虚拟现实技术特点范文
时间：2023-11-13 17:35:46
虚拟现实技术特点篇1
关键词：现代教育技术；虚拟现实；教学模式；教育应用
引言
新一轮的信息革命将深刻地改变传统行业，逐渐克服技术难题之后，5G通信技术、人工智能技术、虚拟现实技术都得到了长足的发展，研究者们开始关注虚拟现实技术的应用，它在现代教育领域的运用成了瞩目的焦点。
1现代教育技术的特点和发展趋势
现代教育技术是把现代教育理论应用于教育、教学实践的现代教育手段和方法的体系。它以实现教学过程、教学资源、教学效果、教学效率的最优化为目的[1]。它的现代化体现在教学设计现代化、教学手段现代化、教学媒体现代化。随着现代教育科学和现代信息技术的飞速发展，现代教育技术和教育联系紧密，它增加了信息传递的方式与方法，提升了教学效果与效率。现代教育技术与普通教育技术没有本质区别，突出”现代”一词的目的是要更多地关注现代科学技术的相关问题，吸纳新的科学技术成果和思维方式，凸显教育技术的时代特色。目前，教育技术在教育中的应用可以按照技术特点大致分为以下5类：（1）基于传统媒介（如书本、图片、画册、黑板、模型、实物、小型展览）的常规教学模式；（2）基于视听技术（计算机技术）的多媒体教学模式；（3）基于卫星通信技术的远距离教学模式；（4）基于因特网等网络技术的网络直播教学模式；（5）基于三维仿真技术的“虚拟现实”的教学模式。随着现代信息技术的快速发展，许多新技术被用到教育教学实践中，丰富了现代教育技术的内涵。现代教育技术突破了传统教育方式，正朝着多媒体化、网络化、信息化、教育技术应用模式多样化和远程教育普及化的趋势发展[2]。而“虚拟现实”的教学模式，具有多种教学模式的优势，试想一个场景——分散在世界各地学习者穿戴着虚拟现实设备，汇集到一个共同的虚拟社区，在这里自由交流与学习——这种美好的愿景并不遥远。
2虚拟现实的概念及特征
虚拟现实是一项融合了计算机图形技术、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、心理学及仿真技术等多种科学技术发展起来的计算机综合技术[3]。虚拟现实技术有三大基本特征：沉浸感、交互性和想象力，它强调人在虚拟现实技术中的主导作用[4]。交互性是指用户与虚拟空间中的虚拟物体的互动能力；沉浸性是指用户在计算机生成的虚拟环境中，通过模拟视觉、听觉等感官，给人以真实感觉；想象性是指用户在虚拟环境中，根据环境传递的信息以及自身沉浸在系统的行为，通过自己的逻辑判断、联想等思维过程，想象虚拟现实系统中并未直接呈现的画面和信息。近年来，科技不断发展，信息量呈爆炸式增长，虚拟现实技术能有效地提高信息传播和教学效率。虚拟实现的特性符合现代教育技术对提高教学水平的要求。
3虚拟现实技术在教学中的运用途径
3.1自主学习
虚拟现实提供了一种崭新的交互方式，学生可以通过眼睛、耳朵等多种感觉器官与它进行实时互动。学生凭借自然语言交互，以触觉、视觉、听觉作为媒介，和计算机进行交流沟通。这种崭新的人机交互方式，给与学习者全新的体验：在这个虚构的学习场景中，真实与虚拟模糊了边界，理论知识和实践操作同时进步。虚拟现实模拟的环境大体可以分为三个层次：（1）“显示现实”，还原真实的环境，但是一般人不容易直接接触，如火山口的场景、银河中的场景、危险的化学实验室等；（2）“模拟现实”，模拟现实中不存在的环境、特殊条件下才会产生的事物，如仿真训练、模拟训练等；（3）“创造现实”，突破现实的制约，想象力有多大，创造力就有多大，一切现实法则都可以在虚拟空间中被颠覆，给学生发挥创造力的机会，把好的创想在虚拟空间中尽情展现。
3.2虚拟实验室
虚拟实验室是虚拟现实技术的一大创新，学生可以在其中自由实验，动手操作，观察各种实验反应，摆脱常规实验室的局限。在虚拟物理实验室中，学生可以虚拟出各种物理现象，实验效果直观可见；可以看见现实中看不到的磁场，理解磁场变化的原理；可以感受桥梁大厦的建造与崩塌，分析其中的力学原理。身处虚拟生物实验室内，可以仔细观察人体组织的切片结构，各种骨骼结构也变得清晰透明。在虚拟化学实验室中，学生可以远离现实实验室的各种危险，安全地操作天平、砝码，观察燃烧、爆炸等反应现象；在虚拟地理实验室中，学生可以进行地震和火山爆发等实验，瞬间遨游太空，瞬间又深潜入海底，尽情体验地理科学的魅力。想象力的边界才是虚拟实验室的边界，虚拟实验室将成为学生们最喜爱的场所。
3.3技能训练
虚拟现实沉浸感和互动性的特性，可以使学习者全身心进入学习状态，在安全的虚拟环境中反复练习，不断试错，直到熟练掌握技能。例如，在虚拟射击培养体系中，学生可以重复射击，提高反应能力，学习不同的掩体情况下的射击方法，直到熟练掌握。运用VR技术可以使医务工作者反复操练，保障手术训练的实效。在教学技能训练方面，与传统微格教室相比，在虚拟教室中，师范生可以自由选择面对的学生人数，克服上台教学的畏惧心理。但是值得注意的是，真实的情景也是技能训练不可或缺的内容，需要合理安排虚拟现实学习和真实情景练习，找到它们之间的平衡点，最大化利用虚拟现实技术的优势。
4虚拟现实教育应用的展望
虚拟现实技术正处于高速发展阶段，它会给教育带来巨大的变革，未来的虚拟现实系统能够与通信技术、大数据技术、人工智能技术等前沿科技紧密结合。在虚拟教育社区，每个学习者都有自己唯一的虚拟身份，能够在虚拟的空间中与他人的虚拟角色互动交流，也能与人工智能的虚拟角色交流。人工智能虚拟学伴可以为学习者提供全程的学习规划指导，制定个性化的培养方案；学习者的成长轨迹全程被记录在虚拟世界之中，通过物联网技术制作的可穿戴设备，学习者的身体健康状况也可以被详实记录。数字虚拟世界和真实世界共同培养人才，这正是未来智慧教育的图景
5结语
虚拟现实技术特点篇2
关键词：虚拟现实；虚拟技术；实验教学
中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）25-0133-02
目前，很多学校为了更好地提高学生的实践能力，开展了实验教学活动，从而能够通过具体的实验教学，让学生更好地将理论知识运用到实践当中。但是在开展实验教学活动时，可以利用虚拟现实技术对实验的过程及效果进行模拟，从而能够更好地促进实验效果的提高。因此，本文围绕着虚拟现实技术的概念、价值进行论述，最后总结了虚拟现实技术在实验教学中应用的原则和具体的实践方法，从而能够为虚拟现实技术在实验教学中的应用提供更多的参考。
1 虚拟现实技术的概念
虚拟现实技术主要是指利用计算机及相关的设备，能够为用户提供相关的视觉、听觉体验，从而能够使得用户利用自己的感知来进行体验。虚拟现实技术是对真实现实中的情况进行模拟，从而通过各种表现形式进行信息的传播。
虚拟现实技术主要具有以下几个方面的特点：第一，虚拟性的特点，虚拟现实技术主要是对现实中真实存在的事物进行模拟，所以虚拟环境中与真实的环境比较相似，这也是虚拟现实技术的基础，从而能够为人们提供更好的虚拟体验；第二，交互性，虚拟现实技术不仅仅能够模拟现实中的事物，而且可以模拟现实中事物对人产生的反馈等等，因此人们能够在虚拟现实中，与周围的事物产生较好的互动，能够进一步增加虚拟现实技术的真实性。根据以上虚拟现实技术的特点可以看出，其主要是为了更好地营造虚拟的现实环境。
2 虚拟现实技术的价值
