首頁(yè) > 優(yōu)秀范文 > 虛擬網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)
時(shí)間：2023-06-21 08:43:47
序論：速發(fā)表網(wǎng)結(jié)合其深厚的文秘經(jīng)驗(yàn)，特別為您篩選了11篇虛擬網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)范文。如果您需要更多原創(chuàng)資料，歡迎隨時(shí)與我們的客服老師聯(lián)系，希望您能從中汲取靈感和知識(shí)！
中圖分類號(hào)：TN919-34； TP273.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-373X(2011)24-0171-03
Design and Implement of Network Virtual Laboratory
LIU Ke-qin, PAN Xue-tao, ZHANG Mei-feng
(School of Photoelectric Engineering, Changzhou Institute of Technology, Changzhou 213002, China)
Abstract： The traditional way of physical instruments and simple data analysis is still used for experimental teachings in the most domestic colleges and universities. It exists many problems. A network-based virtual laboratory framework model was established with the network technology, virtual instrument technology and B/S architecture. A related virtual experiment such as phase difference measurement was designed, and Web publishing was implemented by means of LabVIEW software. Practice shows that the remote control and resource sharing can be achieved in the Web-based virtual laboratory. It can save the financing investment for the mass of equipments and instruments, provide a modern means for practice teaching, and help students to improve their creative ability.
Keywords： virtual laboratory; virtual instrument; LabVIEW; B/S
收稿日期：2011-07-13
基金項(xiàng)目：江蘇省高校自然科學(xué)研究指導(dǎo)性計(jì)劃項(xiàng)目：基于虛擬儀器的機(jī)械量測(cè)試與分析系統(tǒng)設(shè)計(jì);江蘇省教育廳基金資助項(xiàng)目（05KJD460014）
0 引 言
為更好地培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，國(guó)內(nèi)高校都加強(qiáng)了實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)。通過(guò)對(duì)理工科院校實(shí)踐教學(xué)情況的調(diào)研，發(fā)現(xiàn)普遍存在以下幾個(gè)主要問(wèn)題：首先，學(xué)生要得到良好的實(shí)踐訓(xùn)練，就需要購(gòu)置很多昂貴的教學(xué)儀器，但各高校普遍存在資金投入不足的問(wèn)題；其次，實(shí)驗(yàn)中各種元器件的損耗非常大，造成很大的浪費(fèi)，這也間接對(duì)教師和學(xué)生造成一定的心里壓力，實(shí)驗(yàn)中縮手縮腳，擔(dān)心損壞儀器，使得實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量得不到保證；最后，遠(yuǎn)程教育的發(fā)展使教學(xué)不再被限制于學(xué)校的課堂內(nèi)，教學(xué)過(guò)程中必然要遇到如何對(duì)遠(yuǎn)程用戶進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的問(wèn)題。
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和虛擬儀器技術(shù)［1-2］的迅速發(fā)展，充分利用“軟件就是儀器的”思想，將兩者結(jié)合，通過(guò)數(shù)據(jù)交換共享建成的虛擬實(shí)驗(yàn)室為以上問(wèn)題的解決提供了很好的方案。
1 網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室的體系結(jié)構(gòu)
網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室一般采用C/S模式和B/S模式2種體系結(jié)構(gòu)。B/S模式在標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)發(fā)維護(hù)、界面使用、客戶端要求、靈活性以及儀器的安全性等方面都比C/S模式具有更好的優(yōu)越性［3］，故該系統(tǒng)采用B/S模式構(gòu)建。結(jié)構(gòu)如圖1所示。
采用基于B/S模式的客戶端、Web服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和應(yīng)用程序服務(wù)器的三層次結(jié)構(gòu)，具有良好的適應(yīng)性及擴(kuò)展性。在遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)操作中使用虛擬儀器應(yīng)用程序，只需配備支持ActiveX的瀏覽器就可通過(guò)Internet登陸虛擬實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)站，向Web服務(wù)器提出實(shí)驗(yàn)請(qǐng)求，并進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作。登陸網(wǎng)站以后，瀏覽器會(huì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，從Web服務(wù)器中自動(dòng)載入包含了虛擬儀器模塊的實(shí)驗(yàn)網(wǎng)頁(yè)，這樣用戶不需要安裝任何專業(yè)軟件就可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，從而使客戶端的需求降到最低。
Web服務(wù)器的主要任務(wù)是將虛擬實(shí)驗(yàn)室以網(wǎng)站的形式在網(wǎng)絡(luò)中，同時(shí)還為遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)的安全運(yùn)行提供有效的管理與用戶認(rèn)證機(jī)制。遠(yuǎn)程用戶可以用Web瀏覽器訪問(wèn)此服務(wù)器，通過(guò)瀏覽器與Web服務(wù)器進(jìn)行交互，按照步驟完成遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)操作。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器用于存儲(chǔ)系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)信息，包括實(shí)驗(yàn)信息、實(shí)驗(yàn)管理信息以及系統(tǒng)管理信息等。應(yīng)用程序服務(wù)器在虛擬實(shí)驗(yàn)室中負(fù)責(zé)各個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)K的管理和調(diào)度。采用虛擬儀器語(yǔ)言設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)?zāi)K被集成在應(yīng)用程序服務(wù)器中，接收來(lái)自Web服務(wù)器的請(qǐng)求并做出響應(yīng)，完成信號(hào)的生成、數(shù)據(jù)分析以及結(jié)果顯示。
2 網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)
2.1 開(kāi)發(fā)與使用環(huán)境
網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室采用DreamWeaver軟件［4］開(kāi)發(fā)，各虛擬實(shí)驗(yàn)采用美國(guó)NI公司的圖形化編程語(yǔ)言LabVIEW設(shè)計(jì)，并生成為應(yīng)用程序?？蛻舳酥灰蠭nternet Explorer 5.0以上的瀏覽器并下載安裝NI公司免費(fèi)的LabVIEW Run-time Engine小程序即可順利完成各類虛擬實(shí)驗(yàn)［5］。
2.2 遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)室功能
