虚拟现实系统的特点篇1
1虚拟现实系统的构成及技术特征
虚拟现实硬件主要由专业计算机、应用软件系统、输入设备和演示设备等组成，虚拟现实是离不开硬件的支持的，只有在硬件的辅助上才能将虚拟现实的优越性最大程度的发挥出来．虚拟现实技术的特征之一就是人机之间的交互性．为了实现人机之间的充分交换信息，必须设计特殊输入和演示设备，以影响各种操作和指令，且提供反馈信息，实现真正生动的交互效果。不同的项目可以根据实际的应用可以有选择的使用这些工具，主要包括：立体投影、立体眼镜、头盔显示器、三维空间跟踪定位器、数据手套、3D立体显示器、三维空间交互球、多通道环幕系统。虚拟现实产生的视觉形式可分为平面型、桌面型、立体型三类。虚拟现实技术具有以下重要特征。
多感知性：在虚拟世界中可具有视觉、听觉、力觉、触觉、运动感，甚至还包括味觉、嗅觉。沉浸感：用户感到作为主角存在于虚拟环境中的真实程度。交互性：用户对虚拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度(包括实时性)。自主性：在虚拟环境中物体反映一般规律的真实程度和用户在虚拟环境中应遵循的一般准则。目前，虚拟现实技术的实际应用已经展开具体包括虚拟现实系统在城市规划中的应用、拟现实系统在医学中应用、虚拟现实系统在乐、虚拟现实系统在军事与航天工业的应用、拟现实系统在室内设计中的应用、虚拟现实系在房产开发中的应用、虚拟现实系统在工业仿中的应用、虚拟现实系统在军事模拟中的应用虚拟现实系统在文物古迹中的应用、虚拟现实统在游戏中的应用、虚拟现实系统在web3d／品／静物展示中的应用、虚拟现实系统在道路梁中的应用、虚拟现实系统在地理中的应用、拟现实系统在虚拟演播室中的应用、虚拟现实统在水文地质研究中的应用。
2远程教育中虚拟现实技术应用模型
虚拟现实系统的组成模型如图l所示。通过对远程教育中虚拟现实系统的应用特殊性的分析，给出了如图2的应用模型图2中，每个学生使用的客户端都是一个独立的虚拟现实系统，其组成与图1中虚线内部分相同。教师授课系统通过虚拟现实服务器上的应用与虚拟现实客户端进行通信。学生在虚拟现实客户端上进行操作过程中形成的模拟数据上传到虚拟现实服务器的数据库，以供教师远程调阅，教师可根据调阅的数据进行同步或者异步的指导。教师可以通过远程通信的方式在虚拟现实服务器上为学生指定虚拟操作的内容供学生在寻你客户端进行操作。教师可以在授课系统上进行虚拟演示，演示过程上传至虚拟现实服务器并间接在学生虚拟现实客户端进行直播，教师可以在操作的时候进行同步解说。
虚拟现实系统的特点篇2
摘要：由于资金和条件的限制，传统实验不能完全满足教学发展的需要，因而虚拟实验环境的建设将是实验教学改革的新趋势。本文介绍了虚拟现实技术的概念和基本特征，分析了虚拟实验系统的特点和在实验教学中的优势，探讨了虚拟现实技术在实验教学中的应用，最终提出应构建虚实结合的实验系统。
关键词：传统实验；虚拟现实技术；虚拟实验系统
0引言
实验是与教学活动密切相关的环节，它有助于学生理解知识的产生和发展过程，容易理解和巩固相关的理论知识，提高依靠实验方法探索科学知识的能力。随着教育的高速发展，传统实验面临的如实验材料成本高、实验仪器昂贵、实验仪器损坏维修成本高、设备更新频率高等诸多问题，都严重束缚了教学质量的提高[1]。为了改善这种现状，最大程度的实现减少硬件资源和节约空间，同时增强实践教学效果，可以使用虚拟实验系统辅助实验教学的开展。
1虚拟现实技术简介
虚拟现实技术，就是借助于计算机硬件设备和相关支撑技术，创建一种可以通过视、听、触、嗅等手段所体验到的虚拟世界的技术[2]。虚拟现实技术作为一种先进的科学技术，将计算机仿真技术、计算机图形技术、传感技术、3D技术等最新的发展成果进行了综合，并依赖计算机设备构造三维数字模型，构建以视觉感受为主，包括听觉、触觉等可感知的环境。虚拟现实技术的基本特征主要包括：
1.1交互性[3]。虚拟现实系统中的人机交互可通过键盘、鼠标、头盔、数据手套等设备操作虚拟环境中的对象，是一种近乎自然的交互。
1.2沉浸性。虚拟现实技术依赖计算机技术构造三维立体图像，通过特殊显示设备和感知交互设备，把自己放在一个虚拟环境并有一种身临其境的感觉。
1.3多感知性。虚拟现实系统配备观察、倾听、触摸、动觉传感和反应装置，用户可以在虚拟环境中得到各种各样的感知，并采取相应的实际反应和交互操作。
2虚拟实验系统
2.1虚拟实验系统的特点
2.1.1共享程度高。传统的实验有地域与时间限制，而虚拟实验系统可以接受有访问权限的本地和异地用户在任何时间的使用，使信息与实验资源的共享程度得到了极大地提高。
2.1.2强大的交互能力。虚拟实验系统能给用户提供一个逼真的实验环境，虚拟实验对象和用户依赖鼠标拖放操作进行交互，用户也可以实时观测实验现象和实验结果。
2.1.3支持协作。用户间的信息沟通是由虚拟实验系统提供的多种方式进行的。
2．2虚拟实验教学的优势从实验教学的现状和虚拟实验系统的特点出发，虚拟实验教学的优势主要有以下几个方面：
2.2.1组织形式开放[4]虚拟实验不受实验内容、时间和地点的约束，保证了用户充分选择的自由。随着实验教学的发展，跨地域、跨学科、同时开展多项实验的要求日益增多，虚拟实验将为实验教学的发展开拓空间。
2.2.2对象开放在实验教学中，学习者可以分为实验课程学习者、参与者、爱好者等身份；依据虚拟试验系统操作的权限分为实验者、教师和技术人员、系统管理员等三个层次，不同对象依据自己的身份和权限在虚拟实验平台下进行学习和交流。
2.2.3资源开放虚拟实验的教学资源为实验对象完全开放。实验设计方案的形成与开发可以依靠系统软件程序模块和实验项目设计模板的帮助；实验数据的分析与处理可以利用数据分析与处理工具包进行；学生在实验课程总结和复习中取长补短、巩固知识。
3虚拟现实技术在教学中的应用
虚拟现实在教育领域的具体应用，主要体现在虚拟学习环境、虚拟实验室、虚拟实训基地、虚拟仿真校园、虚拟远程教育等方面。
3.1虚拟现实技术在计算机实验中的应用虚拟实验系统包括实验设备、实验对象、教学信息资源和实验室环境，虚拟实验室既可以是虚拟构想的实验室，也可以是真实实验室的再现。例如，要加深广域网、城域网的概念理解，不必真正把网络构建起来就可以亲身体验，犹如进行现场的操作。再如，在计算机组装和维护课程中，使用虚拟机软件vmware创建与真实计算机相同的运行环境，也有处理器、存储器、显示设备、输入输出设备等，不仅可以安装各种操作系统，而且也可以尝试安装各种应用软件，安装的过程与在真实的计算机中的感受完全一样，但对计算机中原有的系统和数据不会产生任何影响。
虚拟现实技术还可以对实验者构想的模型进行实验，所产生的实验结果和效果将对实验构想进行可行性和合理性的验证。例如，在组网联通实验中，可以通过虚拟的路由器、交换机、服务器和终端进行网络的设计和设置，减少了购买设备的费用和损坏维修成本高所带来的风险。
3.2虚拟现实技术在经济管理课程实验系统中的应用高等职业教育文科教学存在理论偏多、实践较少，理论和实践有脱节现象。应该把计算机技术与教学手段和方法的改革充分结合起来，构建与经济管理类课程相关的虚拟试验系统，包括市场营销、电子商务、人力资源开发、股票交易、财务、旅游场景等各种虚拟实验系统，把现实环境中无法全面实现的教学过程通过虚拟试验系统进行完美的展现和操作。例如，房地产营销虚拟系统可以制定适合不同用户的营销解决方案，并对营销环节中的关键环节制定不同的策略。通过虚拟的经历，不仅加深了对理论知识的理解，而且让实验者体会到现代房地产营销的互动式、数字化的营销模式。再如，电子商务模拟试验系统可以建立商店、银行、商品等相应的模型，实验者可以模拟商品的选择、支付、配送等过程。再如，虚拟现实技术模拟旅游景点，以真实的图像、图片等数据为基础，利用计算机制作三维图像，并通过视觉中枢对物体的“深度”信息和观察视差的综合产生三维立体综合效果，依靠头盔式显示器、数据手套、身体部位跟踪器和投影显示设备，并结合感官系统在虚拟的场景中去体会景区的地理环境和特色。
4结束语
虽然虚拟实验环境有诸多优势，但真实环境环境容易加深学生的感性认识和动手能力，因此，一个实验系统应该是既包括真实环境也包括虚拟环境的综合、完整的系统。只有构建完善、先进的实验环境，才能大大地提高实验教学质量，提升高校的核心竞争力，真正实现为教学、科研与开发工作服务的使命。
参考文献：
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虚拟现实系统的特点篇3
关键词：“云”计算 数字图书馆 虚拟化安全 问题 对策
中图分类号： G250．7文献标识码： a文章编号： 1003-6938（2012）06－0029-04
1 引言
随着云计算技术的发展与成熟，利用云计算技术建设安全、高效、经济、低碳的数字图书馆，按需为读者提供个性化数字阅读服务成为图书馆发展的趋势与必然。云计算环境下，数字图书馆具有基础设施结构复杂、安全威胁增多、读者云阅读需求多样化、云阅读活动满意度与收益率要求高的特点。因此，利用虚拟化技术对云计算、云存储和网络资源进行统一管理和资源共享，实现云基础设施、操作系统和读者服务软件等it资源表示、访问、配置的简化管理，并提供标准的接口来进行数据输入和输出，是实现数字图书馆云系统资源最优化管理与分配的保障。
Gartner预测到2015年，企业数据中心40%的安全资源管理内容将是虚拟化的。因此，随着虚拟化技术在数字图书馆建设、运营、维护活动中的普及，利用虚拟化技术在降低云图书馆建设、管理、运营、维护成本，并提高数字图书馆云系统组织、结构逻辑性的同时，保证数字图书馆云应用安全和读者云阅读活动服务质量，是关系云计算环境下数字图书馆虚拟化建设与安全所面临的重要问题［1］。
2 云图书馆虚拟化安全问题与需求
虚拟化是云计算的关键支撑技术，为云计算环境下数字图书馆云计算、云存储、网络、用户桌面与阅读应用等资源提供逻辑化的资源管理、分配与优化。在大幅度降低云图书馆建设、管理与使用成本的前提下，提高资源的可管性与可用性。云计算环境下，虚拟化安全问题是关系云图书馆建设与读者云阅读活动服务质量的关键因素，也是云图书馆可用性效能判定的重要指标。
2.1 虚拟化环境更加复杂、多变
随着虚拟化技术的应用，数字图书馆在大幅降低云计算、云存储和管理服务器硬件设备采购数量的前提下，利用虚拟化技术将单一服务器划分为若干个虚拟化设备，依据读者云阅读服务活动资源使用量按需分配。