虚拟现实技术产生之后，不仅仅作为一种新的科学技术，而且能够对现实世界产生一定的价值。虚拟现实技术的价值主要体现在以下几个方面：第一，模拟真实的现实活动，从而使得人们无法在现实世界中完成的活动，能够通过虚拟现实技术来实现。例如：普通人群希望能够对消防过程进行体验，但是无法真实地进入发生火灾的现实情况中，那么就可以通过虚拟现实技术，从而模拟火灾现场，这样人们可以感受到相应的信息；第二，虚拟现实技术可以为教育提供更大的价值，例如：在教育中进行研究时，人们希望对于某些设想进行实践，但是又缺乏足够的条件来完成实践过程，这时就可以利用虚拟现实技术来讲模拟实验情况，从而能够达到更好的效果；第三，帮助人们树立更好的抽象思维，对于人们来讲，是生活在三维的世界当中，对于很多东西的感知都是通过抽象思维来进行的；但是，很多时候三维世界在平面进行展示时，缺乏抽象思维的人群无法适应这一过程。所以，可以利用虚拟现实技术帮助人们更好地树立抽象思维。
3 虚拟现实技在实验教学中应用的原则
根据以上的分析和论述可知，虚拟现实技术具有鲜明的特点，同时对于教学有着良好的促进作用。因此，可以将虚拟现实技术应用到实验教学活动中，但是在应用的过程中需要遵循一定的原则，本文通过简要介绍，认为这些原则主要体现在以下几个方面：
3.1 学生主体性的原则
根据素质教育的内容可以得知，学生是教学中的主体。因此，在实验教学过程中应用虚拟现实技术时，也需要遵循学生主体性的原则，为此可以做到以下几点：第一，在传统的教学观念中，学生是知识的被动接受者；但是，为了更好地将虚拟现实技术应用于实验教学中，需要充分认识到学生是学习的主体，教师应该给予学生充分地指导，从而更好地提高学生在实验教学中的积极性，从而能够促进虚拟现实技术在实验教学的良好应用；第二，利用虚拟现实技术培养学生独立思考的能力，虚拟现实技术能够对实验过程和实验结果进行良好的模拟，因此在开展实验教学过程中，可以充分利用虚拟现实技术对实验过程进行模拟，教师给予良好的指导，从而能够培养学生独立观察、独立实验以及独立思考的能力。
3.2 教师指导性的原则
在进行实验教学的过程中，离不开教师的良好指导，需要在将虚拟现实技术应用到实验教学过程中，进一步遵循教师指导性的原则，更好地发挥教师的指导作用，为此可以参考以下几点：第一，要正确认识虚拟现实技术在实验教学中的作用，虚拟现实技术作为一种辅助技术，能够更好地促进实验教学的开展，但是无法替代教师在实验教学中的指导地位，需要不断明确这一原则，才能够更好地在实验教学过程中应用虚拟现实技术；第二，教师应该充分转变自己的在实验教学中的角色，从传统的课堂主导地位向着引导地位转变，在进行实验教学中可以给予学生更多的自由，体现学生在课堂中的主体地位；同时也需要给予学生更好的指导，帮助学生更好地利用虚拟现实技术完成实验教学过程。
3.3 遵循因材施教的原则
为了更好地提供实验教学效果，很多学校在进行实验的过程中，应用了虚拟现实技术，使得学生能更好地观察到实验的过程和结果。但是，不同的学生之间的学习能力和实验能力等等都存在较大的差距，因此在将虚拟现实技术应用到实验教学的过程中，需要遵循因材施教的原则，为此可以做到以下几点：第一，为了更好地将虚拟现实技术应用到实验教学中，需要对每个学生的学习情况进行了解，从而能够根据学生的学习能力和学习特点，应用不同的虚拟现实技术，更好地促进实验教学的开展；第二，在进行教学的过程中，需要尊重每个学生的思想，为学生提供相对自由的实验环境，从而能够给予学生充分的空间，发挥自身在实验教学中的积极性，以及对虚拟现实技术的兴趣，从而能够更好地促进虚拟现实技术在实验教学中的应用。
3.4 遵循开放性和创新性的原则
对于很多学校来讲，开展实验教学课程就是为了更好地让学生将理论知识运用到实践当中，从而能够更好地促进学生学习的开放性和创新性。因此，为了更好地将虚拟现实技术应用到实验教学中，也需要遵循开放性和创新性的原则，为此可以做到以下几点：第一，对于实验教学来讲，在进行实验的过程中，实验结果有着多种可能性，可能失败也可能成功，还可能出现很多未知的结果，因此在应用虚拟现实技术的过程中，遵循开放性的原则，对于每一种实验结果都进行大胆假设小心求证，而不是仅仅局限在教学内容中；第二，创新是实验教学的重要教学目标之一，通过培养学生的实践能力，从而能够为学生的创新能力打下良好的基础。因此，在将虚拟现实技术应用到实验教学的过程中，需要遵循创新性的原则，才能够更好地发散学生的思维，进一步提高学生的创新能力。
4 虚拟现实技术应用于实验教学的实践方法
4.1 熟练掌握虚拟现实技术在实验教学中的应用方法
为了更好地将虚拟现实技术应用到实验教学中，需要教师和学生熟练掌握虚拟现实技术的应用，为此可以做到以下几点：第一，对于实验教学中的学生进行集中培训，利用教学课程中的相关课时，对虚拟现实技术机器及其相关技术的应用方法进行相关的讲解，使得学生能够熟练操作相关的设备，确保实验教学课程的顺利开展；第二，学生和教师需要对实验教学进行相关的准备，例如：学生需要对实验教学课程中运用到的相关知识进行复习，教师需要对实验教学活动的开展进行备课，从而能够提前对实验教学进行演练，能够为将虚拟现实技术应用到实验教学中提供基础条件。
4.2 设计合理的实验教学过程
虚拟现实技术作为一种新的实验方法，开始应用于实验教学过程中，对于原有的实验教学步骤或者方法会产生一定的影响。因此，为了更好地将虚拟现实技术运用到实验教学中，需要设计合理的教学过程，为此可以做到以下几点：第一，教师需要对相关的实验教学内容进行分析和整合，从而寻找到适合运用虚拟现实技术的部分；另外，教师还需要合理安排运用虚拟现实技术进行实验的时间，从而确保实验教学能够在一定的课时内完成；第二，教师需要将在实验教学中用到的相关资料准备好，例如：对虚拟现实技术的操作资料、或者虚拟现实技术中用到的一些硬件或者软件等等，这样才能够保证学生在进行实验时，满足应用虚拟现实技术的条件。
4.3 参考其他成功的教学案例
为了更好地将虚拟现实技术应用到实验教学中，还需要参考其他成功的教学案例，为此可以做到以下几点：第一，虚拟现实技术在很多国外的实验教学中有着广泛的应用，所以可以参考国外一些实验教学的开展方式，从而能够学习如何将虚拟现实技术应用到实验教学中的方法；第二，在进行学习的过程中还需要结合学校以及教学内容，从而能够开展适合实验教学的虚拟现实技术应用方式，更好地确保虚拟现实技术在实验教学中的运用。
4.4 对虚拟现实技术在实验教学中的应用效果进行反馈
虚拟现实技术是一项新兴的技术，在实验教学时运用的过程中可能会存在很多不足的地方，因此为了更好地将虚拟现实技术应用到实验教学中，需要建立相关的应用效果反馈体系，为此可以做到以下几点：第一，教师应该对学生参与实验教学活动的结果进行反馈，不仅仅需要对实验教学内容和结果进行反馈，而且还需要对虚拟现实技术的应用给予相关的意见，从而能够促进虚拟现实技术的更好应用；第二，教师需要对相关的反馈结果进行收集，对于出现的集中问题给予关注，从而能够及时给予解决，确保虚拟现实技术在实验教学中的顺利应用。
5 小结
随着我国计算机技术及相关技术的发展，为虚拟现实技术的发展和应用提供了条件。因此，本文首先对虚拟现实技术的概念和特点进行了论述，进而提出了将虚拟现实技术应用于实验教学的相关原则，最后提出了将虚拟现实技术应用与实验教学的实践方法。相信，随着虚拟现实技术在实验教学中的良好运用，能够更好地提高实验教学效果。
参考文献：
[1] 方敏， 杨宝义， 汪蓉等. 虚拟现实技术在急危重症护理学实验教学中的应用[J]. 中华护理教育， 2015（11）.
