虚拟样机技术论文范文精选

摘要： 本文通过对2003～2012年期间维普中文科技期刊数据库收录的有关虚拟样机技术应用研究论文的发表年份、涉及领域、研究机构以及第一作者等四个方面进行统计分析，概括和总结我国近10年来虚拟样机技术的应用研究状况。从中发现，虚拟样机技术的应用研究机构集中在本科院校，建议企业积极主动应用虚拟样机技术来提高自身的市场竞争力。

Abstract： Through the statistical analysis on four aspects of papers' published year， involving fields， research agencies and the first author which is related to study virtual prototype technology application included in Chinese sci-tech periodical database of VIP， this paper summarized the research condition of application of virtual prototype technology in nearly 10 years， and found that the research institutions of application of virtual prototype technology focus on colleges and universities， and suggested enterprise should apply virtual prototype technology actively to improve their market competitiveness.

关键词： 虚拟样机技术；论文统计；计量分析

Key words： virtual prototyping technology；paper statistics；quantitative analysis

中图分类号：C53 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）09-0312-02

0 引言

虚拟样机技术是上世纪80年代随着计算机技术的发展而迅速发展起来的一项计算机辅助工程技术。设计人员在计算机上建立能够反映产品特性的样机模型，用样机模型代替物理样机在各种工况下进行仿真试验和分析，测试和评估产品的整体性能，进而不断改进和优化样机模型的设计，直至获得最优设计方案后，再制造物理样机[1]。虚拟样机技术改变了传统的产品研发和设计思想，极大地降低了产品研发和设计的技术风险和开发成本，缩短了研发周期，提高了产品性能，加速了新技术向产品转化的开发、研制与使用过程。进入21世纪以来，虚拟样机技术及其应用在发达国家已经获得重大进展，被广泛地应用于各个不同领域。世界众多著名的制造公司在生产开发过程中都广泛采用虚拟样机技术，设计、装机、测试都在计算机中模拟完成，保证了产品一次试制成功[2]。虚拟样机技术的应用，使企业能够以最低的成本快速推出产品，迅速抢占国际市场，提高了企业的市场竞争力，为企业带来巨大的经济效益和社会效益。

本文依托“维普中文科技期刊数据库”这一平台，通过对2003～2012年10年期间与虚拟样机技术相关的期刊论文的检索，采用论文计量学方法，对虚拟样机技术的应用研究论文进行统计分析，概括和总结我国虚拟样机技术的应用研究状况，以期为虚拟样机技术今后在我国更广泛地推广应用提供参考。

摘要：从20世纪90年代开始，美国国防部提出了基于仿真的采办（SBA）的概念，虚拟样机（VP）是基于仿真的采办中的一个重要概念，是建模与仿真技术在其中的一个最重要的应用形式。它利用虚拟样机代替物理样机对产品进行创新设计、测试、评估和人员训练，成为缩短产品开发周期，降低成本，改进产品设计质量，提高面向客户与市场需求能力的重要手段。本文在分析虚拟样机技术及特点的基础上，提出了虚拟样机试验的思路和建议，用虚拟样机试验解决传统串行采办中的某些不足，提高试验质量，提高试验评估能力。

关键词：计算机仿真；虚拟样机；试验；基于仿真的采办；装备采办

引言

从20世纪90年代开始，美国国防部为了更好、更快、更省地采购和部署满足21世纪军事需求的武器系统，进行了一系列卓有成效的防务采办改革，提出了基于仿真的采办（Simulation Based Acquisition，SBA）的概念。基于仿真的采办的核心思想是通过采用建模与仿真技术，以并行、迭代、柔性的思想指导武器系统的开发与采办，实现武器系统全生命周期各阶段的协同工作，是对传统采办在过程、支持环境和采办文化上的变革与创新。经过多年的实践与发展，基于仿真的采办得到美国军方和工业界的充分肯定，他们认为，基于仿真的采办可为切实缩短武器装备的研制周期、减少资源消耗、降低采办风险、提高装备质量。