虚拟化技术虽然提升了数字图书馆云数据中心资源的管理与使用效率，但是，单一物理服务器所承载的业务将更加密集、繁重，物理设备在逻辑上的隔离也无法保证不同用户、业务应用系统之间的完全隔离，数字图书馆传统意义上的安全界限将更加模糊和难以划定。此外，虚拟化环境下云基础设施结构与软件系统环境将更加复杂、多变，增加了黑客利用虚拟机操作系统和应用程序漏洞进行攻击的成功概率。同时，虚拟化环境下数字图书馆安全防范的对象与内容进一步扩大，对核心系统的攻击可能会造成云图书馆服务中断、系统崩溃和控制权限丢失。第三，黑客可能会利用虚拟化技术的超级计算能力发起对云数据中心的攻击，并巧妙隐藏个人行踪，使非法攻击难以预测和发现［2］。
2.2 云图书馆虚拟化安全应用效率要求增加
云计算环境下，数字图书馆虚拟化应用具有智能管理、自动配置和动态迁移的特点。同时，复杂的云基础设施结构与读者数量具有极大不确定性。因此，造成云图书馆在虚拟化应用安全策略的制定、实施、管理和监测上具有较大难度，应根据虚拟化应用安全需求、用户要求、环境特点和客户端现状而制定相应的安全策略。此外，在不同虚拟机上执行安全防护策略时，应对虚拟化安全监测的范围、时间、内容与标准进行合理规划，并部署具有虚拟化感知能力的安全解决方案，避免虚拟化安全应用占用过多的系统资源而导致数据中心整体性能下降。第三，需加强虚拟化管理员与云计算、云存储、云系统管理员的技术协调。在提高云图书馆虚拟化应用安全性的前提下，避免“防病毒风暴”的产生，确保云数据中心管理、运营活动的高效和有序。
2.3 虚拟化网络安全问题更加突出
虚拟化环境下，云数字图书馆网络拓扑结构重新组合，云数据中心网络、云图书馆功能区域内部网络、服务器物理设备内部逻辑网络结构的变化，产生了许多新的安全问题。同时，虚拟化网络内部安全区域划分更加模糊，传统的软、硬件防火墙和网关设备无法通过建立多个安全隔离区及制定、实施不同的安全策略来满足系统设备与虚拟化应用安全需求。此外，虚拟交换机与外部拓扑网络结构易变，导致云系统安全威胁与攻击对象无法准确定位，造成安全问题的扩散。第三，云计算环境中虚拟机迁移频率和虚拟化设备之间的数据交换量，随着图书馆云服务业务量的不断增长而增加。此外，不同虚拟设备之间通信链路的建立与断开具有极大的随机性。因此，利用虚拟化网络建立和虚拟机之间的数据通信过程进行渗透攻击，成为黑客攻击虚拟化网络的重要方式［3］。
2.4 虚拟化技术存在安全隐患
随着云计算技术的发展，虚拟化技术在数字图书馆建设、服务活动中的应用范围不断扩展，其功能和可用性也不断增强。但是，虚拟化技术在提高云系统可管性、易用性的同时，也增加了系统复杂度，导致虚拟化安全漏洞和安全防范内容不断增加，比传统数字图书馆it环境更容易受到攻击。
首先，为了提高虚拟机的安全性，应根据虚拟机应用类别和安全需求级别进行云资源与用户的逻辑隔离。但是，传统利用网关、防火墙等方式进行设备物理隔离的方法，已不能适用于采用逻辑划分方式所建立的虚拟化系统。因此，不正确的虚拟机安全隔离方式可能会造成数据的泄漏或者云系统工作效率的下降。第二，虚拟设备的迁移、逃逸等问题，会造成网络地址、端口等参数的随机变化，增加了管理员监控、管理虚拟化设备的难度，使黑客更易于获得虚拟设备的控制权。第三，云计算环境下数字图书馆读者服务具有突发性和随机性的特点，虚拟机在云资源分配活动中可能会因为不科学的资源管理、分配策略和优先级别划分方式，而导致资源分配、使用效率的降低和无节制滥用资源。
2.5 虚拟化安全攻击形式多样化
与传统it环境相比，云计算环境下数字图书馆遇到的安全问题更加复杂、多变，虚拟化技术在提高云系统管理、运营效率的同时，也增加了系统的复杂度和管理难度。
在虚拟化环境下，云图书馆除面临传统的安全威胁和攻击方法外，利用虚拟化管理、应用程序漏洞而发起的，以获得云系统控制权和降低云系统运营效率的攻击，成为云图书馆所面临的主要安全攻击方式。其次，如何快速有效地对处于快照、休眠、激活过程中的虚拟机提供有效安全防护策略，确保虚拟机从休眠状态过渡到激活状态时及时获得保护。第三，云计算环境下，黑客常通过租赁或攻击的方式获得某一虚拟机的控制权，进而借助此虚拟机发起对整个云系统的攻击。如何通过有效部署和虚拟化环境底层系统无缝集成的安全解决方案，有效实现对云系统内部虚拟设备之间数据通信的监控、屏蔽与隔离，是确保虚拟系统整体安全的有效方法［4］。
3 云图书馆虚拟化安全管理策略
3.1 提高虚拟化系统健壮性
提高虚拟化系统自身健壮性，是确保云图书馆数据中心硬件设施、管理与控制系统、应用与服务系统平台、安全防御系统自身免疫力，免受已知和未知病毒、攻击方式、系统漏洞侵害的首要条件。
首先，图书馆应根据服务商云租赁平台安全特点、云图书馆安全需求、虚拟化应用类型、安全需求和环境特点，在保证虚拟化系统安全标准和虚拟化应用效率的前提下，与云服务提供商共同制定相应的安全管理策略，实现虚拟化资源收集和分配的细粒度管理，确保虚拟化应用具有较高的可见性、相关性、可用性和扩展性。其次，应保证虚拟机部署活动高效、精细、可控、安全，虚拟机应用过程符合云计算和虚拟化应用安全标准。第三，云计算安全监测和管理平台能够全程、大范围地实施监控管理，能够识别并预测未知风险和威胁，并通过安全报警、主动防御、日志审查和智能预测等方式保障虚拟化应用安全。第四，应通过集中、压缩、过滤虚拟化应用过程和数据量的方式，大幅降低虚拟化应用与管理的成本、难度和复杂度，实现数字图书馆虚拟化资源与应用的集中控制、细粒度管理、资源快捷交付和基于安全策略的访问控制［5］。
3.2 基于传统it架构的虚拟化安全嵌入
云计算环境下，数字图书馆通常以云迁移的方式进行云基础设施和服务环境的构建。因此，基于传统it架构基础之上的虚拟化安全嵌入，是实现云图书馆建设投资收益最优化的有效途径。
首先，在虚拟化技术选取和虚拟化应用构建初期，应结合虚拟化安全需求和云安全环境特点，将安全机制内嵌入虚拟化环境中，保证云计算环境下虚拟化具有较高的安全标准。其次，在虚拟化资源管理和虚拟机软件运行过程中，依据虚拟化应用实际划分详细的安全隔离区域和不同等级的安全标准，实现虚拟化资源与数据交流的安全控制策略。第三，虚拟化安全管理与应用必须确保具有较少的云系统资源消耗量，实现虚拟化安全收益和云系统资源消耗的最优化交付。第四，在虚拟化安全策略制定和实施过程中，应减少对物理基础设施安全管理方式的依赖性，不断提高物理设备虚拟化管理的可视性和可控性，实现服务器集群、虚拟化资源池、虚拟化网络、虚拟化数据中心的自动化配置。
3.3 虚拟化网络安全防护
3.3.1 确保虚拟化网络易监控和可管理
随着云计算环境下虚拟化系统结构和虚拟化应用复杂度的不断增加，许多云租户可能会共享位于同一物理设备上的不同虚拟机，云服务提供商也可能会根据数字图书馆不同云应用需求而分配位于不同物理设备上的虚拟机。因此，虚拟化网络结构复杂、虚拟化交换设备流量激增，是云计算环境下虚拟化网络的特点。
首先，应将多个虚拟化网络设备整体绑定为一个逻辑设备统一管理，并根据虚拟化设备的应用特点和安全要求，划分不同的安全区域并制定相应的安全策略。同时，利用虚拟化软件防护、虚拟化防火墙和入侵检测方法，在减少安全资本投入和合理使用资源的前提下，提高虚拟化网络的安全性。其次，应自动化、智能化地实现网络入侵防御和网络安全漏洞修复，能够利用云防毒技术预测、判定和防范未知病毒，并对重要数据在网络传输前实施加密。第三，云图书馆不同用户和虚拟化应用可能会使用同一物理设备上的虚拟机，并且具有不同的安全标准和要求。因此，在虚拟机安全管理上应避免依据物理设备位置和端口进行安全绑定。应依据用户和虚拟化应用的ip地址、Vlan等标识，把安全设备上的虚拟设备与用户资源池对应起来，实现虚拟化网络标识层面的安全防护［6］。
3.3.2 实现虚拟化网络数据流量的监测和安全管理
云计算环境下，数字图书馆虚拟化网络数据传输主要可分为两种方式。一是数据流经数据中心不同物理设备或经过交换设备转发而流向用户，二是数据在某一物理设备内部不同虚拟机之间交换。因此，虚拟化网络具有组织结构复杂性和拓扑结构不确定性，虚拟化网络传输具有数据流量大、网络结构逻辑化、网络拓扑结构易变和网络流量可控性差的特点。
流经数据中心不同物理设备或经过交换设备转发而流向读者的数据，是云图书馆交换设备、网关、入侵防御设备的主要安全保障对象，其传输安全、有效性是云图书馆用户服务质量保障的前提。因此，对于此类数据的监控和管理，主要以依靠传统it环境下的网络监控、防御系统为主。根据数据传输区域和对象实际在交换节点部署安全设备，并结合不同用户数据传输安全和质量要求制定相应的转发、隔离和安全管理策略，在符合数据传输安全要求的前提下保证传输质量。
同一物理设备内部不同虚拟机之间的数据传输是虚拟化网络存在的特有问题。同一物理设备内部不同虚拟机数据交换的复杂性、不可预测性和不可见性，是导致虚拟机之间数据监控、管理难度增大的主要原因。因此，在传统监控、管理设备和安全策略无法对虚拟机数据传输实施管理的情况下，应建立高效的虚拟交换机并设置相应的访问控制和数据交换策略，实现不同虚拟机之间的网络层数据传输监控和流量漏洞攻击行为检测，并利用虚拟网络防火墙实现虚拟化数据传输的管理和数据流分离［7］。
3.4 加强虚拟化设备管理和应用安全性
云计算环境下，数字图书馆如何根据读者云阅读服务和虚拟化管理安全需求，结合虚拟化应用系统自身结构、运营特点，智能、自动化地对虚拟设备进行管理安全策略和运行可靠性检查，是确保物理设备和虚拟化系统运营安全、高效的前提。
虚拟化设备安全内容主要为物理设备的可虚拟划分性、操作系统可靠性、虚拟化管理程序高效性、虚拟化应用程序可执行性、相关数据的安全保密性等方面内容。首先，应坚持虚拟化系统与应用程序的整体安全性能评估和虚拟化应用系统运行可靠性测试，确保虚拟化应用程序安全、透明、高效、灵活，在提高单一虚拟化程序运营效率时以不降低整体系统性能为代价。其次，应根据虚拟化应用安全需求划分不同的安全等级。对涉及云图书馆管理、运营、安全、服务的虚拟化应用，应创建位于不同物理设备的备份虚拟机，确保当主虚拟机出现故障时快速切换，保证虚拟化应用的连续性。第三，应根据虚拟化应用优先级别和资源使用量，在降低虚拟化应用管理复杂度的前提下，实现虚拟化资源的动态分配和智能化负载迁移，确保虚拟化应用系统安全、高效、均衡、经济。第四，为了提高虚拟化应用安全，应将虚拟服务器的配置文件和虚拟硬盘镜像文件进行备份，当数字图书馆虚拟化应用停止工作时，只需将备份好的文件还原到新的服务器上即可恢复服务。此外，应对安全标准要求高的虚拟机实现加密的数据通信。
3.5 提高虚拟化安全管理策略的高效性和可执行性
制定高效、可执行的虚拟化安全管理策略，是保障云图书馆虚拟化安全的前提和必要条件。