以測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)核心課程實(shí)驗(yàn)為例，介紹網(wǎng)絡(luò)虛擬測(cè)控實(shí)驗(yàn)室的功能及典型程序設(shè)計(jì)。
遠(yuǎn)程虛擬測(cè)控實(shí)驗(yàn)室導(dǎo)航頁(yè)包括“實(shí)驗(yàn)室簡(jiǎn)介”、“實(shí)驗(yàn)室公告”、“使用說(shuō)明”以及“進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室”4部分。點(diǎn)擊“進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室”，打開(kāi)實(shí)驗(yàn)界面。如圖2所示。
圖2 遠(yuǎn)程虛擬測(cè)控實(shí)驗(yàn)室的模塊圖該部分包括信號(hào)分析與處理實(shí)驗(yàn)、測(cè)控系統(tǒng)特性分析實(shí)驗(yàn)、傳感器與檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)、形位誤差測(cè)量實(shí)驗(yàn)等4個(gè)模塊共24個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)應(yīng)用程序。每個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)，包含“實(shí)驗(yàn)原理”、“功能描述”、“實(shí)驗(yàn)示例”和“在線實(shí)驗(yàn)”四個(gè)模塊，層層遞進(jìn)，有利于啟發(fā)學(xué)生的思維。
2.3 基于LabVIEW的虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
下面以“信號(hào)分析與處理”模塊中的相位差測(cè)量實(shí)驗(yàn)為例詳細(xì)介紹虛擬實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法。
2.3.1 設(shè)計(jì)原理
本設(shè)計(jì)采用相關(guān)法實(shí)現(xiàn)兩同頻正弦信號(hào)的相位差測(cè)量，即利用兩信號(hào)的延時(shí)τ=0時(shí)的互相關(guān)函數(shù)值與其相位差的余弦值成正比的原理獲得相位差［6-7］。
假設(shè)有兩個(gè)含有噪聲的同頻信號(hào)x(t)，y(t)：x(t)=Asin(ω0t+φ0)+Nx(t)
y(t)=Bsin(ω0t+φ1)+Ny(t)
（1）式中：A，B分別為x(t)和y(t)的幅值；Nx，Ny分別為噪聲信號(hào)。
周期信號(hào)互相關(guān)函數(shù)的表達(dá)式為：Rxy(τ)=(1/T)∫T0x(t)y(t+τ)dt
（2）式中T為信號(hào)周期。將式（1）代入式（2），可得：Rxy(τ)=1T∫T0［Asin(ω0t+φ0)+Nx(t)］•
［Bsin(ω0(t+τ)+φ1)+Ny(t+τ)］dt
（3） 當(dāng)τ=0時(shí)，Rxy(0)=(1/T)∫T0［Asin(ω0t+φ0)+Nx(t)］•
［Bsin(ω0(t)+φ1)+Ny(t)］dt
（4） 理想情況下，噪聲與信號(hào)之間、噪聲與噪聲之間互不相關(guān)，積分后可得：Rxy(0)=AB2cos(φ1－φ0)
（5） 故兩信號(hào)的相位差：φ1－φ0=arccos［2Rxy(0)/AB］
（6）2.3.2 程序設(shè)計(jì)
程序設(shè)計(jì)時(shí)，使用LabVIEW程序中信號(hào)處理模塊自帶的互相關(guān)函數(shù)對(duì)兩信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，然后調(diào)用Array子模板上的Index Array函數(shù)，獲取τ=0時(shí)的互相關(guān)函數(shù)值。為得到相位差，執(zhí)行Functions>>Numeric>>Trigonometric>>Inverse Cosine操作，調(diào)入反余弦函數(shù)，并由運(yùn)算將相位差由弧度轉(zhuǎn)化為角度表示。程序代碼如圖3所示。
2.3.3 虛擬實(shí)驗(yàn)的遠(yuǎn)程
系統(tǒng)采用LabVIEW自帶的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)虛擬實(shí)驗(yàn)的遠(yuǎn)程［8］。LabVIEW網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器是LabVIEW的Remote Panels一部分，VI時(shí)首先打開(kāi)虛擬相位差測(cè)量的VI，啟動(dòng)Web服務(wù)器。選擇菜單中Tools>>Web PublishingTool，彈出的窗口是交互地創(chuàng)建和遠(yuǎn)程面板的主要窗口，如圖4所示。點(diǎn)擊Save to Disk，將會(huì)在Web服務(wù)器的根目錄下生成HTML文檔。隨后彈出一個(gè)對(duì)話框，其中包含生成的HTML文檔的URL網(wǎng)址，如圖5所示。
圖5 HTML文擋的URL用戶遠(yuǎn)程面板（Remote Panel）大大簡(jiǎn)化了遠(yuǎn)程應(yīng)用程序的生成，不需任何關(guān)于Java，CGI或其他第三方軟件工具編程，只需將生成的URL網(wǎng)址鏈接到相應(yīng)的“在線實(shí)驗(yàn)”模塊，就可以將本地實(shí)驗(yàn)室的功能帶到瀏覽器環(huán)境中。客戶端只需要安裝LabVIEW運(yùn)行引擎，不需要安裝LabVIEW，即可通過(guò)Web瀏覽器進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制［9-10］。用戶在線遠(yuǎn)程運(yùn)行相位差測(cè)量實(shí)驗(yàn)的界面如圖6所示。設(shè)置信號(hào)1幅值2 V，初始相位為30°；設(shè)置信號(hào)2幅值4 V，初始相位為90°；設(shè)置兩個(gè)信號(hào)的頻率均為2 Hz，采樣頻率為20 Hz，采樣點(diǎn)數(shù)為50點(diǎn)。程序計(jì)算得到的相位差為60°。
3 結(jié) 語(yǔ)
基于LabVIEW的虛擬實(shí)驗(yàn)把傳統(tǒng)儀器的測(cè)試功能用形象逼真的面板控件形成軟件模塊，能夠在計(jì)算機(jī)的協(xié)調(diào)下象實(shí)物儀器一樣完成測(cè)試、處理、分析、顯示等任務(wù)，得到了在實(shí)驗(yàn)室里相同的實(shí)驗(yàn)過(guò)程和測(cè)試結(jié)果。同時(shí)基于B/S結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)體系，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制、資源共享和數(shù)據(jù)共享，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)搬進(jìn)了課堂，搬上了網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了理論與實(shí)踐的完美融合，減少了設(shè)備資金的投入，改善了實(shí)驗(yàn)條件，促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法、手段的完善，徹底打破了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑兄趯W(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
參 考 文 獻(xiàn)
［1］ 雷振山.LabVIEW 7 Express實(shí)用技術(shù)教程［M］.北京：中國(guó)鐵道出版社，2004.
［2］ 楊運(yùn)強(qiáng).測(cè)試技術(shù)與虛擬儀器［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.
［3］ 張志敏，李賢敏.基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬實(shí)驗(yàn)室的研究［J］.實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2008（4）：160-163.
［4］ 屈喜龍，李正庚.ASP+Dreamweaver開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)網(wǎng)站實(shí)例薈萃［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.
［5］ 劉君華.基于LabVIEW的虛擬儀器設(shè)計(jì)［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2003.
［6］ 白鵬，王建華，劉君華.基于虛擬儀器的相位測(cè)量算法研究［J］.電測(cè)與儀表，2002（8）：19-22.
［7］ 曾孟雄，高威，楊濤.基于LabVIEW的數(shù)字相關(guān)測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì)［J］.三峽大學(xué)學(xué)報(bào)，2004（1）：48-50.
［8］ 孫燕蓮.基于Web的遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)室探究［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2010（10）：352-354.
