虛擬技術(shù)論文匯總十篇

序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇虛擬技術(shù)論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

中職電子技術(shù)的教學(xué)理論性較強(qiáng)，波形變化分析復(fù)雜，課程教學(xué)較為枯燥，一些理解能力較差或者基礎(chǔ)較差的學(xué)生，可能會無法跟上電子技術(shù)課程教學(xué)的節(jié)奏。虛擬仿真技術(shù)在中職電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用，能夠使學(xué)生在一個仿真的情境下，進(jìn)行電子電路的實驗和操作，這種模式能夠為中職學(xué)生帶來更多的電子技術(shù)學(xué)習(xí)體驗，將學(xué)生的實踐操作和理論知識的學(xué)習(xí)相結(jié)合，借助實踐活動，不斷豐富學(xué)生的理論知識體系，借助理論知識的學(xué)習(xí)，不斷提升中職學(xué)生的實踐操作能力。虛擬仿真技術(shù)在中職電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用，符合中職電子技術(shù)教學(xué)的特點，是時展和進(jìn)步的必然要求。

(二)創(chuàng)新中職電子技術(shù)教學(xué)的模式

電子技術(shù)教學(xué)中應(yīng)用仿真虛擬仿真技術(shù)，可以使學(xué)生將所學(xué)習(xí)的Windowsxp內(nèi)容和仿真軟件結(jié)合起來。虛擬仿真技術(shù)在中職電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用，能夠改善傳統(tǒng)的教學(xué)方式中單一的教學(xué)氛圍，更加關(guān)注學(xué)生的實踐體驗，在實踐中，使學(xué)生獲得更多的知識，并使中職學(xué)生能夠通過實踐活動，形成一定的思維想法和創(chuàng)新意識，真正展現(xiàn)中職電子技術(shù)教學(xué)的價值和電子技術(shù)教學(xué)的意義。

(三)提升學(xué)生的電子技術(shù)綜合能力

很多中職院校中的學(xué)生，普遍具有文化基礎(chǔ)較差、學(xué)習(xí)積極性較差等方面的問題，中職學(xué)生的動手能力和實踐能力較強(qiáng)，但是他們的學(xué)習(xí)熱情較差，不愿意積極、主動參與到教學(xué)活動當(dāng)中，無法感受中職電子技術(shù)學(xué)習(xí)的樂趣和電子技術(shù)的魅力之處。虛擬仿真技術(shù)在中職電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用，能夠有效改善這一問題，通過有趣的情景創(chuàng)建，快速吸引中職學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與實踐活動的熱情，并使中職學(xué)生在參與實踐活動的過程中，形成一定的電子技術(shù)實踐操作能力和電子技術(shù)思維想法，改善傳統(tǒng)電子技術(shù)教學(xué)中的缺點，更加關(guān)注學(xué)生思維的發(fā)展，為中職學(xué)生未來的工作和發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

二、虛擬仿真技術(shù)在中職電子技術(shù)教學(xué)中應(yīng)用的具體策略

虛擬仿真技術(shù)在中職電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用，可以通過將虛擬引進(jìn)課堂，激發(fā)中職學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、創(chuàng)設(shè)仿真電子技術(shù)教學(xué)實驗，增強(qiáng)學(xué)生的實踐操作能力與開展虛擬項目合作實驗，提升中職學(xué)生的綜合素養(yǎng)等方式來開展教學(xué)活動。

(一)將虛擬引進(jìn)課堂，激發(fā)中職學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

在傳統(tǒng)的中職電子技術(shù)教學(xué)過程中，教師較為注重對學(xué)生理論知識的傳授，而忽視了實踐技能指導(dǎo)對中職學(xué)生電子技術(shù)操作能力提升的重要影響。單純的電子技術(shù)理論知識講解，多數(shù)是一些原理和公式推導(dǎo)，在這種教學(xué)模式下，中職學(xué)生可能會產(chǎn)生一定的厭學(xué)情緒，無法將注意力完全集中在電子技術(shù)學(xué)習(xí)活動當(dāng)中。虛擬仿真技術(shù)在中職電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用，能夠改善傳統(tǒng)的教學(xué)方式中單一的教學(xué)氛圍，更加關(guān)注學(xué)生的實踐體驗，在實踐中，使學(xué)生獲得更多的知識，并使中職學(xué)生能夠通過實踐活動，形成一定的思維想法和創(chuàng)新意識。虛擬仿真技術(shù)能夠使學(xué)生在一個仿真的情境下，進(jìn)行電子電路的實驗和操作，這種模式能夠為中職學(xué)生帶來更多的電子技術(shù)學(xué)習(xí)體驗，使學(xué)生將實踐操作和理論知識的學(xué)習(xí)結(jié)合起來，借助實踐活動，不斷豐富學(xué)生的理論知識體系;借助理論知識的學(xué)習(xí)，不斷提升中職學(xué)生的實踐操作能力。中職電子技術(shù)理論知識教學(xué)需要結(jié)合實際展示才能夠加深學(xué)生對電子技術(shù)理論知識的深入理解，從而為接下來的課堂教學(xué)活動和實踐教學(xué)活動奠定良好的基礎(chǔ)。但是，如果一味通過實驗操作展現(xiàn)，不僅浪費時間，同時也很浪費材料。虛擬仿真技術(shù)能夠完美地解決這一問題，通過將虛擬仿真技術(shù)引入到中職電子技術(shù)教學(xué)中，通過多媒體等信息技術(shù)軟件，進(jìn)行仿真模擬實驗，借助多媒體等信息技術(shù)軟件，將抽象化的內(nèi)容變得更加直觀，使學(xué)生對抽象化的理論知識一目了然，深化學(xué)生對中職電子技術(shù)知識的理解與掌握。

(二)創(chuàng)設(shè)仿真電子技術(shù)教學(xué)實驗，增強(qiáng)學(xué)生的實踐操作能力

正所謂“實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”，在中職電子技術(shù)教學(xué)中，教師可以借助虛擬仿真技術(shù)，引導(dǎo)學(xué)生在模擬的場景中，進(jìn)行電子電路的實驗和操作，這種模式能夠為中職學(xué)生帶來更多的電子技術(shù)學(xué)習(xí)體驗，在電子技術(shù)的實驗過程當(dāng)中，提升學(xué)生的實踐操作能力。在中職電子技術(shù)教學(xué)實驗中，教師可以結(jié)合學(xué)生的性格特點和中職電子技術(shù)教學(xué)的特點進(jìn)行教學(xué)實驗活動的創(chuàng)新，將虛擬仿真技術(shù)融入中職電子技術(shù)的教學(xué)活動當(dāng)中。例如，在指導(dǎo)學(xué)生對《彩色電視機(jī)原理與維修》這一項內(nèi)容的學(xué)習(xí)過程中，教師可以首先借助多媒體等信息技術(shù)軟件，為學(xué)生展現(xiàn)70年代至今，電視機(jī)逐步發(fā)展的過程，為學(xué)生介紹全球彩電市場的特點。彩色電視機(jī)與學(xué)生的實際生活密切相關(guān)，是學(xué)生所熟悉的事物。在課堂教學(xué)中，教師可以結(jié)合實際生活，提問學(xué)生“家中所使用的是什么樣的電視機(jī)”等問題，構(gòu)建互動型的中職電子技術(shù)教學(xué)模式。在此基礎(chǔ)上，教師可以通過多媒體等信息技術(shù)軟件，為學(xué)生展現(xiàn)一個立體化的電視機(jī)模型，借助模型引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識彩色電視機(jī)的整體結(jié)構(gòu)以及具體的元器件。在教學(xué)指導(dǎo)完成之后，可以組織學(xué)生自行實驗，借助虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行完整電視機(jī)零件和部件的整合。

(三)開展虛擬項目合作實驗，提升中職學(xué)生的綜合素養(yǎng)

一些仿真軟件(例如加拿大IIT公司所開發(fā)的Multisim軟件)能夠為中職學(xué)生創(chuàng)建一個類似于真實的電子電路實驗工作平臺，學(xué)生可以在這個仿真的電子電路實驗工作平臺中，進(jìn)行各種各樣的電子電路實驗。這些軟件當(dāng)前被應(yīng)用于國內(nèi)外的各大高等院校當(dāng)中，并取得了較為理想的實踐應(yīng)用效果。電子技術(shù)教學(xué)中，教師不僅僅要指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)電子技術(shù)，掌握電子技術(shù)，更加需要通過一定的電子技術(shù)教學(xué)活動，提升中職學(xué)生的綜合能力和綜合素養(yǎng)。在電子技術(shù)教學(xué)活動當(dāng)中，教師可以借助一些虛擬的電子技術(shù)合作實驗項目，引導(dǎo)學(xué)生通過電子技術(shù)實踐活動，增進(jìn)彼此之間的感情，形成良好的電子技術(shù)操作能力和合作意識。例如，在指導(dǎo)學(xué)生對《組合邏輯電路的分析與設(shè)計》相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)中，教師可以在完成教學(xué)指導(dǎo)的基礎(chǔ)上，組織學(xué)生通過小組合作的方式，集中學(xué)習(xí)組合邏輯電路的分析方法。在共同合作和分析的過程中，增進(jìn)彼此之間的感情，提升學(xué)生的綜合能力和綜合素養(yǎng)。

篇（2）

二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)與動畫藝術(shù)的融合之路

動畫在當(dāng)前社會的發(fā)展中，在形式上很多情況不能滿足商業(yè)或藝術(shù)上的要求，這就要求動畫技術(shù)進(jìn)行革新以滿足其需求。然而，虛擬現(xiàn)實技術(shù)就應(yīng)運而生了，虛擬現(xiàn)實技術(shù)使動畫藝術(shù)在表現(xiàn)形式上更廣，甚至促進(jìn)新興行業(yè)的產(chǎn)生。例如，虛擬三維仿真動畫游戲，建筑漫游交互可視化，模擬軍事、工業(yè)制作互動領(lǐng)域。

三、模擬真實環(huán)境，實時仿真交互

模擬真實環(huán)境主要是應(yīng)用在商業(yè)中，早在加拿大，就已經(jīng)投入運用了，即，在商業(yè)會議中，會議中的人員都不會到場，而是在家拿出手機(jī)或是電腦，進(jìn)入一個虛擬的辦公環(huán)境中，大家都坐下來開會就好了。這樣就大大節(jié)省了資源。在虛擬的環(huán)境中每個模型的外形，進(jìn)行真實的擬合，然后通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成三維模型。比如，藍(lán)天白云花草樹木的模擬、虛擬現(xiàn)實主題公園真實模擬、真實的建筑場景等。

四、動畫藝術(shù)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展

動畫藝術(shù)的設(shè)計可以挖掘傳統(tǒng)文化中的元素。傳統(tǒng)文化經(jīng)過幾千年的沉淀，所留下來的優(yōu)秀文化大多是符合大眾口味，都有其獨特的藝術(shù)形式，吸引著各自的愛好群體。虛擬現(xiàn)實技術(shù)隨著科技的發(fā)展，也日益健壯，把動畫藝術(shù)融入到虛擬現(xiàn)實當(dāng)中，其視感、觸覺可謂大為觀止。建筑行業(yè)中，為了把握市場趨勢，果斷啟用最新技術(shù)把握住了商機(jī)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)甚至成了當(dāng)今房地產(chǎn)行業(yè)綜合實力的象征與標(biāo)志；工業(yè)生產(chǎn)中，虛擬現(xiàn)實技術(shù)給其帶來了便捷，提高了效率，更是減少了損失；在軍事模擬動畫中，給戰(zhàn)士充足的現(xiàn)場感覺，提升了培訓(xùn)質(zhì)量。

篇（3）

1.1教育領(lǐng)域

隨著虛擬技術(shù)的發(fā)展和教學(xué)要求的不斷提高，虛擬技術(shù)已進(jìn)入教育領(lǐng)域，并且已成為完成教育工作的一種有效方式。例如利用化學(xué)教育軟件，展示化學(xué)實驗的流程和結(jié)果。學(xué)生可以通過使用該軟件，了解和掌握整個實驗過程，然后再進(jìn)行實踐操作。這樣，既可以減少實驗的危險性，又可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和效率，減少不必要的浪費。再如利用物理教學(xué)軟件，開展“歐姆定律”的講解，其效果生動，且學(xué)生便于理解。

1.2生物制藥領(lǐng)域

虛擬技術(shù)在生物制藥方面的應(yīng)用主要是在藥物的設(shè)計階段：采用相關(guān)的分子設(shè)計軟件，設(shè)計藥物小分子，模擬小分子與受體的相互作用，預(yù)測小分子的生物活性、毒性、排泄、吸收、代謝途徑、代謝物及其各類性質(zhì)。目前，這種藥物設(shè)計模式已被國際專業(yè)制藥公司在研發(fā)新藥時采用，并與實驗相結(jié)合，以達(dá)到減少研發(fā)消耗，提高研發(fā)成功率的目標(biāo)。1.3醫(yī)療領(lǐng)域虛擬技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用主要有：手術(shù)培訓(xùn)、手術(shù)模擬、醫(yī)學(xué)影像檢查和臨床診斷。已經(jīng)報道的“上海交通大學(xué)附屬第九人民醫(yī)院骨科專家成功完成真正意義上的3D打印骨盆重建手術(shù)”，是虛擬技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域成功應(yīng)用的又一案例。

2、化學(xué)信息學(xué)