虚拟样机（Virtual Prototype，VP）是基于仿真的采办中的一个重要概念，是建模与仿真技术在其中的一个最重要的应用形式。它利用虚拟样机代替物理样机对产品进行创新设计、测试、评估和人员训练，成为缩短产品开发周期，降低成本，改进产品设计质量，提高面向客户与市场需求能力的重要手段。

随着高新技术成果大量地应用于武器装备，武器装备变得越来越复杂。传统的串行采办过程，论证方、用户方、研制方和评估方分离的采办制度将很难适应未来武器装备的发展需求。因此，可以借鉴美军基于仿真的采办的成功经验，以并行、迭代、柔性的思想指导武器装备的开发与采办，用虚拟样机代替物理样机参与武器装备的预研、方案论证、工程研制、定型试验等过程阶段的试验与评估，并将试验与评估的结果直接反馈于武器装备的设计与研制，通过并行、迭代、柔性的方式不断地改进和完善武器装备的设计，更好地适应与满足未来不断变化的军事作战需求，降低武器装备的开发风险和开发成本，缩短研制周期，提高产品质量。

1虚拟样机技术

根据美国国防部建模与仿真办公室（DefenseModeling and Simulation office，DMSO）的定义，武器装备的虚拟样机是指在需求分析、方案论证、系统设计、演示验证等阶段使用的、代替武器装备实物样机的数字模拟产品。虚拟样机将建模与仿真技术扩展到新产品研制开发的全过程。它以计算机支持的协同工作为技术基础，通过支持协同工作、CAD、CAM、建模与仿真、产品分析、计算可视化、虚拟现实的计算机工具，将各个集成化产品小组（IntegratedProduct Team，IPT）的设计与分析人员联系在一起，共同完成新产品的概念探讨、运作分析、初步设计、详细设计、可制造性分析、性能评估、生产计划和生产管理等工作。

摘 要 ：虚拟技术可以对计算机的硬件与软件进行分离，在计算机教学中对计算机虚拟技术做出应用，能够有效的降低计算机教学投入成本与管理难度，并使学生的学习突破时空限制。本文在对计算机虚拟技术、计算机教学中应用虚拟技术的必要性与优势做出论述的基础上，对计算机虚拟技术在计算机教学中的应用形式进行了探讨与论述。

关键词：计算机 虚拟技术 教学 应用

【中图分类号】TP3-4；G642

1 计算机虚拟技术

计算机虚拟技术是对物理计算机中的资源开展分配的技术，如在物理计算机中，可以利用虚拟技术来构建具有独立硬件资源的虚拟机，并且可以运行多个相同或者不同的操作系统。从计算机虚拟技术的优势来看，计算机虚拟技术具有着更高的资源利用效率、更好的隔离性与安全性、更低的成本、更高的兼容性能以及更加便捷的管理，这些优势也决定了计算机虚拟技术可以在计算机教学中具有一番作为。

2 计算机教学中虚拟技术所具有的优势

从计算机教学实践方面来看，计算机虚拟技术的应用可以为计算机教学活动的开展创造一个接近与真实情境的教学环境，从而使计算机实践教学活动需求得到满足。在计算机教学过程中，计算机虚拟技术所具有的优势主要体现为以下几点：

2.1 在计算机教学中，计算机虚拟技术的使用与维护更加便捷

摘 要：高中信息技术课程目标不仅在于让学生掌握计算机理论知识，更在于让学生在掌握理论知识的同时拥有计算机实际操作能力，虚拟信息技术在高中信息技术课程中的应用有助于教师教学，本文从虚拟系统模拟操作、数据保护、数据恢复几个方面进行论述虚拟技术在高中信息教学中的应用。

关键词：高中；信息技术课程；虚拟系统；应用

随着时代信息技术的发展高中信息技术教学呈现多元化的发展方式，但是在教学中教师经常会出现网络模块教学和课件制作的问题，为了解决这一问题可以采用虚拟信息技术加以解决。虚拟机技术是在一台物理计算机上把硬盘和内存专门进行划分，虚拟成具有逻辑功能的计算机，这个虚拟计算机同计算机一样具有自己的CPU、CMOS、显卡、网卡、硬盘、内存。可以如同普通计算机一样进行计算机硬盘区分和格式化，同样也可以进行软件的安装与操作。在虚拟环境下学生操作计算机模拟一些实际计算机练习。这样的方法使得学生可以在更大程度上操作计算机，弥补了实际操作中的一些空缺，具有管理简化的诸多优势。

