数字应用虚拟工程师（精选10篇）
数字应用虚拟工程师 篇1
随着信息技术的快速发展, 图书馆事业也经历了突飞猛进的变革, 主要表现为建设图书馆使用的技术手段、变化的服务方式、读者需求等各个方面的变化, 图书馆的管理向着数字化、虚拟化的方向快速发展。数字图书馆的资源除了数字化的书籍杂志之外, 也包含大量的视频影像、声音、图形等现代多媒体信息, 同时, 某些历史遗留下来的资料也采用数字化手段保存至计算机中。本文以虚拟现实技术为研究对象, 介绍出相关虚拟现实技术在数字图书馆使用情况。
1 简述虚拟现实技术及数字图书馆的特征
1.1 虚拟现实技术
虚拟现实技术被简称为VR技术, 虚拟现实技术是指采用计算机技术创建一种高度逼真的模拟人生处于自然环境下的视觉、听觉等行为的人机交互技术, 用户需要借助规定的设施与虚拟世界内部的物体展开交互, 同时也能查询、分析虚拟现实中存在的物体, 让用户感受到身临其境的感觉。虚拟现实技术最重要的特征是交互、想象、沉浸, 交互性就是指用户走进虚拟环境中, 可以采用不同的先进传感器获取生动逼真的感受, 同时可以采用自然的办法对虚拟环境内的物体实施操作。沉浸性就是指用户走进虚拟环境之后, 凡事其接触的一切都比较逼真, 可以让用户觉得所看到的一切都是真实出现的, 且相信自身正处于所感知的环境内。想象性是指运用虚拟现实技术可以把人的想象转换为虚拟的现实, 依照用户的构想满足其相应的需求, 该特性强调虚拟现实技术具备宽广可想象的空间。
1.2 数字化图书馆的特征
1.2.1 图书馆资源的动态性
数字图书馆因使用数字化及网络化技术, 同时因数字资源及计算机特性的不断变化, 确保图书馆一直处于动态发展模式中, 没有设置固定的形态及馆员。
1.2.2 信息传递网络化
数字图书馆信息借助计算机网络实施传递的特性确保读者不受限于时间和空间的局限, 同时也能把分散于各个地方的图书馆信息资源展开优化组合。数字图书馆传递网络化的特性以打破传统物理意义上的馆藏, 因此数字图书馆又称为电子图书馆或虚拟图书馆。
1.2.3 多元化的信息形态
数字图书馆提供的信息服务不单单指文字图片这类传统信息服务, 也包含视频、图像、声音等一系列信息服务功能。采用视频、音频设备把声音、唱片、图像等不同资料采用到计算机中, 确保这类资料数字化, 采用动态分布的形式为读者提供各方面的服务。
2 虚拟现实技术在数字图书馆的应用
数字图书馆自身具有传统图书馆不可替代的优势, 虚拟现实技术则是一种高新的交叉学科, 在数字图书馆内使用虚拟现实技术, 有助于提升图书馆管理水平及读者的阅读质量, 为用户带来非同一般的体验感受, 从而为图书馆吸引更多的读者。
2.1 数字图书馆中应用远程服务
远程服务时虚拟现实技术的服务类型之一。过去各大高校图书馆举办相关活动时必须展开现场的交流与讨论, 简言之就是读者必须亲临现场才能感受活动的气氛, 举办的类似现场交流的活动可以让读者更加认识、理解图书馆树立的服务理念, 但实际的现场交流也存在一定的弊端。远程服务的使用可以把开展活动的范围不断扩大, 只要互联网可以覆盖的地带都能实施远程交流。例如:图书馆可以创建虚拟的课堂来传递远程信息, 这种办法能最大限度满足读者需求, 同时有助于加大图书馆的影响力。
2.2 RIA网络系统
RIA作为一种与传统桌面应用软件功能及特性比较类似的网络系统, 传统网络程序所开发的数据则是页面及服务器互相传递, 其表示层创建在满足文本的HTML页面上, 此时传统页面的系统已经无法实现更全面的体验要求, 使用RIA网络系统可以有效解决上述问题。RIA网络系统可采用轻量级的客户端解释引擎, 采用虚拟机可以为用户提供图形丰富、内容密集的用户界面, 该系统最大的特征是数据得以缓存至客户端, 单单留取某些必要数据与服务端实现信息交互, 多数处理任务被移植在客户端, 便于桌面程序与浏览器程序快捷结合。把VR技术融入到数字图书馆服务中, 确保图书馆整体服务向着智能化的方向发展。VR技术使用在数字图书馆日常管理中, 有助于拉近虚拟环境与用户之间的距离, 从而为用户提供高质量的体验。采用VR技术能让读者直接调用网络资源, 完成多样化将的导读。
2.3 数字图书馆自动寻径的应用
用户采用鼠标进行角色人物行走时, 系统可以选取最佳的线路, 人物角色依照线路自动转移至目的地, 同时在行走时可以自动躲避障碍。此时使用A*寻路算法, A*算法是在静态路网中最简便的求解办法。角色在自动行走时, 场景地图可以算出是角色场景漫游的目的。运用地图缓冲绘制的办法把地图栅栏切片, 得以提升地图显示质量, 增加实际运行过程中的帧数。角色在场景漫游中, 为逼真的展现角色及其周围物体的立体关系, 系统采用深度排序算法算出角色与物体的视觉视觉远近数值, 从而对角色及物体间的遮挡进行渲染, 实现最佳真实的效果。整体系统采用多个场景组合而成, 如果用户掌控角色达到场景边缘, 如果触发到下个场景中, 系统采用场景切换效果, 确保系统场景的转换更加连贯。
3 结语
总之, 数字现实技术有助于提升图书馆服务质量, 也为读者提供最便捷的服务。文中以虚拟现实技术为研究视角, 介绍了虚拟现实技术在数字图书馆中的应用情况。
参考文献
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数字应用虚拟工程师 篇2
也就是说，在系统中，人们的目的是使计算机及其他传感器组成的信息处理系统去尽量“满足”人的需要，而不是强迫人去“凑合”那些不很亲切的计算机系统。
虚拟现实技术在安全工程中应用的领域
综合虚拟现实技术的特点，笔者认为安全工程在以下方面可充分应用虚拟现实技术：
科学
研究、实验及计算机模拟结果的真实化再现
安全科学的研究成果需要用直观的形式表示出来，使用技术与多媒体及可视化技术相结合，可以创造一种虚拟的真实环境，可以将孤单的研究公式、计算数值用完全真实的立体效果表示出来，并且好范文版权所有人们可以交互式地控制这种表示结果，可以通过动态改变参数（这种改变不一定要由人输入数据，而可以由人操纵某种设备，如数据手套等进行近乎自然的交互方式）来观察计算结果。
安全性能设计
任何社会产品（也包括安全产品）都应该有其自身的安全性。而人们在产品未生产出前，是无法真实感受其安全性的，而技术可以预先为其提供一种虚拟的真实产品模型，让设计者和使用者在产品付诸生产之前就能亲身感受到该产品的安全性能，从而为设计者提供改进的依据。
救灾指挥决策
发生事故时，救灾指挥者一方面需要准确掌握事故现场的情况，另一方面要了解事故可能的发展趋势，甚至有时需要进行远程指挥（如主要事故处理专家一时无法到达事故现场），这时可以应用技术与其它模拟技术相结合的方式来完成。此外，还可以利用技术来模拟未发生的事故，进行对人员的训练工作。）日常安全教育与避灾训练
可以针对某些事故及一定区域建造事故模拟和训练的系统，让人们在真实的环境中接受事故预防的教育及事故抢险人员的操作训练，从而提高人们对事故的感知度及抢险人员的技术操作水平和战斗力。
