFT 在 离散傅里叶反变换 线性卷积和线性相关等方面也有重要应用 快速傅氏变换 FFT 是离散傅氏变换的快速算法 它是根据离散傅氏变换的 奇 偶 虚 实等特性 对离散傅立叶变换的算法进行改进获得的 它对傅氏变换 的理论并没有新的发现 但是对于在计算机系统或者说数字系统中应用离散傅立叶 变换 可以说是进了一大步 设 为 N 项的复数序列 由 DFT 变换 任一 的计算都需要 N 次复数乘 nx mX 法和 N 1 次复数加法 而一次复数乘法等于四次实数乘法和两次实数加法 一次复 数加法等于两次实数加法 即使把一次复数乘法和一次复数加法定义成一次 运算 四次实数乘法和四次实数加法 那么求出 N 项复数序列的 即 N 点 DFT 变 换大约就需要 次运算 当 N 1024 点甚至更多的时候 需要 1048576 次运算 2N 2N 在 FFT 中 利用 的周期性和对称性 把一个 N 项序列 设 N 2k k 为正整数 W 分为两个 N 2 项的子序列 每个 N 2 点 DFT 变换需要 次运算 再用 N 次运2 算把两个 N 2 点的 DFT 变换组合成一个 N 点的 DFT 变换 这样变换以后 总的运 算次数就变成 继续上面的例子 N 1024 时 总的运算次2 2 数就变成了 525312 次 节省了大约 50 的运算量 而如果我们将这种 一分为二 的思想不断进行下去 直到分成两两一组的 DFT 运算单元 那么 N 点的 DFT 变换 就只需要 次的运算 N 在 1024 点时 运算量仅有 10240 次 是先前的直接2log 算法的 1 点数越多 运算量的节约就越大 这就是 FFT 的优越性 2 2 利用窗函数法设计 FIR 滤波器 线性相位 FIR 滤波器通常采用窗函数法设计 窗函数法设计 FIR 滤波器的基 本思想是 根据给定的滤波器技术指标 选择滤波器长度 N 和窗函数 使其 nW 具有最窄宽度的主瓣和最小的旁瓣 其核心是从给定的频率特性 通过加窗确定有 限长单位脉冲响应序列 h n 工程中常用的窗函数共有 5 种 即矩形窗 巴特利 特 Bartlett 窗 汉宁 Hanning 窗 汉明 Hamming 窗 布莱克曼 Blackman 窗和凯塞 Kaiser 窗 1 3 基于 Flash 的动画制作 Flash 动画设计的三大基本功能是整个 Flash 动画设计知识体系中最重要 也是 最基础的 包括 绘图和编辑图形 补间动画和遮罩 这是三个紧密相连的逻辑功 能 并且这三个功能自 Flash 诞生以来就存在 a 绘图和编辑图形 绘图和编辑图形不但是创作 Flash 动画的基本功 也是进行多媒体创作的基本 功 使用 Flash 绘图和编辑图形是 Flash 动画创作的三大基本功的第一位 在绘图的 过程中要学习怎样使用元件来组织图形元素 这也是 Flash 动画的一个巨大特点 b 补间动画 补间动画是整个 Flash 动画设计的核心 也是 Flash 动画的最大优点 它有动画 补间和形状补间两种形式 用户学习 Flash 动画设计 最主要的就是学习 补间动画 设计 c 遮罩 遮罩是 Flash 动画创作中所不可缺少的 这是 Flash 动画设计三大基本功能中重 要的出彩点 使用遮罩配合补间动画 用户更可以创建更多丰富多采的动画效果 图像切换 火焰背景文字 管中窥豹等都是实用性很强的动画 并且 从这些动画 实例中 用户可以举一反三创建更多实用性更强的动画效果 遮罩的原理非常简单 但其实现的方式多种多样 特别是和补间动画以及影片 剪辑元件结合起来 可以创建千变万化的形式 对这些形式作个总结概括 可以从 容创建各种形式的动画效果 Flash 动画说到底就是 遮罩 补间动画 逐帧动画 与元件 主要是影片剪辑 的 混合物 通过这些元素的不同组合 从而可以创建千变万化的效果 本章主要结合实例 描述利用 Flash 软件开发课件的方法 并介绍所制作课件 的开发过程 由于开发过程比较繁琐 所以本论文从设计思路 关键步骤 以及课 件优化几个方面来说明 本次开发是在 Flash professional CS5 