計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)硬件通信虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究

胡仕明

（嘉應(yīng)學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院，廣東梅州，514015）

0　引言

通信虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是一種采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)仿真實(shí)驗(yàn)的一項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)技術(shù)，主要面向教學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室。通過(guò)構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，在很大程度上可以打破時(shí)間上一級(jí)空間阻礙，突破時(shí)間、空間、設(shè)備量的限制。從而加強(qiáng)人們之間的溝通與交流。虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)相比其他系統(tǒng)具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與實(shí)驗(yàn)的完美融合，并且在構(gòu)建當(dāng)中成本更低、速度更快、方便管理。為了能夠全面發(fā)揮硬件通信虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的積極作用，需要做好系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作，保證系統(tǒng)高效、平穩(wěn)運(yùn)行。

1　計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)硬件通信虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)技術(shù)背景

1.1　Java技術(shù)

Java技術(shù)是一種軟件編程語(yǔ)言嗎，在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中應(yīng)用十分廣泛，由于Java技術(shù)自身的安全性更高，與計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生沖突。為了能夠提高Java技術(shù)應(yīng)用中的兼容性，在初期編程當(dāng)中需要設(shè)計(jì)二進(jìn)編碼功能，也可以讓存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)硬盤(pán)中的資源在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)共享。再者，應(yīng)用Java技術(shù)可以加強(qiáng)系統(tǒng)分配，這樣不僅可以在一定程度上減少感染病毒的幾率，提高系統(tǒng)安全性。但也要關(guān)注Java技術(shù)的弊端，包括運(yùn)行慢、字節(jié)碼高，從而造成資源浪費(fèi)。

1.2　VC++技術(shù)

VC++技術(shù)是一種編程語(yǔ)言，但是和其他編程語(yǔ)言存在差異，主要表現(xiàn)在VC++技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)可視化，具有傳統(tǒng)編程技術(shù)無(wú)法替代的特點(diǎn)。VC++技術(shù)可以將函數(shù)、數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝操作，結(jié)合不同數(shù)據(jù)與函數(shù)賦予不同權(quán)限，通常可以劃分為三種，包括私有成員、公有成員、保護(hù)成員。同時(shí)，應(yīng)用VC++技術(shù)更具靈活性、應(yīng)用字節(jié)少、運(yùn)行效率高，是當(dāng)今應(yīng)用較為廣泛的技術(shù)之一。

2　計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)硬件通信虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1　虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)整體設(shè)計(jì)

虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的主要應(yīng)用媒介就是多媒體技術(shù)，通過(guò)將虛擬實(shí)現(xiàn)技術(shù)和多媒體技術(shù)相融合，從而構(gòu)造出更加真實(shí)的虛擬場(chǎng)景，加強(qiáng)人們的視聽(tīng)體驗(yàn)，更好的在虛擬實(shí)驗(yàn)當(dāng)中完成教學(xué)任務(wù)。在虛擬系統(tǒng)運(yùn)行當(dāng)中，平臺(tái)設(shè)計(jì)的要求主要表現(xiàn)在：(1)具有虛擬現(xiàn)實(shí)功能。虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)出現(xiàn)的最終目的就是加強(qiáng)人機(jī)交流，設(shè)置主要目的是通過(guò)對(duì)現(xiàn)實(shí)生活各類(lèi)場(chǎng)景、活動(dòng)進(jìn)行仿真模擬，這樣即可全面加強(qiáng)人們的視聽(tīng)感受，不僅讓人們更好的掌握整個(gè)系統(tǒng)操作步驟和方法，也要在一定程度上虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的巨大優(yōu)勢(shì)。(2)仿真控制。虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，想要讓所模擬的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更加逼真，需要具有一定的真實(shí)性需求，并對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行仿真控制。客戶(hù)在虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)當(dāng)中，可以增強(qiáng)感知體驗(yàn)，這主要是利用了交互依托功能形式。操作用戶(hù)可以通過(guò)交互系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)自己感知要求。并且計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備要求是特殊器具，如3D鼠標(biāo)等。