首先，应根据虚拟化系统组织结构和功能，将云服务供应商和云图书馆安全职责内容明确，并依据云计算安全标准对虚拟化安全配置和应用进行测试、评估。同时，应对数据进行分类存储和流量分流，加强虚拟化系统的监控、安全分析与数据访问的身份管理。其次，应加强用户虚拟化阅读终端设备的安全管理，通过托管、身份管理、日志审查、安全补丁等较低的安全投入，确保虚拟桌面具有较强的系统可操作性和数据可靠性。第三，应从提高云图书馆虚拟化应用管理安全、高效、经济、可控性目的出发，由云图书馆虚拟化管理员创建用户对虚拟化系统的细粒度访问控制政策，并对访问活动全面监控、记录和上报。第四，结合所制定的虚拟化安全管理策略，部署智能、自动化的系统管理、监管和监视工具，并通过宿主机的最小化安装来降低黑客可攻击的接口数量和攻击成功概率［8］。
3.6 建设开放、可靠的安全防御系统
虚拟化应用增加了云图书馆管理和用户服务系统结构复杂性，传统的安全防御体系已不能完全解决云虚拟化应用环境中的安全问题。必须结合数字图书馆虚拟化应用安全实际，建设安全、可靠的云图书馆虚拟化安全防御系统，并制定相应有效的安全防御策略。
首先，应根据虚拟机安全级别和任务量，对一些涉及云图书馆安全性和云阅读活动服务质量的虚拟机，通过分配独立CpU、硬盘等方式，以及采用虚拟化和物理化双层隔离的方式来保障虚拟设备应用安全。同时，可通过在数据库和应用程序层间设置防火墙、隔离区（DmZ）内运行虚拟化、安全监控、漏洞补丁等方式，消除虚拟机溢出隐患。其次，云图书馆在开发、购买虚拟化应用产品时，应加强对api（应用程序编程接口）开放程度的监管，确保开发、购买的云图书馆虚拟化产品具有较高的安全性和可控性。第三，应定期全面、系统地评估云图书馆系统架构和虚拟化应用系统的健壮性，并有针对性地进行系统安全加固和应用程序的更新。第四，必须加强虚拟防火墙的部署和网络入侵检测。应特别加强虚拟防火墙在核心交换机和骨干服务器群之间、物理网络和虚拟网络之间、不同虚拟化网络之间位置的部署，并对可疑或者非法虚拟机流量进行强制隔离［9］。
4 结语
云计算环境下，随着云图书馆建设规模的不断壮大和服务功能的扩展，数字图书馆虚拟化安全问题将直接关系到云图书馆的服务质量和未来发展，是一个涉及云图书馆基础设施架构可靠性、云图书馆运营与管理效率、读者云阅读活动满意度、云图书馆安全的重要问题。因此，只有将虚拟化安全问题与云图书馆系统拓扑架构科学性建设相结合，将虚拟化安全管理有效性与读者云服务系统可管、可用性相结合，坚持虚拟化安全建设高效、可管、经济、易用的原则，在不影响云系统运营效率的前提下实现虚拟化安全投入的最优化收益，才能确保云计算环境下数字图书馆虚拟化应用安全、高效，为读者提供满意的云个性化数字阅读服务［10］。
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虚拟现实系统的特点篇4
【关键词】虚拟现实；沉浸式；3DS maX；auto CaD
【中图分类号】tp391.41
【文献标识码】a
【文章编号】1672—5158（2012）10-0090-01
1 引言。虚拟现实技术在目前的很多的领域得意运用，在专业的领域人们都叫它灵境技术。大到军事领域中的运用，例如飞行器在没问世之前就要运用灵境技术的强大的功能。小到家具的设计等或小区场景的设计等。运用在不同的领域最大的共同点就是在实际上无法实现的情况下来完成各种相关的数据收集或在虚拟的情况下了解在真是情况下的效果。而本论文则是介绍有关在区域场景上的运用。这就需要到我前面提到的软件auto CaD和3ds max这两个软件是现在大部分在设计、装潢、房地产广泛的应用。
2 虚拟现实系统的应用。而虚拟现实系统的构成并不复杂，它包括“虚拟环境、传感器件、作用器件、虚拟环境发生器”但这是虚拟现实总的构成，而我们只在虚拟环境上作文章。虚拟环境的特点在于它的沉浸性、交互性、多感知性。交互性在于虚拟现实技术室根据人类的视觉、听觉的胜利心理特点，由计算机产生逼真的三维立体图像能叫人在虚拟的场景感知到现实中能发生的事情。虚拟环境中的各种图像也能实时的变化。交互性在于虚拟现实系统中的人机交互式一种通过计算机近乎自然的交互，使用者不仅可以利用电脑、鼠标、键盘进行交互。通过计算机的电脑、鼠标、键盘来调整系统显现的图像及声音等。而多感知性就在字面上的认识了视、听、触、动等。而创建场景要通过精确的测量，创建平面图通过软件建立出静态的场景在通过有关的功能来生成动态的仿真画面。
3 虚拟现实系统的软件支持。而例如这种我所说的专业名称叫做“桌面式虚拟现实系统”桌面式虚拟现实系统是通过编程的方式在现实器上显示三维场景还有一种就是通过工程制图运用auto CaD绘出场景的鸟瞰图（要做虚拟场景的鸟瞰图）再用渲染软件对后期的效果的处理等。而对CaD的认识：CaD是计算机辅助设计与制造（Computer aided Design）的英文缩写，是一项利用计算机软、硬件协助人完成产品的设计与制造的技术。CaD技术以计算机及周边设备和系统软件为基础，他包括二维绘图设计、三维几何造型设计。CaD是一种设计人员借助于计算机绘图设计的方法。其特点是将人的创造能力和计算的高速精算、巨大的存储能力、逻辑判断能力结合在一起。CaD随着以太网络和并行高性能计算机失误处理的普及，是绘图，协同、虚拟设计及实时仿真技术在CaD中得到最广泛的应用。CaD一般是指工程技术人员在计算机组成的系统中意计算机为辅助工具，完成产品的设计、工程分析、绘图等工作，并达到提高产品设计质量、缩短产品开发周期、降低生产成本的目的，而使工作效率大大的提高。auto CaD的最大的特点就是精准（他独有的“标注”功能使绘图达到。误差，这就是CaD的优点。大大降低了手绘存在误差的缺点，并且CaD杀我最小的量程精确到毫米小数点后六位的精确度，所以即使存在误差也可以忽略不计了。）而绘图清晰也是它最大的特点之一。图纸最重要的就是清晰明了，好的图纸看上去一目了然。能清晰的分辨出墙体，花草树木等，并且尺度的标注（CaD的标注命令）声明清清楚楚，互不重叠。自50年代末出现，到80年代和90年代的发展，再加上计算机的应用日益广泛，几乎深入到生产过程的全部领域，并形成了许多计算机辅助的分散系统。而它发展的主要趋势体现在：标准和只能化两方面从一开始的autoCaD2004到现在autoCaD2013的发展功能逐渐的完善，我国CaD等技术的研究水平和应用范围和工业发达国家相比还有较大的差距，特别是CaD应用的集成化程度相比之下又甚远，这不仅体现在版权的问题，而中国市场CaD专业技术人才还相当的匮乏也限制了企业对其技术的推广。桌面式虚拟现实系统不同于沉浸式虚拟现实系统、分布式虚拟现实系统和增强现实性虚拟现实系统，沉浸式虚拟现实系统是运用了头盔现实器、数据手套、三维鼠标等传感跟踪装置与虚拟世界进行交互。这种系统把人的视觉、听觉和其他感觉封闭在虚拟的感觉攻坚，能使人全身心投入并沉浸其中。而它最大的缺点就是设备庞大而且昂贵，很难再当今社会上广泛的使用，不能大范围的推广；而分布式虚拟现实系统多的是用户通过网络贡献一个虚拟空间，共同参与虚拟活动；增强虚拟现实性虚拟现实系统不经事利用虚拟现实技术来高度的模拟现实世界、仿真现实世界，而且要利用它增强参与者对现实环境的感受。但这些技术都是非常难以得到推广的。不仅在经费，人力，物力都是很难以达到的。而桌面式虚拟现实系统就通过计算机、鼠标、键盘和相关的软件在电脑屏幕上给场景得以展示。再通过渲染软件3ds max来使效果更加的逼真。这虽然做不到身临其境但在资费上相当的节省，最主要的是一个人就可以完成整个项目。大大的节省了人力。而作为最后的渲染效果是最为重要的，这就必须要保证后期的阶段是非常的重要的，这关乎到项目的成功与否。而3ds max则保证了渲染时的逼真度。恰恰3ds max是进行三维物体制造的首选软件，建筑与室内设计，而且是最热门的一个应用软件。将3ds max运用于计算机辅助建设可以满足画面的细致、效果好的要求。它是一个功能强大的三维建模、渲染软件，制作出的物体逼真，而且很到位。它也有绘图效果精确、清晰的特点。
4 总结。在效果图制作的过程中能按照自己的习惯来进行试图的布局，设置自己的快捷键和工具栏。而且如今3ds max绘图员大多是从构思、建模、材质、灯光和渲染来完成自己的项目。众所周知，工程建设、室内外装潢一般都是要电脑绘出效果图，而效果图是项目必备文件之一。而它的主界面是通过四视图组成的，如图1。
在图纸的绘制的过程中按一般的绘图员都会把auto CaD调成CaD经典的界面。这个界面很直观，而且工作效率能相对的提高。并且auto CaD也可以根据自己的需要设置自己的快捷键和工具栏。它目前运用最广泛的领域如：工程建设，室内设计等行业。CaD经典界面如图2。
参考文献
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[2]李玲，汤小红.虚拟现实建模语言及其在工程制图教学中的应用[J].微计算机应用，2004，（19），p236-p237
[3]郭凤英.虚拟现实技术在网络教学中的应用[J].北京联合大学学报（自然科学版）2004，（11），p275-p276
虚拟现实系统的特点篇5
远程教育是为克服传统的面对面教育模式的某些不足(招生人数有限、教育方法不灵活、教育资金浪费等)而产生的一种新型教育模式.最初的远程教育是函授教育;此后出现了由广播电台传播信息的广播大学;当电视普及以后,电视大学应运而生.在上述三种远程教育方法中,以电视大学的教学方式最优.不仅能听到声音,而且可以看到图像.我国从1978年开通了电视大学至今,已有数以百万计的人接受了这种教育.但是,电视大学作为一种教学方法,也有其不足.首先,这种方式不灵活、不方便,授课须定点定时.其次,教学内容有局限性,文科专业(外语、财会、管理等)和部分理科专业(数学等)适于电视大学.以实验为不可或缺的某些专业(多数工科专业、部分理科专业)在电视大学中不能充分实现或根本无法实现.近些年来,随着计算机技术与通信技术的迅速发展,出现了教育多媒体系统,它能够交互地同时处理、传输、管理文本、图形、图像、语言、视频、动画等多种形式的信息.多媒体远程教育系统在一定程度上弥补了电视大学的某些不足,但仍不能实现实验操作.网上虚拟实验室的出现,使远程教育更趋完善,为教育发展史写下了光辉的一页.在不足20年时间里,因特网在全球得到了迅速发展,已成为当今世界上覆盖面最大、信息资源最丰富的计算机信息网络.作为远程教育的关键———教学信息的传递,因特网无疑具有明显的优势.虚拟实验室正是建立在以因特网为信息载体的基础上,它的产生向人们展示了信息时代一种全新的教育方式和科学研究方式[1].