【中圖分類號(hào)】TP311 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674－4810（2011）24－0041－01
一 網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及其主要功能的特點(diǎn)
網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為核心虛構(gòu)出三維可視的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，仿真復(fù)雜多變的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，支持實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的模擬、分析。學(xué)習(xí)者通過(guò)網(wǎng)頁(yè)訪問(wèn)的方式觀察逼真的模擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，并通過(guò)普通的圖形界面交互技術(shù)改變實(shí)驗(yàn)條件和參數(shù)，將各種虛擬儀器按實(shí)驗(yàn)要求、過(guò)程進(jìn)行操作或組裝，并從中獲得良好的個(gè)人體驗(yàn)或發(fā)現(xiàn)。它一般包括相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，有關(guān)的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備，實(shí)驗(yàn)對(duì)象以及實(shí)驗(yàn)信息資源等。
網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)屬于桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，在一定程度上具有虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的沉浸性、交互性和想象性特點(diǎn)，可以提供一些在現(xiàn)實(shí)中無(wú)法體驗(yàn)的情境，能避免真實(shí)實(shí)驗(yàn)或操作所帶來(lái)的各種危險(xiǎn)。徹底打破空間、時(shí)間的限制，學(xué)習(xí)者隨時(shí)進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)室操作儀器，進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)，共享儀器設(shè)備，共享數(shù)據(jù)，甚至和異地的學(xué)習(xí)者合作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)等。特別適合在實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、教學(xué)經(jīng)費(fèi)缺乏等低成本的限制條件下應(yīng)用，較適合于網(wǎng)絡(luò)教育和移動(dòng)學(xué)習(xí)。
二 網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的基本體系組成
1．表現(xiàn)層
展現(xiàn)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，用戶主要包括學(xué)習(xí)者、教師和管理員。通過(guò)注冊(cè)登錄，下載支持IE的3D瀏覽器插件后，即可進(jìn)入三維虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。用戶通過(guò)簡(jiǎn)單和友好的界面，可實(shí)現(xiàn)與虛擬實(shí)驗(yàn)的3D對(duì)象、虛擬角色的交互，或虛擬角色相互之間的交互。
2．業(yè)務(wù)邏輯層
服務(wù)器的主要作用是開(kāi)放式交互實(shí)驗(yàn)環(huán)境以及動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)的生成；網(wǎng)頁(yè)Web應(yīng)用服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)的主要作用則是提供Web接入服務(wù)、用戶認(rèn)證管理、賬號(hào)管理、動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)的生成。作為整個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的核心模塊，虛擬實(shí)驗(yàn)應(yīng)用服務(wù)器主要作用是控制和管理實(shí)驗(yàn)儀器、采集和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；交互控制影響學(xué)習(xí)者的實(shí)驗(yàn)請(qǐng)求并做出相應(yīng)的反應(yīng)，處理多用戶協(xié)同通信時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題。
3．?dāng)?shù)據(jù)訪問(wèn)層
主要是對(duì)原始數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)庫(kù)或者文本文件等存放數(shù)據(jù)的形式）的操作。數(shù)據(jù)庫(kù)主要包含用戶信息庫(kù)、3D對(duì)象服務(wù)器、知識(shí)庫(kù)、教學(xué)資源庫(kù)。用戶信息庫(kù)包含用戶（學(xué)習(xí)者、教師）的初始數(shù)據(jù)，如用戶個(gè)人信息、登錄信息、首次測(cè)試水平、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備信息和學(xué)習(xí)記錄等，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中。3D對(duì)象服務(wù)器包括3D場(chǎng)景模型、3D虛擬角色模型和3D實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備模型等。文件服務(wù)器包含Word、PPT等教學(xué)文本文檔以及預(yù)設(shè)的HTML模板。
三 網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)計(jì)
一是許多網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)功能更關(guān)注在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和行為的模擬演示，系統(tǒng)的交互性和監(jiān)控性有限。功能設(shè)計(jì)中需要增強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析和實(shí)驗(yàn)過(guò)程監(jiān)控等功能，從而增強(qiáng)教學(xué)的評(píng)價(jià)功能。二是網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)更多地集中于通過(guò)網(wǎng)絡(luò)共享實(shí)驗(yàn)資源，共享數(shù)據(jù)。支持多用戶協(xié)作式，分布式共享同一實(shí)驗(yàn)空間的系統(tǒng)并不多。分布式系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)能進(jìn)一步增強(qiáng)系統(tǒng)的實(shí)用性，同時(shí)帶來(lái)更大的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度。
四 網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)
1．環(huán)境建模技術(shù)
虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)儀器的建立是虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的重要內(nèi)容。常用的建模多使用3DMax、Maya等工具軟件完成。制作人員完成建模和貼圖的工作量比較大。數(shù)字三維掃描技術(shù)快速、精確地生成實(shí)體模型，與軟件建模方式相結(jié)合能夠縮短工作時(shí)間，提高效率。
2．實(shí)時(shí)三維圖形生成技術(shù)
三維圖形的生成技術(shù)已較為成熟，其關(guān)鍵是如何實(shí)現(xiàn)“實(shí)時(shí)”生成與顯示。對(duì)于具有一定復(fù)雜度的模型，如何達(dá)到實(shí)時(shí)顯示和便于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)哪康模忠ＷC圖形的幀率和質(zhì)量，需要進(jìn)一步研究。
3．立體顯示和傳感器技術(shù)
虛擬現(xiàn)實(shí)的沉浸感和交互能力依賴于立體顯示和傳感器技術(shù)的發(fā)展。現(xiàn)有的桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)大多使用鼠標(biāo)加鍵盤(pán)的WIMP圖形界面，在人機(jī)交互方式上存在著較大的局限性。近年來(lái)，手寫(xiě)板與觸摸式顯示屏等新興的人機(jī)交互設(shè)備大規(guī)模地進(jìn)入應(yīng)用領(lǐng)域，其更加自然的交互方式突破原有鼠標(biāo)加鍵盤(pán)的WIMP桌面系統(tǒng)，桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的二維交互方式帶來(lái)的約束，手寫(xiě)板技術(shù)和觸屏技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的跟蹤精度和跟蹤范圍也有待提高，因此有必要開(kāi)發(fā)新的三維顯示技術(shù)。
4．應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具
Based on Virtual Reality Technology of The Construction of the Network Virtual Chemical Laboratory Design
YAN Xiao-li ZHENG Yan-bin YAO Fei SU Jing-xia
【Abstract】This article first introduces the network based on virtual reality technology， virtual chemical laboratory of architecture， and then introduces the combination of 3ds Max software and VRML language implementation of virtual test scenarios interaction function and the method of animation effects theory， lays the foundation for the construction of network virtual laboratory.