2.2　通信虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)性能

（1）基于WEB桌面計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)硬件通信虛擬試驗(yàn)系統(tǒng)。仿真模擬過(guò)程中的真實(shí)性主要包括了空間、交互方法以及物理特性的三方真實(shí)性要求。結(jié)合虛擬空間和現(xiàn)實(shí)空間融合與隔離，從而提出標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)規(guī)范和要求，從而將整個(gè)虛擬系統(tǒng)劃分為三類(lèi)，包括沉浸式、桌面式、增強(qiáng)虛擬。這三種虛擬系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)WEB虛擬環(huán)境，構(gòu)建三維立體空間，并在交互過(guò)程中采用3D鼠標(biāo)完成操作。

（2）系統(tǒng)運(yùn)行效率與成像質(zhì)量。通過(guò)對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)建機(jī)理可知，在實(shí)際應(yīng)用中要掌握整個(gè)系統(tǒng)在單機(jī)形態(tài)下運(yùn)行情況，這就對(duì)計(jì)算機(jī)硬件提出了更高的要求，硬件性能會(huì)直接影響到虛擬實(shí)驗(yàn)開(kāi)展效果。所以，在展開(kāi)虛擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中，不僅要考慮整個(gè)系統(tǒng)的使用要求，也要結(jié)合用戶(hù)要求合理選擇硬件設(shè)施，確保符合實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)。

（3）實(shí)驗(yàn)設(shè)備拓展。當(dāng)今，計(jì)算機(jī)技術(shù)革新?lián)Q代非常快，特別是在計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備，例如因特爾在今年推出了第八代CPU、10系列顯卡等。為了能夠延長(zhǎng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整體應(yīng)用空間，避免使用周期過(guò)短的情況。所以，在計(jì)算機(jī)硬件投資過(guò)程中，需要預(yù)留一定的拓展空間，這樣即可延長(zhǎng)整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的使用周期。

（4）虛擬系統(tǒng)實(shí)則就是基于web桌面所構(gòu)建一種平臺(tái)。仿真技術(shù)在實(shí)際使用過(guò)程中具有一定真實(shí)性，主要表現(xiàn)在空間、物理、交互形式方面上。通過(guò)讓虛擬世界和現(xiàn)實(shí)世界相融合，可以提高人們?cè)诓僮鳟?dāng)中對(duì)客觀(guān)環(huán)境的要求，在虛擬系統(tǒng)實(shí)際使用當(dāng)中，通過(guò)web結(jié)合用戶(hù)需求創(chuàng)建虛擬環(huán)境，用戶(hù)只需要通過(guò)鼠標(biāo)等即可對(duì)整個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行可視化處理。

2.3　實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)模式

虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)模式可以劃分為兩類(lèi)，主要包括實(shí)驗(yàn)室半虛擬和無(wú)實(shí)驗(yàn)室全虛擬。半虛擬是一種融合計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和硬件設(shè)備實(shí)現(xiàn)的虛擬儀器面板到硬件設(shè)施中的物理轉(zhuǎn)化。該模式的應(yīng)用重點(diǎn)就是信息收集與控制，通過(guò)接口將相關(guān)設(shè)備插入到計(jì)算機(jī)中，通過(guò)物理相連的方法即可傳輸信號(hào)數(shù)據(jù)，并在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理，把模擬信號(hào)直接轉(zhuǎn)變成為數(shù)據(jù)。全虛擬系統(tǒng)運(yùn)行中主要是依托于互聯(lián)網(wǎng)，采用了仿真技術(shù)和虛擬技術(shù)，打造一個(gè)與現(xiàn)實(shí)環(huán)境類(lèi)似的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，在虛擬實(shí)驗(yàn)室當(dāng)中，用戶(hù)體驗(yàn)與感知也非常逼真。但通常都是使用半虛擬模式，這是因?yàn)槿摂M技術(shù)發(fā)展還不夠成熟，VR、AR等技術(shù)還處于初期發(fā)展階段，但隨著虛擬技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，全虛擬模式普及度也會(huì)逐漸提高。

3　結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)計(jì)算機(jī)信息技術(shù)不斷發(fā)展，也衍生出了硬件通信虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，由于該項(xiàng)技術(shù)可以將虛擬和現(xiàn)實(shí)融合，所以在教育、科研領(lǐng)域、軍事領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。整體來(lái)說(shuō)，虛擬技術(shù)發(fā)展還不夠成熟，在使用過(guò)程中存在著一定局限，這就需要不斷的突破阻礙，加強(qiáng)對(duì)虛擬技術(shù)的研究，給人們?nèi)粘Ｉ钐峁└颖憷浴?/p>