二、虚拟实验室是今后高层次远程教育的发展主流
函授、广播、电视等远程教育模式的所有功能,在因特网上均能轻易实现.只要建立一个教育网站,用户就不再受时空的限制,访问教育网站就能够接受到远程教育.但仅限于此还不能充分体现出因特网强大的信息传递功能.基于因特网的虚拟实验室的出现,将远程教育提升到更高的层次上.虚拟实验室(VirtualLaboratory)概念,是由美国弗吉尼亚大学(UniversityofVirginia)的威廉•沃尔夫(williamwolf)教授于1989年首先提出的,它描述了一个计算机网络化的虚拟实验室环境,致力于构筑一个综合不同工具和技术的信息化、网络化的集成环境.在这个环境里,用户可以非常有效地利用世界上分布的各种数据、信息、仪器设备及人力等资源[2].
虚拟实验室提出的初衷是为了方便科学研究工作,科研人员在远程即可从事研究工作:使用仪器设备、共享数据资源、交流信息等.虚拟实验室实质上是一个分布式计算机系统,在该系统中,配置有遥控、遥测能力的网络化研究设备和数据采集平台,有支持协作活动的各种工具,建有可以支持数据共享的数字式图书馆.加入到因特网的虚拟实验室可视为建立了一个可以演示、操纵、控制实验的特殊网站.用户可以在任何时候,从任何地点访问虚拟实验室网站.它的建立大大提高了实验教学的伸缩性和适应性.不同的学科专业的虚拟实验室有各自的特点.但无论是哪个学科专业的虚拟实验室都是由各自的虚拟仪器(Virtualinstrumentation)组成的.虚拟仪器是指通过应用程序将计算机与功能化硬件结合起来,用户通过友好的图形界面来操作计算机,从而完成了对被测对象的数据采集、分析、判断、显示和数据存储等.虚拟仪器与传统仪器相比,有其相同的一面,又有不同的一面.相同点是:虚拟仪器同样具有三大功能,即数据采集、数据分析处理、结果显示.虚拟仪器以透明的方式把计算机资源和仪器硬件的测控能力结合起来,实现仪器的功能运作.
与传统仪器不同的是:在给定计算机运算能力和必要的仪器硬件以后,构造和使用虚拟仪器的关键技术在于软件,“软件即仪器”.应用软件程序将可选硬件(如GpiB、VXi、RS-232、DaQ等)和可重复使用源码库函数等软件结合起来实现模块间的通信、定时与触发,源码库函数为用户构造自己的虚拟仪器系统提供了基本的软件模块[3].当用户的学习目的或测试要求改变时,可以方便地由用户自行增减硬软件模块或重新配置系统以满足测试要求.综上所述,虚拟仪器是由用户自己定义、自由组合的计算机平台、硬件、软件以及完成系统功能的必需附件组成的.虚拟仪器的这个特点是功能固定、彼此分离的传统仪器所不具备的.在虚拟实验室中所使用的仪器设备一般都具有可编程接口(例如GpiB接口等),终端的pC机通过GpiB接口和总线发送命令字符串控制仪器,也可通过GpiB接口和总线从仪器端获得结果信息.为了实现通过计算机对可编程仪器的控制,美国国家仪器公司(nationalin-struments,简称ni)开发了虚拟仪器软件开发平台———LabView(LaboratoryVirtualinstrumentengineeringwork-bench).作为目前世界上惟一的编译型图形化编程语言,LabView提供了虚拟仪器的图形编程环境,把复杂、繁琐、费时的语言编程简化成用菜单或图标提示的方法选择功能或图形,只需连接各个功能或图形即可构成程序.LabView除了具备其他语言所提供的常规函数功能外,还集成了大量生成图形界面的模板、丰富实用的数值分析、数字信号处理功能,以及多种硬件设备驱动功能,包括RS-232、GpiB、VXi、ViSa、数据采集卡DaQ等.虚拟仪器的出现不仅是实验室的一场革命,同时也为远程教育注入了活力.基于因特网的虚拟实验室必将成为今后远程教育发展的推动力.
三、虚拟实验室在国内外发展现状
虚拟实验室概念的提出至今仅为十余年的时间,但因其诱人的应用前景,各国均在大力开发,已经取得了一些进展.目前,虚拟实验室在发达国家已十分普及.美国作为当今的科技强国,为继续保持其在科学技术领域的领先地位,尤其重视信息技术的研究,并已将虚拟实验室列入其科研发展的战略规划.在1991年底,美国科学基金会、美国国家科学研究顾问委员会所属的计算机与远程通信部组成了一个“全国(科学)合作实验室委员会”,其任务是调查科学家对信息技术的需求,协调科研合作关系,组织并实施具体的信息技术开发.此后,美国联邦政府投入资金在海洋学、天体物理学和分子生物学三大领域建造了各自的虚拟实验室作为示范工程,开展了一系列探索性研究并取得了实质性进展.
美国一些政府部门,如能源部,正在制定计划将其所属的科研机构过渡到虚拟实验室环境中.目前,越来越多的科学家正投身于构筑一个覆盖全美国的虚拟实验室的工作中来.作为首先提出虚拟实验室概念,并具有雄厚的科研实力和强大财力的美国,从一开始就十分重视虚拟实验室的研究与开发,在该领域的研究已处于领先地位.虚拟仪器系统及其图形编程语言已成为各大学理工科学生的一门必修课,其普及程度是相当广泛的.国外的一些大学已组建了远程虚拟实验室.德国的汉诺威大学建立了虚拟自动化实验室;西班牙大学电子系开发了电子仪器虚拟工作平台;意大利帕瓦多大学建立了远程虚拟教育实验室;新加坡国立大学开发了远程示波器实验和压力容器实验[4-7].
在国内,虚拟实验室的建设也得到了应有的重视.目前,已有部分高校初步建立了虚拟实验室.例如:清华大学利用虚拟仪器构建了汽车发动机检测系统;华中理工大学机械学院工程测试实验室将其虚拟实验室成果在网上公开展示,供远程教育使用;四川联合大学基于虚拟仪器的设计思路,研制了“航空电台二线综合测试仪”,将8台仪器集成于一体,组成虚拟仪器系统;复旦大学、上海交通大学、广州暨南大学等一批高校,也开发了一批新的虚拟仪器系统用于教学和科研[8-11].
四、虚拟实验室的功能特点及应用前景
虚拟实验室具有传统实验室无法比拟的功能特点,决定了它在科研、教育(特别是远程教育)中的良好应用前景.1.功能特点虚拟实验室具有以下特点:(1)透明性虚拟实验室的所有数据库、硬件,甚至人员集成于一个系统,使用标准的统一命令来实现功能服务,这种透明的结构决定了虚拟实验室的透明特征.(2)资源共享性建立虚拟实验室的宗旨之一就是为了做到资源共享.为达到此目的,需要建立统一查询标准的电子图书馆、数据库、智能化检索系统、应用软件库等,用户可以共享数据、软件、硬件等相关资源.这个特性能够减少重复投资,大大节约投资成本.(3)互动操作性虚拟实验室一旦开放,即具有互动性,远程用户同样可以操作本地实验室,同时用户之间可以交流信息.
开放远程用户程序需要有一系列软硬件的支持,它们都是虚拟实验室的组成部分.(4)用户自主性用户可以制定自己使用的虚拟仪器的方式,允许用户采取必要的措施保护自己的数据、资料,用户具有充分的自主性.(5)扩展性在当今的信息时代里,知识更新速度十分迅速,新型的、性能更优的仪器设备更新周期越来越短.因此,虚拟实验室的硬件必须随时更新,软件也要随时升级,服务功能也要随时增加,虚拟实验室必须具备性能升级、服务功能增加的特性.(6)安全性安全性是开放的、透明的、资源共享的合作环境所必需的保障条件.虚拟实验室采取必要的措施和技术手段维护系统软件、硬件以及用户知识产权的安全.通常采用用户鉴别注册、权限验证技术,邮件、文献加密技术等手段保证系统的安全性.具有安全措施的虚拟实验室系统能够做到拒绝非法访问者进入虚拟实验室,也可以将合法访问者的不当操作及时中止[12].2.应用前景因特网上的虚拟实验室在远程教育中具有良好的应用前景.⑴计算机网络的迅速普及为远程教育提供了有利条件目前我国上网计算机已超过2000万台,而且还将以每年增加20%的速度增长.这个庞大的网络为虚拟实验室的普及和发展提供了便利条件.⑵
虚拟实验室的性能优势与传统实验室相比,虚拟实验室性能更为优秀,组建虚拟实验室必须考虑到选用当今世界上性能优秀、仪器齐全的一流设备,这些设备并不是所有院校都能拥有的,而虚拟实验室却能够提供给用户使用一流的设备.甚至像电子显微镜、天文望远镜、逻辑分析仪、大型核装置等这些昂贵、难以接触到的仪器设备,用户也能够通过访问虚拟实验室来进行学习和使用.开发用于远程教育的虚拟实验室的重点放在电子、电工、机械、土木、环境等学科更为现实.而像天体物理、核物理、海洋、分子生物学等学科的虚拟实验室用于远程科研较为适宜.⑶虚拟实验室的低成本特点有利于其发展远程教育通过计算机网络实现教育资源共享,某一学科的先进教学方法和卓越的实验条件可以为校内外的各学科广泛使用,从而可以节省许多基础设施的低水平重复建设和仪器设备重复引进的资金投入,有利于从整体上改善办学条件和提高教学水平.虚拟实验室在信息高速公路的运行,必然带来人们观念的更新和实验室革命.⑷教学方式灵活、方便基于因特网的虚拟实验室远程教育模式不同于传统的面对面的统一、死板的教学模式,它能够灵活地提供给用户(学生)不同的实验教学内容,用户(学生)可以根据实际情况确定学习内容和安排学习进程,从而可以最大限度地满足用户(学生)的不同需要.这样,既可以普及知识,又能够提高、更新知识.此外,远程教育不受时间、地域的限制,用户(学生)只要通过计算机网络便可以及时获得知识.⑸我国国情适合于发展网上远程教育我国人口众多,国民平均知识水平相对较低.在知识经济时代和科教兴国方针的指引下,国民中蕴藏着接受高层次教育和知识更新的迫切需求.由于客观条件的限制,能够进入高等院校接受教育的人毕竟有限.网上的远程教育可以满足人们渴望获得知识的要求,为因特网上虚拟实验室远程教育的发展提供了广阔前景.
五、虚拟实验室建设过程中的几点建议
我国虽然与发达国家在虚拟实验室研究方面有一定差距,至今尚未建成大规模的可覆盖全国的实用的虚拟实验室,但是已有许多高校重视并致力于虚拟实验室的研究、开发工作,并取得了一定的进展.为了使我国虚拟实验室的建设赶上发达国家,使其发挥应有的作用,根据我国的现状,提出如下建议:
⑴虚拟实验室的建立必须有组织、有规划地进行虚拟实验室从其诞生起,就因其具有资源共享、多方合作、提供多种服务、信息交流等功能,而显示出它的公益性和社会化属性.因此,虚拟实验室是属于全社会的.借鉴国外的经验,它应由政府支持并由有关部门出面组织、统筹、规划和协调.
⑵认真做好虚拟实验室的需求调查工作理工科的大多数学科专业是可以建立虚拟实验室的,但是社会对它们需求程度却是差异甚大.根据我国的国情和资金支持能力,不可能全部学科专业都建立虚拟实验室,只能是在“有所为,有所不为”的原则下,选择社会需求迫切的学科专业优先建立.这就需要调查虚拟实验室的需求,根据需求程度,分出轻重缓急,进行统筹安排.