安全工程虚拟现实系统结构
由于安全工程涉及范围广泛，所以对不同领域的安全工程系统的侧重面就可能有所不同。本文以大空间建筑火灾系统为例进行介绍。
中国科学技术大学和中国矿业大学合作，针对大空间建筑火灾的特点，建立了大空间建筑火灾系统。这是国内目前安全领域所建立的唯一系统。建筑火灾的系统主要有两个方面，一是要考虑建筑物本身的结构模型的真实性；二是火灾模拟的真实性。本文论述的大空间建筑火灾系统结构主要包括两个模型、两个接口及一套外围设备，即：
建筑物真实感三维立体模型系统；
火灾烟气及火焰模型系统；
三维模型运动及控制接口；
外围设备与两个模型的接口；
虚拟现实外围设备系统；
各部分关系，如图所示：
图大空间公用建筑火灾虚拟现实系统结构
使用者通过外围设备系统经由主计算机系统使用外围设备，例如：计算机鼠标、数据手套等操作设备，通过三维模型运动控制接口程序控制建筑物及火灾的运动。建筑物模型及火灾模型本身由专用三维处理程序建立，具有真实三维立体感。经过控制运动的两个模型，通过外围设备与模型接口程序，将结果显示输出到外围设备，例如：计算机显示器、立体眼睛等。操作者可以根据这一循环的结果，决定下一个循环的操作过程。从而经过不停地循环，达到真实模拟和实时控制的操作环境。
用户可以使用鼠标，控制人员在建筑物中漫游，例如：按动鼠标左键，然后移动鼠标可以沿各个方向运动；按动鼠标右键，左右移动鼠标，可以实现建筑物的左右旋转用上下光标键，可以上下移动建筑物。用户也可以使用数据手套拾取灭火器并对其进行开启操作，以实现灭火的操作；可以用大拇指按动模拟人对灭火器开关的操作，从而使人感觉到似乎是在真实地操作灭火器。而用户若通过立体眼睛观察时所得到的三维模型为具有极强的深度感的三维物体，即两个有前后距离的物体，看起来其间有一段真实的距离前边的物体似乎是在计算机屏幕外边。
系统软件支撑环境和硬件设备的选择
系统软件支撑环境选择是建立真实感模型及控制的关键。选择时，要考虑程序的使用范围。硬件设备的选择应根据经济条件来决定。
模型的建立，可采用专用的软件系统，例如：×、等，然后再使用专用的转换软件转换到所使用的三维开发环境中；还可以直接用三维开发环境进行开发，例如：、×及虚拟现实专用软件开发系统等。本系统采用开发语言，调用三维立体图形接口建立模型。是公司开发的三维图形绘制接口，它可以运行在多种系统中，因而具有应用范围广泛的特点。
数字应用虚拟工程师 篇3
【关键词】第五媒体 虚拟现实与交互技术 数字化校园 应用
【中图分类号】 G 【文献标识码】 A
【文章编号】0450-9889（2016）03C-0186-03
信息技术的发展体现为既快速又宽泛，如何为信息技术进行归类，以便探讨数字化校园建设对信息技术的应用呢？本文在梳理现有新技术的基础上，从虚拟现实与交互技术角度探讨其在数字化校园中的应用。
信息接收终端建设问题是数字化校园建设要着力解决的问题之一，因此探索创新型数字化校园中虚拟现实与交互技术的应用，就要考察现有的信息接收终端并深入研究最新的信息接收终端。随着移动通信网络的快速发展，特别是以3G移动通信技术为代表的新移动通信网络的发展，“第五媒体”作为最具代表性与最具创新性的信息接收终端受到世人瞩目。“第五媒体”主要是以移动网络为运行平台，以手机媒体为典型代表，有别于传统媒体形式的新的信息接收终端。本文主要以“第五媒体”为信息接收终端，以虚拟现实与交互技术为手段，以创新为标准，探索虚拟现实技术与交互技术在数字化校园建设中的应用。
一、虚拟现实与交互技术在数字化校园环境中的应用
数字化校园环境主要是指校园虚拟环境，因此本文探讨的是虚拟现实与交互技术在校园虚拟环境中的应用。
（一）在虚拟学习环境中的应用
以3G移动通信技术为网络应用平台，结合Internet互联网，搭建校园网络平台，以校园网络平台为基础形成校园虚拟社区，以虚拟社区为单位，创设虚拟学习环境。
AR（Augmented Reality）增强现实技术是计算机生成的一种逼真的视、听、力、触和动等感觉的虚拟环境，通过各种传感设备使用户融入到该环境中，实现用户与环境的自然交互。通过增强现实技术，以手机为信息接收终端，可以在校园实体环境周围形成一个个社区，从而形成虚拟学习环境。例如，在校园公告牌旁（可作为一个社区）设置增强现实技术接入点，学习者可以通过虚拟投影、即时互动、校园信息无线接收、专属账户管理等方式获得互动性学习信息。当学习者需要查阅相关领域的书籍文献时，可以不必进入现实的图书馆查阅，而是通过API（Application Programming Interface）应用程序编程接口的文件传输功能进入到虚拟图书馆查阅资料。在资料的呈现方式方面，借助于AR增强现实技术，将查阅到的资料以虚拟投影的方式呈现，可以是图片形式，也可以是视频形式。甚至可以通过AR增强现实技术在现场模拟图书馆的空间结构，结合LBS（Location Based Service）基于位置服务的技术，将对现实图书馆书籍摆设位置的定位模拟呈现在现场的虚拟图书馆空间结构中，从而形成可感知的，集视觉、听觉、触觉、动感于一体的虚拟图书馆资料查阅过程。在虚拟校园社区中，基于AR增强现实技术、API应用程序编程接口技术、LBS基于位置服务的技术创设虚拟的学习环境，将学习的过程由现实环境拓展到虚拟环境中，学习过程将充满乐趣。
（二）在虚拟地理环境中的应用
现今大学校园的建设规模越来越大，校园的地理空间越来越宽阔，随之而来的是与地理位置定位相关的校园寻呼、校园定位、校园位置服务等需求的出现。在这样的情况下，就可以应用LBS技术。LBS（Location Based Service）是指基于位置服务的技术，主要包含两层含义：首先是确定用户所在的地理位置，其次是提供与位置相关的各类信息服务。
在校园寻呼方面，以举办校园大型活动为例，在活动的准备阶段，需要进行人员的组织与召集。通过LBS技术，可以确定各人员的位置，一是可以确定校园内参与人员的具体地理位置，以便提高活动组织的效率，明确参与人员的分布情况。二是可以在活动现场确定各参与人员的具体现场位置，从而进行合理布局，掌握活动现场实况，便于现场组织与指挥。
在校园定位应用方面，校园管理者可以通过LBS技术，对校园的空间资源进行科学直观的分配。将原有的对照校园地图进行分配的传统方式转化为对照实景建筑进行分配的数字方式，比如学校内的校舍分配工作，通过LBS技术对校内建筑进行精准定位，通过互联网络传输到校园管理者的移动通信终端，再通过AR技术进行呈现，从而帮助学校管理者完成对校舍的分配。
在校园位置服务方面，校园文化建设与之关系密切。以学校主页为例，作为学校对外宣传的主要途径，现在的校园风光介绍大多以图片展示的形式出现，即使是少数以视频方式呈现，也是校园风光的片段式展示，校园网的浏览者无法获得对整个校园的全景式、立体化的感知。LBS技术就很好地解决了这一问题。通过LBS技术的校园位置服务，结合AR技术的3D定位、即时互动，浏览者可以根据自己的需要，实时浏览校园的任一位置，而且是立体化的真实场景呈现。