[2] 张良力， 祝贺， 王斌. 基于虚拟现实技术的电气工程专业实验平台开发[J]. 实验技术与管理， 2015， 32（2）.
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虚拟现实技术特点篇3
关键词：虚拟现实 用户体验
中图分类号：TP393.0 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）03-0087-01
虚拟现实（Virtual Reality）是目前国内外科技界关注的一大热点，虚拟现实技术是一种综合应用各种技术构造逼真的人工模拟环境，并能有效地模拟人在自然环境中的各种感知行为的高级人机交互技术，具有多感知性、沉浸性、交互性和想象力的特征，其中三维立体成像与交互性的配合是它相较于传统的数字影音、网站等信息传递平台的最大优势。在一个虚拟的三维场景中，用户可以选择虚拟化身进行漫游、浏览和互动等。实时交互和高互动性是该类系统交互方面的最大特点。
目前，虚拟现实系统的发展有两种主要趋势：一种是追求用户沉浸感的最大化，另一种是实现VR网络化即WEB3D技术。
追求高度的沉浸感需要效果显著的交互手段，将感官系统和声音良好的融合在一起，该类技术对于设备和环境的要求非常高，使用成本昂贵，目前阶段还很难面向普通公众普及应用。
另一种趋势即WEB3D技术，这种技术非常适合于互联网的发展需要，普通用户通过网络可从任意角度观察虚拟空间，它弥补了互联网上缺乏立体型的不足，给互联网带来了新的色彩。但WEB3D技术在应用前要下载相应模型才能予以显示，如网上故宫博物院虚拟现实系统在使用前需要提前下载200M的文件，使用优化的压缩算法虽然可以提高下载的速度，但在目前的国内公众网络环境条件下，很难满足用户在模拟环境中实时浏览信息的需求，在网络较差的时更会严重影响用户的使用欲。现有许多虚拟现实系统产品由于带宽的限制采用伪三维或者降低显示质量的方式，如哈尔滨工大、上海交大等虚拟校园采用2.5D方式，网上黄帝陵等景点虚拟现实系统采用完全简模的方式，这在一定程度上提高了系统使用的实时性，但导致画面质量沉浸感差强人意，交互方式单一。
以提升用户体验为原则，构建于网络、具有整体交互功能的虚拟现实系统的规划和设计是虚拟现实系统的发展方向，但绘制实时性和建模逼真度的矛盾成为目前虚拟现实技术的最大难点，并且现有网络虚拟现实系统大多仅以实现功能为目标，从用户友好度和使用体验角度进行的虚拟现实系统还很少。
本文以实现虚拟现实系统推广实用化、大众化为目标，在前期完成了国家级4A景区故居纪念馆、徐特立故居纪念馆等数十个旅游景点的虚拟现实项目开发，通过大量的研究与实践得出，在现有公众网络、硬件条件下，要做到兼顾速度与质量，面向大众，实现用户在线访问旅游景点的高真实感与高用户友好度，需要要从以下三个方面着手。
1 虚拟旅游景点场景均衡建模技术
旅游景点往往具有占地面积较大、建筑物结构类型众多、内部几何拓扑关系复杂等特点，如果采用普通商业虚拟系统建模技术，则必然导致模型网格数量庞大，不适宜远程实时渲染，给网络访问带来不便，从而影响虚拟旅游景点的访问友好性，使得公众在远程访问时体验不流畅而产生疲劳感，容易从虚拟境界中脱离。因此，需要通过充分挖掘景点中建筑物与环境的固有视觉与结构特征，抽取最具冲击力的部分和细节，研究简模与精模相结合的、兼顾访问或渲染速度与质量的虚拟景点均衡建模技术，从而实现公众在快速流畅的访问时获得关键红色信息的高质量体验。具体实现起来，一是虚拟景点均衡建模，确保高质量画面效果前提下的模型文件最小；二是红色旅游景点模型文件的网络智能加载，确保系统流畅运行。
2 旅游虚拟现实系统高友好度交互设计方案及景点特色环境营造技术
访问友好度就是用户在使用、体验虚拟旅游景点或旅游虚拟现实系统时，对相应访问对象产生亲切感、自然感、认同感的程度，观众在漫游虚拟旅游景点时，若能通过最便捷的途径获得最感兴趣的访问内容，无疑将大大加强虚拟旅游景点的访问友好度；另外，虚拟旅游景点一般具有很强的历史凝重感，光照或质感的设计、景点氛围的营造是虚拟景点体验质量高低甚至旅游景点虚拟系统设计开发成败的关键因素。因此，高友好度交互设计方案及景点特色环境营造是项目的重要方面。具体实现起来，就是要根据系统功能和景点特色氛围营造需求，为网络虚拟现实系统设计高友好度的交互界面、导航功能、动画效果及音效等。
3 虚拟旅游景点增强现实技术
虚拟旅游景点中具有较多的壁挂式宣传字框、卷轴、壁画等形式的介绍性材料，这些介绍材料虽然准确地表达了相应的背景故事，但表现方式还欠生动，即使是现场观摩也还存在表现力不足的问题，不能带给观众足够的历史震撼力。虚拟旅游景点通过将这些虚拟壁挂式宣传字框、卷轴、壁画链接至虚拟故事场景，友好地接纳体验者，使其可以在故事的场景中漫游甚至通过角色扮演等方式参与、重温历史，那对于壁挂材料的表现力将具有倍增的现实增强作用。具体实现起来，就是要根据交互设计方案，利用各种虚拟现实技术手段将文字、声音、图像、视频、动画效果等多种媒体元素融入到网络三维虚拟现实系统中，完整实现旅游虚拟系统的功能要求和效果。
4 结语
虚拟现实技术特点篇4
【关键词】 虚拟仪器 模拟平台 实验操作 发展趋势
一、虚拟仪器的构成、分类及特点
1.1虚拟仪器构成
虚拟仪器主要由硬件和软件构成，其中硬件是虚拟仪器的基础，主要由电路板和计算机两部分组成；软件是虚拟仪器的核心，在具体利用虚拟仪器进行工作的过程中，主要是通过软件完成基本操作的，进而达到实验的目的，在一定程度上能提高实验效果，并最终完成实验。
1.2虚拟仪器分类
虚拟仪器在使用过程中，通常分为PCI总线--插片型虚拟仪器、并行口式虚拟仪器、GPIB总线方式虚拟仪器、VXI总线方式虚拟仪器和PXI总线方式虚拟仪器。每种类型的虚拟仪器都有自身的特点及功能，在实际应用过程中，应选择适宜的虚拟仪器。
1.3虚拟仪器特点
由于虚拟仪器在使用过程中具有以下主要特点：性能高、拓展性强、应用性强、开发时间短等，虚拟仪器在使用过程中，具有一定的应用价值。无论是在企业还是高校的实际应用中，在一定程度上可以解决硬件仪器不足的缺陷，解决一定的实际问题。各个行业应用虚拟仪器解决实际问题，已经成为社会发展需求。
二、虚拟仪器的现状与发展
2.1虚拟仪器的现状
虚拟仪器的硬件平台、软件技术在应用过程中不断地快速发展。目前的硬件技术主要包括：模拟仪器技术、数字化仪器技术、智能化仪器技术和虚拟仪器技术。从发展路线来看，虚拟仪器有两个发展方向：一个是高性能，低成本的发展方向，即PC插片并口式串口USB式；另一个是高精准度、高速和大型自动化的设备发展方向。