化學(xué)信息學(xué)的研究領(lǐng)域并未經(jīng)過刻意界定，很多化學(xué)家在各自不同的研究領(lǐng)域中力爭發(fā)展和采用計算機(jī)的方法來處理大量涌現(xiàn)的化學(xué)信息，建立化合物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系。在20世紀(jì)60年代，化學(xué)信息學(xué)的發(fā)展已初見端倪，到了70年代開始出現(xiàn)了颶風(fēng)式的發(fā)展。因此，相關(guān)的化學(xué)信息學(xué)的定義有多種。

比較典型的有以下一些論述。

（1）采用分子模擬和數(shù)據(jù)分析技術(shù)與高分辨圖形顯示組合，得到了令人驚訝的結(jié)果。因此，化學(xué)信息學(xué)是通過應(yīng)用信息技術(shù)幫助化學(xué)家研究新問題、組織并分析科學(xué)數(shù)據(jù)，以研發(fā)新化合物、新材料的過程。

（2）很多人認(rèn)為化學(xué)信息學(xué)是化學(xué)信息的擴(kuò)展，它涵蓋了與化學(xué)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)存儲和計算方法相關(guān)的領(lǐng)域，如化合物登記系統(tǒng)、在線化學(xué)文獻(xiàn)、結(jié)構(gòu)-活性關(guān)系分析和分子性質(zhì)計算[3]。化學(xué)信息學(xué)作為一個學(xué)科名稱來說是很新的，但我們可以體會到，它存在于我們周圍已經(jīng)有了一段時間。不同的階段常會給出不同的化學(xué)信息學(xué)的定義。

所以，在討論這些不同觀點的時候，我們認(rèn)為“化學(xué)信息學(xué)是一門應(yīng)用信息學(xué)方法和計算機(jī)技術(shù)來輔助解決化學(xué)問題的學(xué)科”[4]這個論述更具有普適性。

化學(xué)信息學(xué)方法主要有三種，即基于數(shù)據(jù)、基于邏輯和基于原理。

（1）基于數(shù)據(jù)的方法建立和利用多種化學(xué)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和化學(xué)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。該方法主要的作用是在數(shù)據(jù)庫中獲得已記錄的相關(guān)信息。

（2）基于邏輯的方法利用已有的化學(xué)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，并在此基礎(chǔ)上，利用歸納、推理和分類等方法將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為知識，并對知識實施有效的管理，以便于知識得到廣泛的應(yīng)用。最終，能用于解決實際的化學(xué)問題。該方法適用于大量數(shù)據(jù)的處理，對象具有比較強(qiáng)的規(guī)律性。同時，它能解決數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)不能解決的問題。

（3）基于原理的方法利用已有的量子化學(xué)的理論，對化學(xué)對象作相關(guān)的量化計算，并根據(jù)計算結(jié)果，研究對應(yīng)的化學(xué)問題。該方法能從原理上解釋化學(xué)問題，但不適用于大批數(shù)據(jù)和大的體系的處理。在化學(xué)研究中，這三種方法相輔相成。對于不同的研究對象或不同的研究階段，采用對應(yīng)的方法組合。

3、化學(xué)研究

化學(xué)是研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化規(guī)律的科學(xué)。有機(jī)化學(xué)是研究有機(jī)化合物的來源、制備、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途和有關(guān)理論的一門學(xué)科，由于有機(jī)化合物都含有碳，同時以碳、氫化合物為母體，因此這門學(xué)科又可稱為“碳化合物的化學(xué)”或“碳?xì)浠衔锛捌溲苌锏幕瘜W(xué)”，隨著這門學(xué)科的發(fā)展，誕生出了高分子化學(xué)、元素有機(jī)化學(xué)等新學(xué)科，為合成染料、橡膠、纖維、藥物、塑料等有機(jī)化學(xué)工業(yè)建立了理論基礎(chǔ)。化學(xué)的研究內(nèi)容主要可歸納為三部分：分子設(shè)計、合成設(shè)計和結(jié)構(gòu)確定。利用相關(guān)技術(shù)設(shè)計具有特定功能的化合物即為分子設(shè)計[5]；利用相關(guān)技術(shù)設(shè)計特定化合物的合成路線即是合成設(shè)計；結(jié)構(gòu)確定包括兩部分：結(jié)構(gòu)解析和譜圖模擬。結(jié)構(gòu)解析是根據(jù)已有的化學(xué)譜圖，推測對應(yīng)的化學(xué)結(jié)構(gòu)。譜圖模擬是基于化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)，預(yù)測其化學(xué)譜圖。化學(xué)是重要的基礎(chǔ)科學(xué)之一，它也是一門建立在實驗基礎(chǔ)上的科學(xué)。在化學(xué)研究中實驗和理論這兩方面一直是相互依賴、彼此促進(jìn)的。化學(xué)是一門古老而歷史悠久的科學(xué)，它的研究模式為靈感、經(jīng)驗和實驗（見圖1）。長期實驗數(shù)據(jù)的積累，為現(xiàn)在和今后的化學(xué)研究提供了寶貴的財富。截至2013年12月，已有記載的小分子化合物達(dá)7600多萬個，化學(xué)反應(yīng)約5580萬個。要有效應(yīng)用如此大量的研究和實驗數(shù)據(jù)，只有采用信息技術(shù)才能實現(xiàn)。在此，我們提出了化學(xué)研究的現(xiàn)代模式，即在化學(xué)研究的傳統(tǒng)模式中融入虛擬技術(shù)（見圖2）。分子設(shè)計是化學(xué)研究的內(nèi)容之一。傳統(tǒng)模式的分子設(shè)計流程如圖3所示，某種化合物的性質(zhì)，通常是在得到化合物之后，經(jīng)過實驗測試才可獲得對應(yīng)的性質(zhì)。現(xiàn)代模式的分子設(shè)計流程如圖4所示，化合物的性質(zhì)，可以用相關(guān)軟件預(yù)測獲得。根據(jù)獲得的預(yù)測結(jié)果和經(jīng)驗，決定是否要合成該化合物。圖3和圖4中的分子設(shè)計流程顯示，兩者的差異主要在合成之前。傳統(tǒng)模式在合成之前的分析工作僅以文獻(xiàn)信息作為判斷依據(jù)。而現(xiàn)代模式，既以文獻(xiàn)信息作為判斷依據(jù)，又以軟件預(yù)測結(jié)果作為分析判斷依據(jù)。從原理上講，采用現(xiàn)代模式合成的化合物，其符合需求的成功率要高于傳統(tǒng)模式，研究過程中產(chǎn)生污染的幾率要比傳統(tǒng)模式的低。

篇（4）

1)(Conceptdesign)概念設(shè)計;2)(Detaildesign)詳細(xì)設(shè)計;3)(Manufacturingdesign)制造設(shè)計。由此可見，產(chǎn)品的概念設(shè)計的主導(dǎo)地位和重要性。

1概念設(shè)計的內(nèi)涵

概念的設(shè)想是創(chuàng)造性思維的一種體現(xiàn)，概念產(chǎn)品是一種理想化的物質(zhì)形式。下面以概念設(shè)計教學(xué)實例之一來說明其涵義:給出一個概念“斷藥”，讓學(xué)生進(jìn)行座椅的開發(fā)設(shè)計。步驟是，首先向?qū)W生講述心理學(xué)中的一個名詞———暗示心理，并分別舉出一個“安樂死”實驗和一個“挽救少女生命”的文學(xué)名著故事，從正反兩個方面說明暗示對人的健康的影響;然后運用一個“民間故事”闡述如何將“斷藥”的概念物化到具體的產(chǎn)品上。因為，在民間曾有這樣一個說法，就是將一把斷了的鑰匙用紅線穿上掛在小孩的脖子上，取“斷鑰”的諧音“斷藥”暗示常生病的孩子掛上“斷鑰”這掛項鏈之后，就斷了藥，從此不再吃藥，這也意味著孩子走向健康。所以，將一把斷了的鑰匙(斷藥)的概念物化到具體的產(chǎn)品上來為健康做設(shè)計時，用折斷了的鑰匙做椅架為主題，由學(xué)生創(chuàng)意出現(xiàn)了形形的座椅開發(fā)設(shè)計方案(其草圖、效果圖、視圖等技術(shù)說明從略)，于是就有了一種新型的專用座椅的概念設(shè)計。其應(yīng)用場合為療養(yǎng)院、醫(yī)院、不能自理的老人家庭等。

這是傳統(tǒng)的產(chǎn)品概念設(shè)計。當(dāng)然，產(chǎn)品的類型不止是這種無障礙設(shè)計思想指導(dǎo)下的專用座椅。產(chǎn)品即人之觀念的物化，設(shè)計是一種思維行為。在這種思維創(chuàng)造活動中，產(chǎn)品概念的構(gòu)思是豐富的，人的創(chuàng)作智慧是無窮的。概念產(chǎn)品的類型更是多種多樣。

2概念設(shè)計與產(chǎn)品市場

概念設(shè)計只是第一步，能不能進(jìn)行第二步Detaildesign，第三步Manufacturingdesign，甚至投放市場為開發(fā)商或企業(yè)帶來效益等，這是個風(fēng)險問題。設(shè)計師的概念設(shè)計畢竟與難以預(yù)料市場變化有著許多差距。如何縮短這一差距，是以往概念設(shè)計者的難題。在開發(fā)設(shè)計的許許多多產(chǎn)品中，只要一百件產(chǎn)品中有幾件能夠投放市場見效益就是成功。在追求“百分之幾”的見效益成功的過程中，如何減少做“分母”的被動，擴(kuò)大見效益的百分比，仍是最關(guān)鍵的，是公司管理決策人士和設(shè)計師共同努力的方向。

3虛擬現(xiàn)實技術(shù)促使概念設(shè)計的市場化

為了更好地接近產(chǎn)品的市場需求，目前國際上流行的一種“故事版情景預(yù)言法”的概念設(shè)計，就是將所要開發(fā)的產(chǎn)品置于一定的人、時、地、事和物中進(jìn)行觀察、預(yù)測、想象和情景分析，其形式是以故事版的平面設(shè)計表達(dá)展示給人們。于是，產(chǎn)品在設(shè)計的開始便多了一份生命和靈氣。然而，設(shè)計表達(dá)在信息時代已是多元化的展示形式，計算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計的發(fā)展，尤其是虛擬現(xiàn)實技術(shù)在產(chǎn)品概念設(shè)計中的應(yīng)用，已使設(shè)計師的設(shè)計思路和設(shè)計表達(dá)如虎添翼;可以想象面對一種虛擬的“故事版情景預(yù)言法”設(shè)計出的產(chǎn)品，讓人更多了一種直觀的、親切的及交互的感受，這樣開發(fā)設(shè)計的產(chǎn)品與傳統(tǒng)相比，就大大減少了投放市場的風(fēng)險性，也為企業(yè)決策人尋找商機(jī)、判斷概念產(chǎn)品能否進(jìn)一步開發(fā)生產(chǎn)，提供更好的依據(jù)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)能模擬整個產(chǎn)品開發(fā)過程，保證產(chǎn)品開發(fā)一次性成功，加快開發(fā)進(jìn)程，甚至使設(shè)計者和用戶融為一體，設(shè)計出滿足市場需要的產(chǎn)品。

二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)與虛擬產(chǎn)品

1虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)(VirtualReality，VR)

虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)又稱為虛擬現(xiàn)實環(huán)境，是指計算機(jī)生成的一個實時三維環(huán)境。使用者可以在這環(huán)境中“自由地”運動，觀察周圍的景物，還可通過各種專用的傳感交互設(shè)備與虛擬物體進(jìn)行交互操作。用戶看到的是全彩色景象，聽到的是虛擬環(huán)境中的音響，感覺(手、腳或皮膚等)到的是虛擬環(huán)境所反饋的作用力，從而讓使用者產(chǎn)生一種身臨其境的感覺。產(chǎn)生虛擬現(xiàn)實環(huán)境的方法有:

1)基于模型的方法(ModelbasedMethod，MM)這種方法產(chǎn)生虛擬環(huán)境的步驟為:

①用放置在不同地點的多個攝像機(jī)將某環(huán)境或事物記錄下來;

②利用計算機(jī)的視頻技術(shù)抽取出環(huán)境或事物的三維模型;

③從虛擬攝像頭的視角展示獲得模型。具體的做法是:獲得數(shù)據(jù)標(biāo)度攝像頭分離對象建立模型嵌入顏色交互回放。

2)基于圖像的方法(ImagebasedMethod，IM)一般做法是:

用攝像頭連續(xù)掃描周圍空間來獲取某一區(qū)域完整的景物圖像，將獲取的景物圖像，通過圖像處理技術(shù)，按坐標(biāo)映射到圖形工作站的虛擬全景屏上，用戶載上頭盔顯示器就可以看到所攝周圍景物環(huán)境。

2虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的常用設(shè)備及要求

虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)常用設(shè)備有:三維鼠標(biāo)(也稱鳥標(biāo))、數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)衣、頭盔顯示器、立體聲耳機(jī)等。對虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的要求除了應(yīng)具有高性能的計算機(jī)系統(tǒng)(包括軟、硬件)外，還必須有下列關(guān)鍵技術(shù)提供強(qiáng)有力的支持:(1)能以實時的速度生成具有三維全色彩的、有明暗、有陰影、有紋理的、逼真感強(qiáng)的景物圖像;(2)頭盔顯示器能產(chǎn)生高分辨率圖像和較大的視角;(3)能高精度地實時跟蹤用戶的頭和手;(4)能對用戶的動作產(chǎn)生力學(xué)反饋。