虚拟现实系统的特点篇6
关键词：虚拟现实技术；特征；虚拟现实的分类；关键技术；室内设计
虚拟现实技术是多种技术的共同运用，借助了网络技术、多媒体技术、模拟现实、多感知和自然技能；使用计算机图形学与仿真技术结合模拟真实的环境；使用传感器技术将模拟的环境与人的感知相连接，实现包括视觉感知还有触觉、听觉、力觉、味觉和嗅觉等感知的模拟。使用户能够使用自然技能包括用户自身的眼睛转动、手部动作或者其他的行为动作，通过计算机识别这些动作并实时地反馈到人的五官，完成用户与虚拟空间的互动。[1]虚拟现实技术中所需要研究的是利用计算机图形学技术来建立实时的三维视觉效果，运用虚拟现实来增强科学技术领域的研究和开发，建立对虚拟世界的观察界面。
一虚拟现实技术
1什么是虚拟现实技术
虚拟现实（VirtualReality，VR）1989年由美国的JarnLanier正式提出。最初运用在20世纪60年代的美国，主要集中在美国军方对宇航员和飞机驾驶员的模拟训练。后来美国军队费用减少，这个技术逐渐在民间传开。虚拟现实发展到现在为人熟知，受很多体验者的喜爱，很大一部分原因是由于它可以运用计算机技术创造出一个与现实环境相仿的模拟环境，并且用户可以亲身体验。比如美国开发了一个虚拟现实的游戏系统，这个游戏系统利用了人工智能技术，有效地增加了娱乐性、挑战性和真实性。VR技术运用非常广泛，其发挥的作用也不容忽视。比如虚拟现实技术在医疗方面的教学上可以建立虚拟的人体模型，这有利于学生了解学习人体的结构，从而提高今后的实践能力。虚拟现实在娱乐方面的运用也很广泛，芝加哥开放了世界上第一台大型的，可以供多人使用的VR娱乐系统。虚拟现实技术在室内设计领域的作用也很大，虚拟现实有利于提高设计和规划的效率和质量，因为利用虚拟现实技术，设计师可以把自己的设计变成看得见的虚拟物体和环境，设计师还可以任意变换自己在房间的位置来全方位观察设计的效果，这不仅为设计师节约了时间还节省了做模型的费用。
2虚拟现实技术的特征
虚拟现实技术按其特点可以概括地分为多感知性、沉浸性、交互性和构想性。虚拟现实模拟了人的听觉、视觉、触觉等感官器官，用户沉浸在虚拟环境中，并且运用这些感官在虚拟的环境中进行沟通和交流。虚拟现实技术创造了一个虚拟的、真实的环境。（1）虚拟现实的首要特性是多感知性，虚拟现实技术的成长最终应到达一切人类所拥有的感知功能；这种多感知性包含了计算机自己的视觉感觉属性之外，还有人在现实生活中所具有的听觉、味觉和嗅觉等。（2）虚拟现实的主要特征是沉浸性。是指用户存在于计算机生成的虚拟环境中的真实程度，它致力于在三维的虚拟环境中创造出一种身临其境的感觉，使人难以分辨真假。这可以通过逼真的照明、变换场景中的视点以及虚拟环境中的音响效果来达到。使用户在虚拟环境中触摸到的、看到的、听到的、感觉到的与真实环境感知到的完全一样。（3）虚拟现实所具有的特征其次是交互性。是指用户能与虚拟环境中的物体相互作用，用户可以操作这些物体。比如当用户操作环境中的任何物体时，用户会直接感受到触摸感，能够感受到物体的大小、重量、体积，这种“互动”与真实世界的交户一模一样。（4）虚拟现实技术还具有构想性。构想性是指用户融入到虚拟环境并依靠自己的认知和感知能力来获取新的知识，虚拟技术具有广阔的想象空间，可以构想不存在的环境，能够提高感性和理性的思维。用户在虚拟环境中可以根据自己的认知发挥人本身的想象力和创造力，学会新的理论和知识。所以说虚拟现实具有启示和再创造的作用，是一个学习——创造——再学习——再创造的过程。
3虚拟技术的分类
由于VR所倾向的特征的存在差别，虚拟现实技术又细分为桌面虚拟现实系统、沉浸的虚拟现实、增强现实性的虚拟现实和分布式虚拟现实系统。(1)桌面虚拟现实系统成本相对较低，但是也有其缺点，因受到身边真实环境的影响，它的沉浸性比较差，但是在这几个系统中是普及最广的。它需要一个虚拟环境产生器，用户通过计算机的屏幕或者投影器来观察。我们常见的桌面虚拟现实有：桌面游戏、虚拟现实造型语言VRmL等。(2)沉浸式虚拟现实需要用到高技术的设备，包括数据手套、跟踪器、头盔等。这些设备有利于用户完全沉浸在虚拟的世界。沉浸式虚拟现实系统所运用的软件、硬件体系结构也比桌面级虚拟现实系统更加灵活。我们常见的沉浸式虚拟现实有：远程存在系统、基于头盔显示器的系统。(3)增强现实性的虚拟现实系统还有另外一个称呼，叫作混合虚拟现实系统，用户体验的时候呈现在眼前的是现实中的物体与虚拟环境中的物体的叠加和重合，在技术上为了达到精准的重叠需要利用虚拟现实位置跟踪技术。(4)分布式虚拟现实系统提升到了一个更高的境界，它是由以上几种类型结合而成的大型网络系统，用于更复杂任务的研究。它的基础是分布交互模拟。由坦克仿真器通过网络连接而成的Simnet系统是目前最典型的例子。
4关键技术
虚拟现实技术是由多领域多方面技术综合而成的一项高科技领域技术，其关键技术主要分为以下几个：(1)系统开发工具应用技术，技术的开发和利用需要发挥人的主观能动性；如：分布式虚拟现实技术、VR开发平台。(2)动态环境建模技术，是利用软件建立模型来建造虚拟环境，并对实际环境获取三维的数据。需要研究在真实的环境中获取三维数据的方法和虚拟的视觉建模技术等。(3)系统集成技术是由语音识别、数据转换技术与合成技术组合而成。它在虚拟现实系统里面发挥着不可替代的作用。(4)快速、高精度的三维跟踪技术，其主要是在不影响图形的质量和复杂的前提下实现实时的三维效果。(5)立体显示和传感技术，致力于提供给用户沉浸感、真实感和清晰感，如精确的跟踪技术、数据手套、头盔式三维立体显示器、力觉以及触觉传感器技术。[2]5虚拟现实技术的运用有什么作用与意义虚拟现实技术为人类的文明与发展带来了一个新的时代，VR通过一种先进的技术实现逼真的遥控现场效果，利用用户的身体感知进行实时交互，便于用户操作和感受。虚拟现实的具体意义和作用表现在教育领域、医学领域、娱乐领域、军事领域。虚拟现实在教育上为增强人的认识本领和学习能力提供了新的工具，虚拟现实可以建立一个大型的模拟图书馆，这个模拟的图书馆可以对之前消失的知识进行复原，可以提供更加丰富的教学资源。医学上的运用包括解剖教学、模拟复杂的手术，VR在手术过程中提供了预测结果和相关信息；VR在远程医疗上也很有潜力，比如在偏远山区，医生可以对患者进行远程治疗。娱乐方面虚拟现实提供了显示环境和多感知功能，是理想的视频游戏工具；军事上提供了模拟训练，模拟战场；模拟真实的作战环境对军队进行训练，有利于提高士兵的战斗能力。正如其他的新兴技术一样，虚拟现实也是许多相关领域的综合运用和相互交叉的产物。虚拟现实技术运用的对象不一，它所发挥的作用也不一样。比如将概念或者构思变得可以操作和直视，或者在各种复杂的虚拟环境中用户可以自我感受各种各样的环境和效果；所以我们可以了解到虚拟现实的运用能够为人们的生活带来便利，它的作用是不可替代的。
二虚拟现实在室内设计的运用
（1）虚拟现实技术和室内设计的关系随着近年来虚拟现实技术的快速发展，这项技术已经逐渐运用在各个领域，包括室内虚拟设计的运用。室内设计以创造功能合理、舒适优美、满足人们物质精神的室内环境为目的，能反映项目所承载的历史文脉、建筑风格、环境气氛。室内设计的过程包括前期的设计制图、设计效果图、设计模型、电脑三维设计，[3]主要是为了给委托方展现设计师的设计方案。虚拟现实技术在室内设计中的运用集中体现在其浸入感和交互性的特点，有利于将室内设计的潜能充分发挥出来。现在，很多设计师尝试将虚拟现实技术作为一种表现手法纳入室内设计，这一趋势反过来也有利于促进虚拟现实技术的发展。（2）在室内设计中运用虚拟现实技术是有其必要性的a传统的室内设计有其不足和弊端传统的室内设计中，设计师按照委托方的意愿设计出个人喜爱的风格特点，室内设计的过程中设计师通过在纸上展示自己的构思和设计风格和详细的装饰风格，再根据委托方的要求进行改进和修改设计，最终是在纸上实现的设计方案。这种方式也有其优势的，可以培养和提高设计师的思维逻辑性、手绘能力。但是也是有其局限性的，由于空间的限制，设计师并不能全面的细微的对每个地方进行创意设计，纸上表现的意图和风格也不能完全地传达给委托方，这就形成了委托方对设计师设计能力的落差，设计师不能全面直观的向委托方传达自己的想法和创新。这种修改再修改的循环也增长了设计的成本和周期时长。B虚拟现实技术在室内设计中的运用有很大的优势虚拟现实技术通过展示一个三维的、互动的、沉浸的、虚拟的室内空间，传达自己的创意设计。设计师在这个虚拟的空间里面可以和委托方全面的介绍所有的设计意图和设计构思，委托方通过设计师展现的这个虚拟室内空间，可以跟设计师交流，进行各方面的修改。这有利于提高设计师的设计本领，有利于委托方直观的了解设计师的想法和设计，能更好地与设计师进行设计上的交流和沟通。虚拟现实技术在室内设计中的运用已经成为时代的趋势，如今三维立体互动的室内虚拟空间和传统的室内设计图纸相比较，其主要优势在于虚拟室内是实际设计空间的全尺寸三维模型，它可以运用鼠标和其他交互设备进行室内的漫游，通过直观的视觉力对设计提出修改建议。这个室内虚拟空间具有人性化，有直观视觉效果，能提高设计的效率，降低成本。设计师通过虚拟现实技术能更好地展示一个直观的、逼真的、美观的室内空间。（3）虚拟现实技术在室内设计中的作用室内设计的设计要素主要包括空间要素、色彩要求、光影要求、千变万化要素、绿化要素，室内设计还需要考虑装修的风格设计、室内装饰设计、室内家具的摆放和搭配。室内装饰设计是设计师按照委托方的要求对室内的各种装饰进行前期的设计，再通过把二维的装饰设计用三维立体的模型展示出来。室内家具的摆放和搭配主要考虑人性化、空间感、色彩感。底特律的设计师ignatius就尝试将虚拟现实技术融入到他的设计流程中。他表示，在设计前期，使用Google公司开发的产品，在虚拟现实中进行创作，除了更易于修改和尝试自己的创意以外，还能借助虚拟现实无法比拟的临场感，调动自己的创作灵感。并且，在向客户展示他创作构想以及进行沟通时，虚拟现实技术使客户能够更直观地感受到设计师的创作想法，沟通的难度大大降低了。虚拟现实技术在室内设计的运用可以很直观地向委托方反映这些要素，虚拟现实技术的作用主要有以下几点：a虚拟现实技术的运用弥补了室内设计中的不足，有利于增强设计双方的互动，能与客户全方位地进行交流有利于促进方案的实施。b打破了时间和空间的限制，能够使客户直观地贴近设计方案，相对于平面的设计方案来说有很大的优势，同时设计师身临其境，极大地提高了设计师的创新能力，能够完整的表达设计的意图。c提高了项目成本预算的精确度，避免了在设计过程中的不必要损失。由于虚拟现实系统具有真实性，和实施后的真实效果几乎没有偏差，因此几乎能保证客户的满意，从而解决传统设计中出现的不全面不准确的问题。在一个地中海风格的室内设计案例中，设计师向客户介绍了经典地中海风格的配色特点。客户通过效果图大致了解了蓝白色调的配色方案，但是还是无法想象施工后的居住感受。此时，虚拟现实技术的介入就很好的填补了这个缺口。ignatius使用虚拟现实技术，让客户在项目尚未动工前，就在虚拟三维空间中体验了他的设计意图。最后项目施工一步到位，客户没有提出任何修改（图1－5）。
三总结
综上所述，虚拟现实技术各个方面的研究还有很大的空间。比如我们提到的室内设计上的运用，有其显著的优势。虚拟现实所具有的特征决定了它本身独特的作用，它在技术上的运用包括医学技术、房产开发项目、娱乐游戏、军事航天演习、建筑规划等。但是虚拟现实技术还是一项新兴产业，它对软件、硬件的要求比较高，需要专业的技术人员对其开发和开拓。[4]坚信虚拟现实技术在未来的很多领域上都会有技术上的重大突破。并在我们的生活和学习中能发挥重要的作用。
作者:蒋小汀吴美玲单位:沈阳建筑大学
参考文献:
[1]李敏.韩丰.虚拟现实技术综述[tp].软件导刊；2010.(6):142-144
[2]王芳.虚拟现实技术的运用及其发展[tp].科技信息[tp];2010.(11):795-796.