【Key words】Virtual reality technology； Network virtual laboratory； 3ds Max； VRML
0 引言
隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域已經(jīng)深入到軍事、醫(yī)學(xué)、教育等各個(gè)領(lǐng)域。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室相比高效、開(kāi)放、靈活、用戶自定義等優(yōu)點(diǎn)決定了它在遠(yuǎn)程教育中的良好應(yīng)用前景，必將成為教學(xué)活動(dòng)的重要環(huán)節(jié)。
1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality，VR）是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心生成的一個(gè)三維空間的虛擬世界，借用專用設(shè)備為用戶提供關(guān)于視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)的感官的模擬，并通過(guò)鍵盤(pán)鼠標(biāo)等操作實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，使用戶有身臨其境之感。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的突出特征為“3I”，即 Immersion（沉浸性）、Imagination（想象性）、Interactive（交互性）[1]。根據(jù)用戶參與VR的形式以及沉浸的程度，本文用的是桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。
1989年，美國(guó)弗吉尼亞大學(xué)（University Of Vinginia）威廉?沃爾夫（William Wulf）教授首次提出了虛擬實(shí)驗(yàn)室的概念：用來(lái)描述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境[2]。本文要建立虛擬實(shí)驗(yàn)室就是基于互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下完成的網(wǎng)絡(luò)虛擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。
基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室指的是在網(wǎng)絡(luò)中創(chuàng)建一個(gè)可視化的三維環(huán)境，其中每個(gè)可視的三維模型代表一種實(shí)驗(yàn)對(duì)象，用戶通過(guò)對(duì)鼠標(biāo)和鍵盤(pán)的操作，可以模擬和仿真具體的試驗(yàn)對(duì)象、實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)的模擬，實(shí)現(xiàn)與真實(shí)實(shí)驗(yàn)環(huán)境下相一致的實(shí)驗(yàn)效果，達(dá)到同樣的教學(xué)目的和要求。
2 網(wǎng)絡(luò)虛擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)室體系結(jié)構(gòu)
網(wǎng)絡(luò)虛擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)室體系結(jié)構(gòu)主要由兩部分構(gòu)成：服務(wù)器端（Server）和客戶端（Client），如圖1所示。其中客戶端的功能是客戶通過(guò)直觀的界面操作來(lái)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。界面上有各種操作，都是基于模擬軟件，即虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。服務(wù)器端的主要功能則是及時(shí)響應(yīng)客戶端的請(qǐng)求。由于此軟件的訪問(wèn)量較之商業(yè)網(wǎng)站的訪問(wèn)量少很多，因此可以建立一個(gè)比較小的云平臺(tái)，當(dāng)客戶向服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求時(shí)，就把請(qǐng)求轉(zhuǎn)入云端進(jìn)行集中處理。但是為了避免多個(gè)客戶對(duì)共享資源的互斥訪問(wèn)，要采用并發(fā)處理機(jī)制，這樣才能及時(shí)的響應(yīng)客戶端的多用戶請(qǐng)求。
客戶端與服務(wù)器端的交互是通過(guò)一系列的協(xié)議和連接來(lái)實(shí)現(xiàn)的。客戶主機(jī)上安裝有支持Java語(yǔ)言的瀏覽器，Web服務(wù)器為Java Application，啟動(dòng)后服務(wù)器便會(huì)在端口偵聽(tīng)客戶端的請(qǐng)求。當(dāng)客戶端通過(guò)瀏覽器向Web服務(wù)器提出HTTP請(qǐng)求時(shí)，Web服務(wù)器就會(huì)通過(guò)HTTP協(xié)議把客戶所需要的文件資料傳送到瀏覽器上，此時(shí)客戶就可以在瀏覽器上閱讀了。在這一過(guò)程中，通信接口作為客戶端和服務(wù)器端的媒介，通過(guò)TCP/IP協(xié)議和數(shù)據(jù)庫(kù)接口進(jìn)行通信[3]。
3 實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景建模實(shí)現(xiàn)
虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的制作通常有如下三種途徑：第一是通過(guò)數(shù)碼相機(jī)或攝像機(jī)進(jìn)行實(shí)景拍攝，然后制成全景圖；第二是使用計(jì)算機(jī)編程的方法直接生成，常用的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言有VRML、OpenG、LX3D等；第三則是使用商品化的軟件制作虛擬的三維場(chǎng)景和動(dòng)畫(huà)，如用3ds Max、EON Studio等[4]。
為了使用戶最大程度上的“沉浸感”，要求虛擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景與真實(shí)實(shí)驗(yàn)環(huán)境高度一致。將虛擬實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)景的建模分為兩大類：一是實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)環(huán)境，包括實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部環(huán)境以及實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)設(shè)施；二是虛擬實(shí)驗(yàn)器材，包括實(shí)驗(yàn)器材以及實(shí)驗(yàn)藥品等。對(duì)于這些虛擬實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部構(gòu)造的實(shí)現(xiàn)不僅需要形似，更需要其在材質(zhì)、紋理、內(nèi)部結(jié)構(gòu)方面都十分逼真。
圖1 網(wǎng)絡(luò)虛擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)室體系結(jié)構(gòu)
對(duì)于虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境的建模，比如天花板、窗戶等的建?？刹捎脤?shí)景虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。實(shí)景虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)是對(duì)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的處理和再現(xiàn)，因而展現(xiàn)的是完全真實(shí)的場(chǎng)景。相比于利用3ds Max建模得到的效果，更能使用戶沉浸其中。
對(duì)于那些比較比較簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)藥品和儀器，由3ds Max建模實(shí)現(xiàn)。3ds Max建模軟件包含了基本的幾何模型，這些幾何模型不僅在建模時(shí)可以直接使用，也可以將其作為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的模型的創(chuàng)建。對(duì)于實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備而言，建模時(shí)最重要的是要根據(jù)實(shí)際情況賦予不同的物品不同的材質(zhì)。賦材質(zhì)時(shí)可以使用VRML中的Appearance （外觀節(jié)點(diǎn)）反應(yīng)造型的屬性。如物體的材質(zhì)、表面顏色、透明度等。
