火柴棒中数字思维游戏

火柴棒中数字思维游戏（精选3篇）

篇1：火柴棒中数字思维游戏

火柴棒中的数学和游戏(一)

在下面火柴棒摆成的算式中，移动一根火柴，使等式成立。

(1)；

(2)；

(3)；

(4)

解：。

(1)添上一根火柴变成了，去掉一根火柴变成，就可以得到：。

去掉一根火柴，变(2)等式左边等于61，右边只有7，所以，应该设法将左边减小、右边增加。左边的为。右边的添上一根火柴，变成，就可以得到：。

(3)去掉一根火柴变成，添上一根火柴变成，可以得到：。

(4)因为等式左边结果为641，右边是141。所以我们应该设法将左边减小或右边增大。左边的去掉一根火柴，变为。右边的添上一根火柴成为。就可以得到：。

或者将左边的去掉一根变成。将添上一根火柴变成。就可以得到：。

篇2：火柴棒中数字思维游戏

一、数字化游戏的情境能够促进学生批判性思维的发展

在批判性思维技能模型———FRISCO中,情境是一种重要组成元素,当批判性地考虑一个问题时,需要有广泛的问题情境支撑。需要考虑问题情境中站在不同立场的人的利益,还要深入思考他们是怎样从问题情境中获利。而数字化游戏中含有大量虚拟情境,这些虚拟情境就是对人类社会情境的一个模拟,现实中的人使用游戏角色的身份与立场参与游戏情境,人类的各种特点也在游戏中充分体现,这也为玩家的批判性思维的发展提供了情境支撑。

《魔兽世界》中有多块大陆,每块大陆都有不同的地貌,玩家进入每块大陆时都会有新鲜的感受。这些新鲜感受会激起玩家探索陆地的兴趣,为了进行探索,就需要充分认识这块陆地的构成、游戏的规则以及自己的角色身份,然后再利用认识到的游戏规则进行游戏。玩家在认识游戏世界时,必然会利用批判性思维当中的解释与分析能力。在对游戏规则进行解释与分析的基础上,才能更好地进行游戏。而玩家每进入一块大陆都会分析这块大陆的构成以及自己的角色身份,循环往复,在玩游戏的过程中,玩家的批判性思维将会不断发展。

二、数字化游戏的任务能够促进学生批判性思维的发展

赫尔彭指出批判性思维是一种理性地指向目标的活动,需要在有明确目标的活动中发展学生的批判性思维,数字化游戏正在一种有明确目标的活动。数字化游戏的明确目标体现在游戏的任务上,玩家参与游戏正是为了完成游戏任务,玩家为了完成游戏任务,就会去分析任务、寻找完成任务的具体方法。

《魔兽世界》中有很多不同难度的任务,玩家刚开始玩游戏时等级很低,需要一路地打怪、捡宝物、买装备进行升级。在玩家升级的过程中,需要完成各项游戏任务,玩家在面对游戏任务时,首先会分析自己是否掌握了完成任务的技能,如果掌握了,应当使用怎样的打法快速完成游戏,如果没有掌握,我应该使用多少金币、去哪里学习这项技能,如果我自己没有掌握这项技能,是否可以找一个掌握游戏技能的伙伴组队一起通关。玩家在面对游戏任务时的一连串分析用到的正是批判性思维,当玩家通过批判性思维对游戏任务以及自己的水平做出分析后,正式进行游戏时,还会随时根据自己的游戏情况,调整战略战术以及打法,这个过程也要求玩家必须具备解释、分析、评价、推论及自我调节的批判性思维基本技能。因此,在玩游戏的整个过程中,玩家的批判性思维会得到进一步的发展。

三、数字化游戏的规则能够促进学生批判性思维的发展

规则是游戏设计的必要元素,无规则、不游戏。数字化游戏通过设定的游戏规则,指导玩家进行游戏。玩家如果想要更好地进行游戏,完成游戏任务,就必须将游戏规则理解透彻,清楚游戏的积分怎样获得,积分是否可以兑换游戏装备、可以兑换怎样的游戏装备、自己的积分不够时,是否可以向积分充足的玩家求助。在对游戏规则理解和分析的基础上,转化游戏规则,找到最利于自己的游戏策略,然后在遵守游戏规则的基础上,系统地进行游戏,完成游戏任务。理解和分析游戏规则,指定游戏策略用到的正是批判性思维技能。

《魔兽世界》中的游戏规则不是一成不变的,它会随着游戏任务的变化而发生变化,游戏任务不同,玩家所在的陆地不同,游戏的规则也不相同,这就需要玩家不断地分析不同的游戏规则、转化游戏规则、指定游戏策略、遵守游戏规则、调整游戏策略。因此,在进行游戏的整个过程中,为了更好地完成游戏,玩家需要不断地分析、反思、转化、评价以及调整,分析游戏规则,将游戏规则转化为游戏策略、遵守游戏规则进行游戏、反思和评价自己的游戏策略,对游戏策略做出相应的调成。这在很大程度上可以训练玩家的批判性思维能力。