一、虚拟信息技术概述

运行虚拟机的实际物理计算机叫宿主计算机，在宿主计算机上可以同时运行多个虚拟计算机系统，并且各个虚拟计算机之间各自运行自己的操作系统，相互不会产生干扰。在虚拟的环境中学生可以模拟实际的一些计算机操作，极大的弥补了当前教学资源不足的现状。虚拟技术是应用软件实现虚拟真实操作环境，可以最大程度的提高计算机使用效率，可以减少物理服务器的处理，另外我们通过虚拟服务器可以由磁盘文件和配置文件构成，通过大量复制这些文件就可以快速的产生新的虚拟机，进而实现虚拟设备的大量增加，满足学生上机实操需要，提高了计算机使用效率。虚拟机通过主机设备的虚拟而成，拥有自己的BIOS，我们可以更改BIOS参数，这个设置和真实的操作系统是一致的，也可以拥有自己独立的网络地址，功能更加全面。在虚拟机的使用中如果虚拟机出现了问题，可以通过点击还原按钮简单的实现故障排除，还原更加便捷。这项技术的应用受到了很多教师的欢迎

使用虚拟信息技术，教师可以把更多的时间放到教学中来，脱离了紧张的计算机硬件维护，在紧凑的高中教学实际中采用打造一个高效的学生实践环境，提升了机房的服务学生的水平，而且可以让学生大胆的探索未知领域，对学生实践能力的提高的培养具有促进作用。

二、虚拟信息技术的应用

1.系统操作模模拟

[摘 要] 虚拟现实技术是信息技术发展的新领域,虚拟技术的认识论成为新的理论生长点,它是当代技术认识论研究的重要趋向。对虚拟现实下一个完整的定义是困难的。本文从语义的角度对其进行初步分析。

[关键词] 虚拟现实技术

有学者认为,虚拟技术是指以网络技术、多媒体技术等具有物理实体特征的信息技术为物质基础,建构虚拟技术场域的技术中介手段。这种分析比较明确地表述了虚拟技术实体不是虚拟的,作为存在于现实空间的技术表现形态,它是具有物理特征的技术,虚拟技术的“虚拟”性在于是建构虚拟技术场域,即网络虚拟空间的技术中介手段。虚拟技术实现了波普尔所描述的世界1、世界2和世界3的高度契合与统一,在理论上具有同构性,从这个意义上说虚拟技术是具有革命性的技术形态。也有学者认为,所谓虚拟现实技术,是指在计算机软硬件及各种传感器(如高性能计算机、图形图像生成系统,以及特制服装、特制手套、特制眼镜等)的支持下,生成一个逼真的、三维的、具有一定的视、听、触、嗅等感知能力的环境,使用户在这些软硬件设备的支持下,能以简捷、自然的方法与这一由计算机所生成的“虚拟”世界中的对象进行交互作用。

从词源看,“虚拟”一词是由英文virtual reality(虚拟现实,又译虚拟实在)派生出来的。在英文中,表示“虚拟的”词语并非unreal(不真实的)、visional(虚幻的)、pretended(虚假的)或fictitious(编造的),而是virtualiter,意为“具有可产生某种效果的内在力的”,源于拉丁语“virtus”、“virtualis”。中世纪神学家兼逻辑学家邓?司各脱曾赋予这个词最初的哲学含义。他从唯史论的基本观点出发,认为事物的概念不是以形式的方式,而是以产生某种效果的内在力量或者能力的方式涵盖其经验性的内容,从而构成形式上统一的现实。因此,事物的概念就是一种虚拟的现实。他试图用“虚拟的”这个词来沟通形式上统一的实在与人们杂乱无章的经验之间的鸿沟,他把虚拟实在赋予事物或过程经验的某些方面,把经验等同于实在。从这个意义上来说,人类思维、意识的发展过程,人类运用概念、符号进行抽象思维来认识自然的过程,就是一个不断虚拟化的过程。人的历史和经验,要依靠文字虚拟过程来传递、保存。印刷文字和图像的物理持性中,包含了虚拟化了的人类经验,使得人不必亲身经历,便可以继承祖先的历史和经验。显然,这种借助意识、概念和符号的虚拟是现实在人脑中的表现形式,同时也是人认识现实世界的方式。