软件技术是其核心，一般都是根据软件需要，结合虚拟仪器方向，由软件工程师利用程序设计语言进行编写程序进而控制，操作人员只要知道具体操作步骤，把需要的连接线按要求进行连接，最终利用计算机进行有效控制，就可经达到实验的预期效果。
2.2虚拟仪器的发展趋势
虚拟仪器的发展依靠计算机技术、通信技术、电子技术的发展。虚拟仪器的应用领域比较广泛，现在很多企业都在发展虚拟仪器，很多企业都在使用虚拟仪器。虚拟仪器主要应用在监控、远程教育、工业控制、电力系统、航空航天等领域。
另外，虚拟仪器在自动化系统、石油化工等领域的应用，促使了虚拟仪器的快速发展，虚拟仪器自动化生产将成为重点研究领域，能为更多的企业进行服务，提高企业工作效率，减少企业投资成本。
三、虚拟仪器在教学系统中的应用
虚拟系统应用领域很广，在虚拟仪器不断发展过程中，虚拟仪器会在各个行业中得到广泛应用，取得一定效果。
虚拟系统在高校教学中的应用，在一定程度上解决了高校硬件资源不足的问题，减少了高校对硬件的投资，提高了学生的实践技能。例如，学生在电工电子基础实验过程中，完全可以通过虚拟仪器，在计算机中进行实验，根据教学中的实验步骤，在教师的指导下，可以顺利完成实验，并且能取得与真实实验相同的实验效果，实验数据。但通过虚拟仪器完成的实验没有真实感，学生没有看到真实的元器件，学生在实际操作过程中，也会出现一定的问题。考虑到这个问题，建议学生首先利用虚拟仪器完成基础实验，对实验的过程有一定的基础，进而再进行真实实验，这样更有助于提高学生的实验效果，加深对理论知识的更深一层的了解，达到了理论与实践相结合的要求，也符合现代高校发展的需要，也有利于高校的进一步发展。
总之，虚拟仪器的应用前景是广泛的，其应用领域也会越来越广，在计算机技术、电子技术、网络技术、通信技术的快速发展过程中，虚拟仪器的硬件技术会不断更新与发展，软件技术也会更加完善，虚拟仪器的智能性必将越来越高，其应用前景是美好而广阔的。
参 考 文 献
[1]基于虚拟仪器的网络测控技术的分析[J]. 李小川. 化工管理. 2016（14）
[2]应怀樵：做中国原创的“虚拟仪器”[J]. 何倩. 科学新闻. 2011（11）
[3]虚拟仪器在计量测试中的应用[J]. 徐军. 信息系统工程. 2013（01）
[4]2013全国虚拟仪器大赛实体培训（北京站）成功举办[J]. 刘璇，贾静. 电子测量技术. 2013（01）
虚拟现实技术特点篇5
【关键词】计算机 操作系统虚拟化 虚拟机 技术分析
1 虚拟机技术分析
1.1 虚拟机技术的起源
当今时代是智能化、数字化时代，虚拟化技术得到迅猛发展、推广，特别是在x86服务器上的应用引发了该技术的热潮，但是仅限于在大型主机上使用。从根源而言，可追溯至上世纪60-70年代，IBM公司研发了一种操作系统虚拟分区技术，允许用户在特定的主机上进行多系统操作，以便实现大型机资源的充分利用，同时也能降低使用成本。随后与虚拟机技术相关的新产品（例如IBM360/40，VM/370等）不断涌现，均具有虚拟机功能，可通过使用虚拟机监控器技术生成多种可独立运行的系统操作软件，实现虚拟功能的延伸使用。
1.2 虚拟机技术的发展
新世纪以来，IBM公司对虚拟机技术的研究步入了更深的层次，在不断的实`中，AIX5L v5.2问世，首先包括了IBM实现的动态逻辑分区。在动态逻辑分区中，能够允许机器在无需重启系统的情况下实现处理器、内存等各种组件在内的系统资源实时同步分配，在一定程度上提高了智能化，降低了系统管理难度，同时也因为资源使用效率不断提高而促使管理成本下降。然而这种虚拟化技术只能应用在大型机和小型机中，但是由于大型机和小型机普及程度较低，再加之不同型号产品与技术之间存在明显的兼容问题，导致该技术仍然得不到大众关注重视。现如今，虚拟化技术在x86服务器架构中得到推广应用，可以为技术的普及提供更为便宜、高性能以及稳定性高的服务器，首次向人们展示了该技术的广阔前景。此外一些用户已经将该技术投入使用于生产领域，通过虚拟化技术配置虚拟化的生产环境，这个过程中需要进行管理工具更新，因此为虚拟化技术的发展改进提供了必要的外部环境。
1.3 虚拟机技术的概念
虚拟机技术是虚拟化技术的一种，所谓虚拟化技术就是将事物从一种形式转变成另一种形式，具体而言即是在一个宿主计算机体系结构上进行客户机各种操作系统模拟运行，对宿主计算机、客户机体系结构无明确要求，例如可以在一个x86计算机上运行基于ARM体系结构的不需要做任何修改的系统。从这个角度来为虚拟机下定义，可知虚拟机主要是指虚拟技术运行的媒介，即通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、在一个完全隔离环境中运行的一个完整的计算机系统。
1.4 虚拟机技术的原理
虚拟化技术可应用的领域十分广泛，但是在不同的领域中应用原理存在着明显差异。具体而言，虚拟化技术主要是通过拆分、整合、迁移这三项内容得以实现。虚拟机技术的应用多采用拆分原理，当某台计算机性能较高但是工作负荷与其不相匹配时，容易造成资源的浪费，使用拆分虚拟技术即可将该计算机拆分为逻辑上的多台，实现了多名用户共同使用，在此情况下该计算机硬件资源利用程度将会明显提高。如图1所示。
1.5 虚拟机技术分类
1.5.1 虚拟硬件模式
该技术模式最为传统、常见，具有明显的特征：不同类型、型号的产品只要使用虚拟硬件模式，都能采用系统处理器获取执行CPU命令，无需涉及虚拟层；其次该技术能够真正将分区隔离落到实处（包括磁盘I/O、网络带宽），保证各部分系统资源能够各自运转，不互相干扰，保证了系统运行的整体性、安全性；再者如果使用高端的虚拟服务器产品无需使用宿主计算机操作系统，用户可直接在硬件上进行虚拟机，方便可行；另外通过管理软件，可减少对系统资源的管理成本，对于虚拟机小号的物理资源也能实现精确控制。
1.5.2 虚拟操作系统模式
虚拟操作系统模式即是在主机操作系统（利用虚拟机运行）创设了虚拟层，在这个层面中可根据自身的需要创建多个差异化的虚拟专用服务器（VPS），能够促使硬件、软件以及管理资源最大程度得以享用。另外该模式能够适应多种产品的使用需求，不同服务期之间均实现了安全隔离，相互不受干扰，可实现计算机资源的灵活控制、硬件抽象操作、强化管理功能等。
1.5.3 Xen
Xen是一种虚拟硬件虚拟机，相对其它技术模式而言，该技术模式特殊性强，是当前最受关注的虚拟化技术，能够实现系统管理程序的调整，可根据实际操控的需要选择性进行修改，且不会干扰系统中运行的应用程序。另外Xen具有虚拟硬件虚拟机的多数特性，但是也有明显的差异，即使用过程中需要修改操作系统内核。