综上所述,数字化游戏可以通过其独有的情境、任务、规则等来促进玩家批判性思维的成长与发展,而MMOG《魔兽世界》这一大型数字化游戏实体正好可以充分体现数字化游戏在批判性思维培养与发展方面的力量与途径,研究者可以考虑将数字化游戏应用到教学中,培养和促进学生的批判性思维,从而培养学生的创新精神,为创新时代的要求贡献力量。

参考文献

[1]缪四平.美国批判性思维运动对大学素质教育的启发[J].清华大学教育研究,2007,(3):99-105.

[2]卞云波,李艺.国外电子游戏教育应用的理论研究综述[J].开放教育研究,2009,(1):93-97.

[3]张文兰,刘斌.信息技术与批判性思维研究的现状及启示[J].电化教育研究,2010,1:25-30.

篇3：火柴棒中数字思维游戏

智能电视具有全开放式平台, 搭载了操作系统, 用户在欣赏普通电视内容的同时, 可自行安装和卸载各类应用软件, 持续对功能进行扩充和升级的新电视产品。目前用户实现电视智能化, 主要有两种方式:一是直接重新购买新型的智能电视, 淘汰老电视机, 需要较高的投资;二是购买一种具有全开放式平台, 搭载了操作系统, 运行于高集成度、高性能、低功耗计算机系统芯片上的电视棒, 外接到普通电视机上, 实现普通电视的智能化, 投资低廉。从我国的消费水平来看, 价格上的优势, 是电视棒产品的绝对优势, 未来几年内必将是智能电视的主力军。

电视棒[2]具有全开放式平台, 搭载了操作系统, 运行于高集成度、高性能、低功耗计算机系统芯片上, 把电视棒外接到普通电视机上, 即能实现普通电视的智能化。在开发搭载Android操作系统的电视棒产品时遇到的图形显示问题, 比如:多分辨率 (1 280×720, 1 920×1 080) 、电视机过扫描 (overscan) 等。为了使Android适应电视棒产品, 其图形显示系统需要进行的必要的改造。本文详细分析了这些图形显示问题, 并提出了相应的算法解决图形显示问题, 实验证明了改进的算法确实解决了图形显示的问题。

1 Andorid图形显示系统

1.1 Surface Flinger

Surface Flinger[3]是Surface投递者, 每个Surface在系统中都对应一段单独的图形缓冲区, Surface就是这段缓冲区的一个描述, 可以通过它提供的方法直接在上面绘图。Surface Flinger的主要功能如下:

(1) 响应客户端的请求, 创建Layer与客户端的Surface的连接。

(2) 接收客户端的请求, 修改Layer属性 (大小, Z轴顺序, 透明度等) 。

(3) 维持Layer的Z轴前后顺序, 并对Layer最终输出做出裁剪计算。

(4) 将Layers (Surfaces) 的内容显示到屏幕上。

Surface Flinger的基本组成框架图1所示, Surface Flinger的管理对象包含以下几个:

(1) ISurface, ISurface Composer:客户端调用Surface Flinger的接口实例。

(2) m Layer Map:服务端的Surface的管理对象。

(3) layers Sorted By Z:以Surface的Z轴前后序列排列的Layer数组。

(4) Frame Buffer Native Window:图形显示缓冲区输出管理。

(5) Open GL ES[4]:3D图形计算、图像合成等图形库。

(6) Frame Buffer[5]:这是一个跟平台相关的图形缓冲区。

(7) Display Controller:跟平台相关的图形缓冲区控制器, 负责将图形缓冲区的内容按照外接图形设备能够接受的时序进行输出控制。

1.2 Layer的裁剪计算原理

Surface Flinger在绘制Layer之前, 需要根据Z轴序列计算每个Layer的可见区域和被覆盖区域, 裁剪输出范围, 其计算的原理为:

(1) 以自己的坐标及高度和宽度信息给出初始的可见区域。

(2) 减去自己上面窗口所覆盖的区域 (只绘制该Layer的可见区域) 。

(3) 在绘制时, 根据每个Layer的可见区域与需要刷新区域的交集区域, 从Z轴最深层开始绘制到主显示屏上。

如图2, 第一排矩形中的图形为假设情形, 棕色为屏幕, 蓝色为要显示的图层。处理的方式展示在第二排的三个矩形中。最左面的图形为第一步首先去掉没有覆盖屏幕的图层;去掉没有在屏幕中的图层, 如中间图;第三步把可见的图层划分为矩形, 如最右面图。

