基于虛擬現實的非物質文化遺產資源數字化管理系統設計

陳少華

摘? 要： 傳統的非物質文化遺產資源數字化管理系統效率低，管理過程安全性差。為了解決上述問題，基于虛擬現實技術研究一種新的非物質文化遺產資源數字化管理系統。將傳統的上位機與RI8Q微處理器進行結合，共同處理和監控系統數據，選擇RI8Q微處理器處理數據，同時加入NAND結構的存儲器。通過需求分析、建模、代碼編寫、系統調試實現軟件程序。為檢測管理系統效果，分別設定效率檢測實驗和安全性檢測實驗，結果表明，基于虛擬現實的非物質文化遺產資源數字化管理系統管理過程安全性很高，效果更好。

關鍵詞： 非物質文化遺產; 數字化管理; 系統設計; 虛擬現實; 數據處理; 安全性檢測

Abstract： A new digital management system for the intangible cultural heritage resources is studied based on the VR （virtual reality） technology because the management efficiency and management process security of the traditional digital management system for the intangible cultural heritage resources are poor. The traditional upper computer is combined with RI8Q microprocessor to process and monitor system data. The selected RI8Q microprocessor is used to process the data and the memorizer with NAND structure is added in the system. The development of the software program is implemented by means of the requirements analysis， modeling， code compilation， and system debugging. The efficiency detection experiments and the security detection experiments were set respectively to detect the effect of the management system. The results show that the VR?based digital management system of the intangible cultural heritage resources has high security in the management process and has good effect.

Keywords： intangible cultural heritage; digital management; system design; virtual reality; data processing; security detection

0? 引? 言

目前，世界各地對物質文化遺產進行了大量的研究和保護，然而非物質文化遺產保護工作卻比較落后。在我國保護非物質文化遺產這一領域，屬于剛剛起步階段[1]。隨著信息技術的發展，物聯網為人們提供了新的檢索方式，因此利用物聯網對非物質文化遺產數字資源進行管理是一個很有發展前景的構想[2]。本文從非物質文化遺產的管理需求出發，通過宏觀分析，引入虛擬現實技術建立一種新的非物質文化遺產資源數字化管理系統，對系統的處理器、存儲器和傳輸器進行設計，并分析系統功能[3]。通過與傳統系統進行對比，驗證了該系統的管理效果。本文的研究對于非物質文化遺產的管理有重要意義。

1? 系統硬件設計

基于虛擬現實的非物質文化遺產資源數字化管理系統硬件結構如圖1所示。觀察圖1可知，本文將傳統的上位機與RI8Q微處理器進行結合，共同處理和監控系統數據。上位機是整個通信系統的核心部分，能對整個局域網的節點、數據進行有效的控制與管理。RI8Q微處理器整體的操作系統是WinCE。處理器是整個控制中心，也是最主要的中樞部分[4?5]。RI8Q微處理器結構如圖2所示。

本文選擇的RI8Q微處理器具有兼容性強、功率低、速度快、集成度高等優點。在PUC方面，采用KY400架構，具有最先進的節能高性能技術。該CPU的制造工藝讓微處理器的主頻提高了2.5 GHz，同時優化內部的控制器，并在該結構內安裝了業界領先的LPD4內存[6]。在工藝上，CPU使用高密度集成、高性能的28HPM工藝，使得CPU主頻達到2.3 GHz時不會產生更高的能耗。還采用最新的信號處理器，可以讓多種應用程序以超低的功耗運行，更快的進行高級編輯[7]。

本文設計的存儲器使用的是新一代的數據存儲器NAND結構，具有體積小、能耗低、容量大等特點。通過分時復用傳遞數據命令，經過讀/寫、擦除，送出的地址[8]為56 B。存儲器結構如圖3所示。