的平台下进行的 因 而对其工作环境进行简单介绍 Flash professional CS5 的操作界面由工具栏 舞台 图层区 时间轴 工具面板 等几部份组成 工具栏提供了绘图工具 也是完成 Flash 所必须用到的东西 主要 包括箭头工具 部分选取工具 线条工具 套索工具 钢笔工具 文本工具 椭圆 工具 矩形工具 铅笔工具 画笔工具 任意变形工具 填充变形工具 墨水瓶工 具 颜料桶工具 滴管工具 橡皮擦工具 手形工具 缩放工具 舞台是制作 Flash 的窗口 用来放置 Flash 制作过程中所用到的各种元件 图层区用来生成不 同的图层 对 Flash 的过程动画进行实现 时间轴通过在不同的位置插入不同的内 容来控制 Flash 动画的效果 工具面板常用的类型有 Action 面板 库面板等 前者 对 Flash 中元件或帧的行为进行控制 后者用来存放制作 Flash 过程中所用到的所 有元件 2 对 Flash professional CS5 有了初步的了解后 我们就可以应用其对数字信号处 理的相关知识进行开发 3 1 蝶形算法的 Flash 制作 3 1 1 蝶形算法的剧本设计及原件收集 蝶形算法是快速傅里叶变换的一种运算符号 在此以 N 8 点 DFT 为例 进行演 示 总结课本的快速傅里叶变换这一章不难发现 时域抽取法 快速傅里叶变换 DIT FTT 频域抽取法 快速傅里叶变换 DIF FFT 时域抽取法 快速傅里叶 逆变换 DIT IFFT 和频域抽取法 快速傅里叶逆变 DIF IFFT 通过蝶形算法的计 算 计算量都大大化简 与此同时 这四种图形都有着密切的联系 如图 3 1 所示 剧本的设计是这样的 首先 将 DFT FFT 的蝶形图展示于观众眼前 播放时要 图 3 1 快速傅里叶变换关系图 慢 一级一级展现 其次 在 DIT FFT 的基础上变换得到 DIF FFT 的蝶形图 变换 分为三步 翻转原图 箭头反向 时 频互换 最后 在 DIF FFT 蝶形图的基础上变 换得到 DIT IFFT 变换也分为三步 乘以 1 N 旋转因子变号 时 频域变换 在制作动画之前 要将制作时需要的原件 包括背景 图 3 2 按钮 图 3 3 蝶形图 图 3 4 解说词背景 图 3 5 等准备好 元件的作用在于可以被 反复调用 这样在制作时不仅可以节省时间 还能保证制作效果统一 图 3 2 背景 图 3 3 按钮 图 3 4 N 点 DIT FFT 运算流图 N 8 图 3 5 解说词背景 3 1 2 制作蝶形算法的 Flash 制作动画需要有一定的 Flash 软件基础和美术功底 前期我们已经介绍过 Flash 软件的基本功能 在熟悉了软件之后 我们就可以着手制作了 具体的制作细节此 处略过 以下将介绍主要的制作步骤和技术问题 a 使用遮罩手法显现 DIT FFT 首先建立一个图层 命名为 but fly 此图层为被遮罩层 将 DIT FFT 的运算 流图 图 3 4 放置在上面 再建立一个图层 命名为 sha but 此图层为遮罩层 用以遮罩被遮罩层 在 sha but 图层上 使用矩形工具画一个矩形 如图 3 6 中黄色 矩形 将 but fly 图层刚好遮住 注意 此处的矩形为实色无边框 对这个矩形创建 补间动画 为它设计一条行进路线 从左到右平稳移动 中途加入停顿 使得运算 流图从左到右慢慢出现 最后全部展现在观众面前 遮罩层的移动路线如图 3 6 所 示 图 3 6 遮罩路线 b 制作动态箭头 在运算流程图上需要加入箭头在流程图上走动 这样能使观众更清楚直观的理 解蝶形运算 加入的箭头既然要动 就少不了制作补间动画 由于箭头较多 首先 建立一个箭头元件 如图 3 7 所示 这样在制作过程中不仅调用方便 而且整齐划 一 流图中共 12 个动态箭头 如果让每个箭头一个一个动不仅工作量大 而且步调 不一致 线路不平行 这样反而事倍功半 为此 可以将每一级蝶形中每一纵列 图 3 7 箭头元件 的四个箭头组合为一个元件 这样只需做三个补间动画就可以了 在元件上单击鼠 标右键 创建补间动画 