實(shí)驗(yàn)室很多其它場(chǎng)景如燒杯，藥品架、投影儀等的建模都可以采用以上的原理實(shí)現(xiàn)。
4 交互功能以及動(dòng)畫(huà)場(chǎng)景的實(shí)現(xiàn)
VRML是一種用于建立真實(shí)世界的場(chǎng)景模型或人們虛構(gòu)的三維世界的場(chǎng)景建模語(yǔ)言，它在3ds Max創(chuàng)造出的三維場(chǎng)景，不僅可以插入多種多種VRML節(jié)點(diǎn)，同時(shí)也可以將其直接導(dǎo)出到VRML中，因此可以利用VRML的傳感器節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中的交互功能以及動(dòng)畫(huà)效果。
4.1 交互功能實(shí)現(xiàn)
在虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，可通過(guò)VRML中的檢測(cè)、感知等節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)用戶和虛擬對(duì)象之間的交互。
根據(jù)用戶在場(chǎng)景中的動(dòng)作，將檢測(cè)器分為兩類：觸摸型的傳感器和感知型的傳感器。將動(dòng)作從廣義上分為兩類：一類是用戶的輸入設(shè)備對(duì)于對(duì)象的操作，一類是用戶和場(chǎng)景中的某對(duì)象接近的程度，對(duì)象進(jìn)而做出反應(yīng)。用戶在虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)中，將鼠標(biāo)作為主要的輸入設(shè)備，這時(shí)采用第一類檢測(cè)器檢測(cè)鼠標(biāo)單擊、指向和拖動(dòng)等動(dòng)作，從而對(duì)場(chǎng)景做出做出相應(yīng)的回應(yīng)。
以KMnO4制造O2實(shí)驗(yàn)為例，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要加熱，因此單擊鼠標(biāo)點(diǎn)燃酒精爐，此時(shí)觸摸型傳感器中的接觸檢測(cè)器節(jié)點(diǎn)（TouchSensor）可以很好地檢測(cè)鼠標(biāo)是否單擊了對(duì)象，從而做出反應(yīng)。在實(shí)驗(yàn)時(shí)難免會(huì)出現(xiàn)虛擬空間物體之間的碰撞，此時(shí)可以感知型傳感器中的碰撞傳感器節(jié)點(diǎn)（Collision）可以用來(lái)檢測(cè)何時(shí)用戶和虛擬空間中的造型發(fā)生碰撞并作出反應(yīng)，同時(shí)該節(jié)點(diǎn)中的ROUTE路由提交的事件可以啟動(dòng)一個(gè)聲音節(jié)點(diǎn)，使實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景更加真實(shí)。
對(duì)于一些復(fù)雜的計(jì)算、智能推理能力等，可以利用VRML的Script節(jié)點(diǎn)。Script節(jié)點(diǎn)包含一個(gè)程序腳本，可以定義和改變場(chǎng)景中對(duì)象的行為和外觀。在Script初始化時(shí)（即事件被檢測(cè)到時(shí)）調(diào)用程序腳本將事件和節(jié)點(diǎn)從VRML傳遞到Java程序中，同時(shí)將命令從Java程序傳遞到VRML中[5]。比如在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中處理自由落體及反彈就可以利用此節(jié)點(diǎn)。
4.2 動(dòng)畫(huà)場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)
對(duì)于VRML場(chǎng)景來(lái)說(shuō)，交互功能僅僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)場(chǎng)景的控制，為了達(dá)到虛擬現(xiàn)實(shí)的目的，還需要制造動(dòng)畫(huà)的效果。在VRML中實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà)實(shí)際上就是借助于時(shí)間檢測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)確定發(fā)生變化的時(shí)間，借助于描述場(chǎng)景中造型的狀態(tài)，利用外觀變化的內(nèi)插節(jié)點(diǎn)來(lái)控制他們的外觀和狀態(tài)隨著時(shí)間的變化以產(chǎn)生動(dòng)畫(huà)的效果。
VRML設(shè)計(jì)了許多插補(bǔ)器節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)不同的狀態(tài)變化，利用插補(bǔ)的方法構(gòu)建場(chǎng)景中的動(dòng)畫(huà)效果，如實(shí)現(xiàn)造型位置變化的位置插補(bǔ)器（PositionInterpolator）、實(shí)現(xiàn)方位變化的朝向插補(bǔ)器（OrientationInterpolator）、實(shí)現(xiàn)顏色變化的顏色插補(bǔ)器（Colour Interpolator）以及坐標(biāo)插補(bǔ)器（CoordinateInterpolator）等[6]。
仍然以KMnO4制造O2為例說(shuō)明，在此實(shí)驗(yàn)中涉及到的有藥品顏色的變化、O2的增加等動(dòng)態(tài)變化。這時(shí)可以采用時(shí)間傳感器和顏色插補(bǔ)器（Colour Interpolator）描述實(shí)驗(yàn)啟動(dòng)后KMnO4變?yōu)镸nO2時(shí)的顏色變化（紫色變?yōu)楹谏?；用位置插補(bǔ)器（PositionInterpolator）和時(shí)間傳感器來(lái)描述O2由少變多時(shí)的動(dòng)態(tài)效果。
5 結(jié)束語(yǔ)
基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室不僅彌補(bǔ)傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足，同時(shí)為教師提供了一個(gè)良好的教學(xué)環(huán)境、為學(xué)生提供了一個(gè)學(xué)習(xí)化學(xué)的平臺(tái)，同時(shí)為其它實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)改革與發(fā)展提供了技術(shù)支持，對(duì)于推動(dòng)教學(xué)體制的改革有及其深遠(yuǎn)的意義。
【參考文獻(xiàn)】
[1]段新昱.虛擬現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)與VRML編程[M].北京：高等教育出版社，2004：01.
[2]KOUZESRT， MYERS JD， WULFW A. Doing science on the In-ternet[J].IEEE ComputerSociety，1996，29（08）：40-46.
[3]范鵬軒，孫靜.一種Web3D虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的場(chǎng)景數(shù)據(jù)調(diào)度方法[J].科技廣場(chǎng)，2010（01）：107-109.
[4]文孟飛，陽(yáng)春華.網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建探析[J].廣東廣播電視大學(xué)學(xué)報(bào)，2004（04）：27-30.
[5]劉輝，金漢均.基于VRML虛擬實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)方法的研究[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2007，26（12）：225-227.
[6]胡小強(qiáng).虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)[M].北京郵電大學(xué)出版社，2005：255-257.
基金項(xiàng)目：河南師范大學(xué)國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（201210476065）。