牛津大学出版社出版的《牛律辞典》(1989)对目前计算机及通信等科技领域里经常使用的“virtual”解释是:“Not physically exiting as such but made by software to appear to do so from the point view of the program or the user。”可以翻译为:一种由软件生成的非物理存在,但从程序和用户角度来看像真的一样。虚拟特指用0、1数字方式去表达和构成事物及其关系。商务印书馆出版的《牛津高级英语学习词典》(OALD)中对“虚拟的”(virtual)一词的解释是:实质上的,但尚未在名义上或正式获得承认。《美国传统辞典》对virtual的解释是:“Existing or resulting in essence or effect though not in actual fact,form,or name”,意为“虽然没有实际的事实、形式或名义,但在实际上或效果上存在和产生的”。

“虚拟”一词的当代用法,来自计算机技术和软件工程。在计算机技术中的虚拟存储器、虚拟服务器和企业管理中的虚拟组织等语汇中,“虚拟的”意味着“虽然是无形或非正式的,但在功能上相当于……”。因此具体地说,虚拟就是用数字方式去构成这一事物,或者用数字方式去表达这种关系,从而形成一个与现实不同但又具有现实特点的数字空间。

计算机科学家用“虚拟内存”来代表计算机以这种方式设置的RAM(随机存取存贮器)。虚拟内存技术不添加硬件即可扩展计算机的数据存储,例如,在个人计算机上,虚拟内存可以是RAM的一部分,仿佛它就是硬盘存储空间。这种虚拟磁盘可以像硬盘那样来用,但却不用受实际的机械磁盘的物理限制。随着计算机和信息技术等的发展,虚拟的意义有了扩展。正如美国学者迈克尔?海姆(Michael Heim)所指认:“‘虚拟’一词的涵义后来变成了任何一种计算机现象,从计算机网络上的虚拟邮件到虚拟工作组,到虚拟图书馆甚至虚拟大学,可谓应有尽有。在每种情况下,这个形容词所指的是一种不是正式的、真正的实在。当我们把网络空间称为虚拟空间时,我们的意思是说这不是一种十分真实的空间,而是某种与真实的硬件空间相对比而存在的东西,但其动作则好像是真实空间似的。”从数字化虚拟技术的实践应用来看,虚拟技术在电子计算机领域已经获得了非常广泛的应用。“虚拟内存”(Virtual Memory)、”虚拟存储器”(Virtual Storage),“虚拟主机”(Virtual Host/Virtual Server)、“虚拟光驱”、“虚拟终端”(VPC)、“虚拟专用网”(VPN)成为经常被使用的电子计算机术语。

这些计算机专用术语基本上可以解释为:以电子计算机硬件技术为技术基础,以软件技术为技术解决方案,在计算机或网络上建构出来的具有真实硬件功能的虚拟的技术存在方式。这些技术存在方式是建构虚拟世界的技术基础。我们可以发现,虚拟技术既包括硬件技术也包括软件技术,是硬件技术与软件技术高度契合的数字化关系表达方式。今天软件工程师们一般是在一种不是正式的、不是真实的但又是实际的意义上来使用这个术语,也就是说相对于自然的、物理的存在来说,虚拟实在让主体在感觉层面上产生具有效果上的等同性。同时软件工程师们也没有把虚拟实在所构成的空间环境简单地称为可能世界,因为在现实世界中许多不可能发生的现象在计算机系统中能够发生,虚拟蕴含着比可能更宽泛的哲学内容。

摘要:“虚拟化技术”近年来频繁出现在IT网站和杂志上,其本质是在计算上虚拟出一些实际计算机里真实存在的东西,以达到更方便、简单、成本低、安全性高的目的。然而由于计算机教学实践特殊性,在计算机实验机房建设中产生了一些突出的矛盾。该文的研究意义在于分别从操作系统实验、计算机网络实、网络安全实验、操作系统虚拟化技术的应用等方面将虚拟技术应用到机房建设中进行理论论证。最后可以得出虚拟技术应用到机房建设中可以充分挖掘现有设备的潜力,提高现有系统的利用率,保证计算机系统自身的安全,也大大提高了机房管理人员的工作效率,减轻了工作负担。