虚拟现实系统的特点篇7
关键词：虚拟机；职高计算机；计算机教学
中图分类号：G434文献标识码：a文章编号：1007-9599(2012)02-0000-02
VirtualmachinetechnologyUsedintheVocationalHighSchoolComputerteachingexperience
tangXiaoer
(ZhejiangprovinceCixiCityZhouxiangVocationalHighSchool,Cixi315300,China)
abstract:theuseofvirtualmachinetechnologycanenablestudentstolearntheoreticalknowledgeintheprocesstogetmoreexperience.thispaperanalyzesthestatusofvocationalhighschoolcomputerteaching,madethemeaningofcomputervirtualizationtechnology,acomputeranalysisofthecharacteristicsofvirtualtechnology,virtualtechnologyandcomputerteachingrationalcombination,notonlycanimprovethemanagementoftheengineroom,provideacomfortablelearningenvironment,themostimportantthingisassoonaspossibletoenablestudentstohavelearnedintopractice.
Keywords:Virtualmachine;Vocationalhighschoolcomputer;Computerteaching
一、职高计算机教学现状概述
职高的计算机课程设置注重教学与实践相结合的教学方法。而现有的专业计算机设备不能满足实际教学的需要[1]。大部分机房都设有保护系统，这样就很难完成教学中要求的系统维护实验。不能有效解决教学中遇到的实际问题。机房现在所用软件来源大多是网络下载等免费软件资源，这样就很难保证计算机整个系统的安全性。甚至损害整个计算机硬件。这就需要虚拟机来解决此类问题，这样不仅可以保障整个硬件的安全还可以保障主机的操作系统。
二、虚拟计算机的涵义及特点
（一）虚拟机的涵义
虚拟机软件的涵义为将一台计算机的软件环境，按要求模拟出多立运行的同类或者是不同类型的操作系统。模拟出来的计算机即虚拟机。现今有两种比较流行的虚拟机软件，一种为Virtualpc，另一种是Vmware，它们的功能类似，但是Virtualpc只支持2004之前版本的，而Vmware的虚拟机运用环境真实，在教学中被广泛使用。
（二）虚拟机在实践中应用的特点
1.Vmware有超强大的网络支持功能
大部分高校机房都是网络化教学管理，不同层次的学生有着不同的教学要求，传统教学会在这些机器上分区、安装、配置、格式化等操作，这样势必会破坏计算机原有配置，管理也有很大困难，而Vmware的出现则解决了这一难题，它通过连接多个虚拟机组建与真实网络相同的局域网。这样避免损害网卡和交换机。不影响主机的所有配置。可以满足教学中的测试、配置以及随时使用网络资源等需求。
2.虚拟机具有安全可靠的特点
在高校计算机教学中使用虚拟机，要注意虚拟机的内存值的设置尽量不要大于建议的最大值。否则，不仅会对所创建虚拟机产生影响，更主要的是直接影响主机的稳定运行。虚拟机的整个系统不需要划分，只需把操作系统安装在主机硬盘中进行有效划分区域。这样无论虚拟机怎样操作都不会对主机的系统和硬盘有任何影响。即使操作中对虚拟机造成的任何损害都可以快速复原。虚拟机系统出现病毒侵入时，也可以简单地与主机断开连接。避免把病毒带给主机以及其它虚拟机。
三、Vmware虚拟机在教学中的运用
（一）Vmware虚拟机的安装
要正确使用Vmware虚拟机，就需要先掌握Vmware虚拟机系统如何正确的安装。它和其它软件的安装大同小异，左键单击“新建虚拟机”，启动向导，根据向导所提示操作，做好整个虚拟机创建准备。左键单击“设置”加入以太网适配器，利用同样方法为以下所有机子完成虚拟机创建[2-3]。利用安装普通计算机系统的方法为每台虚拟机完成操作系统的安装程序。在菜单中查找“虚机工具”进行安装，这样就可以把教师的实验演示给学生看，学生也可以亲自动手，做到把新学的知识最快应用到实践，以便加深对新知识的理解。需要注意的是，主机的配置要高内存要大。以上具体的操作过程，windows98系统下的虚拟机这就创建成功了。
（二）Vmware虚拟机在具体教学中的运用
1.熟练操作安装程序
使用虚拟机操作的前提就是安装，所以整个安装过程看似简单，其实尤为重要，所以要让学生在运用前反复练习安装的整个过程。教师要及时指点。力求每个学生都熟练掌握安装步骤。教学中学生的层次不同，教学要求也就不同，虚拟机的建立可以解决传统的计算机教学方法，解决了因为多次分区和格式化操作给计算机硬件带来的损坏，操作都是虚拟条件下完成，所以这样的虚拟机无论出现什么情况都不能对主机构成威胁。
2.维护系统实验
在高校机房的计算机一般不允许进行格式化、分区、安装系统等操作，这样会破坏原计算机上的硬盘。虚拟机环境下我们则可放心进行这些操作[4]。如在虚拟机条件下安装windows98系统，首先需要对虚拟机的光驱先行设置，可以选择使用iSo模拟光驱，也可以使用物理驱动器来完成。首先使学生按要求打开windows98虚拟机。按Del键进入虚拟机，设置光驱启动，按F10自动关闭虚拟机系统。整个教学过程中，进入虚拟机后就可以尝试着进行格式化、磁盘分区、安装系统等常规计算机不允许的操作，这样让学生可以在实践中理解虚拟机的特点，以及在使用中的方便之处。
3.虚拟机在教学中的应用
Vmware虚拟机特点之一就是仿真度很高，而且可以运行多个操作系统，所以在教学过程中可以轻松实现屏幕的截图操作和视频的截取和保留。可以选择虚拟机上的“捕捉视频”保存文件，以便制作课件方便学生在以后的学习过程中复习和使用。
四、结语
虚拟机的出现解决了传统计算机所不能解决的教学问题，弥补了现实实验室的局限性。虚拟机可以说是计算机教学的先进工具，在高校计算机教学中起着非常重要的作用，同时也被各大高校计算机教师广泛的应用。如何更好的运用虚拟机为教学服务，是每个计算机教师要深入研究的问题，虚拟机教学可以广泛推广。
参考文献：
[1]刘华玺,林玉娥.粒子群算法的改进及其在求解约束优问题中的应用[J].吉林大学学报,2005,43(4):472-476
[2]魏静萱,王宇平.解决全局优化问题的几种进化算法[D].西安:西安电子科技大学,2006
[3]王丽,刘玉树.基于在线归档技术的多目标粒子群算法[J].北京理工大学学报,2006,26(10):883-886
虚拟现实系统的特点篇8
[关键词]虚拟现实；军校教育训练；应用
中图分类号：tp68文献标识码：a文章编号：1009-914X（2016）30-0238-02
虚拟现实技术在军事上的使用越来越广泛，取得了巨大的军事和社会效益，它与网络、多媒体技术并称为21世纪最具应用前景的三大技术。
虚拟现实技术（VirtualReality，VR）是由高性能计算机系统创建的一种令人身临其境、获得与环境交互体验的虚拟世界的技术。它综合利用三维图形生成技术、多传感交互技术、多媒体技术、人工智能技术、人机接口技术以及高分辨显示技术等高新技术，融合视、听、触觉为一体，模仿现实的三维空间，通过对用户的控制行为做出动态的交互反应，生成三维逼真的虚拟环境，置身于由计算机创造的虚拟世界中。同时，用户在虚拟环境中进行多维信息的交互作用，建构新的构思和创意。
VR具有其它媒体不可比拟的真实性优势。将VR技术应用于计算机系统中，就形成VR系统，即虚拟现实系统。
一、虚拟现实的基本特征及类型
（一）VR技术的基本特征
1.沉浸性：VR技术利用人类视觉、听觉的生理、心理特点，让用户完全沉浸到虚拟世界中。
2.交互性：用户通过自身的语言、身体运动或动作等自然技能，通过VR系统中的人机交互对虚拟环境中的对象进行操作。
3.多感知性：用户通过VR系统中视、听、触、动觉的传感以及反应装置，在虚拟环境中可获得多种感知。
（二）VR系统的类型
与VR的三大基本特征对应，目前VR系统主要有四种类型：
1.沉浸型VR系统：用户通过头盔式显示器、数据手套、数据衣等设备与虚拟环境进行交互。系统设备价格昂贵。
2.桌面型VR系统：用户通过普通的计算机系统与虚拟环境进行交互。系统结构简单、价格低廉，但缺乏真实的现实体验。
3.共享型VR系统：利用远程网络，多个用户同时参加一个虚拟空间，共同体验虚拟的系统。
4.增强现实型VR系统：一方面利用VR技术来模拟现实世界，一方面增强参与者对真实环境的感受，达到增强现实中无法感知的感受的目的。
二、虚拟现实的关键技术
（一）实物虚化
实物虚化是现实世界空间向多维信息化空间的一种映射，主要包括以下几方面：
1.基本模型构建技术。即虚拟环境的建立，它是应用计算机技术生成虚拟世界的基础。它获取实际三维环境的三维数据，在相应的3D虚拟世界中重构。
2.空间跟踪技术。通过头盔显示器、数据手套、数据衣等常用的交互设备上的空间传感器，确定用户的头、手、躯体或其他操作物在3D虚拟环境中的位置和方向。
3.声音跟踪技术。利用不同声源的声音到达某一特定地点的时间差、相位差、声压差等进行虚拟环境的声音跟踪。
4.视觉跟踪与视点感应技。使用从视频摄像机到X-Y平面阵列、周围光或者跟踪光在图像投影平面不同时刻和不同位置上的投影，计算被跟踪对象的位置和方向。
（二）虚物实化
虚物实化是指用户从虚拟环境中获取同真实环境中一样或相似的视觉、听觉、触觉等感官认知的关键技术。另外，用户能否在操纵虚拟物体的同时，感受到虚拟物体的反作用力，从而产生触觉感知，产生身临其境的感觉。
（三）高性能计算处理技术
主要技术包括数据转换和数据预处理下图形图像生成与显示；声音的合成与声音空间化；多维信息数据的融合、数据压缩以及数据库的生成；命令识别、语音识别，以及手势和人的面部表情信息的检测等在内的模式识别；云计算，以及高速、大规模的远程网络技术。
（四）智能技术
VR提供一个人与计算机的交互环境。需要借助于人工智能技术来获得人的各种动作、语言甚至表情变化中的信息。当前智能接口领域中正在研究的一系列相关问题。
三、虚拟现实在军校教育训练中的应用
目前，虚拟现实技术在军事领域的应用主要集中在虚拟战场环境、军事训练和武器系统设计与评估方面。
（一）虚拟战场环境