在时间轴上安排箭头动的速度和位置 线路要与流程图重 合 占用的时间帧越多 就意味着箭头动得时间越久 动的速度越慢 箭头的运动 路线如图 3 8 所示 介于流程图比较复杂 箭头元件应动的慢些 使之有充分的时 间被观众理解 图 3 8 箭头的补间动画 c 利用动态变换制作 DIF FFT 的运算流图 DIF FFT 运算流程图是在 DIT FFT 的运算流程图的基础上变换得到的 总共分 为三步 第一步 将原图翻转 在 修改 变形 水平翻转 中可使原图翻 转 再对翻转的元件创建补间动画 这样可以得到动态的立体的翻转效果 非常形 象 图 3 9 是 DIT FFT 运算流图反转后的效果 第二步 使箭头反向 箭头反向比 较简单 运用逐帧动画就可以实现 变换过程中加以变色 只要能吸引观众的注意 力就好 在最后一帧加入反向后的箭头即可 这时也应注意要使用同一个箭头元件 第三步 时 频互换 这一步大致与第一步相同 其目的就是要强调变换前后的关系 用补间动画来完成 通过与图 3 9 中时 频互换前的图对比 时 频互换后的效果如 图 3 10 所示 图 3 9 DIT FFT 运算流图翻转后的效果 图 3 10 时 频互换后的效果图 d 加入注释 注释的作用不可小视 此处需要加入的是旋转因子的计算过程 注释需要在解 说词背景上展示 该解说词背景是半透明的灰色圆板 如图 3 5 所示 选用灰色和 圆形做注释背景 主要是起到与流程图隔离的作用 灰色与白色的背景相区别 圆 形又与流程图的棱角相区别 起到了很好的隔离效果 加之颜色选取半透明状 也 使得底层的流程图不至于被割去一块 显得有整体感 圆形的注释背景需要创建补间动画 当需要解说时 它便缓缓出现 当不需要 解说时 它便渐渐收起 出现与收起的过程不仅要有位置 大小的变化 还要有透 明度的变化 这样显得整个动画在播放的过程中内容更有层次感 至于解说词背景上的解说词也主要运用到逐帧动画和补间动画的技术 根据需 求我为每一级蝶形运算制作了旋转因子的计算过程 由于没有新的技术 在此不予 熬述 3 1 3 蝶形算法 Flash 动画的检验与美化 美化的工作主要是为使人的感官更舒适而做的修饰性工作 首先播放速度是效 果好坏的关键 在 Flash 软件中 播放速度是匀速的 但可以通过图像占用帧的多 少来控制动画的播放速度 要想让动画播放快 就要少占用帧 要想动画播放慢 就要占较多的帧 播放速度应该根据不同的动画内容适当调整 在播放 DIT FFT 运 算流图时 要占用大篇幅的时间帧 时间帧的设置在时间轴 图 3 11 上 其次 图像的布局也重要 一般情况下 图画应该在一张纸的正中间 且有主有次 红笔 最好只用一次 不宜过多 在后期工作中时 我加以修改 将换面中的重点用红笔 勾勒 如图 3 12 所示 图 3 11 时间轴 a 此处 文字 为红 色 b 图 3 12 红色标记截图 3 2 窗函数的截断的 Flash 制作 3 2 1 窗函数的截断的剧本设计及元件收集 窗函数的截断过程需要用到理想低通录波器的时域波形 和矩形窗的时域波 nhd 形 来制作 经 截断后 产生的波形 就是所要说明的波形 在 nRN nhd RN 画面中 我依次显示了理想低通的时域波形和矩形窗的时域波形 二者坐标对齐 位于画面的中上方如图 3 13 所示 然后用动态效果将二者的截断范围用红线圈起 图 3 13 窗函数的截断 画面 示意第三种波形的由来 最后只需制作一个被截断的波形从理想地通的原波形上漂 移到第三个空白坐标上即可 这一动画总的来说就是均匀放置在舞台中的三个坐标 图 因为这些图都是严格的 Matlab 仿真图 所以对坐标的精准度要求很高 图中 2 箭 头反向 为红色 窗函数的截断需要用到 单位取样响应 矩形序列 和被截取的有限 nhd nRN 长序列 matlab 仿真图就是制作元件的素材 如图 3 14 所示 nh 图 3 14 理想低通的单位脉冲响应及矩形窗 3 2 2 制作窗函数的截断的 Flash 此处将介绍在制作窗函数的截断时需要用到的关键技术问题 至于具体的细节 比较简单 故略去 a 画曲线 