作者簡(jiǎn)介：閆曉麗（1993―），女，河南平頂山人，本科，研究方向?yàn)樘摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù) 。
中圖分類號(hào)：G202 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 論文編號(hào)：1674-2117（2015）01-0083-04
引言
博物館是一個(gè)國(guó)家和地區(qū)社會(huì)進(jìn)步與人類文明發(fā)展程度的重要標(biāo)志，是物質(zhì)文明與精神文明建設(shè)的重要窗口。當(dāng)前，隨著全球信息化建設(shè)的深入推進(jìn)，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、移動(dòng)化的科技浪潮拓展了人們獲取資訊的途徑與方式。在此背景下，充分利用信息技術(shù)優(yōu)勢(shì)，創(chuàng)新博物館展示手段，讓科技助力知識(shí)傳播，讓知識(shí)傳播承載博物館的社會(huì)教育服務(wù)功能，是博物館數(shù)字化建設(shè)適應(yīng)信息時(shí)展的必然趨勢(shì)。
相關(guān)理論概述
1.全景技術(shù)概述
全景技術(shù)也稱為全景攝影或者虛擬實(shí)景，是一種基于靜態(tài)圖像在計(jì)算機(jī)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)的一種技術(shù)，它是使用相機(jī)環(huán)360度拍攝的一組或者多組照片通過(guò)無(wú)縫連接的方式拼接成一張全景圖像，并通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)全方位互動(dòng)式觀看的真實(shí)場(chǎng)景還原展示方式。[1]用戶可以使用IE瀏覽器或播放軟件在電腦平臺(tái)上利用鼠標(biāo)控制環(huán)視的方向，可360度旋轉(zhuǎn)觀看，給人一種全新的真實(shí)現(xiàn)場(chǎng)感和交互體驗(yàn)感。
全景技術(shù)的特點(diǎn)在于它突破了傳統(tǒng)三維技術(shù)的視角極限，免去了三維繁瑣建模渲染等工作，直接取景于真實(shí)場(chǎng)景，利用真實(shí)照片圖像結(jié)合JavaScript腳本語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)實(shí)景360度全方位展示，并可在全景展示中加入圖片、視頻、音頻、文字等多種媒體，使觀者不僅可以獲得整體的認(rèn)識(shí)，亦可深入其中某個(gè)場(chǎng)景、某個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行瀏覽觀看。360度全景可用于網(wǎng)絡(luò)、多媒體觸摸屏、大屏幕全屏投影、全景視頻、三維產(chǎn)品展示等，被廣泛應(yīng)用在房地產(chǎn)樓盤(pán)展示、虛擬旅游、虛擬教育等領(lǐng)域。[2]
2.數(shù)字博物館概述
博物館是為社會(huì)和社會(huì)發(fā)展服務(wù)、并向公眾開(kāi)放的非營(yíng)利性永久機(jī)構(gòu)，它以研究、教育、欣賞為目的，征集、保護(hù)、研究、傳播和展示人類及其環(huán)境的見(jiàn)證物。[3]數(shù)字博物館是建立在數(shù)字空間之上的博物館，是以采集、保護(hù)、管理和利用人類文化/自然遺產(chǎn)信息資源為目的，采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)等建立的信息網(wǎng)絡(luò)服務(wù)體系，是對(duì)實(shí)體博物館服務(wù)時(shí)間和展示空間的延伸與拓展。[4]
虛擬博物館是數(shù)字博物館的一種嶄新形式，它結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過(guò)圖像、文字、音頻、視頻、3D動(dòng)畫(huà)等多媒體信息表現(xiàn)方式將博物館的職能延伸到網(wǎng)絡(luò)上，打破了時(shí)空限制，為世界各地的觀眾提供展示和互動(dòng)服務(wù)，開(kāi)啟了博物館網(wǎng)絡(luò)虛擬展示的全新模式。
基于全景技術(shù)構(gòu)建博物館網(wǎng)絡(luò)虛擬展示的價(jià)值與意義
1.全景技術(shù)應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)虛擬展示的價(jià)值
全景漫游技術(shù)是基于全景圖像的真實(shí)場(chǎng)景虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，是目前全球范圍內(nèi)迅速發(fā)展并逐步流行的一種視覺(jué)新技術(shù)，它是通過(guò)專業(yè)的取景設(shè)備將場(chǎng)景以真實(shí)圖片的方式保存，然后通過(guò)后期合成將多組圖片高精度地拼接與修復(fù)，采用兼容性極高的Flash播放技術(shù)或HTML5技術(shù)，通過(guò)專業(yè)的合成軟件，開(kāi)發(fā)出運(yùn)行于不同環(huán)境的虛擬場(chǎng)景。[5]讓用戶在虛擬的環(huán)境中進(jìn)行交互觀察、交互作用，產(chǎn)生一種身臨其境的感受和體驗(yàn)。[6]相對(duì)于開(kāi)發(fā)虛擬漫游系統(tǒng)的三維掃描、三維建模等高難虛擬技術(shù)，360度全景技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面（見(jiàn)下表）：①圖像拍攝及合成的開(kāi)發(fā)難度與復(fù)雜程度較低，耗費(fèi)時(shí)間較短。②以采集場(chǎng)景圖像為基礎(chǔ)，真實(shí)還原物體的細(xì)節(jié)、質(zhì)感和色澤，避免了三維建模與貼圖渲染過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)偏差與圖片模糊和馬賽克等問(wèn)題[7]，場(chǎng)景真實(shí)性較好。③采用圖形圖像處理方式還原真實(shí)場(chǎng)景，圖像文件的數(shù)據(jù)量較小，對(duì)系統(tǒng)環(huán)境要求較低。④以Flas技術(shù)為外部擴(kuò)展平臺(tái)，可根據(jù)展示需求定制各種輔助功能（如添加音頻解說(shuō)、播放界面定制、漫游地圖等），并依托HTML5技術(shù)可為iPad用戶提供高清流暢、方便快捷的在線漫游體驗(yàn)，平臺(tái)兼容性好。⑤利用全景技術(shù)開(kāi)發(fā)漫游系統(tǒng)相比三維掃描的昂貴設(shè)備與虛擬建模的高開(kāi)發(fā)成本，其在設(shè)備購(gòu)買與人員組成方面耗費(fèi)較低，可實(shí)現(xiàn)低成本開(kāi)發(fā)虛擬博物館。
2.全景技術(shù)助力博物館網(wǎng)絡(luò)虛擬展示的意義
全景技術(shù)在博物館領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用開(kāi)啟了博物館在網(wǎng)絡(luò)展示、教育、宣傳等方面的新模式，推動(dòng)了實(shí)體博物館數(shù)字化、數(shù)字博物館網(wǎng)絡(luò)化、網(wǎng)絡(luò)博物館移動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合，彌補(bǔ)了實(shí)體博物館、傳統(tǒng)數(shù)字博物館在遠(yuǎn)程用戶體驗(yàn)與平臺(tái)兼容性方面的缺陷，實(shí)現(xiàn)了展品與觀眾之間的零距離交流與互動(dòng)，增強(qiáng)了在線漫游式的體驗(yàn)感，全方位提升了博物館的社會(huì)服務(wù)功能。與此同時(shí)，作為科普教育基地的重要組成部分，博物館承載著宣傳科學(xué)文化知識(shí)、提高全民文化素養(yǎng)的責(zé)任和使命，基于全景技術(shù)的博物館網(wǎng)絡(luò)虛擬展示的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，充分結(jié)合當(dāng)前數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化與移動(dòng)化的大數(shù)據(jù)時(shí)代優(yōu)勢(shì)，拓展了科普知識(shí)的傳播廣度與效度，體現(xiàn)了以科技助力文化傳播，以文化傳播惠及百姓的科普教育理念，進(jìn)一步提升了博物館網(wǎng)絡(luò)展示的科普教育功能。
基于全景技術(shù)的博物館網(wǎng)絡(luò)虛擬展示設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
1.設(shè)計(jì)思想
文章以遼寧古生物博物館的數(shù)字化建設(shè)子項(xiàng)目為例，采用360度全景漫游技術(shù)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了博物館的網(wǎng)絡(luò)虛擬展示效果，其核心設(shè)計(jì)思路主要包括以下幾個(gè)方面（如圖1）。