虚拟战场环境是利用虚拟现实软、硬件技术，将重要战场数据，如战场地形、战场场景、战场态势、战场人员、战场武器装备等进行处理，为使用者创造出几近真实的立体战场环境，从而模拟战场中出现的各种问题。从国外的发展现状来看，发达国家军队普遍将战场环境虚拟仿真纳入未碜髡街富酉低车难芯考苹中，并作为核心实力来发展。利用虚拟现实技术、大数据和云计算等信息技术，构建一个通用的、协同的、智能的虚拟处理平台，科研充分利用和共享各种资源，实现大范围和广视角的战场环境模拟现实、场景的快速变换与渲染、战场地理环境的实时生成、作战行动的全程仿真，以及参训人员“目不可及”的环境分析与展示，带给参训人员一个超限时间、地点、资源、气候、政治等条件限制的“全景式”训练环境，满足虚拟环境对仿真真实性、稳定性和准确性的要求，使参训人员能够在近似逼真的环境条件下完成各类训练任务。
（二）虚拟实验室
利用VR技术建立的各种虚拟实验室，既有物理、化学等基础实验室，也有装备操作、作战指挥等专业实验室，拥有传统实验室难以比拟的优势，前景广阔：
（1）节省成本。创建这种虚拟环境的演示，可以摆脱真正实验室所需要的昂贵的设备，教学的效果基本接近真正的实验教学效果。在保证教学效果的前提下，极大的节省了成本。
（2）规避风险。真实的实验或操作往往会带来各种危险。学员在虚拟实验环境中，可以放心地去做各种危险的实验，可免除操作失误而造成意外伤害、事故。
（3）打破空间、时间的限制。从单兵装备到分队装备，从装备体系到装备内部构造，学员都可以进入装备的内部进行观察。可模拟演示武器装备、内部结构，打破空间的限制。
（三）虚拟教学服务平台
以网络为基础，以军事训练需求为背景，综合利用虚拟现实、大数据、云计算等各类技术，构建虚拟教学服务平台，实现单兵模拟训练、分队模拟训练、一体化模拟训练和心理训练等多种训练方式。
1.单兵模拟训练
基于虚拟现实的军事模拟训练最初是针对单兵操作武器装备的，因此，在单兵训练系统巾的应用也最为广泛和成熟。让学员戴上数据头盔显示器和数据手套，穿上数据服，通过操作传感装置选择不同的战场背景，输入不同的数据方案，体验不同的作战效果，进而像参加实战一样，锻炼和提高技战术水平、快速反应能力和心理承受力。美空军用虚拟现实技术研制的飞行训练模拟器，能产生视觉控制，能处理三维实时交互图形，且有图形以外的声音和触感，不但能以正常方式操纵和控制飞行器，还能处理虚拟现实中飞机以外的各种情况，如气球的威胁、导弹的发射轨迹等。
2.分队模拟训练
分队模拟训练系统把在战术分队的多个训练模拟器和仿真器连接起来，以当前的装备系统、配置、战术和原则为基础，通过局域网和广域网连接起来。这样的虚拟作战环境，可以使众多学员参与到作战模拟之中，而不受地域的限制，具有动态的、分布交互作用；可以进行战役理论和作战计划的检验，并预测军事行动和；作战计划的效果；可以评估武器系统的总体性能，启发新的作战思想。
3.一体化模拟训练
一体化训练是我军军事训练的发展方向。随着一体化训练实践探索的逐步深入，虚拟军事演练系统不可避免地要承担诸军兵种部队联合虚拟演练的任务，以适应一体化联合作战的需要。现在需研制虚拟军事演练系统，从军事总体和技术总体上设计了对诸军兵种部队作战能力的评估，根据诸军兵种联合演习的需求，进行升级完善和发展创新，完全可以适应一体化训练的新需求。
4.心理训练
心理训练就是运用心理学的原理，在特定的环境条件下（战场模拟环境）有目的、有计划地对军人的心理活动施加影响，培养军人在未来战争中所需要的心理素质。是受训者学会控制和调节自己、保持良好心理状态以及顺利完成各种作战任务的一种特殊的训练。
虚拟现实技术在军事上的应用，在很大程度上是由于训练模拟和作战模拟所提出的迫切需要而促成的。在心理训练过程中，无论是参训人员的心理训练、还是指挥员的心理训练，都迫切需要建立一个分布交互、人机和谐的心理训练的模拟环境。心理学研究表明，心理训练是一个复杂的过程。心理训练的有效性和科学性是必须考虑的重要问题。利用仿真技术经济、安全及可重复性等特点，进行虚拟战场环境下的训练，可以代替某些费时、费力、费钱的实兵实弹的训练或者根本无法重现的实战场面，从而获得可靠、明显的心理训练效果。
（四）虚拟图书馆
将所有的图书信息以数字化形式储存在虚拟图书馆中，军校的办公室、学员队、实验室等可通过网络连接到虚拟图书馆。教员和学员不仅可以通过网络访问虚拟图书馆中的电子杂志、电子图书、多媒体声像资料等图书馆的各文献数据库系统；还可以在线浏览或下载所需的电子资料，以及完成纸质图书的借阅、归还等事务。
近年来，虚拟现实技术已经成为信息领域中继多媒体技术、网络技术之后被广泛关注的技术之一，各国在虚拟现实的理论研究、系统_发、应用推广等方面都取得重大的进步，显示出其巨大的发展潜力和广阔的应用前景。为了应对未来战争中科技含量越来越高，综合性越来越强的局面，将虚拟现实运用于军校教学训练中不仅可以减少军队开发、训练成本，降低危险性，还可以大大提升训练、演习效果，这也让虚拟现实成为了仿真实战的重要手段。随着该技术的不断发展，它必然会在军事方面得到更加广泛的应用。
参考文献
[1]刘建新，刘旺盛.虚拟现实技术在军事教育训练中的应用[m].长春：吉林人民出版社.2006.12：203～225.
[2]张咏梅.虚拟现实技术在数字化校园中的应用[J].网络安全技术与应用.2013（3）：35～36.
虚拟现实系统的特点篇9
abstract:thevirtualrealitytechnologyisonehasthepotentialextremelythefrontresearchdirection,facesoneofthe21stcentury'simportanttechnical.thevirtualrealitytechnologyapplication'sdomainisalsogettingmoreandmorebroad,thetypicalapplicationdomainhastheeducationtoapply,theprojecttoapply,theentertainmentapplicationandthecommercialuse,butinthecommercialusedomainappearsgraduallythe3Dnetworkhypothesizedcommercialcityisavirtualrealitytechnologymodelapplication,thevirtualrealitytechnologyhasbroughttheinfinitevitalityinthehypothesizedcommercialcity'sapplicationfortheentireelectroniccommerce.
关键词:虚拟现实3D虚拟商城分布式虚拟现实
keyword:Virtualreality3Dhypothesizedcommercialcitydistributionalvirtualreality
一、引言
随着internet的发展,人们的商务行为已经从传统商务转变为电子商务。在各种各样的电子商务中,最为重要的一种就是网上商店。人们可以足不出户,在家里的电脑上就可以买到几乎所有的商品。目前除了2D网页式的实现方式以外,分布式虚拟环境是网上商店的一种更新、更好、更合适的实现方式。
二、虚拟现实技术
虚拟现实(VR,VirtualReality)也被称为虚拟环境(Virtualenvironment.Ve)、人工现实((artificialReality),电脑空间((Cyberspace).是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统。它是作为一种综合计算机图形技术、多媒体技术、传感器技术、人机交互技术、网络技术、立体显示技术以及仿真技术等多种科学技术而发展起来的计算机领域的新技术,目前所涉及的研究应用领域已经包括军事、医学、心理学、教育、科研、商业、影视等,VR技术已经被公认为是21世纪重要的发展学科以及影响人们生活的重要技术之一。
虚拟现实的研究开发工作可追溯到80年代初。如1983年美国国防部(DoD)制定了Siment的研究计划;1985年SGi公司开发成功了网络VR游戏DogFlight。到90年代初,美国率先将虚拟现实技术用于军事领域,主要用于以下四个方面:虚拟战场环境;进行单兵模拟训练;实施诸军兵种联合演习;进行指挥员训练。一些著名大学和研究所的研究人员也开展了对分布式虚拟现实系统的研究工作,并陆续推出了多个实验性DVR系统或开发环境,典型的例子有美国npS开发的npSnet(1990)、瑞典计算机科学研究所的DiVe(1993)及英国nottingham大学的aViaRY(1994)。
目前虚拟现实系统主要划分为四个层次:一是桌面虚拟现实系统,也称窗口中的VR。它可以通过桌上型机实现,所以成本较低,功能也最简单,主要用于CaD(计算机辅助设计)、Cam(计算机辅助制造)建筑设计、桌面游戏等领域。二是增强现实性虚拟现实系统,又称为混合虚拟现实系统,它是把真实环境和虚拟环境结合起来的一种系统。三是沉浸虚拟现实系统,如各种用途的体验器,使人有身临其境的感觉,各种培训、演示以及高级游戏等用途均可用这种系统。四是网络分布式虚拟现实系统(DistributedVirtualReality,DVR),它在因特网环境下,充分利用分布于各地的资源,协同开发各种虚拟现实的利用。网络分布式虚拟现实将分散的虚拟现实系统或仿真器通过网络连接起来,采用协调一致的结构、标准、协议和数据库,形成一个在实践和空间上互相耦合的虚拟/合成环境,参与者可自由地进行交互作用。目前,分布式虚拟交互仿真已经成为国际上的研究热点,相继推出了DiS、ma等相关标准。网络分布式虚拟现实在航天中极具应用价值,例如,国际空间站的参与国分布在世界不同区域,分布式虚拟现实训练环境不需要在各国重建仿真系统,这样不仅减少了研制费设备费用,而且也减少了人员出差的费用和异地生活的不适。它通常是浸沉虚拟现实系统的发展,也就是把分布于不同地方的沉浸虚拟现实系统通过因特网连接起来,共同实现某种用途。
分布式虚拟现实系统在远程教育、科学计算可视化、工程技术、建筑、电子商务、交互式娱乐、艺术等领域都有着极其广泛的应用前景。利用它可以创建多媒体通信、设计协作系统、实境式电子商务、网络游戏、虚拟社区全新的应用系统。典型的应用领域有:(1)教育应用:把分布式虚拟现实系统用于建造人体模型、电脑太空旅游、化合物分子结构显示等领域,由于数据更加逼真,大大提高了人们的想象力、激发了受教育者的学习兴趣,效果十分显著。同时,随着计算机技术、心理学、教育学等多种学科的相互结合、促进和发展,系统因此能够提供更加协调的人机对话方式。(2)工程应用:当前的工程很大程度上要依赖于图形工具,以便直观地显示各种产品,目前,CaD/Cam已经成为机械、建筑等领域必不可少的软件工具。分布式虚拟现实系统的应用将使人员能通过全球网或局域网按协作方式进行三维模型的设计、交流和,从而进一步提高生产效率并削减成本.(3)商业应用:对于那些期望与顾客建立直接联系的公司,尤其是那些在他们的主页上向客户发送电子广告的公司,internet具有特别的吸引力。分布式虚拟系统的应用有可能大幅度改善顾客购买商品的经历。(4)娱乐应用:娱乐领域是分布式虚拟现实系统的一个重要应用领域。它能够提供更为逼真的虚拟环境,从而使人们能够享受其中的乐趣,带来更好的娱乐感觉。