3虛擬產(chǎn)品(VirtualProduct，VP)

虛擬產(chǎn)品是虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計的產(chǎn)物，是一個數(shù)字化的產(chǎn)品。它具有真實產(chǎn)品所必須具有的特征。通過對產(chǎn)品實時的仿真，設(shè)計人員或用戶就能夠像使用真實產(chǎn)品一樣使用虛擬產(chǎn)品。由于產(chǎn)品的設(shè)計過程是數(shù)字化的，因此節(jié)省了傳統(tǒng)方法中需要制造的物理模型(包括概念模型、模擬實驗?zāi)Ｐ汀⑼庥^模型和生產(chǎn)模型等)的時間和物質(zhì)。在計算機(jī)中由于對設(shè)計的產(chǎn)品進(jìn)行反復(fù)設(shè)計、分析、干涉檢查、模具設(shè)計等過程，使設(shè)計繪圖的工作量比傳統(tǒng)的繪圖工作量大大減少。

三、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在概念設(shè)計中應(yīng)用前景

在概念設(shè)計中，如采用頭腦風(fēng)暴法進(jìn)行方案創(chuàng)意時，可以將體驗設(shè)計思想更好地融于其中，也就是更多地關(guān)注產(chǎn)品使用者的感受，而非產(chǎn)品本身。比如，針對不同用戶及愛好者的要求，在不同的虛擬環(huán)境中，讓他們親自體驗修改模型的感受;利用觸摸屏來選擇產(chǎn)品的造型、色彩、裝飾風(fēng)格等許多可選部件。在渲染和生成十分逼真的三維模型時，充分感受了自己所喜愛的產(chǎn)品在虛擬環(huán)境中的“真實”情況。甚至還可根據(jù)用戶的建議，邀請部分用戶直接與設(shè)計者一起對模型提出修改意見，觀察設(shè)計和修改過程，直至大多數(shù)人滿意為止。

為了適應(yīng)激烈的市場競爭，設(shè)計廠家不能坐等用戶找上門訂購產(chǎn)品，而應(yīng)該主動把自己廠家的產(chǎn)品推向市場。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)做出虛擬產(chǎn)品的動畫廣告，再與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合起來，使用戶能夠通過網(wǎng)絡(luò)來游覽設(shè)計廠家的設(shè)計產(chǎn)品，并能直接在虛擬環(huán)境中對產(chǎn)品的功能、結(jié)構(gòu)、外形、色彩等方面進(jìn)行實時交互、了解、觀察;同時，還可以通過Email對產(chǎn)品提出意見和建議，讓廠家參照各方面的意見修改和完善所設(shè)計的產(chǎn)品。這樣可提高設(shè)計廠家的競爭力，為設(shè)計廠家謀得更多的市場份額。

若用戶對廠家設(shè)計的產(chǎn)品引起購買的欲望，通過網(wǎng)上游覽，將信息反饋到各商家，商家則會主動爭先與廠家聯(lián)系，網(wǎng)上定貨，使廠家的產(chǎn)品提前占領(lǐng)市場。由于激烈的全球市場競爭，各國都投入了大量的資金對虛擬現(xiàn)實技術(shù)及其在工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)行深入地研究。將研究的成果及時轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，這是產(chǎn)品迅速占領(lǐng)市場的關(guān)鍵。

參考文獻(xiàn)

1陳軍等虛擬現(xiàn)實中虛擬景象產(chǎn)生的技術(shù)初探計算機(jī)應(yīng)用研究，1999，6

篇（5）

1.虛擬儀器與圖形化編程語言-LabVIEW

虛擬儀器(即VirtualInstrument，簡稱NI)是一種基于計算機(jī)的儀器，就是在通用計算機(jī)上加上軟件和(或)硬件，使得使用者在操作這臺計算機(jī)時，就象是在操作一臺他自己設(shè)計的專用的傳統(tǒng)電子儀器。在虛擬儀器系統(tǒng)中，硬件僅僅是為了解決信號的輸入輸出，軟件才是整個儀器系統(tǒng)的關(guān)鍵，任何一個使用者都可以通過修改軟件的方法，很方便地改變、增減儀器系統(tǒng)的功能與規(guī)模，所以有“軟件就是儀器”之說。虛擬儀器技術(shù)的出現(xiàn)，徹底打破了傳統(tǒng)儀器由廠家定義，用戶無法改變的模式，虛擬儀器技術(shù)給用戶一個充分發(fā)揮自己的才能、想象力的空間。用戶(而不是廠家)可以隨心所欲地根據(jù)自己的需求，設(shè)計自己的儀器系統(tǒng)，滿足多種多樣的應(yīng)用需求。

虛擬儀器系統(tǒng)是計算機(jī)系統(tǒng)與儀器系統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它利用PC計算機(jī)強(qiáng)大的圖形編程環(huán)境和在線幫助功能，結(jié)合相應(yīng)的硬件，快速建立人機(jī)交互界面的虛擬儀器面板，完成對儀器或設(shè)備的控制、數(shù)據(jù)分析與顯示，提高儀器的功能和使用效率，大幅度降低儀器的價格，使用戶可以根據(jù)自己的需要定義儀器的功能，方便地對其進(jìn)行維護(hù)、擴(kuò)展、升級等。

LabVIEW是美國NI公司利用虛擬儀器(virtualinstnlments)技術(shù)開發(fā)的32位，主要面向計算機(jī)測控領(lǐng)域的虛擬儀器軟件開發(fā)平臺。LabVIEW同時也是一一種功能強(qiáng)大的圖形編程語言，但它與傳統(tǒng)的文本編程語言(如c語言)不同，采用了一種基于流程圖的圖形化編程形式，因此也被稱為G語言(graphicallanguage)。這種圖形化的編程形式，方便了非軟件專業(yè)的工程師快速編制程序。LabVIEW也不同于傳統(tǒng)文本式的編程語言的順序執(zhí)行方式，而是采用了數(shù)據(jù)流的執(zhí)行方式，這種方式要求程序僅在各節(jié)點已獲得它的全部數(shù)據(jù)后才執(zhí)行。

多任務(wù)并行處理一般是通過多線程技術(shù)來實現(xiàn)的，不同的任務(wù)實際上通過各自的線程輪流占用CPU時間片來達(dá)到“同時”處理的目的。LabVIEW也采用了多線程技術(shù)，而且與傳統(tǒng)文本式的編程語言相比，有兩大優(yōu)點：LabVIEW把線程完全抽象出來，編程者不需對線程進(jìn)行創(chuàng)建、撤銷及同步等操作；LabVIEW使用圖形化的數(shù)據(jù)流的執(zhí)行方式，因此在調(diào)試程序時，可以非常直觀地看到代碼的并行運行狀態(tài)，這使編程者很容易理解多任務(wù)的概念。

LabVIEW圖形化編程語言有效地利用了當(dāng)今圖形用戶接口的點擊特性。編寫程序只包含以下的一些簡單步驟：

用鼠標(biāo)選擇儀器函數(shù)作為對象；

描述測試步驟和對象之間的關(guān)系；

建立初始條件。

2.運動控制

運動控制卡是一種基于PC機(jī)、用于各種運動控制場合(包括位移、速度、加速度等)的上位控制單元。它的出現(xiàn)主要是因為：

為了滿足新型數(shù)控系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、柔性、開放性等要求；

在各種工業(yè)設(shè)備、國防裝備(如跟蹤定位系統(tǒng)等)、智能醫(yī)療裝置等設(shè)備的自動化控制系統(tǒng)研制和改造中，急需一個運動控制模塊的硬件平臺；

PC機(jī)在各種工業(yè)現(xiàn)場的廣泛應(yīng)用，也促使配備相應(yīng)的控制卡以充分發(fā)揮PC機(jī)的強(qiáng)大功能。

運動控制卡通常采用專業(yè)運動控制芯片或高速DSP作為運動控制核心，大多用于控制步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)。一般地，運動控制卡與PC機(jī)構(gòu)成主從式控制結(jié)構(gòu)：PC機(jī)負(fù)責(zé)人機(jī)交互界面的管理和控制系統(tǒng)的實時監(jiān)控等方面的工作(例如鍵盤和鼠標(biāo)的管理、系統(tǒng)狀態(tài)的顯示、運動軌跡規(guī)劃、控制指令的發(fā)送、外部信號的監(jiān)控等等)；控制卡完成運動控制的所有細(xì)節(jié)(包括脈沖和方向信號的輸出、自動升降速的處理、原點和限位等信號的檢測等等)。運動控制卡都配有開放的函數(shù)庫供用戶在相應(yīng)系統(tǒng)平臺下自行開發(fā)、構(gòu)造所需的控制系統(tǒng)。因而這種結(jié)構(gòu)開放的運動控制卡能夠廣泛地應(yīng)用于制造業(yè)中設(shè)備自動化的各個領(lǐng)域。

步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的。可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)可以作為一種控制用的特種電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)由于具有轉(zhuǎn)子慣量低、定位精度高、無累積誤差、控制簡單等特點，成了控制系統(tǒng)的主要執(zhí)行元件之一。步進(jìn)電機(jī)的控制方法包括開環(huán)控制和閉環(huán)控制兩種。

二、基于虛擬儀器的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)與原理

一般運動控制系統(tǒng)主要由五部分構(gòu)成：被移動的機(jī)械設(shè)備、運動I/O的馬達(dá)(伺服或步進(jìn))、馬達(dá)驅(qū)動單元、智能運動控制器、以及編程/操作接口軟件。

本系統(tǒng)的目標(biāo)是利用筆者實驗室已有美國國家儀器公司(NI)的NIPCI7354伺服/步進(jìn)運動控制卡及其配套軟件、NI7604伺服/步進(jìn)驅(qū)動器及其配套軟件、兩相步進(jìn)電機(jī)、LabVIEW軟件、多軸精密電移臺(負(fù)載)、PC機(jī)等構(gòu)建一套步進(jìn)電機(jī)運動控制系統(tǒng)，分別實現(xiàn)單軸、兩軸、三軸和四軸的運動控制，要求系統(tǒng)具有數(shù)控系統(tǒng)的基本功能，能實現(xiàn)不同坐標(biāo)系下的直線、圓弧插補(bǔ)、速度控制、電子傳動等功能，以供實驗教學(xué)應(yīng)用。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖如圖1示。

圖1系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖

1.NIPCI7354運動控制卡

NIPCI7354控制卡可同時控制包括交流和步進(jìn)電機(jī)的4軸運動，能實現(xiàn)諸如點到點位置控制、速度控制、三維直線、圓弧、螺旋型和球形運動、電子傳動、混合運動、回程和限位控制、Trigger輸入和Breakpoint輸出等功能。NIPCI7354的嵌入式固件是基于RT0S(實時操作系統(tǒng))內(nèi)核的，實時性強(qiáng)，通過簡單易用的運動控制器、軟件、以及外設(shè)提供集成方案的功能與能力，為一般伺服與步進(jìn)應(yīng)用提供精確、高性能的運動功能。該運動控制器可以使用支持Windows2000/NT/Me/xp操作系統(tǒng)的LabVIEW、MeasurementStudio(LabWindows/CVI、VisualBasic)以及C/C++進(jìn)行編程。

NIPCI7354運動控制卡是高性能PCI步進(jìn)/伺服控制器，可用于所有運動控制系統(tǒng)中，控制器采用先進(jìn)的技術(shù)，在嵌入式實時運動或者以主機(jī)為中心的編程環(huán)境中提供混合運動軌跡控制和完全協(xié)同的圓形、線性、點到點、齒輪和空間矢量控制。其豐富的功能可以滿足最為嚴(yán)格的要求。

NIPCI7354運動控制卡的主要特點：通過PCI總線與主機(jī)(上位機(jī))通信；68芯VHDCI輸出電纜；普通數(shù)字輸出電壓：0-32V；高電平3.5--30V，低電平0—2V；最大脈沖速率：100KHZ；運行電流：3-14mA；觸發(fā)輸出最大脈沖速率：1MHz；

2.運動控制軟件

利用NILabVIEW圖形化編程語言以及各種應(yīng)用軟件可以開發(fā)功能強(qiáng)大的運動控制程序，運動控制器配備NI-Motion驅(qū)動軟件提供的LabVIEWVI、固件更新程序、DLL程序，可以利用其它開發(fā)工具(比如MeasurementStudio，LabWindowsCVI)或其它編程語言開發(fā)運動控制應(yīng)用。NI運動助手(MotionAssistant)是一個采用LabVIEW代碼生成方法的附加工具，運用該工具您只需進(jìn)行極少編程甚至無需編程即可開發(fā)LabVIEW運動控制應(yīng)用。

3.NI7604驅(qū)動器

NI7604驅(qū)動器將NI7354提供的四軸運動控制信號放大，以驅(qū)動兩相步進(jìn)電機(jī)運轉(zhuǎn)，帶動精密電移臺運動。該驅(qū)動器將運動控制器與特定應(yīng)用馬達(dá)、編碼器、限位器、用戶I/O連接在一起。一根控制電纜連接運動控制器與驅(qū)動器，為全部的命令集與反饋信號提供一個通道。

NI7604的主要特點：輸入電壓：115V/23V，2/1A，60/50Hz；步進(jìn)放大器：IM481H；每相電流：0.2—1.4A；電源連續(xù)輸出容量：80W；輸入電纜：68芯VHDCI型；輸出電壓：24VDC；+5V輸出：1A。