二、虚拟现实与交互技术在数字化校园资源建设中的应用
（一）在数字化校园资源应用平台建设中的应用
随着3G技术与互联网技术的深入融合，以智能手机为信息接收终端的第三方智能手机应用程序越来越受到关注。例如，诺基亚手机中的ovi store、黑莓手机中的BlackBerry App World、安卓的Google Play Store、Apple的App Store等，这些都是以“应用”为目的通过第三方智能手机应用程序与互联网进行连接而进行的商业赢利模式。这里提到的“第三方智能手机应用程序”统称为“APP”，也就是英文Application的简称。综合该平台建设的经济成本、普及程度、现有的技术水平以及应用的便利性等因素，数字化校园资源应用平台建设的较优方案应该是以智能手机为信息接收终端，以3G移动通信技术与互联网为网络平台，包含众多APP技术的资源应用平台。APP技术的特点，决定了数字化校园资源应用平台充满着虚拟现实与交互技术的应用。
（二）在校园公开课资源建设中的应用
通过建成的数字化校园资源应用平台，在校园公开课资源建设方面可以改变传统的授课方式。现今，有很多大学或网络开设公开课，主要的方式就是将课程进行视频录像，然后通过互联网播放，学习者可以通过网络播放器学习课程内容，但无法互动。随着校园内部数字化校园资源应用平台的建立，学习的主要途径是以智能手机为学习终端，学习的内容不是冗长的系统讲述，而是由知识点构成的短暂的趣味学习，将学习的过程融入到简短的游戏过程中。而学习趣味性的广度，则是由平台所包含的APP技术的种类决定的。APP技术在公开课资源的建设中，通过趣味性学习中的虚拟游戏的设计，可以提高学生学习的兴趣。而且，有别于现有的公开课的授课方式，APP技术可以提供学者与授者的充分互动，加强学习的效果。
（三）在数字化课件资源建设中的应用
交互是对数字化课件资源建设的一个基本要求，那么虚拟现实在数字化课件资源建设中是如何应用的呢？其实，虚拟现实技术的应用过程也是数字化课件资源的信息再包装过程。从人接收信息的各个器官来看，有资料显示，人类接收信息的80%通过眼睛获得，因此视觉信息的接收无疑是最重要的。当前所处的读图时代的特点，学习者越来越注重视觉学习资源的接收，今后视觉课件资源的制作也将是未来的一大趋势，这就为课件资源中大量虚拟现实技术的应用提供了可能。例如，通过虚拟现实技术演示机械运动，从而学习机械方面的课程；再比如通过演示某个文学故事中的场景，学习相关的文学知识，或许以后的文学课程会集合成“地图文学之旅”等。
LAYAR（用手机浏览器连接现实世界）技术是由荷兰的软件公司Sprx mobil研发设计的一款增强现实的手机浏览器，通过该技术可以将现实世界与虚拟数字内容结合在一起，从而深入了解现实世界中的信息。若将该技术应用在数字化课件资源建设中，就可以方便地实现理论应用于实践的教学目的。例如，通过这一技术可以将所有课件资源储存于校园资源应用平台，当学习者在生活中遇见学习时提到的现实事物时，可以通过LAYAR技术获得关于该事物的详细学术信息。因此，这里的数字化课件资源就不仅仅是指理论知识，还包括实践应用，而且通过LAYAR技术将理论与实践紧密地结合在一起。
三、虚拟现实与交互技术在数字化校园学习行为中的应用
（一）在数字化校园签到服务中的应用
签到的本意是指报到，用某种记录方式确认自己出席或参加某个活动。这里的校园签到服务首先包括签到的本来含义，具体则是指学校的考勤、资料的递交确认、校园活动的参与状况等方面。现今互联网络上应用较多的网络签到程序，其基本模式是以网页为展示形式，通过参与者的适时网络点击，获得签到确认。
以校园特有的3G移动通信技术与互联网相结合的网络平台，基于虚拟现实与交互技术双重应用的考虑，校园签到服务有自己特殊的形式。例如，在学校教师的上班考勤与学生的上课考勤两个方面，为了更加直观地展示考勤的视觉效果，可以应用虚拟现实技术创设考勤的虚拟环境，通过交互技术的应用，在考勤单位与被考勤者之间形成信息的交流。与现今的网络签到相比，校园签到服务可以不拘泥于互联网上的签到行为，可以延伸至“第五媒体”上的签到行为，例如通过手机进行校园签到。同样，校园内资料的递交确认、校园活动的参与状况确认等都可以如此应用。例如，校园管理层方面的文件传递和校园教育方面的学生作业递交等，都可以通过在手机签到的形式获得资料递交的确认。
（二）在学习方式方面的应用
通过虚拟现实与交互技术的应用，在学习方面可以实现远程学习、搜索学习、分享学习、进阶学习、虚拟实训等。通过虚拟现实技术与交互技术，在信息接收终端创设学习情景，脱离教室场地的限制，实现远程学习的目的，虚拟实训同样可以如此。通过互动技术的充分应用，学习者可以根据自身学习情况，主动搜索数字化校园资源应用平台中的学习资源，达到搜索学习的目的。前文提到，LAYER技术将现实世界与虚拟数字内容结合在一起，浏览者可以根据自身知识现状分层了解不同信息。因此，在进阶学习方面，通过以3G移动网络为网络平台，利用LAYER技术将每一科目的知识点形成层级，学习者可以在不同层级进行学习，形成分阶段、层层深入的学习过程。同时，可以利用LAYER技术的浏览器应用，在“第五媒体”间相互分享学习知识。例如，以班级为单位，在班级成员手机移动网络内分享电子笔记，也可以超越班级的范围，在校园内形成虚拟学习团队，团队内分享共同感兴趣的电子笔记等。
综上所述，本文探讨了信息技术中的虚拟现实与交互技术在数字化校园中的应用，而且将主要的研究重点置于以“第五媒体”为信息接收终端，以3G移动通信技术与互联网技术为网络平台的研究上。信息技术的发展既快速又宽泛，数字化校园的建设任重道远，本文的研究难免会存在一定的局限性，无法触及数字化校园建设中信息技术应用的全貌，但这样的探索研究是必要的，本文的不足也必将成为后续研究的重点所在。
【参考文献】
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虚拟现实在数字娱乐游戏中的应用 篇4
1 虚拟现实
虚拟实境 (Virtual Reality) , 简称VR技术, 又名灵境技术、人工环境。通过信息技术构建出一个三度空间的虚拟环境, 为用户各个感觉器官提供服务, 让用户能够产生一种身临其境的感觉, 从感情与心理上引起共鸣, 从时间、空间上打破用户的观察限制。计算机会通过一系列复杂的程序运作, 使得用户在进行互动位移的过程中通过“3D世界”传回产生身临其境的感觉。总而言之, 它是对各种计算机技术的揉和, 涉及到三维计算机图形处理手段, 广角立体显示术, 对游戏参与者的身体上的跟踪术, 对使用者感官效果的反应、立体声音效果、网络传递效果、语音输入输出手段等。