在单位取样响应图中 其包络是一个近似 Sa 函数的曲线 见图 3 14 a 由 于在舞台中不宜引用导入的图片 所以这一曲线就需要用笔触描出来 至于如何绘 制曲线 其实质是先绘制若干条简单的曲线 再将曲线拼接起来 首先建一个图层 命名为 草稿 将仿真图导入该图层 用来放置被描绘的波 形 其次 建立一个新的图层 命名为 绘图层 该图层是用来画图的 也就是说 将来画好的成品将保留在该图层上 最后 就是描线了 将曲线按凹凸性分 图 3 15 单位取样响应包络 为若干段 先用直线将一段凸曲线首尾相连 再选择 选择 工具 选中该直线的 中部 用鼠标拖动中部向上 尽量与所描的对象曲线重合 这样就画好了一段曲线 最后将手绘的曲线首尾相连 一段类似 Sa 函数的曲线就会好了 如图 3 15 所示 图中所绘曲线成虚线是因为 在最右边的属性一栏里 可以对线条的性质进行设置 不仅有实线 虚线还有点划线等 线条的颜色和笔触大小亦可调整 由此看来 Flash 软件的功能是很全面的 期间要注意的是 在 绘图层 手绘时 最好把 草搞层 锁定 这样就不会 因为手误 把曲线画到 草稿层 上 此外 还要注意的是 在时间轴上 应该把 绘图层 置于 草稿层 的上方 否则 草稿层 上的图片就会遮挡住 绘图层 使得无法绘画 需要说明的是 虽然绘制完成的曲线是由若干条曲线拼接而成 但 只要制作者拼接细心 曲线会自动修复成平滑曲线 读者无须担心接口参差不齐的 问题 b 制作按钮 按钮是 Flash 动画中不可或缺的东西 按钮的设置需要用到脚本 其中 AS2 0 版本需要给按钮加入代码 而 AS3 0 则需要在帧上添加代码 本论文所讲述的均以 AS2 0 为主 按钮一般需要四个 即 开始 播放 暂停 重播 如图 3 3 所示 顾名思义 他们分别都有着特殊的功能 开始 按钮的功能是 跳到下一帧并继续播放 其脚本编写如下 on press root play 播放 按钮的功能是 当窗口的状态是在播放过程中停止时 点击按钮可跳 到下一帧并继续播放 其脚本编写如下 on press if a 0 root play a 1 其中 a 为控制变量 暂停 按钮的功能是 当窗口正在播放动画时 按下按钮可立即停止 其脚 本编写如下 on press if a 1 root stop root yuan1 stop root yuan2 stop root yuan3 stop a 0 重播 按钮的功能是 当动画播放完并停止时 按下按钮会从所指定的帧开 始播放 其脚本编写如下 on press gotoAndplay 13 a 1 其中括号中的 13 是指重播的起始帧 c 重复使用遮罩手法 使用遮罩的方法前面已经详细介绍 其实重复使用遮罩也并不难 遮罩层可以 一次遮罩一个或一个以上的图层 如果想让某一图层被遮罩 只需将它至于遮罩层 下方 并单击鼠标右键选择 属性 类型 被遮罩 即可 当遮罩层不止一 个时 他们之间不会相互影响 只需根据需要在时间轴上分配他们的位置即可 这 一节的动画多次用到了遮罩 其图层分配如图 3 16 所示 图 3 16 遮罩层的分配 3 2 3 窗函数的截断 Flash 动画的检验与美化 这段 Flash 较为简单 动画本身很短 每一步的知识点都很直观 所以速度缓慢 且匀速比较好 要注意的是 在每个补间动画要启动时 我特意将动态元件变为红 色 以使得元件在动之前 先吸引观众的注意力 强调一个动态元件的起始位置在 哪 修改之后 动画果然显得更直观 更人性化了 检验和美化后的效果如图 3 17 所示 a 动态出现 的红色虚 线包络 b c 图 3 17 窗函数的截断 效果图 3 3 矩形窗的加窗效应的 Flash 制作 3 3 1 矩形窗的加窗效应的剧本设计及元件收集 矩形窗对理想低通幅频特性的影响的动画很容易表述 需要的波形有四幅 理 想低通幅频特性 矩形窗幅频特性 二者动态卷积图以及卷积结果 Hd RN 其中动态卷积图是由前两幅图动态组合而成 这样可以让观众一目了然 而卷积结 果图应该伴随动态卷积图同步出现 同步出现的方法如图 3 18 