4.運動控制外設(shè)

兩相步進(jìn)電機(jī)4臺，四軸精密電移臺一套，電移臺是滾珠絲杠/螺母驅(qū)動結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)原理圖如圖2示。

三、系統(tǒng)工作原理

通過上位機(jī)(PC機(jī))的數(shù)據(jù)終端設(shè)備設(shè)置步進(jìn)電機(jī)的目標(biāo)位置、加速度、速度和減速度(即發(fā)出運動控制任務(wù))，NIPCI7354運動控制卡根據(jù)設(shè)置信息控制電機(jī)的運動時間(輸出脈沖個數(shù))和方向，即控制卡完成實時運動規(guī)劃，NI7604驅(qū)動器放大脈沖信號以驅(qū)動電機(jī)運轉(zhuǎn)。

在電機(jī)運行過程中，控制脈沖的頻率f應(yīng)隨時變化以滿足電機(jī)低速起停及高速運行的需要。脈沖頻率由發(fā)送數(shù)據(jù)的波特率(B)決定，每發(fā)出一個脈沖需用兩個二進(jìn)制位1和0來構(gòu)成其高、低電平，所以f＝B/2，通過調(diào)整發(fā)送數(shù)據(jù)的波特率可改變所發(fā)出的控制脈沖的頻率。按常規(guī)波特率系列發(fā)送數(shù)據(jù)時所產(chǎn)生的控制脈沖頻率變化較大，不能滿足電機(jī)正常起停及調(diào)速的要求，為此計算機(jī)需按非標(biāo)準(zhǔn)的波特率發(fā)送數(shù)據(jù)以產(chǎn)生任意頻率的控制脈沖。一般在電機(jī)起動及停止階段每發(fā)送一個字節(jié)調(diào)整一次波特率，以使電機(jī)起停得盡量平滑。

四、軟件研究與實現(xiàn)

在系統(tǒng)硬件環(huán)節(jié)構(gòu)建完成后，先后逐步完成了單軸直線運動控制、兩軸平面運動控制、三軸空間運動控制系統(tǒng)的軟件研究與開發(fā)。

篇（6）

前言

隨著我國教育的不斷改革和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，絡(luò)教育的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)的教學(xué)方式。尤其是計算機(jī)更新速度非常快的特點使得傳統(tǒng)的教學(xué)方式難以滿足學(xué)習(xí)的需要。虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為一門新的技術(shù)，它在教育領(lǐng)域的發(fā)展將為教育提供新的活力。本文主要從虛擬現(xiàn)實技術(shù)特征和VRML語言的角度探討其在計算機(jī)專業(yè)教育中的應(yīng)用。

一、虛擬現(xiàn)實技術(shù)

多媒體技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展為現(xiàn)代教育手段的現(xiàn)代化帶來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。隨著計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)代教育技術(shù)的應(yīng)用已不再是停留在音像技術(shù)課堂中應(yīng)用的常規(guī)模式層次上．而是朝著多媒體化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化、教育技術(shù)應(yīng)用模式多樣化和遠(yuǎn)程教育普及化的趨勢發(fā)展，特別是基于計算機(jī)仿真技術(shù)的虛擬教學(xué)形式，是一種最新出現(xiàn)的教學(xué)模式，具有廣闊的發(fā)展前景，代表了教育的未來和發(fā)展的方向。

1．1虛擬現(xiàn)實技術(shù)概念

虛擬現(xiàn)實(VirtualReality，簡稱VR)，又稱為靈境技術(shù)，畢業(yè)論文它匯集了數(shù)字圖象處理、計算機(jī)圖形學(xué)、多媒體技術(shù)、人工智能、人機(jī)接口技術(shù)、傳感器技術(shù)，以及人體行為學(xué)等多項天技術(shù)．是計算機(jī)技術(shù)的綜合應(yīng)用。具體地說，就是采川以計算機(jī)技術(shù)為核心的現(xiàn)代高科技生成逼真的視、聽、觸覺一體化的特定范圍的虛擬環(huán)境，用戶借助必要的設(shè)備以自然的方式與虛擬環(huán)境中的對象進(jìn)行交互作用，相互影響，從而產(chǎn)生如同真實環(huán)境的感受和體驗。盡管該環(huán)境并不真實存在，但它作為一個逼真的三維環(huán)境．仿佛就在我們周圍。由于用戶對計算機(jī)環(huán)境中的虛擬物體產(chǎn)生了類似于對現(xiàn)實物體的存存意識或幻覺，從而使得用戶在計算機(jī)所創(chuàng)建的維虛擬環(huán)境中處于一種全身心投入的狀態(tài)。

1．2虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的構(gòu)成

一個虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)由以下幾部分組成：

(1)虛擬環(huán)境。它由虛擬環(huán)境發(fā)生器所產(chǎn)生，且可讓使用者通過傳感器件和作用器件與之交互，這種交互的結(jié)果是使用者有全身心進(jìn)入這一環(huán)境的感覺。

(2)傳感器件。它將虛擬環(huán)境中的物體的形、動作、聲音等進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使人能獲得視覺、聽覺、觸覺等多方面的感覺。這些感覺與他以往在實際環(huán)境中的感覺一致。

(3)作用器件。它將人的一些約定動作(如行走、手勢等)變成作用的信息，讓虛擬環(huán)境有所察覺。

(4)人。虛擬現(xiàn)實實質(zhì)上是一內(nèi)含反饋的閉環(huán)系統(tǒng)，只有人的存在才能使這一反饋環(huán)路有效成立。碩士論文所以人是VR系統(tǒng)中不可缺少的成分。人通過傳感器件感受虛擬環(huán)境的存在．又通過作用器件去影響虛擬環(huán)境，使其作出相應(yīng)的變化。

(5)虛擬環(huán)境發(fā)生器。它能產(chǎn)生使用者所需要的虛擬環(huán)境，且能通過作用器件傳來的作用信息。了解使用者的位置和動作。并對已產(chǎn)生的虛擬環(huán)境作出相應(yīng)的修改。

1．3虛擬現(xiàn)實技術(shù)基本特征

(1)沉浸性。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是根據(jù)人類的視覺、聽覺的生理心理特點，由計算機(jī)產(chǎn)生逼真的三維立體圖像。使用者戴上頭盔顯示器和數(shù)據(jù)手套等交互設(shè)備，便可將自己置身于虛擬環(huán)境中，成為虛擬環(huán)境中的一員。使用者與虛擬環(huán)境中的各種對象的相互作用，就如同在現(xiàn)實世界中的一樣。當(dāng)使用者移動頭部時。虛擬環(huán)境中的圖像也實時地跟隨變化，拿起物體可使物體隨著手的移動而運動，而且還可以聽到三維仿真聲音。使用者在虛擬環(huán)境中，一切感覺都是那么逼真，有一種身臨其境的感覺。

(2)交互性。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中的人機(jī)交互是一種近乎自然的交互．使用者不僅可以利用電腦鍵盤、鼠標(biāo)進(jìn)行交互，而且能夠通過特殊頭盔、數(shù)據(jù)手套等傳感設(shè)備進(jìn)行交互。計算機(jī)能根據(jù)使用者的頭、手、眼、語言及身體的運動，來調(diào)整系統(tǒng)呈現(xiàn)的圖像及聲音。使用者通過自身的語言、身體運動或動作等自然技能．就能對虛擬環(huán)境中的對象進(jìn)行考察或操作。

(3)多感知性。由于虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中裝有視、聽、觸、動覺的傳感及反應(yīng)裝置，因此，使用者在虛擬環(huán)境中可獲得視覺、聽覺、觸覺、動覺等多種感知，從而達(dá)到身臨其境的感受。

1．4虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的類型

虛擬現(xiàn)實技術(shù)按其功能，可分為以下幾種類型：

(1)沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)

沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)是利用頭盔顯示器、數(shù)據(jù)手套、三維鼠標(biāo)等傳感跟蹤裝置與虛擬世界進(jìn)行交互。由于這種系統(tǒng)把人的視覺、聽覺和其它感覺封閉在虛擬的感覺空間，能使人全身心投入并沉浸其中。不足之處在于專用設(shè)備復(fù)雜而且昂貴，難以在教育行業(yè)普及推廣。

(2)桌面式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)

桌面式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)是運用軟件編程的方法在顯示器上顯示三維場景．用戶通過鍵盤、鼠標(biāo)等簡單的設(shè)備與虛擬場景進(jìn)行交互。這種系統(tǒng)由于用戶坐在顯示器前，通過屏幕觀察虛擬世界并與之交互，往往會受到周圍環(huán)境的影響，難以做到完全投入．但是結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，易于普及推廣。

(3)分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)

分布式虛擬系統(tǒng)是多個用戶通過網(wǎng)絡(luò)共享一個虛擬空間，共同參與虛擬活動。

(4)增強(qiáng)現(xiàn)實性虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)

增強(qiáng)現(xiàn)實性的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)不僅是利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)來模擬現(xiàn)實世界、仿真現(xiàn)實世界，而且要利用它來增強(qiáng)參與者對真實環(huán)境的感受，也就是增強(qiáng)現(xiàn)實中無法感知的感受。

1．5虛擬現(xiàn)實造型語言VRML

VRML(VirtualRealityModelingLanguage1即虛擬現(xiàn)實建模語言，是一項和多媒體通訊、因特網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實等領(lǐng)域相關(guān)的，在Intemet上營造虛擬環(huán)境的技術(shù)。它用來在網(wǎng)絡(luò)上創(chuàng)建可導(dǎo)航的、超鏈接的三維虛擬場景。

VRML的基本工作原理可概括為：文本描述、遠(yuǎn)程傳輸和本地計算生成。所謂文本描述，是指VRML并不是用三維坐標(biāo)點的數(shù)據(jù)來描述三維物體的，因為這樣會有很大的數(shù)據(jù)量．在Intemet上傳輸會遇到很多困難．VRML是用類似HTML的標(biāo)記文本語言來描述三維場景．就像我們的編程語言。比如，一個立方體的描述文本是：Box(size3.03.03.0)。VRML就是一種描述語言標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了用來描述三維場景的文本描述語言。遠(yuǎn)程傳輸是指用戶瀏覽VRML描述的虛擬場景時，需要通過Intemet將描述場景的文本傳送到本地。一般來說，文本描述是嵌在WEB頁面中，在瀏覽器請求相應(yīng)頁面時與頁面描述文本一起傳送本地。本地計算生成是指描述虛擬場景的數(shù)據(jù)傳送到本地后，瀏覽器對它進(jìn)行解釋計算，動態(tài)地生成虛擬場景。比如，描述球形的文本，瀏覽器會在屏幕上繪制一個立體的球形。概括地說，就是用文本信息描述三維場景．在Intemet網(wǎng)上傳輸，在本地機(jī)上由VRML的瀏覽器解釋生成三維場景．解釋生成的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范即是VRML規(guī)范。

VRML文件主要包括四個主要成分：VRML文件頭、原型、造型節(jié)點、腳本和路由。在這四個要素中．醫(yī)學(xué)論文只有文件頭部分是必須的，它用來告訴瀏覽器該文件符合的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)以及使用的字符集等信息。原型定義了創(chuàng)建帶有指定名稱、接口和整體的新節(jié)點類型。一旦成功地定義了原型，它就可以在VRML文件的其他地方隨意使用。造型節(jié)點是VRML中的基本建造模塊．它構(gòu)成了VRML文件的主體部分，正是由于造型節(jié)點定義而產(chǎn)生了虛擬的VRML空間。腳本可以看作是一個節(jié)點的外殼，它有域、eventIn事件和eventOut事件。其本身沒有任何動作．然而你可以通過程序腳本來賦予你腳本節(jié)點的動作。程序腳本實際上是一種簡化了的應(yīng)用程序，一個典型的腳本是由Java或javascript編程語言寫成的程序。路由是一種文本描述的消息．一旦在兩個節(jié)點之間創(chuàng)建了一個路由．第一個節(jié)點可以順著路由傳遞消息給第二個節(jié)點，這樣的消息被稱為事件。VRML還可以包含下列條目：注釋、節(jié)點和域值、定義的節(jié)點名、使用的節(jié)點名等。

設(shè)計VRML虛擬場景時。最簡單的方法是直接使用文本編輯器來編輯描述文本，它類似于程序設(shè)計，這種方法簡單方便．但不是很直觀．對設(shè)計者的空間想象能力要求也較高，設(shè)計的效率不高。現(xiàn)在有很多的可視化的VRML設(shè)計工具，如CosmoWorld和WebWorld等．這些工具將VRML的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點都做成可視的組件，用戶設(shè)計時，只需要將這些組件組全自己需要的虛擬場景就可以了．而且設(shè)計的效果在設(shè)計時就可以看到。設(shè)計完畢后，系統(tǒng)自動將這些可視的虛擬場景生成標(biāo)準(zhǔn)的VRML描述文本，這樣，這些文本傳送到用戶的瀏覽器后．便會在用戶的屏幕上重現(xiàn)這個虛擬場景。