随着“虚拟现实浪潮”的出现, 虚拟现实艺术开始发展起来。我国数字艺术领军人物对此进行了标准化的定义:通过对虚拟现实 (VR) 、增强现实 (AR) 等人工智能手段作为载体将虚拟现实技术进行有效利用就是虚拟现实艺术。与其它的艺术形式相比, 它具有超文本性和交互性的特征。技术使用者, 可以通过更加具有自然性的人机交互技术, 开发出不同类型的游戏, 为广大用户提供在现实中无法体验的游戏乐趣, 使得创造、开发的过程更加具有价值。
2 数字娱乐游戏中的虚拟现实
2.1 数字娱乐游戏中虚拟现实的物理互动体验
在数字娱乐游戏的开发中对于虚拟现实这一技术的应用通过形式创新体现出来。现阶段, 3D游戏引擎技术已经有了新的突破, 从《Doom1》的3D虚拟现实射击游戏的问世到目前《Doom4》游戏, 能够满足视听享受的3D虚拟游戏一直是广大用户追捧的对象。另外, 虚拟太空大战的驾驶仓《太空大众》与《实况点球》等类似的游戏, 是实现物理皮球与虚拟世界的有效对接的体现, 它们都为用户提供了混合现实射击的体验。国外正在开发的《虚拟茧》 (Virtual Cocoon) 从听觉、视觉、嗅觉, 甚至味觉等方面为游戏者提供更加切身的感官体验, 可以让游戏者足不出户, 坐在椅子上满足游览世界的需求。另外通过它, 使用者还能与远在大洋彼岸的亲友进行面对面的交流, 距离就像是在同一个房间中。这项技术的日臻完善, 为广大游戏爱好者提供了实现无法实现的梦想的机会。
2.2 数字娱乐游戏中虚拟现实互动体验的情感归属
在游戏内容上, 该项技术和与数字娱乐游戏有着主题性的联系, 游戏主题与游戏风格的迥异, 所表现出的互动模式与感官体验也会不同, 因此提高了游戏的娱乐性以及吸引力。游戏开发者们通过努力不断尝试着在数字娱乐游戏与虚拟现实之间的寻找契机, 如何将更加真实的角色感情融入到虚拟世界的构建之中, 成为他们共同关注与致力于实现的事情。同时, 这一点也关系着游戏本身能够带给广大用户的满足感。目前为止, 将这一点发挥到极致的一款游戏就是《模拟飞行》, 它能将用户的感情最大化地带入到角色之中去, 满足游戏者感官、心理、情感上的需求。
我们都知道, 有一些玩游戏的人因为沉溺于游戏当中所以渐渐产生于现实生活脱离, 损害身体的现象。游戏开发者们利用充分进行数字娱乐游戏中的人性化改造, 目的就是为了改变上述不利的情况, 让游戏者在玩游戏的过程中不但能够全身心地投入到虚构的世界中, 同时也能从这个虚构出的世界联系到现实世界, 能够让游戏本身娱乐性不断提高的同时, 也能提高教育意义。我们对于新型Project Morpheus虚拟现实设备及其相关数字娱乐游戏的不断完善予以热切的期待。
3 结语
综上, 虚拟现实在数字娱乐游戏中的应用, 与过去的游戏方式相比更能满足用户对游戏的需要, 不但增强了娱乐性, 同时也提高了它的价值性;因为用户在游戏的过程中会受到其中角色的影响而产生情感上的带入感, 有利于心理健康。而这些有利的因素都是为娱乐游戏的虚拟世界的构建提供的必要的条件, 不仅能够满足社会发展需求, 也起到了一定的教育意义, 有利于满足用户身心需求, 同时提供创新完善的虚拟现实游戏。
参考文献
[1]傅正钢.基于统计学习的人工智能在数字游戏和数字娱乐上的应用[D].浙江大学, 2004.
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数字应用虚拟工程师 篇5
关键词数字化虚拟切片病理学应用探索
【中图分类号】G424.31
在医学教育中，病理学是连接基础医学与临床医学之间的桥梁学科[1]，该学科主要从形态学角度研究疾病的发生、发展及转化规律，具有很强的直观性和实践性，因此实验教学在病理教学中有极其重要的地位。传统实习课是使用光学显微镜观察玻璃组织切片，而玻璃组织切片易褪色、易损坏，因而病理教学切片资源日益短缺，而目前高校生源逐渐扩大，又越发显得病理教学切片数量不足，难以满足人数众多的医学生进行病理学实验的需要。为解决这一供需矛盾，我们在病理学实验教学中引入虚拟数字切片技术，将观察虚拟数字切片与玻璃病理切片相结合，有效地弥补了教学资源不足，收到了很好的教学效果。
1传统病理实验教学中的问题
1.1玻璃组织切片日益不足
传统实物教学切片大多来源于尸检，由于传统观念的影响，我国尸检率还很低，即便有死亡病人进行了尸体解剖，如果病变不典型也不能作为病理教学切片使用，这是导致我国医学院校病理教学切片资源短缺和匮乏的主要原因[2]。此外，玻璃切片不易长久保存，存放时间长了会褪色，一旦褪色，切片内细胞结构不清，会严重影响学生在显微镜下的观察效果。同时，玻璃切片在制作和使用过程中容易破损，这也使得病理教学切片逐渐减少。病理组织切片主要是通过尸检获得，而一些常见疾病如大叶性肺炎、细菌性痢疾、流行性脑脊髓膜炎等，由于医疗水平的提高，已很难见到由上述疾病引起死亡的病例，另外一些特殊、少见的病变标本，如新月体性肾小球肾炎、心腔内的白色血栓等更加难以获得。
1.2学生人数逐年增加
1999年，我国在全国范围内扩大招生，招生规模逐年增加。在这样的背景下，医学院校相应扩大招生，使在校医学生数量大幅增加。这就使得原本数量已很紧张的玻璃切片变得更为不足。
1.3观察切片受到时间和空间的限制
传统的病理实验教学通常是先由教师讲授3-5张病理切片，然后把切片分发给同学，由同学利用显微镜自己观察，最后完成作业。这种教学模式需要在实习过程中必需配备光学显微镜以及病理切片，缺一不可，因此这就要求同一实验室的学生必需同时在实验室里上课，而且不能随时在课下复习。
2数字化虚拟切片极大提高了教学效果与效率
2.1数字化虚拟切片的原理
首先，利用数字显微镜在低倍物镜下对玻璃切片进行逐幅扫描采集成像，然后，由扫描控制软件采集高分辨率数字图像，再将图像自动进行无缝拼接处理，最后将这些数据存储在一定介质中建立起数字病理切片库。随后就可以利用相应的数字病理切片浏览系统，对一系列可视化数据进行任意比例的放大或缩小，就好像在操作一台真实的光学显微镜一样[3]。
2.2虚拟切片的优势
观察虚拟切片比观察传统玻璃切片更加节省时间，姜勇等[4]在实验中发现，学生观察一张虚拟切片平均耗时5.9min，而观察一张玻璃切片需7.88min，观察一张虚拟切片平均耗时比传统切片节约近2min，那么1次实验课观察3-5张切片可节省6-10min，后续的病例讨论可进行的更充分、深入。观察玻璃切片中常出现的问题是显微镜镜头不清晰、切片褪色及眼睛易疲劳，而虚拟切片可避免这些顽症。观察传统病理切片必须利用显微镜，每人一张切片，如果碰到切片稀少的病变，只能几人一张或干脆作为示教讲解，这就严重影响学生学习病变的效果。而应用虚拟切片以后，只需有一张病变典型、切片制作与染色精良的玻璃切片就可以进行扫描，并且可以任意复制，这就可以解决玻璃切片日益短缺的问题。数字化虚拟切片应用于教学，不仅有利于学生较快地找到典型病变，更有利于师生间的互动交流。在虚拟切片的屏幕右下方有一个缩略导航图，高倍镜与低倍镜的图像位置对应关系良好，有利于学生对切片整体结构的把握。高、低倍切换只需滚动鼠标，比显微镜观察要快，虚拟切片的使用减少了教师和学生的用眼时间，不易疲劳。传统教学中，学生对玻璃切片的观察只能借助于显微镜才能完成且局限在实验室，这样极大地在时间和空间限制了学生复习的自由。我们打算将虚拟切片存储于服务器中，这样学生就可以在学校病理学网络课程的相关网页中随意浏览。