所示 由于两曲线卷 积可以经变换转化成两曲线相乘并积分 此处的动画就是表示转化后的相乘积分过 程 但要注意的是 将卷积转化为积分需要使其中一个波形翻转 所以矩形窗的幅 频特性波形不仅要移动 还要完成一个空中翻转的动作 这样就已经把卷积的全过 程毫不含糊的表达了出来 相信观众能够有很深刻的印象 正在移动 的红色波 形 动态出现 的红色虚 线包络 图 3 18 同步卷积图 以上四幅图都是本动画的必要元件 而制作元件需要严格的仿真图做素材 现 列出波形仿真图如图 3 19 所示 a dH c c O d dH c2N R O d N cNR2 b f 0H 1 468950 c c O e c2 图 3 19 矩形窗对理想低通幅度特性的影响 3 3 2 制作矩形窗的加窗效应的 Flash 这一节的制作内容比较繁琐 关键的制作技术有 线条的空中翻转 非封闭空 间遮罩的效果 多个元件相对静止同步移动 以下将对这些技术一一介绍 a 线条的空中翻转 用来制作动画的线条元件可以很细 可以毫无规律 当然也可以是不封闭的 如图 3 19 的窗函数幅频特性 要想让线条动起来 甚至完成空中翻转的动作看似困 难 其实很简单 首先将该曲线转换为元件 然后对其创建补间动画 让该元件按 着预定的路线移动 至于空中翻转动作 就是在补间动画的最后一帧将元件翻转 将一切设置完成后 拖动时间轴上的指针 就会发现元件在运动的过程中将翻转的 动作拉开了 这样的效果很适合表述卷积中的翻转 具体效果如图 3 20 所示 a b c 图 3 20 曲线的空中翻转 b 非封闭空间的遮罩效果 在矩形窗幅频响应移动时 需要有阴影面与之同步移动 制作同步移动的阴影 方法有很多 一种就是 制造一个与之形状吻合的阴影面与之同步移动 再添加一 个遮罩层 把阴影面不该看到的部分遮住 此处应用的是另一种方法 首先 先在有可能出现阴影面的地方布满阴影 其 次 制作一个遮罩层 来遮不该出现的阴影部分 遮罩层的形状要与矩形窗幅频响 应特性形状相同 再次 对这个遮罩层创建补间动画 该动画要与波形移动的节奏 位置一样 最后 测试效果 看是否成功 在制作的过程中 要注意遮罩层的遮罩 图形一定要是封闭的 光看色彩填充是不能确定图形是否封闭的 只有在测试的时 候才会发现 侧漏一方的阴影就会泄露出来 为解决这样的问题 可以将侧漏一方 修补一下 用一条完整的线再描一遍 此外 将比例放大仔细查看也可以查出不封 闭的地方 如图 3 21 所示 图 3 21 同步阴影的遮罩效果 c 多个元件相对固定同步移动 在制作这个 Flash 的时候 需要让一些原件同时运动 最重要是他们之间的位 置要相对静止 要解决这一问题 就需要对时间帧有准确的设置 在创建补间动画 时 可以让所有元件的首帧放在同一帧上 尾帧也放在同一帧上 这样路程和时间 都一样 速度也自然都一样了 如图 3 22 所示 图 3 22 同步元件的帧设置 3 3 3 矩形窗加窗效应 Flash 动画的检验与美化 在动画中常有闪烁的部分 当每次积分值曲线停下时 就会在积分曲线上有闪 动的点 粗糙的手法是使用逐帧动画 点上红 蓝点 但鼠标绘制并不精准 测试 影片时就会发现小点不仅颜色在闪烁 位置也在微微游走 要杜绝小点游走的办法 是 在制作逐帧动画时 只在前一关键帧的基础上选中小点 然后在属性里改变颜 色即可 切不可重新画点 7 总的来说 对于这类学术性动画 波形图的精准要求 很高 所以在绘图的时候应该非常细心 而且要保证在同一画面里各图的坐标应该 一直 以免对观众造成误导 经过进一步修饰 本动画的美化后的效果图展示如下 图 3 23 图 3 23 矩形窗加窗效应 4 Flash 在多媒体教学中的前景 在众多的多媒体课件制作平台中 Flash 有着得天独到的优势 它凭借功能全面 生成文件小 交互性好 画面亮丽灵活等特点已经在教学中起到了不可替代的作用 Flash 教学手段的运用 有利于激发学生的学习兴趣 有个教育家曾说 有趣味 有吸引力的东西使识记的可能性几乎增加一倍半 爱因斯坦也说过 兴趣是最好 的老师 兴趣是人的一种带有趋向性的心理特征 