該結構的器件由8個塊組成，每塊有48頁，每頁[9]有546 B。本存儲器內部有兩個存儲區，分別為內存儲區和外存儲區。內部存儲區域包含了324 B，雙映射字節占128 B，剩下的則是尋址的普通字節[10]。本存儲器的單片機部分還設有一個8 KB的RAM，尋址范圍可覆蓋到84 KB以外的外部存儲器地址，單片機外部設有一個存儲器接口，用于訪問來自外部存儲器的數據[11]。

傳輸器是由光纖產生隔離傳輸設備，其用了光纖傳輸信號，可以在一定程度上隔離高低壓，在系統遭受巨型雷電打擊的情況下不會使雷電信號進入系統。此方法不僅可以生成避雷器數字化監測，而且消除了系統大概率遭雷擊的可能性。傳輸器傳輸過程如圖4所示。

傳輸器傳輸的信號主要有四種。第一種是正常的視頻信號，其是一種視頻基帶類信號，是非平衡方式。雙絞線傳輸具有極強的抗干擾力，因此要使用雙絞線傳輸視頻信號，則需將視頻信號轉換成平衡信號。第二種是平衡模式的視頻信號。大部分監控設備的輸入端口都是非平衡方式的，因此需把雙絞線傳輸過來的平衡信號再轉換成非平衡信號。第三種是高磁通量信號。它只起到平衡與非平衡之間轉換的作用，不會帶來失真，更不會產生噪聲。第四種是非平衡信號。由于視頻信號在雙絞線上傳輸時信號的衰減特別嚴重，所以在雙絞線傳輸之后的信號，一般情況下都經過一個放大電路，然后對于衰減情況采取修復模式，最終變換成非平衡信號，供監視器等后級器材使用。

2? 系統軟件設計

在完成結構設計后，對軟件進行開發。軟件開發流程是先對系統的需求進行分析，根據分析的需求建立基本模型，設計系統模塊和數據庫。分解模塊后，針對每個模塊編寫對應的代碼，整合各個模塊的功能并進行調試，發現系統存在的問題后，再針對問題進行擴展和完善。為了確保系統的安全性，在登錄時，必須要使用用戶名和密碼才能登錄。非物質文化遺產數字化管理系統登錄流程如圖5所示。

3? 平臺效果測試

3.1? 實驗目的

為了檢測本文研究的基于虛擬現實的非物質文化遺產資源數字化管理系統的有效性，與傳統系統進行對比實驗設計，根據結果分析系統效果。

3.2? 實驗過程

實驗參數如表1所示。

3.3? 實驗結果與分析

管理效率對比結果見圖6。分析圖6可知，當管理個數為10個時，傳統系統的管理時間為82 s，本文系統的管理時間為51 s;當管理個數為20個時，傳統系統的管理時間為85 s，本文系統的管理時間為53 s;當管理個數為30個時，傳統系統的管理時間為92 s，本文系統的管理時間為46 s。管理安全性對比結果見表2。危險指數越高，系統的管理安全性越低。根據表2可知，本文研究的系統危險指數遠遠低于傳統系統。由此可見，本文研究的系統在運行過程中更加安全，更加穩定。

3.4? 實驗結論

本文研究的非物質文化遺產同時具備多項功能，由于在接收到命令后，系統的硬件模塊是同時運行的，所以工作過程安全性極高，穩定性好。本文研究的系統由于經過了一段時間的調試，所以操作簡單，容易上手，能夠滿足用戶提出的各項要求。每項非物質文化遺產都有對應的編號，用戶在上傳信息后，信息須通過后臺審核才能顯示，保密效果好。相較于傳統系統，本文系統在運行成本上也具有很大的優勢，是一個十分具有發展前景的管理系統。

4? 結? 語

本文引用虛擬現實技術，針對非物質文化遺產設計一種數字化管理系統。對非物質文化遺產的管理需求進行分析，采用不同概念設計模塊，通過詳細設計完善系統硬件結構，在分析需求后，進行概念設計和相機設計。該系統具備瀏覽、查詢、發布、管理等功能，運行過程簡單，穩定性高，能夠實現對象的數字化管理和保護。

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