VRML使得Intemet的平面世界出現(xiàn)了三維場景。它的問世在世界上引起了極大的反響．得到眾多的軟硬件廠商的支持，成為了Intemet上最有發(fā)展前景的新興技術(shù)。VRML在各方面都展現(xiàn)出了強(qiáng)大的應(yīng)用可能性。蘊藏了無限生機(jī)。在教育領(lǐng)域的WEB站點中，它可廣泛用于學(xué)習(xí)情景創(chuàng)設(shè)上，以增加學(xué)習(xí)內(nèi)容的形象性和趣味性。例如：創(chuàng)建網(wǎng)上三維圖書館，它的好處就在于書籍歸類整理更接近真實并將高于真實，匯編或查閱時書籍只需要鼠標(biāo)輕輕地點擊對應(yīng)的虛擬圖書。另外，使用VRML做模擬訓(xùn)練是一種可行性極高的措施，它不僅可以減少某些情況下現(xiàn)實空間中操作的難度和危險。

更為重要的是它可以使訓(xùn)練造價得到大幅度降低，這樣就使得在教育方面的應(yīng)用成為可能。由于這種模擬系統(tǒng)具有高度的真實性，所以并不會因為沒有真實系統(tǒng)介入而造成較差的訓(xùn)練效果。現(xiàn)在虛擬校園、虛擬考場也已經(jīng)陸續(xù)地出現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)中，這些新興的教育形式必將因其優(yōu)越的一面而在未來教育領(lǐng)域中占有一席之地。

二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在計算機(jī)專業(yè)教育中的應(yīng)用

2．1虛擬現(xiàn)實技術(shù)在輔助課堂教學(xué)中的應(yīng)用

眾所周知，計算機(jī)課程實踐性很強(qiáng)，在書本上體現(xiàn)難免會給人們的理解帶來困難。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)制作的課件能夠很好地解決這一問題。例如，在計算機(jī)基礎(chǔ)課程中介紹計算機(jī)中各個組件的結(jié)構(gòu)和講解計算機(jī)組裝的過程時，書本的文字難以讓學(xué)習(xí)者了解組件結(jié)構(gòu)和組裝的過程。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以將文字、聲音、圖片、動畫等幾種媒體表現(xiàn)形式有機(jī)地結(jié)合，設(shè)計出生動活潑的界面。制作出一些三維的、交式的、具有沉浸感的內(nèi)容，滿足學(xué)習(xí)者從各個角度觀察和學(xué)習(xí)，仿佛身臨其境，更好地理解學(xué)習(xí)的內(nèi)容。

制作VRML課件的基本思路是：

(1)制作一系列空間形體的三維造型和動畫．并且為這些造型指定所需要的顏色、大小等。

(2)引入VRML的相關(guān)節(jié)點，建立虛擬運動空間。實現(xiàn)課件多媒體功能。

(3)優(yōu)化VRML場景，即在構(gòu)建場景的過程中，利用VRML提供的高級造型技術(shù)適當(dāng)優(yōu)化程序。

(4)VRML文件的輸出，將已創(chuàng)建的空間場景輸出為．wrl形式的文件。

例如，設(shè)計VRML課件來實現(xiàn)網(wǎng)上虛擬計算機(jī)組件結(jié)構(gòu)和組裝的輔助教學(xué)。

首先，在介紹計算機(jī)組件選擇知識同時。可以在網(wǎng)上從各個角度來觀察VRML制作的計算機(jī)組件的造型．增強(qiáng)感性認(rèn)識，并使學(xué)習(xí)者對怎樣組裝計算機(jī)有個初步的了解。利用VRML的造型設(shè)計和VRMLScript的動畫鏈接．虛擬出組裝計算機(jī)過程中所需的主要硬件，再通過把VRML文件嵌入到網(wǎng)頁的方法，使學(xué)習(xí)者既能在網(wǎng)頁中看到二維不同型號硬件的圖片和一些描述硬件的文字．又能看到三維的虛擬制作出來的硬件模型。這樣使學(xué)習(xí)者能真切地、直觀地感受到二維和三維的不同．感受到虛擬世界的美妙。然后，通過文字和圖片向?qū)W習(xí)者介紹如何將各計算機(jī)組件組裝到一起。接著，通過VRML的動畫節(jié)點控制和VRMLScript的結(jié)合。制作出安裝、注釋和視點切換的效果，然后按照六個安裝步驟：第一，機(jī)箱、主板的安裝；第二，風(fēng)扇、內(nèi)存的安裝；第三，光驅(qū)、軟驅(qū)、硬盤的安裝；第四，聲卡、顯卡的安裝；第五，電源的安裝；

第六。顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)的安裝，組合完成整個在虛擬三維世界中組裝計算機(jī)的過程。

在學(xué)習(xí)的過程中，只要點擊相應(yīng)的按鈕，就可以按相應(yīng)的步驟進(jìn)行安裝。拖動鼠標(biāo)或按鈕可以隨意地移動計算機(jī)組件到指定的位置進(jìn)行安裝。在安裝完光驅(qū)和軟驅(qū)后，點擊光驅(qū)的開、關(guān)鍵，光盤托會自動拖出和送入，點擊軟驅(qū)的按鈕，軟盤會自動取出．使學(xué)習(xí)者能動態(tài)地觀看到效果。有一種身臨其境的感覺來完成學(xué)習(xí)的過程。

通過VRMLScript語言的鏈接。制作出生動有趣的動畫效果和逼真的聲音效果。例如．當(dāng)你點擊軟驅(qū)上的按鈕，會發(fā)出聲音并彈出一張軟盤；當(dāng)你點擊光驅(qū)按鈕時，盤盒會自動地彈縮并發(fā)出逼真的聲音。為了方便學(xué)習(xí)。還可以實現(xiàn)注釋信息，當(dāng)學(xué)習(xí)者的鼠標(biāo)碰到硬件設(shè)備時。在對象的旁邊會出現(xiàn)一個注釋信息，說明該對象名稱。

又如，在《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程中，對于常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的算法思想．由于其抽象程度高。使得學(xué)生很難理解。我們也可以通過虛擬技術(shù)將其制作成課件進(jìn)行教學(xué)。將抽象的算法過程以淺顯易懂、形象直觀的形式展現(xiàn)出來。例如，遞歸算法是學(xué)生比較難理解的，因為其算法是靠隱形調(diào)用堆棧來實現(xiàn)，而通過虛擬技術(shù)可以將堆棧內(nèi)部情況的變化動態(tài)、直觀、形象地表現(xiàn)出來，這樣學(xué)生就很容易理解。同樣在講解樹和圖的遍歷時，可以從可視化的角度觀察遍歷的順序。二叉樹與樹的概念的區(qū)別、Hanoi塔等問題都可以直觀地表現(xiàn)。方便教師的教學(xué)和學(xué)生的理解。

總之，通過制作課件來輔助課堂的教學(xué)，能為學(xué)習(xí)者提供生動、逼真的感性學(xué)習(xí)材料，使抽象的學(xué)習(xí)直觀化、形象化，幫助學(xué)習(xí)者解決學(xué)習(xí)中的重點和難點，提高學(xué)習(xí)者的積極性。

2．2虛擬現(xiàn)實技術(shù)在計算機(jī)實驗中的應(yīng)用

由虛擬現(xiàn)實技術(shù)生成的適用于進(jìn)行虛擬實驗的實驗系統(tǒng)，包括相應(yīng)的實驗室環(huán)境、有關(guān)的實驗儀器設(shè)備、實驗對象。以及實驗信息資源等。虛擬實驗室可以是某一現(xiàn)實實驗室的真實再現(xiàn)。也可以是虛擬構(gòu)想的實驗室。例如，在城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程中，不必真正把網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建起來就可以親身體驗，猶如進(jìn)行現(xiàn)場的操作。在數(shù)字電路的課程實驗中，可以通過虛擬的電路器件來達(dá)到電路設(shè)計的目的，而沒有購買器件問題所帶來的麻煩。在電子商務(wù)課程實驗中，可以虛擬商務(wù)環(huán)境，讓學(xué)生進(jìn)入這個虛擬環(huán)境。身臨其境地體驗現(xiàn)場交易的氣氛和參與交易的過程。計算機(jī)操作系統(tǒng)的安裝是比較基礎(chǔ)但又是難做好的一個實驗。由于在計算機(jī)上安裝新的操作系統(tǒng)不可避免地會對原有的操作系統(tǒng)產(chǎn)生影響。

使用虛擬計算機(jī)來進(jìn)行操作系統(tǒng)的安裝試驗就十分的方便了。工作總結(jié)使用虛擬機(jī)的軟件VMware可以創(chuàng)建與真實計算機(jī)一模一樣的虛擬機(jī)。創(chuàng)建的虛擬機(jī)有自己的CPU、內(nèi)存、硬盤、光驅(qū)，在這個虛擬機(jī)上，可以安裝Windows、Linux等真實的操作系統(tǒng)以及各種應(yīng)用程序。通過在虛擬的操作系統(tǒng)環(huán)境中進(jìn)行操作，熟悉操作和新技術(shù)，達(dá)到事半功倍的效果。VMware只是一個軟件。可以幫助你在一個操作系統(tǒng)的環(huán)境下安裝另一個操作系統(tǒng)，而不會對當(dāng)前的操作系統(tǒng)產(chǎn)生影響。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)還可以對學(xué)生學(xué)習(xí)過程中所提出的各種假設(shè)模型進(jìn)行虛擬．通過虛擬系統(tǒng)便可以直接地觀察到這一假設(shè)所產(chǎn)生的結(jié)果或效果。利用虛擬技術(shù)。學(xué)生還可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)備設(shè)計、電路設(shè)計等方面的學(xué)習(xí)探索，設(shè)計出新型的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和電子器件．從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。:

通過虛擬的實驗室進(jìn)行實驗，既可以縮短實驗的時間，又可以獲得直觀、真實的效果，還能對那些不可見的結(jié)構(gòu)原理和不可重組的精密設(shè)備進(jìn)行仿真實訓(xùn)，避免真實實驗操作帶來的各種危險。并且，虛擬實驗具有先進(jìn)性和共享性，易擴(kuò)充．易于改變教學(xué)項目，減少設(shè)備投入經(jīng)費，使教學(xué)內(nèi)容在虛擬的環(huán)境中不斷更新．使實驗實踐及時跟上技術(shù)的發(fā)展。但是在采用虛擬實驗進(jìn)行教學(xué)的過程中，并不能完全代替真實實驗。虛擬實驗是虛擬的實驗，缺少“實物感”，正如在網(wǎng)上看書與拿真實的書看時，會覺得真實的書更實在。在網(wǎng)絡(luò)實驗中，用到的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備像路由器、交換機(jī)等種類、型號都很多，在虛擬實驗中．學(xué)生很難見到這些設(shè)備，如果在真正的實踐中可能會無從下手。因此，在具體實施中，應(yīng)該虛實進(jìn)行結(jié)合。有目的地安排一些實驗在真實環(huán)境中操作，這樣，他們會對實驗的設(shè)備有親身的體會，更能加深實驗的印象，提高實驗的效果。

三、結(jié)束語

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在計算機(jī)教育領(lǐng)域發(fā)展的潛力是巨大的，只有親身去經(jīng)歷、親身去體驗去感受，比空洞抽象的說教更具說服力，主動地去交互與被動地觀看有質(zhì)的不同。虛擬現(xiàn)實技術(shù)能形象、生動、逼真地表現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，有效地營造一個發(fā)展的教學(xué)環(huán)境。提高學(xué)生掌握知識和技能的效率和積極性，達(dá)到優(yōu)化教學(xué)過程、提高教學(xué)質(zhì)量的目的，從而解決傳統(tǒng)教學(xué)方式無法解決的問題。隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，基于WEB的虛擬現(xiàn)實遠(yuǎn)程教育具有廣泛的應(yīng)用前景，必將成為21世紀(jì)教育的主流。

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篇（7）

以每服務(wù)器、每應(yīng)用、每用戶為單位部署服務(wù)器，通常需要配置多臺服務(wù)器，才能保證每個最小單元都得到分配。

（2）資源利用率低：

部分服務(wù)器，僅運行的B/S或C/S架構(gòu)小的應(yīng)用程序，如OA辦公系統(tǒng)、網(wǎng)頁基礎(chǔ)服務(wù)類型。很多多核心處理器處于嚴(yán)重的空閑狀態(tài)，但這些空閑資源又沒有合理的整合和利用。很多設(shè)備資源利用率只能達(dá)到10%-30%。

（3）防病毒軟件五花八門：

現(xiàn)今IT用戶對系統(tǒng)安全要求比較高，每個用戶需要自己安裝繁瑣的安全防護(hù)軟件，防止網(wǎng)上多種多樣的網(wǎng)絡(luò)攻擊，沒能給用戶提供一個整體的防網(wǎng)絡(luò)攻擊方案。

（4）系統(tǒng)恢復(fù)耗時長：

因為考慮成本，IDC用戶數(shù)據(jù)一般沒有專門的數(shù)據(jù)備份設(shè)備，當(dāng)故障發(fā)生時，維護(hù)人員在故障定位后，往往要花費大量的時間，備份數(shù)據(jù)，替換故障硬件，重裝操作系統(tǒng)，重裝應(yīng)用軟件，重新導(dǎo)入備份的數(shù)據(jù)，并重新做安全加固。傳統(tǒng)的架構(gòu)，恢復(fù)系統(tǒng)功能耗時一般會在4個多小時的時間。