1.6 虚拟机技术特点
虚拟机技术是将一个物理计算机划分为一个或多个完全孤立的虚拟机技术，这些虚拟机并非运行在物理硬件之上，而是运行在通过虚拟化软件来生成一个虚拟的物理硬件层之上。实际上对于操作系统来说就是运行在其之上的应用程序。但是虚拟机使用中会共享计算机的物理硬件，且具有明显的优势：资源共享和隔离。在虚拟机的状态下，各种资源可以根据需要分配，甚至可以不用重启虚拟机即可分配硬件资源；虚拟机环境能够实现隔离，即能够根据自身使用的需求在物理计算机上运行几个不同的操作系统，它们之间独立运行，但各自互不干扰。可以是同一种操作系统，也可以是不同的操作系统。这也是虚拟机技术和操作系统虚拟化技术的最大区别。
2 操作系统虚拟化技术分析
2.1 操作系统虚拟化技术的定义
操作系统虚拟化是虚拟化技术的第三种实现方式，SWsoft的Virutozzo和Sun的Solaris Container是这种技术的两种实现。例如VMware就是虚拟PC的一个代表企业，其产品能够使用户在一台机器上同时运行2个或更多Windows、DOS、LINUX系统，与“多启动”系统相比，VMWare采用了完全不同的概念，每个操作系统都可进行虚拟分区、配置且能够不影响真实硬盘的数据，用户甚至可以通过网卡将几台虚拟机连接为一个局域网，极其方便。从上述分析可知，操作系统虚拟化技术即是指基于共享的操作系统，能够允许多种不同的应用系统在一份操作系统拷贝的控制下实现独立运行。该技术达到的效果与虚拟机技术类似，通过分区实现不同资源的合理利用，当前在服务器整合、测试研发等场景中得到推广，实现了操作系统资源访问虚拟化。
2.2 操作系统虚拟化技术的原理
操作系统虚拟化技术也属于虚拟化技术，因此其原理也是属于三大原理――拆分、整合、迁移之中。操作系统虚拟化技术与虚拟机操作系统类似，同样是使用了拆分原理，但由于操作系统虚拟化技术的应用范围是在服务器上，是为云服务的。因此其同样也使用了迁移的原理：即将某台服务器中闲置的资源动态添加至另一台服务器中，便于另一方服务器性能的提高，或通过网络连接实现资源的远程共享。例如Windows下的共享目录，Linux下的NFS等，还包括远程桌面等。实现操作系统虚拟化的方法就是在操作系统层面增添虚拟服务器功能。针对操作系统层而言，其并没有相对独立的hypervisor层，主要负责多种虚拟服务器硬件资源的合理分配，同时能够保证不同服务器之间彼此相互独立。但明显存在差异的是，如果使用操作系统虚拟化技术需要所有正在运行的服务器必须采用同一操作系统。
2.3 操作系统虚拟化技术的特点
与虚拟机技术明显存在差异，即主要是指在宿主操作系统内核实例的基础上实现虚拟化。虚拟机技术可实现多种操作系统（例如hypervisor、VMM等）并行虚拟化，但是需要在虚拟的硬件层中根据需要安装Guest操作系统，然后应用程序才能得以运行。另外研究也可发现，两种虚拟化技术操作系统实例数量明显存在差异，以致造成了操作系统虚拟化技术存在明显的优劣势，使用中只能实现同一种操作系统的划分、衍生，与异种操作系统无法并行于一个服务器；另外虚拟环境与安全操作系统无法完全等同，造成了某些需要直接访问硬件层的应用系统无法在该种虚拟化技术中得到运行。
2.4 操作系统虚拟化的优劣
由于只有一个操作系统内核，且无需通过虚拟机和Guest操作系统实现虚拟操作，可有效减少管理资源消耗，因此操作系统虚拟化技术运行效率、运行性能、理论最大密度优势明显更为优化，在减少操作系统实例数量的同时也能保证在安装部署、效率管理、数据备份迁移等方面的优势。
但是操作系y虚拟化技术也存在一定的不足，在当前虚拟化技术应用中要想全面取代虚拟机技术仍然存在难度。例如在用户需要在一个相对完整的虚拟环境中进行研发或者整合多种不同操作系统时，操作系统虚拟化技术是不符合要求的。另外虚拟机技术虽然运行效率、运行性能等方面不强，但是在灵活性方面，操作系统虚拟化技术却无法与其媲美。再者当前企业在引入虚拟化技术的过程时，均需要进行全方位、多角度的测试，着重于为企业内部多种应用找到最为合适的虚拟化部署方案，由于两种技术更有其优势，从这个角度而言，两种虚拟化技术的并存存在必然性。在此种技术应用的环境下，为了满足未来物理+虚拟机+操作系统虚拟化的实际IT基础设施应用需求，管理工具更新和改变势在必行。
虽然操作系统层虚拟化的灵活性比较差，但本机速度性能比较高。此外，操作系统虚拟化技术具备虚拟机技术所不具备的特点就是其强大的迁移性，这种迁移性在云服务器上使用十分广泛。这种技术可以让操作系统在不同的服务器之间任意迁移，因为其服务器架构相同，操作系统也相同，迁移到其他服务器时不会出现问题。由于操作中所有服务器上操作系统单一、标准，管理难度以及耗费的成本相对较低。
3 虚拟化的实施步骤
虚拟化技术在数据中心管理中具有明显的特征优势：
（1）能够最大程度提高了资源的利用效率，降低了不同操作系统的运行成本；
（2）整合资源、安排部署、业务管理方便快捷。
正因如此，如何实现虚拟化技术在数据中心管理中的推广应用以及改良实施过程中的关键环节成为技术人员共同关注的重点问题。简单而言，虚拟化技术实施主要从3个方面来进行：
3.1 创建阶段
由服务提供商、集成商合作完成该阶段，包括创建、、管理虚拟器件镜像以及迁移到虚拟化环境几个部分的内容。
3.2 部署阶段
提供商、集成商完成技术创建工作后，需要采用划部署环境、部署以及激活虚拟器件等步骤将技术引用部署至数据中心，方便于用户获取信息以及使用。
3.3 管理阶段
数据中心管理过程中需要资源合理调度、业务相关的智能操作系统，不均要实现独立业务之间的自动化管理，也需要一个把控全局的协调中心节点实现数据中心业务、资源的监控、管理。该阶段关键工作在于为数据中心管理和监控创设便利条件，最为常见的手段为集中监控、快捷管理、动态优化和高效备份。
4 小结
无论是操作系统虚拟化技术还是虚拟机技术，均具有虚拟化技术的共性，都需要在一台计算机上创建并运行操作系统。但是虚拟机可以创建不同操作系统，操作系统虚拟化只能够创建同一种操作系统。在实现方式上虚拟机是通过创建多个虚拟的硬件层，再在上安装多个Guest操作系统，然后实现应用程序再运行。然而操作系统虚拟化是在单一操作系统内核实例的基础上实现虚拟化，是没有虚拟机和Guess操作系统的。在运行效率上操作系统虚拟化技术是要强于虚拟机技术的，在迁移和管理上也要比虚拟机简单，但是虚拟机在灵活性上要更好一些。两种技术各有优劣，都是重要的计算机虚拟技术。
参考文献
[1]严纪珊.浅谈虚拟化技术及服务器虚拟化[J].科技致富向导，2013（26）：163-163.