关键词:虚拟化;实验机房;计算机教学实践

中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)17-4789-03

Application of the Virtualization Technology in the Construction of University Computer Testing Room

FENG Yuan, CHEN Yong, ZHANG Chun-cheng

(Artillery Academy P.L.A 5 Department 41 Team, Hefei 230031, China)

Abstract:In recent years,`the virtualization technology'appeared frequently in the IT website and the magazine, its essence was in the computation in the hypothesized some actual computers the real existence thing, achieved high goal more conveniently, simply,and low-costly. However, as a result of computer teaching practice particularity, in the computer tested in the engine room construction to have some prominent contradictions. This article research significance lies from the operating system experiment, the computer network reality, the network security experiment, operating system virtualization technology aspects and so on application applies separately the hypothesized technology to the engine room construction in carries on the theory proof. Finally, it may obtain the hypothesized technology to apply in the engine room construction to be possible to tap the existing equipment's potential fully, raises the existing system's use factor, assures computer system own security, also raised the engine room administrative personnels' working efficiency greatly, lightened the work load.

Key words: virtualization; testing room; computer-teaching practice

摘要：首先分析了虚拟样机技术的理论依据和优势，然后结合机械工程类本科教学实践的特点，从培养学生的仿真分析意识、注重理论与仿真实践结合、激励创新和建设综合的虚拟样机教学平台等多个角度探讨了如何培养高质量、高水平的机械工程类人才。

关键词：虚拟样机技术；人才培养；机械工程类；仿真分析；创新

作者简介：路永婕（1981-），女，甘肃靖远人，石家庄铁道大学机械工程学院，讲师；陈娜（1979-），女，辽宁辽阳人，石家庄铁道大学信息学院，讲师。（河北　石家庄　050043）

基金项目：本文系石家庄铁道大学教育教学改革研究项目（项目编号：110408、110326）的研究成果。

中图分类号：G642?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）32-0033-01

在20世纪80年代，随着计算机科学技术的进步与发展，导致了虚拟样机技术（VPT，virtual prototyping technology）的出现，从而加快了工业发展的步伐。虚拟样机技术以自身的优势大大提高了工业产品的设计和研发的效率，极大地缩短了产品的生产和制造周期。目前虚拟样机技术在各领域的企业和研究机构里已经取得了良好的经济效益，得到了广泛的应用。因此各企业单位对熟练掌握虚拟样机技术的人才需求不断增长，这就势必要求在高等教育过程中更加注重培养大量的此类人才，以满足人才市场的巨大需求，进一步促进我国工业水平的提高。

虚拟样机技术作为一种先进的技术，在推动工业发展的同时也为高等教育培养高质量、高水平的人才提供了良好的手段和思路。在机械工程类本科教学实践中充分应用虚拟样机技术将会有力地促进工科类教学方式和教学体系的改革，会大幅度地变革旧的教学模式，实现大学生学习的多元化和主体化，使学生跟随工业技术发展的步伐，牢固夯实知识要点，掌握学科体系。

一、虚拟样机技术的理论依据与应用前景

【摘要】随着科技的不断发展，虚拟样机技术得到了普遍的应用。本文从虚拟样机技术概述、制造虚拟样机的基本过程、虚拟样机开发技术的特点及虚拟样机技术在泥浆泵仿真中的应用等几个方面进行了分析。

【关键词】CORS系统；国土测绘；应用

中图分类号：P2文献标识码： A

一、前言

虚拟样机技术对泥浆泵仿真有着重要的作用。虽然我国在此方面取得了一定的成绩，但依然存在一些问题和不足需要改进，在科学技术突飞猛进的新时期，加强虚拟样机技术的进一步研究，对我国国泥浆泵仿真的发展有着重要意义。