3问题与解决方案
尽管虚拟切片解决了很多传统病理实习课中存在的许多问题，但是在应用虚拟切片的过程中也确实存在一些弊端，主要有三方面：第一，师生在观察虚拟切片时，当图像放大超过400倍时就变得模糊不清，非常影响学生观察组织的细微病变，因此我们打算将切片扫描提高至500倍左右，使图像显示更加清晰；第二，有很多学生提出教研室最好能在每张虚拟切片上标记处病变区域，并做好病变描述的链接，以利于学生课下复习及提前预习；第三，我们在教学过程中发现，很多同学在病理实习课过程中非常依赖于虚拟切片，缺少显微镜操作与观察的机会，以至于少数同学根本不使用显微镜观察，对病理切片缺乏真实的、直接的感性认识，长此以往，对学生动手能力的培养会产生不良影响。因此，我们在教学过程中非常重视将虚拟切片与玻璃切片相结合进行观察，毕竟虚拟切片只是病理学实验的辅助手段，不能本末倒置。
参考文献
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数字应用虚拟工程师 篇6
而恰在此时, 随着计算机迅猛发展, 许多领域都出现了仿真软件, 虚拟仿真技术逐步成为现代教学的有效途径, 并成为产品开发的必备技术。在这种新的形势下, 人们对开始探索理论教学、实践教学、仿真教学、项目教学等方法的综合应用。当开展实际工程项目难以实现的情况下, 使用仿真软件进行虚拟项目开发是个不错的选择, 在讲授了理论教学后, 利用虚拟软件在课堂上讲述一些工程项目的开发, 帮助学生理解数字电子的理论及其应用。
1 将虚拟仿真项目引入数电教学的做法
仿真软件自带元器件库、电路编辑器、测试仪器等, 可以随心所欲的构造电路, 虚拟仿真和演示电路的工作原理和动态工作过程, 因此将项目引入课堂很大程度上依赖于虚拟仿真技术的成熟, 以下来探讨虚拟仿真项目的过程。
第一项目设计。教师根据数字电子的内容和需要达到的教学目标合理选择项目, 将数字电子的基础知识、基本理论融入到项目中, 以项目为单元, 以应用为主线, 通过不同的项目来引导学生。每个项目都有要求、目标、电路原理和实现过程, 强调学生职业技能的训练, 注重职业能力的培养。
第二项目准备。每个项目中都包含着很多新旧知识点, 学生接受项目后, 首先思考如何去完成项目, 在这过程中会遇到问题, 这些都是完成项目必须具备的知识。教师进行引导, 列出本项目应具备的基础知识, 帮助学生明确学习目的, 提高学生学习效率。学生根据项目的要求, 学习必备的理论知识, 查找相关资料, 完成相关知识的储备。
第三确定设计方案和操作过程。学生一般以小组方式工作, 各小组根据设计思路, 制定出多种设计方案, 对不同的设计方案, 从可行性、经济性、可靠性等几个方面确定一个最优的方案。然后画出原理图, 选取材料, 确定操作流程。
第四对项目进行模拟。利用虚拟仿真软件对项目进行模拟, 完成项目的虚拟设计、制作、调试和故障排除等。先按照原理图搭建电路, 调试电路, 再修改原理图, 再调试电路, 直至达到预想的效果, 在仿真调试过程中着重锻炼故障的分析和排除能力。通过项目模拟, 使学生掌握项目开发的流程, 包括查阅资料、确定电路设计方案、计算与选择元器件参数、安装与调试电路、使用相关仪器、测试指标和编写实训报告等。
第五将虚拟项目深入到实际项目中。虚拟项目虽然能帮助学生练习和验证整个项目开发的过程, 但并不能真正代替实际项目, 如果条件允许, 可以挑选一些项目, 做成产品, 即使条件不允许, 最后也应该将虚拟仿真项目理论上做成实际项目, 完成其最终设计。
2 对项目进行虚拟仿真的实例
以Multisim10仿真软件进行项目仿真为例, 解释项目虚拟仿真的具体实施过程。
2.1 项目名称
触摸式防盗报警电路设计与装调。
2.2 项目目标
理解555电路的电路结构和工作原理。
掌握555电路的功能测试方法和使用方法。
2.3 项目要求
用Multisim10仿真软件进行仿真, 用虚拟信号发生器模拟一杂波信号, 用虚拟示波器观察触摸式防盗报警电路的输出信号。
2.4 项目介绍
555电路是一种多用途集成电路, 可以构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器等。因此, 它在波形产生与变换、测量控制、家用电器等方面都有着广泛的应用。本项目通过触摸式防盗报警电路的设计, 帮助同学们掌握555电路的电路结构、逻辑功能和使用方法。触摸式防盗报警电路在触发信号的作用下能够产生报警信号, 它由单稳态电路和多谐振荡电路组成。通过本项目的训练, 可以进一步提高数字电路的装调能力。
2.5 仿真内容
1) 打开电子仿真软件M ultisim 10。
2) 从元器件库中调出元器件, 并调出虚拟信号发生器、虚拟示波器, 在电子平台上建立触摸式防盗报警器仿真电路。
3) 用虚拟信号发生器模拟一个杂波信号, 开启仿真开关, 双击虚拟示波器图标, 观察屏幕上的波形。
4) 观察、记录、分析结果。
2.6 书写实验报告
3 项目虚拟仿真的效果
将虚拟仿真技术和项目进行结合, 可以有效地把以教师讲课为中心的传统教学模式改变为“教师演示, 学生动手开发”的教学模式, 学生只需要一台计算机就可以进行实际项目的模拟开发, 方便了学生实验, 提高学生学习的兴趣, 调动了学生主动参与的积极性。学生通过虚拟仿真项目可以近似模拟开发现场, 使项目在实际设计之前都进行了仿真练习, 培养了学生的动手能力、实践能力和创新能力, 为今后开展真正项目开发提供了理论和实践基础。
4 对项目进行虚拟仿真存在的问题
虚拟仿真项目毕竟存在着很多问题, 不能完全真实的完成项目, 例如:虽然仿真软件中存在的着大量的元件库, 但是还是有很多元件是没有的, 只能寻找替代的设计方案, 有些情况下不能选用最优的方案完成项目;仿真软件其实是把元器件的特性作为参数设置到软件里, 软件模拟实际的工作情况, 但各种型号电容电阻三极管等元器件的参数不尽相同, 在一些控制类电路中参数有点改动, 整个电路工作情况完全不同。没有实际项目开发经验, 试图依靠仿真软件去代替实际硬件项目进行学习或调试, 这个想法是错误的, 使用仿真软件去进行复杂的理论计算和项目验证, 从而巩固所学的知识, 这才是仿真项目真正发挥的场合。
参考文献
[1]孙晓艳.基于M ultisim的虚拟仿真软件在数字电子技术教学中的应用[J].装备制造技术, 2007.