虚拟现实技术特点篇6
关键词：虚拟现实；研究现况；发展趋势
中图分类号：F061.3 文献标识码：A 文章编号：1672-3198(2009)02-0279-02
1 虚拟现实
虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)，又译为临境，灵境等。从应用上看它是一种综合计算机图形技术、多媒体技术、人机交互技术、网络技术、立体显示技术及仿真技术等多种科学技术综合发展起来的计算机领域的最新技术，也是力学、数学、光学、机构运动学等各种学科的综合应用。这种计算机领域最新技术的特点在于以模仿的方式为用户创造一种虚拟的环境，通过视、听、触等感知行为使得用户产生一种沉浸于虚拟环境的感觉，并与虚拟环境相互作用从而引起虚拟环境的实时变化。现在与虚拟现实有关的内容已经扩大到与之相关的许多方面，如“人工现实”(Artifi- cial Reality)、“遥在”(Telepresence)、“虚拟环境”(Virtual Environment)、“赛博空间”(Cyberspace)等等。
2 国外虚拟现实技术研究现状
计算机的发展提供了一种计算工具和分析工具，并因此导致了许多解决问题的新方法的产生。虚拟现实技术的产生与发展也同样如此，概括的国内外虚拟现实技术，它主要涉及到三个研究领域：通过计算图形方式建立实时的三维视觉效果；建立对虚拟世界的观察界面；使用虚拟现实技术加强诸如科学计算技术等方面的应用。
2.1 VR技术在美国的研究现状
美国是虚拟现实技术研究的发源地，虚拟现实技术可以追溯到上世纪40年代。最初的研究应用主要集中在美国军方对飞行驾驶员与宇航员的模拟训练。然而，随着冷战后美国军费的削减，这些技术逐步转为民用，目前美国在该领域的基础研究主要集中在感知、用户界面、后台软件和硬件四个方面。
上世纪80年代，美国宇航局(NASA)及美国国防部组织了一系列有关虚拟现实技术的研究，并取得了令人瞩目的研究成果，美国宇航局Ames实验室致力于一个叫“虚拟行星探索”(VPE)的实验计划。现NASA已经建立了航空、卫星维护VR训练系统，空间站VR训练系统，并已经建立了可供全国使用的VR教育系统。北卡罗来纳大学的计算机系是进行VR研究最早最著名的大学。他们主要研究分子建模、航空驾驶、外科手术仿真、建筑仿真等。乔治梅森大学研制出一套在动态虚拟环境中的流体实时仿真系统。施乐公司研究中心在VR领域主要从事利用VRT建立未来办公室的研究，并努力设计一项基于VR使得数据存取更容易的窗口系统。波音公司的波音777运输机采用全无纸化设计，利用所开发的虚拟现实系统将虚拟环境叠加于真实环境之上，把虚拟的模板显示在正在加工的工件上，工人根据此模板控制待加工尺寸，从而简化加工过程。
图形图像处理技术和传感器技术是以上VR项目的主要技术。就目前看，空间的动态性和时间的实时性是这项技术的最主要焦点。
2.2 VR技术在欧洲的研究现状
在欧洲，英国在VR开发的某些方面，特别是在分布并行处理、辅助设备(包括触觉反馈)设计和应用研究方面。在欧洲来说是领先的。英国Bristol公司发现，VR应用的交点应集中在整体综合技术上，他们在软件和硬件的某些领域处于领先地位。英国ARRL公司关于远地呈现的研究实验，主要包括VR重构问题。他们的产品还包括建筑和科学可视化计算。
欧洲其它一些较发达的国家如：荷兰、德国、瑞典等也积极进行了VR的研究与应用。
瑞典的DIVE分布式虚拟交互环境，是一个基于Unix的，不同节点上的多个进程可以在同一世界中工作的异质分布式系统。
荷兰海牙TNO研究所的物理电子实验室(TNO- PEL)开发的训练和模拟系统，通过改进人机界面来改善现有模拟系统，以使用户完全介入模拟环境。
德国在VR的应用方面取得了出乎意料的成果。在改造传统产业方面，一是用于产品设计、降低成本，避免新产品开发的风险；二是产品演示，吸引客户争取定单；三是用于培训，在新生产设备投入使用前用虚拟工厂来提高工人的操作水平。
2008年10月27-29日在法国举行的ACM Symposi- um on Virtual Reality Software and Technoogy大会，整体上促进了虚拟现实技术的深入发展。
2.3 VR技术在日本的研究现状
日本的虚拟现实技术的发展在世界相关领域的研究中同样具有举足轻重的地位，它在建立大规模VR知识库和虚拟现实的游戏方面作出了很大的成就。
在东京技术学院精密和智能实验室研究了一个用于建立三维模型的人性化界面，称为SpmAR NEC公司开发了一种虚拟现实系统，用代用手来处理CAD中的三维形体模型。通过数据手套把对模型的处理与操作者的手联系起来；日本国际工业和商业部产品科学研究院开发了一种采用x、Y记录器的受力反馈装置；东京大学的高级科学研究中心的研究重点主要集中在远程控制方面，他们最近的研究项目是可以使用户控制远程摄像系统和一个模拟人手的随动机械人手臂的主从系统；东京大学广濑研究室重点研究虚拟现实的可视化问题。他们正在开发一种虚拟全息系统，用于克服当前显示和交互作用技术的局限性；日本奈良尖端技术研究生院大学教授千原国宏领导的研究小组于2004年开发出一种嗅觉模拟器，只要把虚拟空间里的水果放到鼻尖上一闻，装置就会在鼻尖处放出水果的香味，这是虚拟现实技术在嗅觉研究领域的一项突破。
3 国内虚拟现实技术研究现状
在我国虚拟现实技术的研究和一些发达国家相比还有很大的一段距离，随着计算机图形学、计算机系统工程等技术的高速发展，虚拟现实技术已经得到了相当的重视，引起我国各界人士的兴趣和关注，研究与应用VR，建立虚拟环境!虚拟场景模型分布式VR系统的开发正朝着深度和广度发展。国家科委国防科工委部已将虚拟现实技术的研究列为重点攻关项目，国内许多研究机构和高校也都在进行虚拟现实的研究和应用并取得了一些不错的研究成果。
北京航空航天大学计算机系也是国内最早进行VR研究、最有权威的单位之一，其虚拟实现与可视化新技术研究室集成了分布式虚拟环境，可以提供实时三维动态数据库、虚拟现实演示环境、用行员训练的虚拟现实系统、虚拟现实应用系统的开发平台等，并在以下方面取得进展：着重研究了虚拟环境中物体物理特性的表示与处理；在虚拟现实中的视觉接口方面开发出部分硬件，并提出有关算法及
实现方法。
清华大学国家光盘工程研究中心所作的“布达拉宫”，采用了QuickTime技术，实现大全景VR制；浙江大学CAD＆CG国家重点实验室开发了一套桌面型虚拟建筑环境实时漫游系统；哈尔滨工业大学计算机系已经成功地合成了人的高级行为中的特定人脸图像，解决了表情的合成和唇动合成技术问题，并正在研究人说话时手势和头势的动作、语音和语调的同步等。
4 虚拟现实技术的发展趋势
随着虚拟现实技术在城市规划、军事等方面应用的不断深入，在建模与绘制方法、交互方式和系统构建方法等方面，对虚拟现实技术都提出来更高的需求。为了满足这些新的需求，近年来，虚拟现实相关技术研究遵循“低成本、高性能”原则取得了快速发展，表现出一些新的特点和发展趋势。主要表现在以下方面：
(1)动态环境建模技术。
虚拟环境的建立是VR技术的核心内容，动态环境建模技术的目的是获取实际环境的三维数据，并根据需要建立相应的虚拟环境模型。
(2)实时三维图形生成和显示技术。
三维图形的生成技术已比较成熟，而关键是如何“实时生成”，在不降低图形的质量和复杂程度的前提下，如何提高刷新频率将是今后重要的研究内容。此外，VR还依赖于立体显示和传感器技术的发展，现有的虚拟设备还不能满足系统的需要，有必要开发新的三维图形生成和显示技术。
(3)适人化、智能化人机交互设备的研制。
虽然头盔和数据手套等设备能够增强沉浸感，但在实际应用中，它们的效果并不好，并未达到沉浸交互的目的。采用人类最为自然的视觉、听觉、触觉和自然语言等作为交互的方式，会有效地提高虚拟现实的交互性效果。
(4)大型网络分布式虚拟现实的研究与应用。