2IDC虛擬化技術(shù)提出

為了降低成本、提高資源利用率、縮短系統(tǒng)故障恢復(fù)時限，技術(shù)人員提出了IDC虛擬化技術(shù)。將IDC業(yè)務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施的架構(gòu)進(jìn)行了轉(zhuǎn)變。將傳統(tǒng)的基礎(chǔ)架構(gòu)最小化單元從每個服務(wù)器轉(zhuǎn)變成每個虛擬環(huán)境（VirtualEnvironemnt，縮寫VE，即VPS）。通過VPS產(chǎn)品的部署，根據(jù)用戶不同應(yīng)用的類型，將硬件服務(wù)器劃分為很多個虛擬容器，分配給一個客戶使用，每個容器安裝一種類型的應(yīng)用。即實現(xiàn)了將硬件服務(wù)器進(jìn)行邏輯層面上的劃分和整合，并且在統(tǒng)一的界面上進(jìn)行管理，通過軟件可以集中對多個服務(wù)器上的上數(shù)百個虛擬容器進(jìn)行統(tǒng)一集中管理，配置集中的存儲，提高應(yīng)用的可靠性，通過部署統(tǒng)一的防攻擊軟件，對所有虛擬用戶進(jìn)行安全防護(hù)。每VPS分配的資源不僅局限于CPU個數(shù)、內(nèi)存和磁盤大小，還包括了系統(tǒng)的核心運行的幾十個參數(shù)。通過在一臺服務(wù)器上創(chuàng)建多個虛擬獨立環(huán)境，可以確保每一個虛擬服務(wù)器的用戶獨享該資源，其運行及管理完全和獨立主機(jī)相同甚至優(yōu)于獨立主機(jī)。虛擬服務(wù)器產(chǎn)品能夠以較少的物理服務(wù)器服務(wù)較多的用戶，從而達(dá)到節(jié)約電力，機(jī)架的目的，從而節(jié)省資源，擴(kuò)大公司IDC的服務(wù)能力，既實現(xiàn)收益的增加，也達(dá)到綠色環(huán)保，可持續(xù)發(fā)展的要求。

3操作系統(tǒng)虛擬技術(shù)的應(yīng)用

VPS的全稱是VirtualPrivageServer，即虛擬的傳統(tǒng)服務(wù)器，縮寫為VPS。VPS采用“操作系統(tǒng)的虛擬化技術(shù)”的Virtuozzo所創(chuàng)建的虛擬應(yīng)用系統(tǒng)，在一臺物理服務(wù)器上，安裝基礎(chǔ)的宿主操作系統(tǒng)，然后在宿主操作系統(tǒng)上再安裝操作系統(tǒng)的虛擬化軟件Virtuozzo。通過Virtuozzo的資源分割功能，將原宿主系統(tǒng)，劃分為多個個虛擬的環(huán)境，每個虛擬的環(huán)境作為IDC基礎(chǔ)架構(gòu)中的最小化分割單位，部署相應(yīng)的用戶，即構(gòu)成一個虛擬專用設(shè)備。VPS采用虛擬化技術(shù)，Virtuozzo的虛擬化基于操作系統(tǒng)架構(gòu)層，實現(xiàn)了軟件的分割、隔離，每個虛擬出來的環(huán)境都是原操作系統(tǒng)的一部分，不需要單獨安裝操作系統(tǒng)，同時也具備原系統(tǒng)的各方面性能。這就是所有天津聯(lián)通選擇VPS虛擬技術(shù)在IDC應(yīng)用的原因。

4虛擬化整體方案部署

4.1本方案初期設(shè)置虛擬服務(wù)器100臺，每服務(wù)器提供30個虛擬主機(jī)用戶。

為了保證業(yè)務(wù)的連續(xù)性，同時具有充足的可擴(kuò)展性，設(shè)立集中備份服務(wù)器一臺，操作Virtuozzo內(nèi)置的VPS備份功能并配置集中備份。軟件配置：配置64位架構(gòu)硬件平臺與軟件平臺每臺服務(wù)器提供30個64位VPS（兼容32位應(yīng)用程序）配置集中備份方案跨平臺集中管理控制臺配置完善的防病毒預(yù)案

4.2硬件配置，制約虛擬化容量的主要因素

操作系統(tǒng)虛擬化技術(shù)，其意義在于有效地分割、管理、調(diào)度資源，虛擬化技術(shù)本身并不能憑空創(chuàng)造出新的資源。因此，為虛擬化選擇高性能高可靠性的硬件平臺是非常重要的。配置至少滿足以下要求：在本方案中，所有硬件服務(wù)器采用百兆網(wǎng)絡(luò)連接，并根據(jù)就節(jié)點數(shù)量適當(dāng)分配帶寬。物理服務(wù)器采用千兆內(nèi)網(wǎng)連接，以增強(qiáng)集中備份的數(shù)據(jù)傳輸速率。如不滿足千兆內(nèi)網(wǎng)連接條件，則也可以備份網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)混合傳輸?shù)姆桨福@樣將會降低遠(yuǎn)程備份存儲的吞吐性能，因此推薦服務(wù)器配備雙網(wǎng)卡，并使用千兆網(wǎng)絡(luò)連接。集中統(tǒng)一管理工具VZCC/VZMC遠(yuǎn)程管理終端可部署在內(nèi)網(wǎng)，也可以部署在公網(wǎng)，本方案實施為了方便操作管理，將管理終端部署在公網(wǎng)。

4.3防網(wǎng)絡(luò)攻擊

Virtuozzo有兩種MAC地址分配方式：路由模式與橋接模式。在路由模式下，所有VPS和物理節(jié)點共用同一個MAC地址。從交換機(jī)等網(wǎng)管設(shè)備看來，安裝了Virtuozzo的物理服務(wù)器在一個網(wǎng)卡上綁定了多個IP。在橋接模式下，VPS可以有自己獨立的MAC地址，這個MAC地址有系統(tǒng)管理員手工設(shè)置。通過在交換機(jī)上綁定對應(yīng)的靜態(tài)MAC地址，可避免MAC地址欺騙等來自同網(wǎng)段的惡意網(wǎng)絡(luò)攻擊。在通常模式下，使用路由模式的MAC地址即可滿足正常使用的需要。VPS內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)也有Windows自帶的網(wǎng)絡(luò)防火墻完成，用戶可自行配置自己的VPS防火墻，不影響其他VPS。為了保護(hù)各種網(wǎng)絡(luò)攻擊，需要打開物理節(jié)點上的Windows防火墻，通過網(wǎng)卡“屬性”->“高級”標(biāo)簽可以啟動它。在物理節(jié)點的Windows防火墻上，無論如何配置，都不會影響到其上VPS的運行，防火墻只對節(jié)點生效。因此可限制3389端口登陸IP地址，并允許特定IP地址連接本機(jī)的22端口（VZMC管理控制臺端口），以便遠(yuǎn)程管理。

4.4集中備份設(shè)備配置

隨著業(yè)務(wù)的開展，服務(wù)器數(shù)量的增加，架設(shè)完整而有效地集中備份平臺即成為保障業(yè)務(wù)持續(xù)運行的關(guān)鍵。集中備份方案采用Virtuozzo內(nèi)置的備份功能和集中存儲進(jìn)行，采用本地備份、遠(yuǎn)程存儲的設(shè)計方式實現(xiàn)，即能集中統(tǒng)一存儲所有節(jié)點的備份數(shù)據(jù)，又實現(xiàn)了低成本、高速度的備份。備份方案需要集中存儲設(shè)備一臺，容量按照計算方式如下：每VPS空間×每服務(wù)器VPS個數(shù)×服務(wù)器數(shù)×保存?zhèn)浞莸臄?shù)量=存儲空間。其中，每VPS產(chǎn)品空間假設(shè)定型為5GB，每服務(wù)器30個VPS，部署100臺物理服務(wù)器，完全備份最少保留2個，則得出：5GB×30×100×3=45TB。因此，如果需要為所有的VPS都提供3個完整備份，則需要45TB的存儲空間。

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二、虛擬技術(shù)的優(yōu)勢

虛擬技術(shù)是當(dāng)下計算機(jī)實驗教學(xué)應(yīng)用的主要教學(xué)技術(shù)手段，在計算機(jī)實驗教學(xué)發(fā)展過程中，具有重要推動作用[1]。虛擬技術(shù)在計算機(jī)實驗教學(xué)中應(yīng)用，其優(yōu)勢主要有以下幾個方面：2.1降低資源投入成本虛擬技術(shù)不需要太大的場地就可以進(jìn)行計算機(jī)實驗教學(xué)，這與傳統(tǒng)的計算機(jī)實驗教學(xué)來說，有著很大的差別。傳統(tǒng)計算機(jī)實驗教學(xué)需要建立教學(xué)實驗室，并且購置很多計算機(jī)實驗設(shè)備。虛擬技術(shù)則不需要這一點，極大地降低了資源試論虛擬技術(shù)在計算機(jī)實驗教學(xué)中的應(yīng)用陳軍山東醫(yī)學(xué)高等專科學(xué)校【摘要】計算機(jī)技術(shù)在當(dāng)下社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及人們?nèi)粘Ｉ钪兴嫉牡匚辉絹碓街匾嬎銠C(jī)實驗教學(xué)對于計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展來說，意義重大。但就目前計算機(jī)技術(shù)發(fā)展來看，可供研究和使用的計算機(jī)實驗資源缺乏，這對于掌握和發(fā)展計算機(jī)技術(shù)來說，十分不利。為此，旨在促進(jìn)計算機(jī)實驗教學(xué)發(fā)展的虛擬技術(shù)在計算機(jī)實驗教學(xué)中得到了廣泛的應(yīng)用。這種虛擬技術(shù)主要是以軟件創(chuàng)建虛擬機(jī)，并且在虛擬機(jī)情況下進(jìn)行計算機(jī)實驗教學(xué)。經(jīng)過大量實踐，虛擬技術(shù)在計算機(jī)實驗教學(xué)中具有重要作用。本文以虛擬技術(shù)在計算機(jī)實驗教學(xué)中的應(yīng)用為研究對象，主要探討了基于VMwareWorkstation軟件創(chuàng)建的虛擬機(jī)在計算機(jī)實驗教學(xué)中的具體應(yīng)用。【關(guān)鍵詞】虛擬技術(shù)計算機(jī)實驗教學(xué)應(yīng)用投入成本，但其所起到的實驗教學(xué)作用，與真正計算機(jī)實驗教學(xué)并無差別。2.2靈活性較強(qiáng)虛擬機(jī)在設(shè)計和使用上，只需要通過對硬件和軟件進(jìn)行系統(tǒng)化更新，就可以讓虛擬機(jī)與當(dāng)前計算機(jī)技術(shù)保持一致性，具有很大靈活性。這種對軟、硬件的更新，可以不需要進(jìn)行實體機(jī)配置的兌換，就可以實現(xiàn)更新目的。2.3安全性較高虛擬機(jī)當(dāng)中，具有單獨的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，可以對實驗數(shù)據(jù)、實驗資源、實驗資料等信息進(jìn)行保存，避免數(shù)據(jù)丟失為用戶造成不便。而且，虛擬機(jī)在進(jìn)行計算機(jī)教學(xué)實驗過程中，即使其他系統(tǒng)出現(xiàn)故障，也不會對數(shù)據(jù)存儲設(shè)備產(chǎn)生影響，避免數(shù)據(jù)丟失，具有很高的安全性。