二、虚拟样机技术概述

机械工程中的虚拟样机技术又称为机械系统动态仿真技术，是国际上20世纪80年代随着计算机技术的发展而迅速发展起来的一项计算机辅助工程（CAE）技术，是当前设计制造领域的一门新技术。该技术以机械系统运动学、动力学和控制理论为核心，加上成熟的三维计算机图形技术和基于图形的用户界面技术，将分散的零部件设计和分析技术集成在一起，提供一个全新的研发产品的设计方法。它利用软件建立机械系统的三维实体模型和力学模型，分析评估系统性能，从而为物理样机的设计和制造提供参数依据。

传统的设计方式是由下到上：从部件设计到整机设计。这种设计的弊端是往往把注意力集中在细节而忽略了整体性能。这种情况在国内经常发生。借助于虚拟样机技术，传统设计过程被逆转了。设计过程先从整机开始，按照“由上到下”的顺序进行，这样可以避免在系统设计方面的失误。

摘 要 虚拟技术可以对计算机的硬件与软件进行分离，在计算机教学中对计算机虚拟技术做出应用，能够有效的降低计算机教学投入成本与管理难度，并使学生的学习突破时空限制，因此，计算机虚拟技术的应用可以作为提升计算机教学效率与质量的有效途径。本文在对计算机虚拟技术、计算机教学中应用虚拟技术的必要性与优势做出论述的基础上，对计算机虚拟技术在计算机教学中的应用形式进行了探讨与论述。

【关键词】计算机 虚拟技术 教学 应用

1 计算机虚拟技术

计算机虚拟技术是对物理计算机中的资源开展分配的技术，如在物理计算机中，可以利用虚拟技术来构建具有独立硬件资源的虚拟机，并且可以运行多个相同或者不同的操作系统。当前计算机虚拟技术已经在IT领域得到了广泛的应用，并成为了云基础架构构建中的重要技术之一。从计算机虚拟技术的优势来看，计算机虚拟技术具有着更高的资源利用效率、更好的隔离性与安全性、更低的成本、更高的兼容性能以及更加便捷的管理，这些优势也决定了计算机虚拟技术可以在计算机教学中具有一番作为。

2 计算机教学中应用虚拟技术的必要性

我国高等教育规模的扩大对我国高等院校所具有的教育能力、教育水平等带来了挑战，从我国当前计算机教学的现状来看，一些院校受到教学条件的限制而体现出了计算机实训教学设备亟待完善的问题。从计算机教学需求方面来看，由于计算机已经成为了当代人才必备的基本素养之一，所以无论学生的专业是否为计算机，都需要使用计算机实验室来提升自身的计算机素养，这也决定了计算机设备的完善是高等教育开展过程中必须要面临的重要问题。从当前计算机教学所具有的教学能力来看，以计算机实训教学内容与任务为依据，学校在计算机实验室的完善中需要构建多种系统和应用环境以适应教学需求，在这种要求下，传统的计算机实验室已经难以满足计算机实训教学的需求，因此，提升计算机设备的多样性是提高计算机教学能力的必要途径。然而对于学校的计算机实验室构建工作而言，不仅设备的完善需要投入较多的成本，而且计算机系统与应用环境的多样性也为设备的安装与维护带来了较大的困难，这些困难主要体现在以下几个方面：一是物理计算机具有着较为复杂的系统恢复操作。在计算机教学过程中，学生并没有对计算机操作理论做出完全掌控，所以在计算机实践操作中，尤其是在网络攻防、系统安装等内容的教学中，不可避免的要对计算机硬件或者系统造成破坏，并且在学生上机之后，计算机也容易出现无法恢复到初始状态的问题，这种问题的存在将能够在一定程度上影响计算机的使用和教学的顺利开展；二是在计算机系统不断发展的背景下，多样化的计算机教学内容要求使用不同的操作系统，但是计算机系统的安装与转换却十分繁琐，这给计算机实验室的维护和管理带来了较大难度；三是在传统的计算机实验室管理工作中，计算机设备的易用性和管理工作的开展存在矛盾。如果在计算机教学中对计算机实验室进行开放性管理，则学生的上机行为则难以实现有效控制，而学生对计算机系统的改动会导致管理与维护出现困难。但是如果在计算机教学中对计算机实验室开展严格管理，学生在实践操作会受到各种限制，因此学生难以体验到真实环境中的计算机实践操作，这会在一定程度上制约学生计算机素养的提升。从大多数学校对计算机实验室的管理来看，还原卡的使用是解决以上问题的主要手段。还原卡可以依靠网络克隆技术来对计算机系统进行还原，当物理物理计算机出现故障时，可以通过网络发送系统来解决故障，基于这种技术，计算机实验室中的软件与系统并不需要重复安装，然而这种技术也仅仅适用于一般的教学环境与教学要求，这主要是因为还原卡并非适用于所有系统，即便是能够在所有系统中都使用还原卡，也会导致磁盘占用过多与系统恢复较慢的问题出现。