2 Android图形显示系统在电视棒应用时的问题

2.1 电视机过扫描

一般的电视都存在Overscanning也就是过扫描[6]现象。过扫描产生的原因主要有两个:一个原因来自于电视机生产厂家。由于价格大战, 电视机的利润很小了, 或者没有利润甚至还赔本, 所以电视机制造厂家就要尽量降低成本。为此, 电视机的几何线性电路就大大加以简化, 以至市场上销售的低档和中低档电视机, 其几何线性普遍都较差;有的变形还很严重。厂家为了减小由于几何线性差给购买者造成的感观上的不利, 有意将过扫描设定得大一些, 以便把图像周围一圈变形最大的区域, 推到电视机屏幕以外去, 造成一个虚假的、图像变形不大的结果, 以此蒙蔽不懂过扫描和图像完整性的消费者。第二个原因是电视机在维修过程中发生了不应有的行幅和场幅调整。维修人员或用户自己在进行修理或调整时, 如对场中心、行中心、枕形失真、S校正等操作时, 也做了加大行幅和场幅的调整。这种调整, 由于没有条件在过扫描测试图比对着的情况下进行, 因而图像调得过大了还不知道, 使得在以后的使用中, 这种状态就保留下来了。

出现过扫描之后, 图像或多或少带有几何失真, 越到边缘越明显, 出厂时一般都把过扫描调到画面的5%~10%, 也就是说比如640×480大小的画面, 在电视机上被放大了, 只显示出600×450的画面。如图3所示, 虚线为实际图像大小, 实线为屏幕的大小, 其中图像的边缘部分将不能显示出来。

2.2 多分辨率

与Android手机固定搭载显示屏相比, 电视棒产品面临的情况更为复杂。市场上大部分CRT数字高清电视实际显示分辨率是640×480, 而高清液晶电视的输出分辨率一般为1 280×720, 甚至一部分达到了支持全高清的标准, 即1 920×1 080。当然, 这3种分辨率仅仅是主流电视分辨率, 还有一些其他很多种非主流的分辨率, 比如:1 024×768, 720×576, 1 280×1 024等。Android系统目前还只是一款手机操作系统, 只支持固定分辨率的显示屏, 不支持多分辨率的电视显示器。如果为每一种分辨率定制一款电视棒, 不仅生产环节难以控制;即便生产出来之后, 消费者在选择时也呈带来困惑:一是消费者根本不知道自己的电视分辨率是多少;二是一个家庭可能同时拥有多台电视机, 既有老式CRT, 又有高清液晶电视, 支持的分辨率可能不一样;三是即便是同一台电视机, 也可能同时支持多个不同的分辨率, 消费者不清楚哪个分辨率是最佳分辨率。所以需要修改Android默认图形显示系统, 能够自动适应各种不同的分辨率。不同的分辨率对于同一图像的显示会有不同的效果。下文将提出改进算法, 使得同一图像在不同的分辨率时显示效果均相同, 如图4, 分辨率640×480及1 920×1 080时图像的显示与分辨率为1 280×720相同。

3 Android图形系统的修改算法

3.1 过扫描的消除

为了消除电视机过扫描带来的图像超出屏幕范围的问题, 一个可取的修改方案就是在图像输出到图形缓存区 (Frame Buffer) 前, 就把图像以屏幕中心为原点按照一定的比例缩小, 然后再通过控制器把缩小后的图像显示出去。这个比例值可以放在Android的设置里, 增加一个控制过扫描参数的选项, 用户可以根据自己的电视的过扫描状况进行调节。

通过1.2节的图层的裁剪计算原理, Android的Surface Flinger在生成图形时, 通过计算每个图层的坐标、高度、宽度、Z轴序列一个一个地进行渲染[7]的。因此需要在计算裁剪区域时就要把这些信息按照过扫描的参数进行调整。过扫描仅仅影响到了每个图层的大小和位置, 不会对Z轴产生影响, 因此只要重新调整坐标、高度、宽度这三个值即可。Android的整个图形系统是基于Open GL ES的, 原点位于屏幕的左下角而不是屏幕中心, 所以想达到按照屏幕中心进行缩小的效果, 就需要进行坐标变换。

如图5最左面图, 图层中有一部分将不能显示在屏幕上;中间图为缩放过程, 将图层以左下角为顶点进行缩放;右图为平移过程, 将缩放后的图X、Y坐标进行平移, 这样就使得不能显示在屏幕中的区域能够正常显示。每个图像的各个部分都按照同样的原理处理。

算法公式如下:

坐标变换之后, Open GL裁剪时也需要进行重新计算:

3.2 多分辨率的支持

3.2.1 真分辨率

所谓真分辨率, 就是外接电视机的分辨率是多少, Android图形系统就按照多大的分辨率进行绘制, 所有系统资源都是根据真实的分辨率进行加载, 然后输出到屏幕上。这也是Android图形系统默认的分辨率支持机制。这种机制在电视棒产品上的缺陷有以下几个。