圖1
（1）前期分析
一是考察博物館展廳的實(shí)際情況，了解場(chǎng)景環(huán)境條件，結(jié)合博物館4層8個(gè)展廳的實(shí)際情況設(shè)計(jì)并制定構(gòu)建方案;二是設(shè)備與技術(shù)支持，依據(jù)場(chǎng)景實(shí)際情況配備項(xiàng)目實(shí)施所需的相關(guān)設(shè)備與技術(shù)人員，為任務(wù)順利開(kāi)展提供支持。
（2）實(shí)施流程
一是根據(jù)每個(gè)展廳場(chǎng)景情況設(shè)計(jì)出各自展廳的全景圖像拍攝方案，并依據(jù)全景拍攝方案進(jìn)行實(shí)地拍攝，然后對(duì)采集的圖像組進(jìn)行后期全景圖拼接;二是收集與處理虛擬博物館建設(shè)所需要的多媒體素材與相關(guān)資料;三是利用全景漫游制作系統(tǒng)搭建數(shù)字博物館的模塊框架，完成在線漫游網(wǎng)絡(luò)虛擬博物館的圖文、動(dòng)畫(huà)、影像等資料的合成與構(gòu)建。
（3）預(yù)期效果
輸出全景漫游制作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的成品文件，調(diào)試產(chǎn)品的運(yùn)行環(huán)境與平臺(tái)兼容性，力爭(zhēng)構(gòu)建出高質(zhì)量、低傳輸、好操作、跨平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)虛擬博物館。
2.實(shí)施過(guò)程
（1）全景圖像采集與制作
全景圖像主要有柱形全景、球形全景、對(duì)象全景三種。遼寧古生物博物館的網(wǎng)絡(luò)虛擬展示是基于制作成本較低的球形全景技術(shù)開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)的。球形全景是以目標(biāo)景點(diǎn)的某一觀察點(diǎn)為中心，使觀察者既能看到水平環(huán)360度的景觀效果，又能看到垂直環(huán)180度的景觀效果，即形成360×180的全視角效果，球形全景中加入了天和地的感覺(jué)，全景的視覺(jué)范圍更加開(kāi)闊。[8]拍攝全景的設(shè)備主要包括單反相機(jī)、廣角鏡頭、全景云臺(tái)、三腳架。合成全景的軟件主要有圖形拼接軟件Autopano Giga或PTGui Pro、圖形處理軟件Photoshop、全景制作軟件pano2vr等幾種。
圖像拍攝
圖像拍攝是全景制作過(guò)程中的關(guān)鍵步驟，關(guān)系到素材在后期能否順利拼接的問(wèn)題。因此，圖像采集過(guò)程中拍攝者應(yīng)掌握相機(jī)的擺放方法與拍攝技巧（如圖2）。①使用三腳架固定全景云臺(tái)，確定好相機(jī)的垂直角度，保證相機(jī)在一個(gè)中心點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，確保拍攝轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的圖像采集在同一水平面，如果條件允許最好配備水平儀。②拍攝者環(huán)繞水平一周拍攝10～15張照片，并保證每張照片有10%～20%的重疊用于后期拼接，在曝光時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，保持相機(jī)穩(wěn)定不動(dòng)，保證圖像清晰度。③拍攝圖像時(shí)上下都要留出一定的多余空間，避免后期合成的全景照片剪裁時(shí)破壞主體。④拍攝過(guò)程中圖像拼縫的地方盡量避免正在運(yùn)動(dòng)的景物，拍攝時(shí)動(dòng)作要快，減少由于其位置變化給后期制作帶來(lái)的麻煩。⑤補(bǔ)拍天與地，如果機(jī)位正下方為有規(guī)則且連續(xù)的圖案或不規(guī)則且非連續(xù)性圖案，需要對(duì)地面和天空補(bǔ)拍，以備后期合成修復(fù)使用。完成一圈的拍攝后得到的圖像數(shù)據(jù)就可以通過(guò)軟件進(jìn)行拼接（如圖3）。
圖像處理
在圖像拍攝過(guò)程中，由于光線、場(chǎng)景凌亂等因素造成的圖像拍攝效果較差時(shí)，開(kāi)發(fā)者可根據(jù)需要對(duì)圖像進(jìn)行后期處理。例如，利用HDR技術(shù)處理圖像的亮處、暗處、鏡面反射等不良效果;利用Photoshop調(diào)整畫(huà)面亮度/對(duì)比度、曲線等，擦除或修復(fù)場(chǎng)景中不需要的元素;同時(shí)注意全景圖像拼接過(guò)程中缺少的頂和底，即天和地，通過(guò)修補(bǔ)實(shí)現(xiàn)無(wú)瑕疵的全景圖片，進(jìn)而達(dá)到理想效果。
圖像合成
全景圖制作的最后階段就是圖像拼接，即將水平360度旋轉(zhuǎn)拍攝的照片，拼接成一張?jiān)谄矫嫔峡瓷先ズ軓V范圍的照片，使得生成的全景展示地圖能夠還原當(dāng)時(shí)拍攝的真實(shí)景象。本案例采用Autopano Giga軟件進(jìn)行全景自動(dòng)拼接，主要操作步驟如下：①打開(kāi)Autopano Giga軟件，執(zhí)行“文件―導(dǎo)入”，在彈出對(duì)話框中選擇拍攝好的一組圖像，導(dǎo)入圖像。②執(zhí)行“檢測(cè)”，系統(tǒng)自動(dòng)匹配關(guān)鍵點(diǎn)（如下頁(yè)圖4），進(jìn)行初步全景合成。③執(zhí)行“編輯”合成全景圖像開(kāi)始，適當(dāng)調(diào)整圖像視覺(jué)效果與尺寸，完成合成。④執(zhí)行“文件―導(dǎo)出”，輸出合成后的全景圖像（如下頁(yè)圖5）。依照上述步驟完成對(duì)博物館展廳全部圖像組的全景拼接工作。
（2）全景漫游系統(tǒng)制作
本案例使用Pano2VR漫游軟件開(kāi)發(fā)遼寧古生物博物館的虛擬展示系統(tǒng)。主要步驟如下：①啟動(dòng)軟件，在輸入功能模塊中執(zhí)行“選擇輸入”，根據(jù)展廳參觀順序?qū)肴皥D。②使用交互熱點(diǎn)制作場(chǎng)景快速鏈接，利用皮膚編輯器制作參觀導(dǎo)覽地圖（如圖6）。③使用皮膚編輯器的圖片添加功能，制作展版、藏品內(nèi)容的大圖展示，使用媒體功能添加展示的視頻或講解音頻。④制作漫游導(dǎo)航控制按鈕和使用幫助信息。⑤設(shè)置輸出參數(shù)與格式，制作完成的漫游系統(tǒng)，為了提高漫游系統(tǒng)的高度兼容性建議輸出Flash/HTML5格式的文件以適用多平臺(tái)的使用需求。
（3）產(chǎn)品展示
架構(gòu)與設(shè)置網(wǎng)絡(luò)虛擬博物館的服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)連接地址，將開(kāi)發(fā)好的虛擬博物館嫁接到互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行展示與傳播，為全民提供網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程參觀與使用（如圖7）。
總結(jié)
當(dāng)前，隨著全球信息化建設(shè)的深入推進(jìn)，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、移動(dòng)化的科技浪潮正以多樣的方式和途徑拓展著人們獲取資訊的渠道。文中案例采用全景技術(shù)構(gòu)建遼寧古生物博物館的網(wǎng)絡(luò)虛擬展示，切實(shí)地利用了信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)媒體優(yōu)勢(shì)，體現(xiàn)了信息技術(shù)與博物館網(wǎng)絡(luò)展示的有機(jī)結(jié)合，開(kāi)創(chuàng)了遼寧古生物博物館數(shù)字化展示的新模式，對(duì)提升網(wǎng)絡(luò)科普教育，宣傳科普知識(shí)，擴(kuò)大博物館的社會(huì)影響力等具有實(shí)際意義。
參考文獻(xiàn)：
[1]蔡田露，高俊強(qiáng).360°全景技術(shù)與應(yīng)用分析[J].現(xiàn)代測(cè)繪.2012（11）.
[2]王鴻飛.淺析360全景技術(shù)及其應(yīng)用[J].廣東科技.2012，21（15）.
[3]陳剛.數(shù)字博物館概念、特征及其發(fā)展模式探析[J].中國(guó)博物館，2007（9）.
[4]陳剛，?？讖?qiáng).數(shù)字博物館及其相關(guān)問(wèn)題分析[J].智能建筑與城市信息，2004（9）.
[5]王瑩.360°全景技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)虛擬展示的實(shí)踐與應(yīng)用[C].第十六屆中國(guó)科協(xié)年會(huì)――分16以科學(xué)發(fā)展的新視野，努力創(chuàng)新科技教育內(nèi)容論壇論文集，2014.