网络虚拟现实是指多个用户在一个基于网络的计算机集合中，利用新型的人机交互设备介入计算机产生多维的、适用于用户(即适人化)应用的、相关的虚拟情景环境。分布式虚拟环境系统除了满足复杂虚拟环境计算的需求外，还应满足分布式仿真与协同工作等应用对共享虚拟环境的自然需求。分布式虚拟现实系统必须支持系统中多个用户、信息对象(实体)之间通过消息传递实现的交互。分布式虚拟现实可以看作是基于网络的虚拟现实系统，是可供多用户同时异地参与的分布式虚拟环境，处于不同地理位置的用户如同进入到同一个真实环境中。目前，分布式虚拟现实系统已成为国际上的研究热点，相继推出了相关标准，在国家“八六三”计划的支持下，由北京航空航天大学、杭州大学、中国科学院计算所、中国科学院软件所和装甲兵工程学院等单位共同开发了一个分布虚拟环境基础信息平台，为我国开展分布式虚拟现实的研究提供了必要额网络平台和软硬件基础环境。
5 结语
正如其它新兴科学技术一样，虚拟现实技术也是许多相关学科领域交叉、集成的产物。随着虚拟我们必须清醒地认识到，虽然这个领域的技术潜力是巨大的，应用前景也是很广阔的，但仍存在着许多尚未解决的理论问题和尚未客服的技术保障。客观而论，目前虚拟现实技术所取得的成就，绝大部分还仅仅限于扩展了计算机的接口能力，仅仅是刚刚开始涉及到人的感知系统和肌肉系统与计算机的集合作用问题。只有当真正开始涉及并找到对这些问题的技术实现途径时，人和信息处理系统间的隔阂才有可能被彻底地克服了。
虚拟现实技术特点篇7
目前随着计算机网络技术的不断发展，虚拟专用网络也开始被广泛地应用到各大企业中，虚拟专用网络是一种新的网络技术，它允许企业或者个人在公共的网络上建立私有的专用网络。虚拟专用网络技术其实只是一种逻辑上的网络，并不是真实的设备网络，随着企业的不断发展，其对网络方面的要求也在不断增加，因此虚拟专用网络应运而生。
(一)虚拟专用网络的概念。虚拟专用网络顾名思义是一种虚拟的网络技术，它是利用现有的公共网络中的资源，然后构建私人专用的网络。虚拟专用网络主要是将网络中的硬件和资源进行连接，然后为使用的用户创建隧道，同时允许用户以安全的形式进入隧道中，从而保证用户在虚拟专用网络上能够安全地进行交流和通讯。
(二)虚拟专用网络的特点。虚拟专用网络作为一种特殊的网络，与普通的公共网络相比，其自身有着非常多的特点，主要体现在以下几个方面:一是虚拟专用网络并不是真实存在的网络，而是一种虚拟出来的网络，这种网络的范围仅仅是一种逻辑上的概念，并不是真实存在的，这是虚拟专用网络与传统网络相比的最大特点;二是虚拟专用网络在用途方面仅仅作为专用，也就是说虚拟专用网络只提供给一些特定的网络用户进行使用，因此虚拟专用网络对于访问控制特别严格，能够保证用户在访问虚拟专用网络过程中的安全。
(三)虚拟专用网络技术的优势。虚拟专用网络在企业中得到了广泛的应用，这是因为与传统的公共网络相比，虚拟专用网络存在很多自身的优势，主要体现在以下几个方面:一是信息传输过程中的安全性，为了更好地使得虚拟专用网络达到专用的目的，虚拟专用网络在实现过程中采用了很多安全技术，从而能够保证信息在传输过程中的安全;二是虚拟专用网络具有非常大的灵活性，虚拟专用网络通过简单的配置就可以增加和删除用户，而不需要硬件方面的更改，这也是虚拟专用网络得到广泛应用的重要原因;三是随着网络技术的不断发展，人们在出差的过程中也需要随时随地地进行办公，虚拟专用网络能够允许人们利用公有网络以较低的成本进行远程办公，从而能够为人们提供更多的方便;四是虚拟专用网络在通讯过程中具有服务保证机制，而且服务保证机制分为不同的等级，从而能够满足不同用户的不同需求。
(四)虚拟专用网络的分类。随着网络技术的不断发展，虚拟专用网络得到了更加广泛的应用。因此，在虚拟专用网络发展的过程中，为了满足不同用户的需求，开始出现多种形式的虚拟专用网络技术。虚拟专用网络主要分为以下几个大类:一是按照业务用途划分，主要分为企业内部的虚拟专用网络和远程访问虚拟网络，企业内部的虚拟专用网络主要是允许企业的内部人员进行办公，同时也能够保证办公过程中的安全性;远程访问虚拟网络主要是提供给经常出差或者是在家办公的人员使用，虽然不在公司内部网络的覆盖范围，但是利用虚拟专用网络一样可以使用公司的内网资源;二是根据网络的规模进行划分，虚拟专用网络在发展过程中根据网络的规模不同主要分为虚拟专用拨号网络、虚拟专用LAN网段业务等等，这些虚拟专用网络的实现技术大致相似，只是使用的规模有所不同。
二、虚拟专用网络的原理和相关的技术
(一)虚拟专用网络的原理。虚拟专用网络作为一种专用的网络技术，与传统的网络技术相比在实现原理上有很大的不同，虚拟专用网络的实现原理是:用户的客户端与虚拟专用网络服务器之间存在着一条隧道，用户在与虚拟专用网络的服务器建立连接后，当用户传送数据给服务器时，用户的数据通过隧道传送给虚拟专用网络的服务器;相反，当服务器发送数据给用户时，也需要经过中间的隧道。
(二)虚拟专用网络的技术。隧道技术是虚拟专用网络的主要实现技术，它允许传统网络与用户之间安全地传递信息，隧道技术在传输信息的过程中，根据不同的数据格式采取不同的传输规则，这就是隧道协议。隧道技术主要包括数据的封装、数据传输过程中用到的隧道协议、数据的到达后的解包，因此隧道技术主要是利用隧道协议进行实现的。目前，被广泛使用到的隧道协议主要包括两种:第二层隧道协议和第三层隧道协议。顾名思义，第二层隧道协议主要是使用在网络中的第二层，也就是数据链路层，在网络中的第二层主要是利用帧来进行数据的传输，所以第二层隧道协议其实主要是规范了数据帧在传输过程中的规则，目前第二层隧道协议主要包括:一是点对点隧道协议，这种协议被广泛地使用在企业的虚拟专用网络中，能够允许用户安全地访问公司内部的网络;二是第二层转发协议，该协议主要是由思科公司提出的第二层隧道协议，并在一些企业的虚拟专用网络得到了广泛应用。第三层隧道协议主要是对应于OSI模型中的第三层———网络层，在这一层中用户与服务器之间的通信主要是利用数据包实现的，所以第三层隧道协议主要是规定了用户与服务器之间数据包的格式。随着虚拟专用网络的不断发展，现有的第三层隧道协议主要包括以下几点:一是通用路由封装协议，在网络层主要的设备就是路由器，因此通用路由封装协议主要是对路由器的数据包格式进行了规范，从而使得不同网络之间能够进行无缝通信;二是IPSec协议，该协议主要支持IP网络中数据的传输，并且在数据传输过程中能够保证较高的安全性，该协议通过对数据包进行了严密的加密机制，同时还在客户端和服务器都配置了相应的加解密措施，因此能够更好地保证数据在传输过程中的安全性。第二层隧道协议和第三层隧道协议相比有着几个不同的地方:一是第三层隧道协议的安全性比较高，能够保证数据在网络中进行安全传输;二是第三层隧道协议具有更好的扩展性，这是因为第二层隧道协议对帧的数据格式进行了规定，因此可能造成数据在传输过程中的速率比较慢;三是第三层隧道协议的可靠性更高，在网络层，数据具有基本的容错和校验机制，使得数据在传输过程中具有更高的可靠性;四是第二层隧道协议实现起来比较容易，这是因为第二层隧道协议要求用户的客户端和虚拟网络的服务器保证数据在传输过程中的安全性、可靠性和扩展性等等，所以第二层隧道协议在实现的过程中不需要考虑这些方面，因此实现起来比较容易。
三、结语
网络技术的发展为计算机技术的发展提供了契机，计算机技术的发展反过来又能够促进网络技术的不断发展。所以，在网络技术发展的基础上，虚拟专用网络开始出现并且得到了广泛的应用。本文对虚拟专用网络的技术特点和相关原理进行简介，有助于人们对虚拟专用网络进行更好理解。相信随着计算机技术和网络技术的不断发展，虚拟专用网络技术能够得到更好的完善，从而获得更加广泛的应用。
虚拟现实技术特点篇8
关键词：3DMAX软件；虚拟现实技术；概述；分析；应用
0 引言
目前，我国利用3DMAX软件实现了虚拟现实技术在各行业的运用，为我国各行业的发展提供了助力。因为3DMAX软件是一种三维呈现信息的方式，所以基于3DMAX软件所建立的虚拟现实环境，能够通过广角全方位地呈现环境的信息和特点，这有利于行业相关人士对某一技术发展情况的了解和应用。因此，本文主要针对3DMAX软件的虚拟现实技术的应用进行详细的分析和研究，以期为我国的虚拟现实技术的应用提供更为广阔的思路，使其在不同领域起到更多的作用。
1 3DMAX软件概述