(1) 图形布局不一致:同一个系统控件, 由于每个分辨率下布局不一样, 显示出来的大小也不同, 尤其在支持多分辨率的电视机上, 在不同大小的分辨率来回切换时, 会发现显示出来的结果都不一样。

(2) 分辨率越高, 字体越小:Android的字体资源在渲染时, 是根据所依附的显示控件的大小决定, 分辨率越高, 显示控件的大小也跟着变小, 字体也就越小, 距离电视3 m左右时, 基本上就看不清了, 不适合市场需求。

(3) 分辨率越高, 系统越不流畅:分辨率越高, Android绘制每一帧的像数个数也就越多, 渲染的时间也就越长, 绘制的帧率下降, 系统越不流畅。

(4) 切换分辨率会导致Android重新启动:Android启动时, Window布局系统根据当前的分辨率进行初始化, 分辨率发生变化之后, Window布局系统要重新初始化, 导致整个Android系统重新启动, 用户打开的所有应用也都被关闭。

(5) 软件兼容性差:目前市面上的各种Android应用基本上都是基于小分辨率手机屏幕开发的, 在大分辨率的情况下, 这些应用要么无法安装, 要么安装上之后显示错乱。

3.2.2 假分辨率

假分辨率是为了解决真分辨率下各种缺陷而提出的新概念, 即无论外接电视的分辨率是多少, Android系统都是以一个固定的分辨率 (比如1 280×720) 初始化, 所有的系统资源都是按照这个分辨率进行加载, 只是通过图形系统向外输出时, 根据实际的分辨率的大小进行放大或者缩小。真假分辨率实现原理图对比。

假分辨率缩放参数的计算算法:

4 实验

4.1 过扫描问题的实验

如图6为原始图片显示效果, 观察四个角的图像, 发现四边均有部分图像没有显示在电视屏幕内;图7为经过过扫描处理的效果图, 观察四个角, 四边的图像此时已经正常显示在屏幕内。通过本实验证明了本文提出的算法确实处理了过扫描问题。

4.2 多分辨率的实验

图8是图片在分辨率为1 280×720时的效果图, 图9是图片在分辨率为1 920×1 080时的效果图, 在不同的分辨率下图片显示效果是不同的。经过本文提出的多分辨率算法的处理, 在分辨率为1 280×720及1 920×1 080时的显示效果均与图8相同。实验证明了本算法对于不同分辨率的显示效果是相同的。

5 结束语

本文分析了Android图形显示系统应用到电视棒实现电视智能化时存在的问题:过扫描问题及多分辨率支持问题。针对这些问题提出了相应的算法。假分辨率算法完美解决了真分辨率的各种缺陷。电视机过扫描问题的消除算法, 极大增强了电视棒产品的兼容性。这些改进算法扫除了基于Android操作系统的电视棒在产品化时遇到的最大障碍, 使消费者以最小代价让普通电视实现智能化成为了可能。

摘要：首先简要介绍了智能电视、电视棒以及Android图形显示系统的原理。然后分析了Android图形显示系统应用到电视棒时会产生的问题, 一是电视的过扫描问题, 过扫描会引起图像失真, 尤其是图像边缘;二是多分辨率问题, 电视具有多种分辨率, 但Android图形显示系统只支持固定的分辨率。最后提出了处理过扫描问题及多分辨率问题的具体算法, 并进行了相关实验。实验证明了提出的改进算法确实解决了Android图形显示系统应用到电视棒时的过扫描及多分辨率的问题。

关键词：电视棒,Android图形显示,过扫描,分辨率

参考文献

[1]百度百科.智能电视. (2012-09-02) [2013-4-25].http://baike.baidu.com/view/3797456.htm

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[3] SurfaceFlinger. (2012-12-25) [2013-3-25].http://code.google.com/p/ics-custom-services/source/browse/surfaceflinger/SurfaceFlinger.cpp

[4] OpenGL ES. (2013-1-15) [2013-3-25].http://www.khronos.org/opengles/

[5] FrameBuffer. (2012-12-25) [2013-3-25].http://baike.baidu.com/view/3351639.htm

[6] 过扫描. (2013-4-13) [2013-3-25].http://wiki.52video.net/term_view866.html

[7] 渲染. (2013-3-12) [2013-4-25].http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%B8%B2%E6%9F%93

[8] 赵希, 李秀敏, 李桂苓.数字电视显示图像的同心度、重显率和过扫描.电视技术, 2005;12:84—85

[9] 林栩.基于CY7C68013A和LGS-8GL5的USB电视棒设计.单片机与嵌入式应用系统, 2009;2:84—85

[10] 董剑, 张源, 杨珉.利用硬件加速层优化Android显示系统.小型微型计算机系统, 2012;33 (7) :1546—1550