数字应用虚拟工程师 篇7
随着数字技术的高速发展, 我们已经生活在数字化的大环境里, 数字技术的应用不仅仅改进了传统的动画生产模式, 更演变出了数字动画这种崭新的动画形式。由于数字技术的虚拟性, 数字动画继承了传统动画元素的同时还拥有许多得天独厚的优势。虚拟动画角色是数字动画重要的组成部分, 它是动画真正的灵魂与核心, 是一部动画作品深入人心的关键。虚拟角色对整个经济市场有重要价值, 对文化产业具有深远影响。在数字动画中虚拟角色的形象有着和真人明星一样的社会感召力, 其衍生品已成为极具发展潜力的经济产业。
二、虚拟角色在数字动画中的概述
1. 虚拟角色在数字动画中的定义
“角色”一词的运用最早是出现在戏剧中的, 指代演员的身份和行为。“角色”一开始都是由真人扮演的, 但随着数字科技的新发展, 虚拟角色正在通过各种科技手段途径以真实的姿态逐渐的展现在人们面前。数字动画中的虚拟角色是指在设计外形特点时对现实的人和物等造型进行一定程度的艺术改造、加工和夸张后的角色。虚拟角色的形象设定是吸引观众的关键。1995年, 皮克斯公司制作完成了世界动画史上第一部全三维动画长片《玩具总动员》, 片中各种色彩丰富、造型立体、动态夸张、材质细腻、特效绚丽的虚拟角色给观众带来前所未有的视觉冲击, 由此引发的三维技术浪潮给此后的动画市场带来了翻天覆地的变革, 使三维虚拟角色从此成为活跃在大荧幕上最耀眼的一群明星。
2. 虚拟角色在数字动画中的地位
数字技术不同于传统的动画制作模式, 它使角色更加的立体化。随着科技手段不断创新, 我们看到的虚拟角色显得尤为逼真并有亲切感。数字技术能在虚拟角色上实现在真实角色身上难以实现的特征, 这样的虚拟角色往往能给观众留下深刻印象。角色形象的延伸品在动画产业的整个市场中占很大份额。虚拟角色的延伸品所带动的经济效益是有生命的, 是可以随着衍生品的再加工而不断增长的。
3. 虚拟角色在数字动画中的审美情趣
成功的动画能够成就和现实明星有相同社会效应的虚拟角色, 这样的角色形象往往是满足观众心理需求却在真实世界中难以实现的。当一部动画片取得票房成功时, 其延伸品的开发会让观众保持对虚拟角色的追捧。一部动画真正的盈利并不只在于票房的成功, 而在于其虚拟角色的周边衍生产业所一直延续的经济效益。随着现代信息全球化的发展, 观众的审美观念也不断变换着, 所以虚拟角色不仅要满足受众的观赏需要, 还要满足受众的个性化需求。为了迎合观众的审美需求, 不仅仅要从虚拟角色的性格和造型上努力, 更应该考虑时代特征, 结合人文因素, 使虚拟角色在数字动画中有更好的价值体现。研究观众对虚拟角色的审美情趣, 是塑造成功虚拟角色的关键, 对整个数字动画市场发展有重要影响。“审美是一种基于审美主体文化意识、鉴赏能力等不同的心理过程。”优秀的动画作品必须扎根于文化的土壤中。虚拟角色不仅是一种视觉符号, 成功的虚拟人物会融入社会文化, 甚至成为一个民族文化的代表。
三、虚拟角色在数字动画领域的应用
1. 美国动画中的虚拟角色
美国动画在世界动画史上占有重要地位。华特迪斯尼凭借“米老鼠”的形象征服了全世界。动画中的虚拟人物造型展现了美国人特有的幽默感。美国早期动画中的角色以动物居多, 如小鹿班比、小熊维尼、高飞狗、兔八哥、戴飞鸭这样众多的经典的形象。美国早期动画最鲜明的特点就是塑造小动物的虚拟角色, 圆润飘逸的线条被大量运用, 这种优美的滑稽感带给人们愉悦与欣喜。20世纪50年代到60年代中后期的美国动画中以人物作为动画主角, 虚拟角色随着技术的进步得到了发展。这一时期的美国动画角色造型趋于在写实的基础上进行夸张, 所有形象都以优美的运动形态出现, 如灰姑娘、睡美人和小美人鱼这样的美女角色。20世纪80年代美国动画角色适应三维技术的发展, 出现关节动物或者机器人造型, 如《玩具总动员》。美国在虚拟角色创作时, 善于把当代的流行趋势加入到动画的创作中。美国善于塑造典型, 成功的推出了无数的虚拟动画明星。美国的动画技术一直引领着世界动画产业的发展方向和潮流。
2. 中国动画中的虚拟角色
我国的动画艺术在万氏兄弟的动画制作带领下有了民族特色。在当时他们提出中国应该有自己的动画, 不仅要继承传统, 还要体现智慧和幽默感。50、60年代拥有独特民族特色的中国动画在国际动画界享有“中国动画学派”的美誉。20世纪50年代开始我国动画主要研究造型艺术语言, 深入研究中国传统艺术形态, 塑造出众多活灵活现的虚拟角色。我国动画在60年代大量借鉴了传统水墨画的绘画形式塑造角色, 如享誉世界的《小蝌蚪找妈妈》。此外, 民间皮影戏和剪纸艺术也为中国动画提供了借鉴, 如《猪八戒吃西瓜》。另外还有人偶制作角色的定格动画, 如《阿凡提》和《神笔马良》。中国传统民族艺术宝库尤为丰富, 中国动画虚拟角色的造型大量借鉴传统民间艺术的形式形成“民族化”的特点。中国动画在70、80年代与世界有了很大的差距。在九十年代, 外国的动画冲击着中国。国外的动画创作形式更简练, 生产制作更简单, 情节相比较中国的动画更通俗易懂, 娱乐意义大于教育意义。在这种冲击下, 中国动画急需一个出口, 去寻找适合自己的生存方式。于是“民族化”特色被外来的动画艺术形式冲淡, 形成了大量模仿国外动画的角色造型。模仿出来的角色造型仅仅停留在形式上的单纯模仿, 于是就出现了很多审美不中不西化的产物。没有概念定位的虚拟角色文化感薄弱, 角色看上去非常的单薄而没有灵魂。所以动画中的虚拟角色设计永远会是动画片中的关键, 特别在市场经济中, 成功的动画角色造型不仅是艺术的化身, 还可以带来衍生品的经济效益。在塑造动画中的虚拟角色的造型上, 由于不同国家民族文化的不同, 所塑造的虚拟角色造型必然呈现不同的风格。每个成功的虚拟角色形象都植根于历史文化的时代背景之下, 象征和体现着各国精神特色。虚拟角色只有从本土生根发芽, 灌溉本民族的特色, 才能有生命有灵魂。
摘要：经由数字技术所创作的动画影片是当下全球电影市场最为热门的作品类型, 其中担任最重要表演任务的虚拟动画角色是当之无愧的主角。虚拟角色在动画中起着与人交流的重要作用, 虽然虚拟的角色没有生命, 但是它却会与观众产生情感的共鸣。我们在创作虚拟角色的时候, 往往注意的是其外形的设计特点, 更多的是从外形上去思考如何抓住观众的眼球, 这也是设计虚拟角色时必须要考虑的。但从人文的情感角度来看待虚拟角色时, 虚拟角色往往在精神方面令人产生共鸣。本文分析了成功虚拟角色在时代背景下散发出的魅力, 产生的影响力, 旨在把国内的动画角色设计推向一个新的经济支撑点。
关键词：数字动画,虚拟角色,情感需求,审美特点
参考文献
[1]金琳.动画造型设计[M].上海:上海人民美术出版社, 2006.