3 计算机教学中虚拟技术所具有的优势

随着我国高职院校办学规模与教育质量需求的不断提高，许多高职院校都在教学方面投入了大量的人力资源与资金，并且以提升教学水平为出发点对实训基地、实验室等做出了完善，同时也对实验教学和实验资源的管理给予了较高重视。但是从计算机教学方面来看，由于大部分高职院校在计算机教学设备的更新、教学场地的拓展方面都面临着高职院校扩招所带来的挑战，所以经费投入的欠缺导致了计算机实训设备有待完善的问题，并且这一问题的存在也导致了高职院校学生没有机会参与更多的计算机实践联系，从而使学生的理论应用能力发展受到了制约，并限制了学生就业能力与就业竞争力的提升。而虚拟技术的发展则可以为高职院校计算机教学的实践化与信息化发挥出重要的推动作用，将虚拟技术应用到计算机教学过程中，不仅可以有效降低计算机实训教学基地和设备建设所需要投入的成本，同时也能够在打破教学时空限制、提高学生参与计算机实训教学便捷性的基础上缓解计算机实训教学管理工作人员的管理压力，从而提升师生在计算机实践教学中的主动性与积极性。从计算机教学实践方面来看，计算机虚拟技术的应用可以为计算机教学活动的开展创造一个接近与真实情境的教学环境，从而使计算机实践教学活动需求得到满足。在计算机教学过程中，计算机虚拟技术所具有的优势主要体现为以下几点：

摘要：数码技术又被称为数字技术，原因是数码技术的核心内容就是把一系列连续的信息数字化，或者说是不连续化。数码技术涉及计算机文化与应用技术、美学与美术技能、网络技术、图形图像技术、软件工程等，还涉及中西艺术审美观。

关键词：数码技术；室内设计表现；虚拟现实

数码技术在计算机辅助教学、计算机辅助制造、通信与信息产业、传统广播电视行业、信息家电行业与数字媒体艺术领域得到了广泛应用，具体体现在广告制作、影视制作、平面设计、虚拟空间设计、计算机动画制作、游戏设计制作等方面。数码技术的涉及面是非常广的，它涉及计算机文化与应用技术、美学与美术技能、网络技术、图形图像技术、软件工程等，还涉及中西艺术审美观。为了满足当前室内设计表现的创新性要求，在大批设计人员的努力下，现代室内设计的表现方法层出不穷、日新月异。所谓的创新性，就是要求设计师发挥想象力和设计灵感，综合各种设计思维，设计出效果独特的空间形式。在当下的室内设计表现中，一些设计师仅仅通过设计草图、手绘效果图或电脑制作的效果图来表达设计理念，试图用这样的理念表达形式传达完整的设计思想。仅有平面图、立面图、剖面图、节点图、透视图等较多的图片表达形式，还不能完整地表现设计主题，会限制设计委托方对设计的理解，从而影响设计委托方对设计的判断。这就需要设计师在设计中加入新的元素，从而解决这一问题。