三、虛擬技術(shù)在計算機(jī)實驗教學(xué)中的應(yīng)用研究

虛擬技術(shù)在計算機(jī)實驗教學(xué)中的應(yīng)用，首先要創(chuàng)建虛擬機(jī)，這是虛擬技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用的前提。針對于虛擬機(jī)的創(chuàng)建，需要在物理計算機(jī)操作平臺上安裝虛擬機(jī)操控軟件，就目前虛擬機(jī)技術(shù)應(yīng)用來看，主要以‘VMwareworkstation’軟件為主。其次，對虛擬機(jī)進(jìn)行優(yōu)化與維護(hù)，使其更好服務(wù)于計算機(jī)實驗教學(xué)。最后，則是將優(yōu)化好的虛擬機(jī)投入到計算機(jī)實驗教學(xué)當(dāng)中。3.1虛擬機(jī)創(chuàng)建研究虛擬機(jī)創(chuàng)建以VMwareworkstation軟件為主，在VMware窗口中，進(jìn)行虛擬機(jī)創(chuàng)建，其具體步驟如下：（1）啟動VMwareworkstation后，需要在打開的窗口中選擇創(chuàng)建類型，進(jìn)行程序安裝工作。一般來說，創(chuàng)建虛擬機(jī)主要采用Typical默認(rèn)方法，VMware會根據(jù)物理計算機(jī)的實際配置，進(jìn)行虛擬機(jī)硬件配置創(chuàng)建工作。而虛擬機(jī)創(chuàng)建過程中，又會根據(jù)用戶需求不同，通過對虛擬磁盤以及適配器進(jìn)行重新定義，從而實現(xiàn)虛擬機(jī)新功能。根據(jù)用戶自身需求對VMware創(chuàng)立完成后，接下來就需要對虛擬機(jī)的操作系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置；（2）進(jìn)行操作系統(tǒng)設(shè)置時，頁面會彈出“客戶機(jī)操作系統(tǒng)安裝”窗口，這個窗口中一共有三個選項，虛擬機(jī)創(chuàng)建時需要選擇“稍后安裝”選項。之所以選擇這個選項，是因為可以在很大程度上避免客戶機(jī)系統(tǒng)的不完整性，有利于虛擬機(jī)使用；（3）客戶機(jī)的默認(rèn)配置，需要在“客戶操作系統(tǒng)安裝”的窗口中進(jìn)行選擇，就虛擬機(jī)的操作系統(tǒng)類型來看，可用于選擇的操作系統(tǒng)主要有“Windows”、“VMware”、“Linux”等，就操作系統(tǒng)選擇來看，需要根據(jù)實際情況進(jìn)行分析，選擇的系統(tǒng)要符合當(dāng)前使用虛擬機(jī)的版本；（4）默認(rèn)配置以及操作系統(tǒng)選擇完畢后，下一步需要對創(chuàng)建的虛擬機(jī)進(jìn)行命名，這種虛擬機(jī)命名主要是為了日后操作時更加有利于識別；（5）虛擬機(jī)命名之后，則需要生成虛擬機(jī)配置的保存路徑，用硬盤進(jìn)行相關(guān)配置保存，為之后虛擬機(jī)的使用提供方便。虛擬機(jī)的創(chuàng)建，為計算機(jī)實驗教學(xué)創(chuàng)造了方便，新虛擬機(jī)生成之后，需要對其進(jìn)行優(yōu)化，之后投入到計算機(jī)實驗教學(xué)之中。3.2虛擬機(jī)的優(yōu)化及維護(hù)研究虛擬機(jī)的建立，主要是以‘VMwareworkstation’軟件為主，虛擬機(jī)的硬件設(shè)備，則是由VMware自動生成[2]。虛擬機(jī)應(yīng)用于計算機(jī)實驗教學(xué)中，需要對相關(guān)配置進(jìn)行優(yōu)化，使之符合計算機(jī)實驗教學(xué)的要求。在進(jìn)行虛擬機(jī)優(yōu)化及維護(hù)過程中，要遵循以下優(yōu)化及維護(hù)的方法：（1）內(nèi)存：虛擬機(jī)的內(nèi)存與物理計算機(jī)內(nèi)存有著密切聯(lián)系，一般來說，虛擬機(jī)的內(nèi)存主要是根據(jù)物理計算機(jī)內(nèi)存大小進(jìn)行測算的。例如物理計算機(jī)的內(nèi)存值若是1024MB，那么虛擬機(jī)的推薦內(nèi)存則為512MB。在虛擬機(jī)內(nèi)存優(yōu)化時，其內(nèi)存設(shè)置在512MB左右浮動，最大值不能超過1024MB，最小值不能低于128MB，其內(nèi)存設(shè)置應(yīng)該為32MB的倍數(shù)；（2）處理器：在進(jìn)行處理器優(yōu)化時，虛擬機(jī)處理器的個數(shù)要與物理計算機(jī)進(jìn)行比較，保證處理器個數(shù)少于物理計算機(jī)處理器個數(shù)；（3）硬盤：硬盤大小對于虛擬機(jī)進(jìn)行計算機(jī)實驗教學(xué)來說，具有重要影響。硬盤容量決定了對數(shù)據(jù)的存儲容量，在虛擬機(jī)優(yōu)化過程中，要根據(jù)實際情況，對有用信息進(jìn)行保留，對無用信息進(jìn)行清除。這就需要在硬盤設(shè)計過程中，對硬盤內(nèi)容進(jìn)行相關(guān)設(shè)置。關(guān)于硬盤功能設(shè)置，主要通過‘Expand’的功能，可以根據(jù)硬盤工作狀態(tài)，進(jìn)行‘持久模式’和‘非持久模式’選擇，其主要是針對硬盤數(shù)據(jù)問題進(jìn)行的一種優(yōu)化；（4）網(wǎng)絡(luò)適配器：網(wǎng)絡(luò)適配器是虛擬機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接的關(guān)鍵，它決定了虛擬機(jī)以何種方式實現(xiàn)上網(wǎng)。一般來說，虛擬機(jī)進(jìn)行上網(wǎng)，大都是通過網(wǎng)橋連接模式，利用網(wǎng)卡實現(xiàn)上網(wǎng)。這種上網(wǎng)形勢下，虛擬機(jī)需要有著自己單獨的IP地址。除此之外，虛擬機(jī)還可以實現(xiàn)‘NAT’上網(wǎng)模式，但這種上網(wǎng)模式下，就需要對主機(jī)IP以及虛擬機(jī)IP進(jìn)行重新設(shè)置，虛擬機(jī)的單獨IP地址將會被取消。網(wǎng)絡(luò)適配器在虛擬機(jī)中的應(yīng)用，決定了虛擬機(jī)的上網(wǎng)方式，并且根據(jù)實際情況，可以實現(xiàn)虛擬機(jī)與物理計算機(jī)單獨上網(wǎng)，這對于虛擬機(jī)進(jìn)行教學(xué)實驗來說具有重要意義。以單獨上網(wǎng)的方式進(jìn)行攻擊性網(wǎng)絡(luò)教學(xué)實驗，除了可以達(dá)到實驗?zāi)康闹猓€可以避免對物理計算機(jī)造成損壞。3.3虛擬技術(shù)在計算機(jī)實驗教學(xué)中的應(yīng)用分析本文研究的虛擬技術(shù)在計算機(jī)實驗教學(xué)中的應(yīng)用，主要從多操作系統(tǒng)安裝實驗以及分級網(wǎng)絡(luò)實驗兩個方面進(jìn)行分析，關(guān)于這兩種實驗教學(xué)的應(yīng)用，如下所示：（1）多操作系統(tǒng)安裝實驗：多操作系統(tǒng)安裝實驗是計算機(jī)實驗教學(xué)的基礎(chǔ)，其主要包括計算機(jī)硬盤分區(qū)、操作系統(tǒng)安裝等教學(xué)內(nèi)容，該教學(xué)實驗受到的限制條件較多，若是以物理計算機(jī)進(jìn)行教學(xué)實驗，會造成極大的資源浪費，并且對物理計算機(jī)軟硬件的損壞較大，因此，針對于這一教學(xué)實驗，最為有效的辦法則是采用虛擬機(jī)進(jìn)行實驗教學(xué)[3]。虛擬機(jī)與物理計算機(jī)的特性一致，以虛擬機(jī)進(jìn)行計算機(jī)多操作系統(tǒng)安裝實驗，可以讓學(xué)生進(jìn)行實踐操作。關(guān)于虛擬機(jī)的多操作系統(tǒng)安裝實驗，可以以任意一臺物理計算機(jī)為主，安裝‘VMwareworkstation’軟件，進(jìn)行虛擬機(jī)構(gòu)建，之后進(jìn)行虛擬機(jī)優(yōu)化，使之符合計算機(jī)實驗教學(xué)要求。在虛擬機(jī)構(gòu)建完成之后，學(xué)生可以根據(jù)計算機(jī)實驗教學(xué)目標(biāo)，在虛擬機(jī)進(jìn)行實踐操作，就多操作系統(tǒng)安裝實驗的要求，按步驟進(jìn)行實際操作；（2）分級網(wǎng)絡(luò)實驗：分級網(wǎng)絡(luò)實驗是利用虛擬機(jī)與物理計算機(jī)的聯(lián)合，構(gòu)建對等網(wǎng)絡(luò)，從而實現(xiàn)實驗局域網(wǎng)的構(gòu)建。分級網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，在很大程度上提升了學(xué)生們學(xué)習(xí)計算機(jī)技術(shù)的信心，并且增強(qiáng)了學(xué)生的實際動手操作能力。分級網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，主要是基于虛擬機(jī)和物理計算機(jī)的對等網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建基礎(chǔ)上實現(xiàn)的。而分級網(wǎng)絡(luò)的實踐操作，進(jìn)一步增強(qiáng)了計算機(jī)實驗的難度，可以考驗學(xué)生對計算機(jī)實際操作能力的掌握。在進(jìn)行分級網(wǎng)絡(luò)實踐操作時，學(xué)生們的操作主要在虛擬機(jī)上進(jìn)行操作，避免了對物理計算機(jī)軟、硬件的損壞。利用虛擬機(jī)進(jìn)行分級網(wǎng)絡(luò)實驗，為學(xué)生提升計算機(jī)實驗?zāi)芰Υ蛳铝藞詫嵒A(chǔ)，對學(xué)生日后使用計算機(jī)技術(shù)方面，具有重要意義。

篇（9）

二、基于3D虛擬技術(shù)的檔案信息服務(wù)的特點

3D虛擬技術(shù)是一種多源信息融合交互式的三維動態(tài)視景和實體行為的系統(tǒng)仿真，能夠生成一種逼真的，具有視、聽、觸等多種感知的虛擬環(huán)境，使用戶能夠進(jìn)入到一個清晰度高、更新速度快的三維虛擬環(huán)境，并與之產(chǎn)生互動，由于3D虛擬技術(shù)在信息展示和交互方面具有更大優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于建筑展示、軍事訓(xùn)練、古跡遺址復(fù)原、工程演示、航空航天等諸多領(lǐng)域，將其應(yīng)用于檔案服務(wù)，可以給用戶帶來全新體驗，滿足多層次用戶的多樣化需求。

（一）拓展了檔案服務(wù)的空間

傳統(tǒng)的實體檔案展館一般建設(shè)時間較長、展館面積有限、展品數(shù)量少、更新慢，而且展品的載體復(fù)雜多樣，不僅需要占用一定存放空間，還易發(fā)生毀壞、磨損、丟失等現(xiàn)象。若將3D虛擬技術(shù)運用到網(wǎng)上檔案展覽的制作或建造虛擬展館，對展覽主辦方而言，一方面可以避免實體展覽中實物調(diào)取擺放、展出安全、場地經(jīng)費等問題，另一方面可以緩解建實體展館的資金和空間的壓力。對用戶而言，首先，在虛擬環(huán)境中可與信息平臺互動，其豐富的視覺效果、充分的互動效應(yīng)能吸引更多觀眾參與其中；其次，用戶參觀展覽不受時間地域限制，參觀成本大大降低，可實現(xiàn)重復(fù)參觀，在便捷實體檔案服務(wù)利用的同時，又對實體檔案進(jìn)行了備份，實施了保護(hù)，同時也擴(kuò)大了檔案展覽的影響。

（二）創(chuàng)新檔案服務(wù)方式

傳統(tǒng)檔案館雖然擁有大量珍貴的館藏信息資源，但是由于不能被人及時、充分地感知和利用，無法發(fā)揮應(yīng)有的作用。若應(yīng)用3D虛擬技術(shù)建立虛擬檔案館，采用信息推送等方式主動將館藏信息資源公之于眾，能夠使被動服務(wù)變?yōu)椴皇軙r空限制的主動服務(wù)，能夠激發(fā)用戶的對檔案信息的利用需求，用戶隨時可以通過聯(lián)網(wǎng)終端的方式查閱所需要的檔案信息，可以最大化實現(xiàn)檔案信息資源的價值，這樣檔案信息服務(wù)就由單一服務(wù)變成了多元、多層次的服務(wù)，加強(qiáng)了檔案館與用戶之間的溝通和聯(lián)系，拓寬了檔案信息服務(wù)的范圍。

（三）提高檔案利用效果

傳統(tǒng)的檔案展覽是以實物形式再現(xiàn)檔案，普通的網(wǎng)頁是以平面圖形和文本的二維表現(xiàn)形式再現(xiàn)檔案，而利用3D虛擬技術(shù)來開發(fā)實體檔案，對檔案展品來說不僅是一種立體的展示，而且在展品的結(jié)構(gòu)和空間信息的表現(xiàn)方面都具有更為明顯的優(yōu)勢，用戶可以通過網(wǎng)頁在線瀏覽，觀察可交互的三維產(chǎn)品模型，通過點擊鼠標(biāo)，可以旋轉(zhuǎn)、平移模型，從任意角度觀察，實現(xiàn)展品完美的三維真實感表現(xiàn)，若再配上音樂、導(dǎo)游解說和多媒體手法，使利用者足不出戶就能“身臨其境”，可以增加用戶的點擊率，留住和吸引越來越多的人來利用檔案。從而實現(xiàn)了檔案館（室）的文化休閑功能，在增加人們檔案意識的同時，檔案的價值也得到了更好的發(fā)揮。

三、基于云計算和3D虛擬技術(shù)的智能化檔案信息服務(wù)的意義

云計算是一種商業(yè)計算模型，它可以將大量分布的資源連接在一起以提供各種IT服務(wù)，使各種用戶能夠根據(jù)需要獲取計算力、存儲空間和各種軟件服務(wù)。云計算技術(shù)是檔案信息化發(fā)展的引擎和趨勢，我國改革開放以來，由于普遍重視經(jīng)濟(jì)建設(shè)，而不能直接貢獻(xiàn)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的檔案管理長期處于被冷落地位，2013年從廣東軟件行業(yè)協(xié)會了解到的數(shù)據(jù)：全省1200多家軟件企業(yè)（通過雙軟認(rèn)定），而從事檔案信息化方面的僅有3家，與500多家ERP軟件廠商形成鮮明的對比，可以說這是一個冷門行業(yè)，但也是潛力巨大的行業(yè)。云計算技術(shù)已經(jīng)無容置疑，是當(dāng)今IT業(yè)最熱門的技術(shù)，如果將云計算這項當(dāng)今IT業(yè)最熱門的技術(shù)與檔案信息化這一最冷門的行業(yè)進(jìn)行“聯(lián)姻”，再結(jié)合3D虛擬技術(shù)共同運用于數(shù)字檔案管理系統(tǒng)，將會給檔案界及檔案信息化應(yīng)用帶來新的啟示。