3DMAX软件是基于PC系统的三维动画渲染和制作软件，最初主要应用于游戏创作，后期逐步运用于电影创作。3DMAX软件的特点是上手容易、性价比高，同时因其具有可堆叠的建模步骤，所以进一步得到了广泛使用和发展。尤其是3DMAX软件在虚拟现实技术和环境的模拟建立中的特点和作用，进一步推广了3DMAX软件的虚拟现实技术在不同领域的应用。本文正是基于3DMAX软件，探讨虚拟现实技术在不同领域的应用。
2 虚拟现实技术以及相关技术的概述和分析
虚拟现实技术主要是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真，能够使用户沉浸于该环境中。目前，我国各行业都使用了虚拟现实技术，有效地推进了行业经济的快速发展。主要是通过对模拟环境、感知、自然技能和传感设备等的建立，完成自身对周围环境的认知和了解。目前主要有力觉、听觉、视觉，未来的发展方向还会有嗅觉和触觉，同时可以依据使用者的数据进行分析，完成使用者下达的命令。3DMAX软件的虚拟现实技术，即通过三维展现信息的方式，让虚拟世界的物体按照现实世界的物理规律运动。
3 3DMAX软件的虚拟现实技术的应用研究
3.1 3DMAX软件制作虚拟现实场景的方法和技术
（1）基于实景的虚拟现实技术的运用。利用3DMAX软件基于实景实现虚拟现实场景，主要是通过对现实的数据以及实地的景物的获取，利用3DMAX软件进行建模，同时在场景的材质选择以及建设真实感的过程中，可以选择贴图模式。并且，可以在虚拟现实系统初始化的过程中导入模型对象化，实时呈现，从而全方位地展现虚拟现实的技术和环境，为后期的三维场景的完善和建立奠定基础，进而有助于3DMAX软件制作虚拟现实场景。因此，基于实景的虚拟现实技术的形成过程是离不开3DMAX软件的支持和帮助的。
（2）基于虚拟环境的虚拟现实技术的运用。虚拟现实技术中，利用3DMAX软件除了可以使用基于实景的虚拟现实技术以外，还可以使用基于虚拟环境的运用。而目前基于虚拟环境的显示技术主要可以从两方面进行分析：第一种是基于图像的方法进行技术运用和分析，第二种是基于模型的方法进行技术运用和分析。我国目前使用3DMAX软件的虚拟现实技术，主要就是以基于模型建立为主的技术运用方式。因为基于模型的技术运用是以几何实体为基础的，可以利用计算机通过统一的数据输出和几何图形绘制技术，构建一个实体的立体几何图形，然后使用3DMAX软件进行建模，这样能够快速地建立现实虚拟场景。在加入虚拟现实模型后，通过实现交互式虚拟环境，可以完成使用者对场景的移动、推动，以及旋转等动作的实现和感触，从而呈现一个三维立体的现实虚拟环境，达到具有真实触感的要求。而且，基于虚拟环境的虚拟现实技术，主要涉及的相关技术有三维实体几何模型建立的技术、实时渲染技术以及碰撞检测技术，需要具有物理属性。
（3）3DMAX的虚拟现实技术的工具使用。使用3DMAX软件实现虚拟现实环境，需要选择不同的技术工具作为支持。经过多年的经验和技术的总结，主要需要四种工具，分别是VR软件技术、3DMAX软件、图像处理软件和GIS软件。这四种工具的选择，能够全方位地呈现3DMAX软件的虚拟现实技术，符合虚拟环境中物w所需遵循的现实世界的物理规律，并且能够根据科学的比例，建立1U1的数据模型。VR软件主要是对虚拟现实技术中的场景进行仿真还原，对视景仿真、声音仿真，同时因为VR软件能够支持多种数据模式，兼容性较高，所以应用范围极广，减少了时间的浪费。此外，Multigen Creator软件主要是因为实时三维建模软件能够利用数据的特点，对场景进行真实的还原，通过地理信息系统得到的数据构造相关地形的特点，从而达到城市仿真、环境仿真以及模拟仿真的技术和要求。最重要的是，其具有的交互式感应技术和可视化技术，是目前虚拟现实技术中最为先进的技术，能够达到目前对虚拟现实技术的全部要求。
3.2 3DMAX软件制作虚拟现实场景的具体实施办法
（1）首先，3DMAX软件制作虚拟现实场景需要收集数据。因为利用3DMAX软件建立虚拟现实环境，需要对模拟的场景进行数据收集，所以应该通过相关部门获取需要模拟的数据。比如模拟长安古城，首先需要通过有关部门获取长安古城的原始资料，通过了解图纸资料、GPS和GIS获取最新的资料和数据比例，并且在获得原始数据以及最新数据的过程中进行对比以及校正，同时依照相关的比例，对长安古城进行等比例缩小，然后把照片做成地形贴图，这样能够为以后的建模提供方便。其次，需要准备好贴图资料，与地形贴图做好对比。贴图资料主要有两种模式：第一种是透明的纹理，主要是通过相关的图像处理软件处理后得到的，是非常简单的一种贴图资料处理方式。同时也可以对现场场景进行拍摄。第二种则是不透明的纹理，主要是通过数字化相机得到的数字化图片，可以使用PS软件进行修图，建立一个模型纹理库。
（2）需要三维实体建模。利用3DMAX软件建立虚拟现实技术，其中较为基础和重要的环节就是建立三维实体建模的过程，因为这一过程关系到虚拟现实技术的仿真以及呈现的关系。同时，需要根据不同的物体建立不同的模型，主要可以通过三个方面进行三维实体建模的构建：第一，合理减少模型的面数。因为在虚拟现实技术中，建筑模型的面数是可以塑造的，在一定程度上会影响虚拟现实场景的效果，所以应该在保证建筑数据和模型真实性以及有效性的基础上，合理地调整和减少面数，只有在必要的情况下，才可以选择使用或者细致化面数。第二，纹理的形成对图形的质量和画质会产生一定的影响，易造成画面失真。因此，应该尽量减少和压缩纹理的存在空间，但是一定要保证模型纹理的像素是2的n次幂，这样才可以保证显现的模型纹理是正确和准确的，才不会对虚拟现实模型造成一定的影响。
4 3DMAX虚拟现实技术建模过程中技术问题的解决办法
4.1 选择科学的方式读取数据
利用3DMAX软件建立虚拟现实环境，其中最重要的环节就是对数据信息的读取和存储。并且，在读取的过程中不能丢失数据信息，要确保在导入模块的时候不会受到阻碍。因此，在这一过程中，首先需要使用的工具就是3DSMAX软件，同时通过使用Export软件，导出模型的有关数据和模块，将其转变为3DS格式的文件。然后在读取信息的时候，需要处理信息转化过程中多余的信息面，一般采用的是面合并以及点合并的形式和方法。这样不仅可以让图像更加清晰、立体感觉更强，还符合虚拟现实技术的要求和标准，达到了3DMAX软件对虚拟现实三维成像的要求。
4.2 使用细节层次模型建立技术
虚拟现实技术在3DMAX软件中的实现不仅仅是由小建筑构成的，而是由大量的大型建筑和环境构建的。因为小建筑更容易是画质流畅的实时漫游的特点，所以在实现3DMAX上更容易。但是大建筑因为需要构建的模型较大，数据较多，不能确保建筑的每一个面都是画质流畅的，并且是否能够实现全面实时漫游的状态也不能确定，在不同角度和背景下选择的工具和使用的数据不同，也会产生不一样的效果。因此，需要使用LOD技术，这样可以实现在不同层次之下，同一物体具有不同的视角、不同的精细度，呈现出物体的立体状况，最终实现实时交互的目标。同时，手工建模可以实现以及焦距拉远的时候就可以选择简单的模型，这样便于拍摄（下转第页）（上接第页）和管理，能够减少虚拟现实技术对场景和建筑还原的时间。
4.3 使用自由度技术
虚拟现实技术在3DMAX环境中的呈现，不仅仅需要动态的视觉环境，还需要静态的建筑。因此，应该使用自由度技术，这样可以有效地掌握虚拟现实环境中动静结合的关系。比如人和建筑之间的动态关系、人和车之间相对静态的关系等，这些都需要使用自由度技术。先设定一个坐标，然后虚拟现实技术中的所有场景都围绕这个坐标运动，从而达到动静结合的目的。
5 结语
我国对3DMAX软件的虚拟现实技术的应用起源于20世纪，经过20多年的发展和运用，目前3DMAX软件的虚拟现实技术已经广泛应用于我国的各行各业。我国的3DMAX软件的虚拟现实技术逐渐成熟，无论是在建筑、医疗、电影，还是环境模拟等方面都起到了重要作用。因此，P者简单地对3DMAX软件以及虚拟现实技术的运用进行了分析，论述了3DMAX软件在虚拟现实环境建立中的技术和方法，进一步加深了对3DMAX软件和虚拟现实技术内容的理解。
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