三、3D虚拟商城
目前,电子商务潮流充斥着整个社会,给整个经济社会带来了无限商机,随之出现在网络世界中的在线虚拟商城也拥有很多好处,比如可以每周七天每天24小时不间断营业,用户可以很方便地通过搜索来找到他所需要的项目和产品,还有很重要的是不用实体店面可以节省很多的成本。但是,在线虚拟商城中,用户总会觉得产品太少,而且觉得只你一个人在购物,很孤单。在这种环境下,用户不愿意像在实体店中那样逗留很久。最终,在网上虚拟商城中的消费也大打折扣。为了满足人们的更高需求,突破2D网页界面的网页的3D虚拟商城等正在逐步走入并将逐渐占领整个商业市场。
3D虚拟商城是一种基于internet的虚拟购物环境,它采用C2C的电子商务模式,让用户在3D虚拟环境中漫游,能进行交互式的操作,全面虚拟了购物的浏览、挑选、支付的过程,使用户有身临其境的感受;同时还会提供数字化的管理,商品分类清楚,搜索方便,具有完备的财务系统和可靠的安全系统,确保购物的有效性,完整性和机密性。3D虚拟的商城中3D语音和图像功能为顾客提供身临其境的、互动以及网络一体化的虚拟世界。顾客可以通过创建个人化的“虚拟替身”(avatar),在3D虚拟商店中浏览商品和购物,同时与来自世界各地的其他顾客和销售人员互动交流;其次,顾客也可以参加由虚拟商店职员提供的商品演示或使用指导;第三,顾客可以通过组建社会化或虚拟的购物群组,与他们的朋友、家人和同事共同举办网上购物聚会,共同分享购物的乐趣与经验,开创全新的辅助式电子商务或社交性购物的概念;第四,网上客户服务将变得尽善尽美,客户将不再需要通过电子邮件、点击通话或浏览数百页的网上论坛来寻找所需的答案。一旦有任何疑问,便可立即登录,向客户服务代表寻求帮助、或者询问另一位信用评级较高的顾客;第五,企业更可以利用网上商店,在虚拟环境中测试新的店面设计和构思。因此建立并发展3D虚拟商店具有实际意义。
四、DVR(DistributedVirtualReality,DVR)在虚拟商城中的应用
虚拟现实(VR)是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界,提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟,让使用者如同身历其境一般,可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。而虚拟现实技术的兴起,为人机交互界面的发展开创了新的研究领域;为智能工程的应用提供了新的界面工具;为各类工程的大规模的数据可视化提供了新的描述方法。它充分利用计算机硬件与软件资源的集成技术,提供了一种实时、三维的虚拟环境(Virtualenvironment),使用者完全可以进入虚拟环境中,观看计算机产生的虚拟世界,听到逼真的声音,在虚拟环境中交互操作,有真实感,可以讲话,并且能够嗅到气味。DVR技术的发展始终围绕它的三个特征而前进,即沉浸感、交互性和构想。这三个重要特征与其相邻近的技术(如多媒体技术,计算机可视化技术等)相区别,沉浸感是指计算机生成的虚拟世界能给人一种身临其境的感觉,如同进入了一个真实的客观世界;交互性是指人能够很自然地跟虚拟世界中的对象进行交互,操作或者交流;构想是指虚拟环境可使人沉浸其中并且获取新的知识,提高感性和理性认识,从而深化概念并萌发新意。因而可以说虚拟现实可以启发人的创造性思维。这些特点均为三维虚拟商城的建立和发展提供了良好的技术支持,基于DVR平台的三维虚拟商城将是电子商务网络商城发展的必然趋势。
其中三维虚拟商店的系统结构和模型的研究、三维虚拟商店的碰撞检测方法、三维虚拟商店的动态交互等都是基于DVR的技术支持。三维虚拟商店的系统结构和模型的研究是为了提高系统的安全性和综合性能,方便以后对系统功能进行完善和扩张进行的,系统采用mVC三层结构。对系统的关键信息进行了封装,而且大部分业务逻辑处理都集中在服务器上,提高系统安全性和性能。三维场景的碰撞检测对于提高虚拟系统的真实性、增强虚拟环境的沉浸感有至关重要的作用;三维虚拟商店的动态交互主要研究三维虚拟场景中物体的动态添加、三维场景中物体的材质的更新、三维场景与数据库的关联等问题。
虚拟商城的展示在国外发达国家得到了广泛的应用,成为实物展示的重要互补。我国在虚拟商店展示领域的研究比较落后,对虚拟展示系统的开发技术没有形成完整的理论和方法,特别在商店的设计与制作方面,缺乏有效的开发平台。而网络虚拟技术的发展为商家与客户进行信息交流开辟了一条新途径,特别是虚拟现实技术的发展,为网上最终实现网上虚拟展示的“真实化”提供了可能。
参考文献:
[1]杨孟洲.分布式虚拟环境中一些关键技术的研究[D].中国知网:浙江大学.2000.5
[2]苏建明,张续红,胡庆夕.展望虚拟现实技术[J].计算机仿真,2004年1月,第21卷第1期,18-21.
[3]张峰美,戴军.分布式多用户三维虚拟校园系统[J].广东技术师范学院学报,2007年第12期,86-89.
虚拟现实系统的特点篇10
【关键词】虚拟化Voi服务器终端
当今的it界，虚拟技术已经不再是新兴事物。Vmware、Citrix、微软等大公司都陆续推出了自己的桌面虚拟化产品。服务器虚拟化技术方向的出现到成熟基本没有争议和变化，而桌面虚拟化在实际的应用中却逐步出现了两种不同的发展思路，即VDi和Voi。
什么是“Voi桌面虚拟化”？
虚拟操作系统基础架构（VirtualoSinfrastructure，简称Voi），它是继虚拟桌面基础架构（VirtualDesktopinfrastructure，简称VDi）之后，而成为一个新的桌面虚拟化发展方向的。
传统VDi模式遇到的困难：首先，终端对于服务器的压力非常大，视频、Flash和Vop等在之上应用的效率将会大打折扣；其次，VDi对于网络的依赖性非常强，客户端必须时刻保持在线状态才能进行办公，移动办公往往将面临一系列困难。另外其对众多的外设部件无法完美兼容。
“Voi桌面虚拟化”特点和优势：最新的Voi（VirtualoSinfrastructure）虚拟操作系统基础架构可以完美的克服VDi模式下的各种问题。Voi模式以客户端虚拟容器技术为底层基础，而所谓的虚拟容器，实际上是将我们的终端彻底的虚拟化，建成一个虚拟的容器池，在这个容器池上，我们再部署操作系统，由于终端已经被虚拟化，所以从操作系统角度来看，它们面对的“硬件”已经是虚拟的，没有差别了，这为企业大规模部署虚拟机打下基础。
具体特点和优势包括：（1）集中管理、本地运算。虚拟终端管理系统可利用客户端虚拟容器实现系统本地缓存；这不仅可完全利用本地计算机的性能，也可实现终端离线应用，即使断网终端也可继续使用。这一功能不仅大大提高了用户的业务连续性，也在很大程度上保障了终端系统及应用的运行速度。（2）单镜像异构桌面交付。虚拟终端管理系统可在单一镜像中支持各种桌面场景，为用户随需提供桌面场景。大型的应用及多种硬件，使得系统在实施和日常应用中极为灵活、实用和简捷。（3）灵活的管理模式。可保留系统任意状态，且可及时还原；可以向客户端提供多系统多应用场景，桌面应用场景任意获得；安装简易、维护方便、应用灵活，可以在线更新或添加新的应用，客户机无需关机，业务保持连续；可以删除任何系统节点；（4）根本的安全保障。虚拟终端管理系统可实现终端系统的重启恢复；这可从根本上保障终端系统及应用的安全。另外，丰富的终端安全管理功能；如流量控制、aRp防护、恶意网站防护、应用程序控制、外设控制、资产管理、屏幕截图、上网行为记录等可完善的保护终端安全。（5）良好的信息安全管理。虚拟终端管理系统可实现终端数据的集中、统一存储，也可实现分散的本地存储；如集中存储，终端数据可集中、加密存储于服务器端或企业的存储服务器上，如分散存储即终端数据存储在本地，可利用虚拟终端管理系统的“磁盘加密”和“外设控制”功能防止终端数据外泄，保障终端数据安全。（6）深入的成本控制。大幅降低终端运维成本：集中统一化及灵活的管理模式从真正意义上实现了终端运维的简捷化，运维人员绝大部分工作都可在虚拟化平台服务器端进行，运维人员的工作效率大幅提升的同时运维人员数量即可减少。软件授权费用降低：相对终端软件授权，服务器端的软件授权往往价格不菲，并且存在诸多限制。用户部署VDi，在硬件上节约的成本很有可能将很大比例的投入到服务器端的软件授权上。并且，目前很多服务器端的软件授权和CpU核心数量有关，升级服务器硬件还有可能带来额外的授权成本，这也是企业用户需要考量的。
无需使用习惯迁移以及培训：在现在企业场景中，标准的笔记本和台式机仍然是主流，并且现在的企业用户已经习惯用这些设备来进行办公，如果大规模的使用VDi模式下的瘦客户端，对于用户的使用习惯是个强烈的挑战，很可能需要重新对用户进行培训。同时，瘦客户端的高度集中管理对于员工的工作积极性可能存在一定的负面影响，而基于Voi模式的虚拟终端管理系统则无需用户改变使用习惯也无需进行相关培训。
良好的应用体验：Voi架构的虚拟终端管理系统可支持多种硬件可流畅的支持大型应用软件及音视频，可完美的保留用户使用习惯。
和信Voi整体架构设计与VDi模式完全不同；它利用成熟的虚拟化及安全管理技术并加以创新，摆脱了传统VDi模式的局限，可以更好的为用户提供虚拟化桌面及终端安全解决方案，是当今企业场景中真正能够大规模实际部署的桌面虚拟化技术。虚拟终端管理系统架构如上图所示：
适合应用Voi应用场景可以概括如下：
场景一：支持普通Lan中10/100m下的网络场景，有着复杂业务应用，要求在部署桌面虚拟化后无需调整任何业务应用，例如电力信息网、大型企业、政府机构、学校等单位。
场景二：对终端防护有特定需求，需要桌面虚拟化产品能够兼容身份认证、安全审计等各类终端安全产品，已经符合公安等级保护和保密分级保护的单位，例如政府内网、军工单位。
场景三：高清影像播放、视频和语音会议等多媒体远程应用较多的单位，同时涉及到3DmaXS、pRo/e等大型工业软件和设计的单位，要求能够在桌面虚拟场景下很流畅的同时运行百台以上终端，例如科研院所、设计单位、教育行业的机房等。
场景四：外设较多，特别是种类品牌差异较大，同时要求桌面虚拟化产品能够支持特定行业外设，例如医疗行业的彩超、Ct机、体验中心的二维码打印机等。
场景五：要求无需管理员干预，终端客户机能够自动保存用户私有数据并保证操作系统安全可靠，在离线的情况下，终端机器能够启动并正常运行程序，例如电力生产网、金融行业、电信运营商等。
从上述场景应用剖析来看，从实际应用方面考虑，Voi具有更强、更符合用户场景的适应性。其可脱离服务器（离线）和网络运行的特点，让Voi具有了更好的可用性和安全性以及更好的用户体验，尤其是可轻松地为企业搭建“私有云”。
事实上，桌面虚拟化业务在我国国内开始蓬勃发展，包括iBm中国研发中心、tCL多媒体中心、中国石化、中国移动、中国人民大学、泰康资产等客户均已经采用桌面虚拟化技术来替代传统pC，其发展势头有超过服务器虚拟化的趋势。