（一）可以實現(xiàn)“低碳經(jīng)濟(jì)”的檔案信息化建設(shè)模式

引入云計算這項技術(shù)，可以減少對硬件和軟件等檔案管理基礎(chǔ)設(shè)施的投入，節(jié)省資金，避免重復(fù)建設(shè)，提高效率，還可以緩解檔案部門開展檔案信息化對既懂檔案業(yè)務(wù)、又能精通計算機(jī)技術(shù)等這種復(fù)合性人才的需求。通過云計算技術(shù)可以實現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施和基礎(chǔ)服務(wù)的統(tǒng)一管理，有效整合富余的計算機(jī)資源，按需合理分配，可以規(guī)范和統(tǒng)一不同系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)存儲的格式，提高不同設(shè)備的數(shù)據(jù)和應(yīng)用的共享性，擴(kuò)大檔案信息的外延，從而改變檔案信息獲取和知識傳播的方式，降低檔案信息化門檻，提高檔案信息化水平。

（二）可以實現(xiàn)檔案信息的可視化檢索

隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，目前國內(nèi)很多企業(yè)和高校都建成了數(shù)字檔案館，但檔案信息利用率和檔案網(wǎng)頁的訪問率相對整個館藏量來說還是偏低，用戶對檔案信息的反映比較冷漠。檔案的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化雖然為信息檢索和查閱提供了便捷條件，卻不能滿足用戶直觀、智能化的需求。基于云計算和3D虛擬技術(shù)的文獻(xiàn)檢索，用戶可以用“所見即所需”的方式對館藏資源進(jìn)行快速檢索，大幅提升檢索效率和準(zhǔn)確性，與樹形分支檢索和對話框向?qū)z索方式相比，更為形象直觀，用戶可以快速定位所需信息，而且是最終信息，只需用鼠標(biāo)點擊圖片、動畫或展品，在界面上就會彈出與該圖片、動畫或展品相關(guān)聯(lián)的圖、文、音、視等相關(guān)的信息集并提供與之相關(guān)的鏈接，實現(xiàn)的是云平臺上的知識集的展現(xiàn)，拓展了傳統(tǒng)檔案館的檢索功能。

（三）可以實現(xiàn)檔案信息的知識化

傳統(tǒng)的檔案編研多以文字為主，輔之以少量的圖片，且耗時，成本高，而利用云技術(shù)進(jìn)行檔案信息化建設(shè)，能夠?qū)⒏鳂I(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成到數(shù)字檔案管理系統(tǒng)中，對檔案信息進(jìn)行全面收集和集中管理，實現(xiàn)超大規(guī)模的檔案信息資源共享，建設(shè)的是基于互聯(lián)網(wǎng)的相對開放的數(shù)字檔案館模式。再結(jié)合3D虛擬技術(shù)的在線編研可做到文字、聲音、影像、圖片、動畫等多種形式并用達(dá)到良好的藝術(shù)效果，增強(qiáng)了檔案匯編的可讀性和可視性，吸引更多的瀏覽者。同時保證檔案信息傳播的即時性與檔案信息大量性的傳播，也簡化了檔案匯編的出版流程，縮短了出版周期，加速了信息的傳遞速度，提高檔案信息的時效性，使檔案信息成為一種重要的知識資源，從而實現(xiàn)檔案價值和業(yè)務(wù)管理的緊密結(jié)合，提供的是主動式檔案編研成果服務(wù)和智能化內(nèi)容導(dǎo)航。

（四）可以實現(xiàn)檔案信息利用的便捷性

在信息大爆炸時代，就必須吸引人的眼球，檔案信息要想引起人們的關(guān)注，就得提供有特色的、有個性的產(chǎn)品，以適應(yīng)用戶多元化的服務(wù)需求。傳統(tǒng)的檔案文獻(xiàn)編輯、展覽和網(wǎng)站比較偏重于對檔案信息的加工，忽視了用戶的需求和與用戶的溝通，而基于云計算和3D虛擬技術(shù)的檔案信息服務(wù)正好填補(bǔ)了這一缺陷，也為檔案文獻(xiàn)編輯的咨詢服務(wù)和編研成果反饋提供了一種開放性的雙向信息傳播和溝通的渠道。首先，其直觀性能使原本枯燥的檔案信息變得生動，能夠提高人們利用檔案的興趣，激發(fā)用戶的潛在利用需求；其次，其互動交流平臺可以提供在線交流，可以提供用戶留言與聊天室等功能模塊，可以收集用戶信息，把信息傳遞給服務(wù)器端，再從服務(wù)器接受反饋信息，然后將處理好的信息發(fā)送回用戶界面，實現(xiàn)與用戶的互動。再次，云計算支持用戶在任意位置、使用各種終端獲取應(yīng)用服務(wù)，只需連接互聯(lián)網(wǎng)，就可以通過云平臺為用戶提供安全保障的個性化服務(wù)，這樣就能解決數(shù)字檔案館用戶終端局限性的問題。

篇（10）

2VR技術(shù)對產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計的影響

典型的工業(yè)設(shè)計過程通常都是基于物理樣機(jī)，在設(shè)計和試制過程中難以避免地會陷入反復(fù)試錯的設(shè)計循環(huán)之中，這就將直接導(dǎo)致人力、物力的浪費和開發(fā)周期的延長。如果利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)則可以減少設(shè)計過程中物理模型的數(shù)量，通過應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)使產(chǎn)品設(shè)計的各個階段實現(xiàn)可視化，可以對產(chǎn)品的造型、材料、人機(jī)工程、裝配、檢修過程、模擬仿真、加工工藝性能等進(jìn)行預(yù)測及交互式的評價和優(yōu)化。由于它靈活的特性，則可對其進(jìn)行實時修改和評估，使設(shè)計師、工程師、市場營銷人員、業(yè)主或其他參與者之間的交流更順暢，從而簡化設(shè)計流程，提高設(shè)計效率，給產(chǎn)品設(shè)計帶來全新的理念和方式。

2.1工業(yè)設(shè)計方案展示與評估

在傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)計中，設(shè)計師主要用平面的手繪圖或者不同角度的三維效果圖來表達(dá)設(shè)計思想、展示設(shè)計成果。而基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的工業(yè)設(shè)計則打破了傳統(tǒng)的設(shè)計模式，在沉浸式的虛擬現(xiàn)實環(huán)境下，交互展示設(shè)計方案，更關(guān)注用戶的體驗感，而非產(chǎn)品本身。在進(jìn)行設(shè)計評估時，在虛擬環(huán)境中利用專業(yè)設(shè)備（3D眼鏡、頭盔顯示器、交互式手柄、數(shù)據(jù)手套等）進(jìn)行交互，從而獲得逼真的體驗感。全尺寸的車輛外觀、內(nèi)裝及司機(jī)室的三維立體影像能實時地顯示，甚至還可以邀請專家和業(yè)主一起參與到設(shè)計中來，通過手持控制終端激發(fā)預(yù)設(shè)的參數(shù)命令對車輛的造型、色彩、裝飾風(fēng)格等進(jìn)行直觀的選擇與搭配，親自體驗產(chǎn)品的最終效果，并對模型提出修改意見，實時觀察設(shè)計和修改過程。

2.2人機(jī)工程分析

產(chǎn)品的舒適性、可操作性是評價設(shè)計的重要指標(biāo)。以往，對于產(chǎn)品的人機(jī)工程分析往往是參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行，再結(jié)合物理樣機(jī)進(jìn)行評估。而在虛擬人機(jī)工程系統(tǒng)中，通過產(chǎn)品的三維數(shù)據(jù)和內(nèi)置的人體模型數(shù)據(jù)集成，可以實時進(jìn)行司乘人員的可視性、可達(dá)性、空間適應(yīng)性、特定姿態(tài)的舒適性分析等。同時也可針對人體動作疲勞度的分析來校核并優(yōu)化設(shè)計方案，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計方案中人機(jī)工效方面的不足，避免了設(shè)計方案在人機(jī)工效方面的“硬傷”。降低返工所帶來的時間上和成本上增加的風(fēng)險，縮短設(shè)計周期，使交付評審的設(shè)計方案更為準(zhǔn)確，更具說服力，并給予設(shè)計方案理論以及數(shù)據(jù)方面的支撐，各種評估參數(shù)也可以輸出成分析報告，并可以根據(jù)模型的修改實時更新。

2.3虛擬裝配

在虛擬裝配系統(tǒng)中，工作人員可以在虛擬環(huán)境下通過專用設(shè)備（立體顯示系統(tǒng)、頭盔顯示器、跟蹤定位器、三維鼠標(biāo)、數(shù)據(jù)服、反饋數(shù)據(jù)手套）直觀地實現(xiàn)人與虛擬產(chǎn)品的交互操作，對設(shè)計的機(jī)構(gòu)進(jìn)行裝配檢驗，實現(xiàn)產(chǎn)品的虛擬裝配和調(diào)試，并檢查可能存在的干涉問題和其他不合理問題。

2.4虛擬試驗及制造

車輛交付使用之前，都要進(jìn)行試驗，傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)模式下，產(chǎn)品的各種性能實驗是通過樣機(jī)和物理模型來實現(xiàn)的。隨著VR技術(shù)在軌道交通行業(yè)的應(yīng)用，物理試驗?zāi)Ｐ鸵阎鸩奖粩?shù)字模型代替，基于數(shù)字模型，不僅可以對車輛的造型、結(jié)構(gòu)關(guān)系等進(jìn)行驗證和評價，還可以在虛擬場景中，結(jié)合分析軟件對數(shù)字樣機(jī)進(jìn)行分析計算，并實時將驗證結(jié)果展現(xiàn)出來。設(shè)計人員即可及時進(jìn)行調(diào)整，而不必等到列車在行駛試驗進(jìn)程中出現(xiàn)問題時再進(jìn)行設(shè)計修改。虛擬現(xiàn)實技術(shù)還能模擬產(chǎn)品的制造過程，即產(chǎn)品虛擬制造。就是利用計算機(jī)仿真技術(shù)、信息處理技術(shù)對產(chǎn)品制造活動進(jìn)行仿真，它不消耗現(xiàn)實資源和能量，過程是虛擬過程，生產(chǎn)的產(chǎn)品也是虛擬產(chǎn)品。虛擬制造過程包括材料熱加工工藝模擬、加工過程仿真、板材成型模擬、模具制造仿真等。它是應(yīng)用軟件或虛擬數(shù)控技術(shù)對加工工藝及模具成型過程進(jìn)行仿真，按照設(shè)計精度等的要求，通過模擬加工，選擇最佳的刀具路徑和加工參數(shù)。通過產(chǎn)品的虛擬制造，對產(chǎn)品性能和可制造性進(jìn)行預(yù)測和評價，可以在生產(chǎn)之前發(fā)現(xiàn)潛在的工藝問題，進(jìn)而采取相應(yīng)的措施，從而縮短產(chǎn)品的設(shè)計與制造周期，降低產(chǎn)品的開發(fā)成本。

3基于VR技術(shù)的工業(yè)設(shè)計流程

相比現(xiàn)有的工業(yè)設(shè)計流程，引入虛擬現(xiàn)實技術(shù)后，帶來的改善主要在以下三個方面：

1）在產(chǎn)品方案設(shè)計階段，應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以實現(xiàn)逼真的、交互式的設(shè)計界面，用戶可以直接繪制可視化的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型。

2）在方案評估及驗證時，虛擬數(shù)字樣機(jī)讓用戶可以交互、協(xié)同地評審、分析和測試產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型。

3）可以實現(xiàn)虛擬裝配與虛擬制造。VR技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)了新產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)的一個巨大飛躍，三維交互的設(shè)計方式給設(shè)計師提供一個更直觀、更自由的工作環(huán)境。虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以極大地彌補(bǔ)現(xiàn)有的CAD—RP產(chǎn)品開發(fā)流程的不足。基于VR技術(shù)的設(shè)計流程可以由現(xiàn)有的串行向并行的設(shè)計方式轉(zhuǎn)變。

4應(yīng)用VR技術(shù)的優(yōu)勢

1）增強(qiáng)工業(yè)設(shè)計手段：利用VR技術(shù)向產(chǎn)品開發(fā)決策者、市場營銷人員、工程師及客戶逼真地進(jìn)行工業(yè)設(shè)計方案展示，將未來產(chǎn)品三維立體真實地呈現(xiàn)出來，讓參與者身臨其境的在車內(nèi)外漫游，還能實時改變造型、顏色、材質(zhì)，滿足不同業(yè)主的個性化需求。

2）提高產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量：在產(chǎn)品設(shè)計階段，利用VR技術(shù)模擬產(chǎn)品開發(fā)全過程，預(yù)測產(chǎn)品性能，產(chǎn)品的可制造性、可維護(hù)性和可拆卸性等，從而提高產(chǎn)品設(shè)計的一次成功率。

3）降低樣車試制成本：利用VR技術(shù)的逼真展示、人機(jī)交互、虛擬裝配、事故模擬及虛擬實驗等技術(shù)進(jìn)行設(shè)計評估，減少物理樣機(jī)的試制成本。利于有效組織生產(chǎn)制造，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低成本，提升設(shè)計質(zhì)量與生產(chǎn)效率。

4）利于售后檢修維護(hù)：利用VR技術(shù)真實展現(xiàn)設(shè)備的維修過程，制作虛擬樣機(jī)電子檢修維護(hù)手冊，包括維修性設(shè)計分析、維修性演示驗證、維修過程核查、維修訓(xùn)練實施等，以一種新型的方式讓操作員工更直觀地學(xué)習(xí)了解針對具體裝配維修的檢測維修方式。