[2]袁晓黎.动画片角色造型设计浅析[J].电影评介, 2006.
数字应用虚拟工程师 篇8
关键词：数字化,虚拟交互,展示设计
0 引言
在虚拟交互技术中, 虚拟交互往往是用来形容各具特色的应用手段 (应用程序) , 这种手段通常能使操作执行者身临其境, 这种应用具有高度可视化、可听化、可触化的3D环境。CAD及其衍生软件、图形硬件加速器、4D影院、数据库手套等已研发出来的技术为虚拟交互技术的普及做出了良好的铺垫。数字化展示设计中的虚拟交互技术将被集成到日常生活和活动中, 将被用在人类的各种生活方式里;这项技术将发展到影响涉及人的行为、人际沟通和认知。随着人类投入更多的时间在虚拟空间中, 将产生一个渐进的“迁移到虚拟空间”的经济学、世界观和文化的重要变化[1]。但就目前实际情况来讲, 在现有的技术层面上还很难形成一个高度逼真的虚拟交互环境, 这些限制主要来自计算机处理能力及数字化陈展表达手段中硬件的不足。
1 数字化展示设计的关键
数字化展示设计中的人机自然交互与虚拟感知技术中将运动连续性的特征与情感、知觉相互支配;并且能够准确预测匹配的精度, 降低了视觉特征搜索的空间, 提高了听觉空间的灵敏度, 增强了触觉触碰时逼真感。随着科研经费的增加、科研能力的提升, 运算处理器、数据通信、图形处理以及展示手段等技术将会变得更加快速精准, 并且具有可控制的成本效益, 未来的数字化展示中, 将会使展示产品更具智能化并且显示更突出的数字特征。将网络与数字化陈展相结合使得生活、学习、工作、娱乐在虚拟交互这一媒介下协调运作。将原本一维单调的操作范围升级为多维立体的处理空间。
一个正式的数字化展品应独立于应用程序域, 设计模式允许定义计算机的支持而且不缺乏可读性, 完全融于可重复可擦除的应用程序, 在硬件不改变的情况下能够使用多种不同功能的应用程序, 使得数字化展品多样化形成可循环利用且具有多主题的交互系统。
数字化给陈展带来了异于传统思维模式的崭新创作、展示方式。不管当今的展示设计趋势往什么方向迈进, 先进技术总是起到决定性作用的因子, 其中虚拟交互技术便是推动展示设计发展高新技术手段的强力燃料。任何一项新技术的开发都只有转化为功能性的产品, 以产品的社会功效促进科学技术的发展, 从而使先进科学技术又循环作用于新技术的开发。新的技术席卷而来将把工程师武装起来, 使工程师们能够真正的优化产品。数字化展示设计中虚拟交互绝对是这一波新技术浪潮中毋庸置疑的高潮。
2 虚拟交互技术的应用
现代化的展示环境下, 需要提供自然的交换方式, 同时由于受数据的复杂度、网络资源、数据传递速度等因素的影响, 为保证交互内容的精确度与实时性, 需要一种简单易开发的独立开发框架, 使得数字化展示系统具有良好的适应性以及通用性, 系统与设备配置相得益彰。数字化展示设计中虚拟交换的设计流程如图1。
通过使用整合虚拟现实和认知任务, 能够提高空间的交互式应用程序定向性能。例如在已开发的虚拟交互应用程序TOUCH (Telehealth Outreach for Unified Community Health) [2]在医学教育中加强学习耦合创新与先进技术, 高性能计算和下一代互联网的嵌入式虚拟现实环境 (Virtual Reality Environments) , 人工智能和体验主动学习方法。虚拟交互技术已被用于教育和培训, 让学习者在犯错误的情况下安全替代现实实践情况, 从错误中学习, 以后避免相同情况, 从而得到提升与深层次的理解。
数字陈展与虚拟交互技术将虚拟团队成员聚集在一起, 与距离无关, 作为虚拟互动体验式学习、工作、训练, 为绩效考核和资格认证提供了一个平台。进一步验证其确定的潜在价值, 提高知识转移的分布式VRE未来表现。
3 结语
数字化展示设计中的虚拟交互技术的运用, 使人们获得分析问题的三大益处:认知的成就 (cognitive achievements) 、观点采择 (perspective-taking) 以及逻辑论证 (logic argumentation) 。该技术的使用从多层次多角度分析及模拟现实问题的关键节点, 给换位思考理论提供了一个同等机会平台, 共享不同观点。
参考文献
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数字应用虚拟工程师 篇9
虚拟化(Virtualization)技术目前还没有统一的标准定义,但其主要包含了一下几个方面:1)虚拟的对象是计算机资源(包括CPU、内存、存储、网络等);2)被虚拟的物理资源有着统一的逻辑表示,而且这种逻辑表示提供给用户大部分相同或完全相同的物理资源的功能;3)经过一系列的虚拟化过程,使得资源不受物理限制约束,由此可以带给我们与传统IT相比更多的优势——资源整合、提高资源利用率、动态IT等。
技术分类:1)操作系统虚拟化;2)应用程序虚拟化;3)桌面虚拟化;4)存储虚拟化、网络虚拟化等。
二、主要研究内容
桌面虚拟化或者桌面云它不是一个产品,准确地说它应当是一套解决方案,它需要服务器虚拟化、桌面虚拟化和其他相关产品组成,才能完成虚拟桌面交付。
首先,通过服务器虚拟化让一台服务器变成几台甚至上百台相互隔离的虚拟服务器,用户不再受限于物理上的限制,而是让CPU、内存、磁盘、I/O等硬件变成可以动态管理的“资源池”,从而提高资源的利用率,简化系统管理,实现服务器整合。
其次,桌面虚拟化通过对服务器虚拟化系统的接口统一封装,实现了桌面虚拟化系统(RVD System)与主流Hypervisor平台无缝集成,通过统一的控制台管理调用这些封装管理接口,在服务器上,生成大量的独立的桌面操作系统(虚拟机或者虚拟桌面),然后根据不同用户需要分配给每个用户一个或多个桌面。最后用户使用不同的终端设备,在任何时间、任何地点使用专有桌面。
第三,USB外设重定向,是桌面虚拟化必不可少的功能,它提供了用户本地和远程一致的体验。随着计算机技术的发展,采用USB接口连接计算机的外设越来越多,要为用户提供按需交付的虚拟桌面,都不可避免的面对用户的USB设备与桌面的连接问题,并且要为用户提供与本地一致的用户体验。
第四,图形审计(录频和安全审计),出于安全的需要,有必要对桌面连接进行有效监控。做到对虚拟桌面、人员等实现直观、简洁、快速、有效的管理和控制。所以,在桌面虚拟化中图形审计也是必不可少的。
第五,虚拟化打印,桌面虚拟化使用环境中,桌面在服务器端运行,如果用户需要打印文档到本地连接的打印机上,是由客户端调用服务器端的打印服务在本地完成打印,虚拟打印也是必不可少的。
三、技术路线
虚拟化解决方案涵盖了从底层硬件资源抽象管理、操作系统管理、应用管理、终端外设接入管理等多个层次的虚拟化技术。
将虚拟桌面以按需分配的方式提供给用户,使用户可以通过智能手机、平板电脑从任何地方、任何时间,任何网络连接方式安全且高效地连接到企业桌面办公环境,基于Web浏览器的客户端以及全Web 化的管理操作,大大简化了应用的部署和管理。通过简化管理和提高灵活性来降低桌面管理成本,同时提供给最终用户熟悉的PC 使用体验,企业数据中心级别的桌面可靠性,数据保护和灾难恢复能力。