虚拟现实技术可以用来改进设计的表达形式。虚拟现实是一种高级的人机界面，它可以实现味觉、嗅觉、听觉、触觉与视觉等多种感觉通道的实时模拟和实时交互，既能模拟现实世界的信息，又能虚拟人类无法创造的环境信息。人们对虚拟现实技术（VirtualReality，简称VR）并不陌生，它是一种四维的虚拟环境，即在三维的基础上，增加了“时间”这一维度，这是虚拟现实技术与传统3D技术最大的区别，也是其最大的优势。虚拟现实的概念源于萨瑟兰的“终极显示”（TheUltimateDisplay）概念。对于“终极显示”这一概念，萨瑟兰是这样描述的：“通过这个窗口，人们可以看到一个虚拟的世界。富有挑战性的工作是怎样使那个虚拟世界看起来更加真实，在其中行动真实，听起来真实，感觉就像真实世界一样。”他设想用计算机构建一个虚拟的物理世界，观众可以与其进行交互。现在，虚拟技术在计算机硬件和相关虚拟软件的支持下，可以模拟出一个接近现实环境的场景。在这个虚拟的场景中，使用者可以看，可以听，甚至可以触碰，也可以进行互动交流，与在真实的环境中几乎相同。这就是虚拟现实技术的优点。1993年，迈克尔•海姆博士在《从界面到网络空间：虚拟实在的形而上学》一书中归纳了此前研究者对虚拟现实特点的描述，即模拟性、人工性、沉浸性、全身沉浸、交互作用、网络通信。同时，他还综合自己的研究，将虚拟现实的本质特性概括为四种，即主动性与被动性、操作性与感受性、远距离出场与对现实的强化。虚拟环境对现实的模拟程度可以分为三个等级：远程呈现、增强现实、虚拟世界。远程呈现的现实度最高，它可使用户以远程的方式虚拟出场。出场相当于“在场”，即用户能够在现场之外实时感知现场，并进行某种操作。增强现实是指通过计算机将虚拟的信息叠加在现实场景上，它具有中等的现实度。虚拟世界是最远离现实的，它是完全虚拟的，是数字化且无边界的虚拟环境。

完整的室内设计流程有以下几个阶段：资料收集阶段、概念设计阶段、方案设计阶段、施工图设计阶段、施工实施阶段、设计后评价阶段。每一个阶段的重点是不同的。虚拟现实技术主要可以在方案设计阶段得到应用。应用虚拟现实技术进行室内设计的基本要素包括虚拟建模、虚拟渲染、虚拟摄影机设置、运动速度控制等。其一，虚拟室内建模。虚拟室内建模可以先用其他三维软件进行，在专业的三维建模软件中建立三维模型，然后放到相应的虚拟环境之中。另外，VRML等专用的虚拟现实建模语言也可以完成此项操作。其二，虚拟室内渲染。导入的模型可以利用OpenGL完成渲染，也可以用SketchUp进行渲染。其三，虚拟摄影机设置。在虚拟室内空间中，虚拟摄影机可以模拟虚拟观察者的眼睛。一般情况下，焦距应与人的正常视野接近，高度一般为人眼的平均高度。如果需要漫游，虚拟摄影机应尽量保持平视。其四，运动速度的控制。物体运动快慢不同会给人带来不同的心理感受和视觉影像，这就需要设计师根据场景的性质设置不同的运动速度。恰当的运动速度能给人一种身临其境的虚拟场景体验，能让观察者获得更好的体验。以往的室内设计表现方法是以图纸为载体表达设计师的设计构想，设计师采用这种表达形式无法全方位地与设计委托方进行交流，在空间的设计上也会因为见解的不同而产生不同的空间感。设计师运用虚拟现实技术可以使设计委托方看到逼真的室内环境，使其充分了解设计师的设计意图，直观地就设计中的问题与设计师进行交流，提出调整意见，得到自己想要的设计形式。

设计师运用虚拟现实技术并结合设计思想，可以创造出一个充分表达设计理念的虚拟建筑室内空间，可以全方位地表现室内空间的布置和特点，从而完整地表达设计意图。虚拟现实技术为室内设计表现打开了一扇新的大门。虽然现在无论是在理论上还是在技术上，虚拟现实技术还有很多不完善的地方，但随着相关技术的不断发展，虚拟现实技术定能在室内设计领域实现人类感觉高沉浸的虚拟。在室内设计中运用虚拟现实技术，将是一个必然的发展趋势。

参考文献：

[1]李位.数码技术研究.河北大学硕士学位论文，2005.