是在一定的情境中产生的 一 个人对某种事物产生兴趣 就会积极主动地探索 学生对所学的内容感兴趣 积极 性就会明显地提高 才能乐于接受 这就是大教育家孔子说过的 知之者不如好 之者 好之者不如乐之者 在数字信号处理这门课中 现代化的多媒体教学手段 以其形象的声音 色彩鲜明的图片 生动灵活的画面等形式 在激发学生的学习兴 趣方面有着其他媒体所远远不及的优势 不仅为学生提供认知的感知材料 而且可 以在学习中的疑难之处 再现情境 启发学生对表象进行分析 综合 概括 使其 思维向深层发展 给课堂注入了新的活力 把学生的兴趣激发出来 6 Flash 教学手段的运用 有利于感知 我们知道 感知是人们认识事物的开端 没有正确的感知 获取知识 提高能力就会成为 镜中之物 水中之花 在以往的 教学中 我们强调抽象思维而忽视形象思维的发展 这就造成了理论课上的 老师 讲学生听 如何才能使学生体会到数字信号处理的 过程 呢 如何才能最终提高 他们驾御知识的能力 开启他们的智慧之门呢 在教学实践中 体会到 教学过程 要为学生创设真实可靠 利于现实意义建构的学习情境 Flash 教学手段的运用 有利于创设情境 激发想象力 想象是思维的体操 是 拓展思维空间的内驱力 是人们对头脑记忆表象进行加工改造而建立新形象的心理 过程 教学中 充分挖掘教材因素 经常进行想象训练 有利于培养学生思维的广 远性 深刻性和创造性 因为想象超越经验事实 从而导致发现新的事实和理论 当前 随着电脑网络的普及 多媒体教学已被越来越多的教师采用 那鲜活的 画面 恰到好处的色彩运用 确实使学生对课堂内容有了更难忘的印象 对知识点 有更深刻的理解 有时候甚至能起到 以一抵十 的作用 只要正确的运用多媒体 发挥其形象性 多样性 新颖性 趣味性 直观性 丰富性等特点 就能更好地激发学生的学生兴趣 培养学生的想象能力 使他们真 正成为学习的主体 变被动学习为主动学习 让多媒体教学手段 成为优化课堂教 学的催化剂 成为教师的得力助手 5 结论 本毕业设计完成的是制作以数字信号处理为主题的 Flash 动画 包括的内容有 快速傅里叶变换 窗函数的截断及矩形窗的加窗效应 在本次课程设计中 我详细阐述了整个 Flash 动画的设计思路 并对各部分制 作细节进行了详尽的分析 最终达成了一个完整的设计方案 该设计方案还有很多 不足 比如诸多窗函数与矩形窗的对比就没有展示 我会在今后的工作中进一步将 它们实现 通过一个月的课程设计 我完成了三个 Flash 动画的制作 更重要的是学习了 一遍数字信号处理的有关知识 看了许多关于 Flash 制作的视频和教材 不仅丰富 了学识 而且从中学到了很多影片制作的精彩的创意 通过这次毕业设计 我对制 作 Flash 动画产生了浓厚的兴趣 相信在以后我会继续制作 Flash 让自己的制作技 术更加成熟 致谢 在论文完成之际 我要特别感谢我的指导老师黄庆东老师的热情关怀和悉心指 导 在我撰写论文的过程中 黄老师倾注了大量的心血和汗水 无论是在论文的选 题 构思和资料的收集方面 还是在论文的研究方法以及成文定稿方面 我都得到 了黄老师悉心细致的教诲和无私的帮助 特别是他广博的学识 深厚的学术素养 严谨的治学精神和一丝不苟的工作作风使我终生受益 在此表示真诚地感谢和深深 的谢意 在论文的写作过程中 也得到了许多同学的宝贵建议 同时还到许多在工作过 程中许多朋友的支持和帮助 在此一并致以诚挚的谢意 感谢所有关心 支持 帮助过我的良师益友 最后 向在百忙中抽出时间对本文进行评审并提出宝贵意见的各位专家表示衷 心地感谢 参考文献 1 丁玉美 高西全 数字信号处理 M 西安 西安电子科技大学出版社 2000 2 2 田昭月 盛宝隽 Flash CS3 动画设计自学通典 J 北京 清华大学出版社 2008 11 3 吴东伟 张益成 等 ActionScript3 0 J 清华大学出版社 2010 1 4 刘春 中文 Flash MX 经典效果 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