四、结束语
虚拟化系统通过在数据中心服务器上来按需构建我们需要的桌面应用工作环境,云计算快速发展,正在引起新一轮的产业变革,数字化油田经过不断的发展,正逐渐向智慧油田转变,在应用环境的不断变化中,虚拟化技术也不断突飞猛进,一路高歌,为优化油田应用,乃至国内整个IT产业结构,对于提高硬件资源利用率,降低终端计算机硬件采购成本、降低终端能源消耗方面具有明显优势。消耗方面具有明显优势。
摘要：数字化油田乃至智慧油田中,计算机及网络资源的配置、优化、整合,一直是研究的重点内容,充分发挥IT资源功效,借鉴虚拟化技术,提升生产水平。虚拟化技术的应用,使得异地办公更加方便、快捷,结合手机App的应用,使得办公效率更加如鱼得水。
数字应用虚拟工程师 篇10
教育信息化对于促进教育公平、提高教育质量、创新教育模式具有支撑和带动作用。教育部要求“到2015年, 职业院校配备够用适用的计算机及其配套设备设施;90%的职业院校建成运行流畅、功能齐全的校园网, 信息技术能够支撑学校教育、教学、管理、科研等各项应用;85%的职业院校按标准建成数字校园”[1]。加速打造数字校园, 推进职业教育信息化, 是高职院校对信息化建设的共识。但是随着院校的发展, 相应的业务应用也不断地增多, 网络设备的能耗也越来越高, 投入的能源成本也在不断攀升。所以提高设备的能源效率成为校园网络系统降低运营成本的重点[2]。
对于如何提高校园网能源利用效率, 达到节能降耗, 建立低碳型网管中心成为课题团队所要研究的目标。
1虚拟技术的优势
虚拟技术出现的时间已经不短了, 但是真正利用在校园网中的还相对较少。对于校园网络中采用虚拟化技术简单归纳了以下几个优势:
(1) 可以大幅度提高硬件设备的使用效率, 降低建设投入成本; (2) 加快项目实施进度, 快速显现成效; (3) 提供信息化安全性, 减低因硬件故障及网络问题引发的业务中断和信息丢失现状; (4) 提供弹性扩展功能, 实现信息化资源需求的动态分配。
2校园网存在的问题
2.1过度的能源消耗
随着校园网的发展, 校园内部的应用平台与设备的持续增加, 能源成本也随之增加。根据现有校园网络设备运行调查, 平均每台服务器每天耗能1000W/H, 转换成电能大约是24度电。如果一个网络中心有4台服务器, 那么每天耗电是96度。4台服务器在安全范围允许的情况下大约能运行4-6个网络应用 (参见图1) 。
2.2资源利用率低下
校园网内部服务器使用效率低, 大量计算资源仅有3%被真正有效地使用。面向应用负载平原资源利用率是5%~20%, 导致大量的资源浪费。如果能有效透过虚拟化等手段提升系统使用率, 即可降低服务器数量, 进一步节省网络中心的用电需求。
2.3 CO2排放量增加
对于校园网中所用服务器设备的CO2排放量将达到人为排放量的2%, 大致相当于航空业的排放量, 带来更多的环境污染。如果能够减少服务器设备的使用, 能够更好地减少CO2的排放量, 达到低碳效果 (参见图2) 。
由此可以看出, 如何提高服务器的利用率, 降低服务器设备能耗, 降低服务器数量, 是校园网降低使用总能耗的关键。
2.4数据容灾中的资源浪费
容灾系统是指在相隔较远的异地, 建立两套或多套功能相同的IT系统, 互相之间可以进行健康状态监视和功能切换, 当一处系统因意外 (如火灾、地震等) 停止工作时, 整个应用系统可以切换到另一处, 使得该系统功能可以继续正常工作。容灾技术是系统的高可用性技术的一个组成部分, 容灾系统更加强调处理外界环境对系统的影响, 特别是灾难性事件对整个IT节点的影响, 提供节点级别的系统恢复功能[3] (参见图3) 。
在正常情况中, 每一套容灾系统至少需要两台服务器, 这样造成了资源的双倍投入。如果使用了虚拟化系统, 每一台物理机器虚拟出4台虚拟机。这样对于同样的两台服务器完全可以当作8台服务器使用 (参见图4) 。
3利用VMware虚拟化解决方案
数据表明, 利用VMware v Sphere, 客户通过能够将能源成本和能源消耗量降低多达80%[3]。v Sphere的绿色节能特性主要包括以下两个方面:
3.1服务器整合
现在大多数服务器和桌面在开启后仅有5%~15%的时间处于使用状态, 而大多数x86硬件在空闲状态下仍需消耗正常工作负载所需电量的60%~90%。VMware v Sphere的高级资源和内存管理功能, 可实现15∶1甚至更高的整合率, 因而可将硬件利用率提高到多达85%[5]。3.2分布式电源管理 (DPM)
完成虚拟化后, 称为“分布式电源管理 (DPM) ”的VMware Distributed Resource Scheduler (DRS) 功能还能够监控整个数据中心的利用率, 并智能地关闭不需要的物理服务器, 而不会影响应用程序和用户[6]。通过VMware v Sphere, 客户可以极大地减少能耗, 同时又不会降低可靠性或服务级别。
经过现实测试, 黑龙江建筑职业技术学院共有学生与教职员工10 000多人。负责提供学籍、选课、考勤、成绩、E-mail等服务的校园内部系统是由多达20多台实体服务器组成, 不但在系统管理上是非常沉重的负担, 每个月消耗的电力资源也非常可观。由于校园网各个网络系统的应用服务器环境非常复杂, 光是原厂设定就需要花上很多时间, 尤其部分实体服务器即将超过使用年限, 如何在淘汰时仍维持系统正常运作就是非常大的挑战。但是使用VMware v Sphere虚拟化平台后, 所有问题便一一迎刃而解, 不但系统维护变得非常简单, 还能动态调整内存、处理器等资源, 大幅提升设备的使用效率。”
目前网络中心已经将10台老旧的实体服务器, 转移到VMware v Sphere虚拟化平台上, 并且在管理工具v Center的协助下, 能够很轻易掌握应用服务器的运行状况。此外, 以往应用程序开发人员受限于测试服务器数量不足, 只能利用自己的电脑模拟测试应用软件的相容性与稳定度, 严重影响应用程序的开发质量[6]。现在借助VM-ware v Sphere虚拟化平台, 建立了多达15个测试环境后, 不但可以简化应用程序测试流程, 加快部署新应用服务的速度, 也大大提升了校园网络的工作效率。
经过数据测试, 在虚拟系统下服务器每月工作30天, 每天24小时, 如果按照电费情况为1元/度来计算 (参见图5) 。
结束语
校园网中利用VMware虚拟化组成了虚拟机服务管理平台, 彻底改变了原有的网站管理模式, 极大地提高了数据中心对外服务能力, 节约了网络应用服务器投入经费和服务器管理运行成本, 解决了原有网站运行模式中存在的长期隐患和服务器单点故障问题, 以及异构平台的提供问题, 为下一步按照标准建设数字校园, 实现低碳教育打下了一定的基础。
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