1 VLAN技術(shù)的局限性
在服務(wù)器虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)后，數(shù)據(jù)中心內(nèi)部虛擬服務(wù)器（VM）的數(shù)量較之原物理實(shí)體機(jī)在數(shù)量上有了明顯提升，與之對(duì)應(yīng)的VM虛擬網(wǎng)卡的MAC地址數(shù)量也隨之增加，當(dāng)VM數(shù)量很多時(shí)，會(huì)導(dǎo)致交換機(jī)的MAC地址表溢出，從而引發(fā)數(shù)據(jù)幀的丟棄及大量的廣播幀產(chǎn)生，嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)的性能。
其次，大規(guī)模的數(shù)據(jù)中心建立并提出互聯(lián)互通的需求背景下，原先用于劃分?jǐn)?shù)據(jù)中心虛擬網(wǎng)絡(luò)的VLAN技術(shù)不再能夠滿足需求，傳統(tǒng)的VLAN技術(shù)其VLAN ID的位數(shù)為12比特，最多只能支持4094個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)可用。即便可以通過(guò)相應(yīng)技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)展，但對(duì)于云計(jì)算服務(wù)的不斷普及，業(yè)務(wù)量的不斷增長(zhǎng)，顯然不能滿足這種擴(kuò)展需求。
再者，在VLAN網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，虛擬機(jī)只能在2層網(wǎng)絡(luò)內(nèi)遷移，并且為了能夠支持虛擬機(jī)的遷移，需要對(duì)2層網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行Vlan預(yù)配置，因而造成VLAN配置的混亂，影響VLAN廣播域的隔離，降低了網(wǎng)絡(luò)的效率。
最后，對(duì)于云數(shù)據(jù)中心的大二層需求在原有二層網(wǎng)絡(luò)下的特性與協(xié)議已經(jīng)不再適用，嘗試二層協(xié)議三層化是基本方向之一，VXLAN就是這樣一個(gè)將二層數(shù)據(jù)包封裝入三層包內(nèi)技術(shù)。
2 VXLAN技術(shù)簡(jiǎn)介
VXLAN是一種隧道封裝技術(shù)，能將二層報(bào)文用三層協(xié)議進(jìn)行封裝，對(duì)二層網(wǎng)絡(luò)在三層范圍進(jìn)行擴(kuò)展，從而實(shí)現(xiàn)跨地域的二層互連。技術(shù)原理是通過(guò)引入一個(gè)UDP格式的外層隧道，使得原有數(shù)據(jù)報(bào)文內(nèi)容作為用戶數(shù)據(jù)形式來(lái)傳輸，可以讓原始2層幀數(shù)據(jù)輕而易舉的在二三層網(wǎng)絡(luò)中傳送。每個(gè)覆蓋域被稱為VXLAN segment，ID是由位于VXLAN數(shù)據(jù)包頭中的VXLAN Network Identifier（VNI）標(biāo)識(shí)的。VNI字段包含24 bits，故segments最大數(shù)量為2的24次方，約合16M個(gè)。只有在相同VXLAN segment內(nèi)的虛擬機(jī)之間才可以相互通信。如圖1。
2.1 VTEP
VTEP（VXLAN Tunnel End Point）隧道端點(diǎn)，用來(lái)完成VXLAN報(bào)文的封裝和解封裝，實(shí)現(xiàn)物理網(wǎng)絡(luò)和虛擬網(wǎng)絡(luò)的隔離，一般位于擁有虛擬機(jī)的宿主機(jī)中，因此VNI和VXLAN隧道只有VTEP可見(jiàn)，對(duì)于虛擬機(jī)是透明的，不同的VXLAN segment中只允許具有相同MAC地址的虛擬機(jī)。并且VTEP也可以位于物理交換機(jī)或物理主機(jī)中，甚至可以使用軟件來(lái)定義。VTEP之間完全是通過(guò)3層協(xié)議交互與Router相連，如圖2。
2.2 Vxlan網(wǎng)關(guān)
如果需要VXLAN網(wǎng)絡(luò)和非VXLAN網(wǎng)絡(luò)連接，必須使用VXLAN網(wǎng)關(guān)才能把VXLAN網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行橋接，完成VXLAN ID和VLAN ID之間的映射和路由，和VLAN一樣，VXLAN網(wǎng)絡(luò)之間的通信也需要3層設(shè)備的支持，即VXLAN路由的支持。同樣VXLAN網(wǎng)關(guān)可由硬件和軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。從封裝的結(jié)構(gòu)上來(lái)看，VXLAN提供了將2層網(wǎng)絡(luò)overlay在3層網(wǎng)絡(luò)上的能力，如圖3。
3 VXLAN技術(shù)優(yōu)勢(shì)
第一，靈活性強(qiáng)，VXLAN通過(guò)隧道技術(shù)來(lái)構(gòu)建可以跨越多個(gè)3層網(wǎng)絡(luò)的虛擬2層網(wǎng)絡(luò)，使VM可以在物理位置分散的數(shù)據(jù)中心之間進(jìn)行遷移，擺脫了原來(lái)VM的遷移只能在同網(wǎng)段的二層網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行的地理位置限制。
第二，VXLAN數(shù)據(jù)包是在標(biāo)準(zhǔn)的第3層IP網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行，不需要對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改造；除VXLAN網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)中的其他設(shè)備不需要識(shí)別虛擬機(jī)的MAC地址，減輕了交換設(shè)備的MAC地址學(xué)習(xí)壓力，提升了設(shè)備性能。
第三，VXLAN通過(guò)采用MAC in UDP的封裝延伸了2層網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)物理網(wǎng)絡(luò)與虛擬網(wǎng)絡(luò)解耦，去除了物理網(wǎng)絡(luò)IP地址和廣播域的限制，VM的遷移可以實(shí)現(xiàn)跨越3層網(wǎng)絡(luò)，極大降低了網(wǎng)絡(luò)管理的難度。
第四，VXLAN技術(shù)通過(guò)24bit的VNI可以支持多達(dá)16M的VXLAN段的網(wǎng)絡(luò)隔離，對(duì)用戶進(jìn)行隔離和標(biāo)識(shí)不再受到限制，可以滿足云數(shù)據(jù)中心未來(lái)業(yè)務(wù)的邏輯網(wǎng)段分隔的需求。
4 VXLAN部署場(chǎng)景
4.1 同VXLAN間的部署
VXLAN多用于數(shù)據(jù)中心的虛擬機(jī)化環(huán)境中，可以穿越機(jī)架甚至是數(shù)據(jù)中心。如圖2兩個(gè)宿主機(jī)Server1和Server2，對(duì)于物理位置沒(méi)有要求，可以在任意區(qū)域，只需與3層網(wǎng)絡(luò)相連即可，其本質(zhì)是VETP可以跨越3層網(wǎng)絡(luò)。
圖2中有2個(gè)VXLAN覆蓋網(wǎng)絡(luò)：
VNI=11表示為[{Server1[VM1-1]}， {Server1[VM1-2]}， {Server2[VM2-3]}]
VNI=22表示為[{Server1[VM1-3]}， {Server2[VM2-1]}， {Server2[VM2-2]}]
4.2 VXLAN與非VLXAN間的部署
VXLAN網(wǎng)絡(luò)和非VXLAN網(wǎng)絡(luò)互連就得需要VXLAN網(wǎng)關(guān)，VXLAN網(wǎng)關(guān)上同時(shí)存在兩種類型的端口：VXLAN端口和普通端口。當(dāng)收到從VXLAN網(wǎng)絡(luò)到普通網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)時(shí)，VXLAN網(wǎng)關(guān)去掉外層包頭，根據(jù)內(nèi)層的原始幀頭轉(zhuǎn)發(fā)到普通端口上；當(dāng)有數(shù)據(jù)從普通網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入到VXLAN網(wǎng)絡(luò)時(shí)，VXLAN網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)打上外層包頭，并根據(jù)原始VLAN ID對(duì)應(yīng)到一個(gè)VNI，同時(shí)去掉內(nèi)層包頭的VLAN ID信息。如果VXLAN網(wǎng)關(guān)發(fā)現(xiàn)一個(gè)VXLAN包的內(nèi)層幀頭上還帶有原始的二層VLAN ID，會(huì)直接將這個(gè)包丟棄。之所以這樣是因?yàn)閂XLAN并不依賴VLAN ID進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，無(wú)法判斷VLAN ID的正確性。
對(duì)于VTEP、VXLAN網(wǎng)關(guān)的形態(tài)，可以是虛擬交換機(jī)，也可以是物理交換機(jī)。通過(guò)物理交換機(jī)實(shí)現(xiàn)服務(wù)器與軟件虛擬VTEP的通信，以及使用專用交換機(jī)實(shí)現(xiàn)VXLAN網(wǎng)關(guān)相搭配的模式，從而承載超大規(guī)模的流量轉(zhuǎn)發(fā)，避免系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的瓶頸產(chǎn)生，相對(duì)而言也是當(dāng)前最優(yōu)的部署方法。
5 結(jié)束語(yǔ)
雖然說(shuō)VXLAN已經(jīng)在某些領(lǐng)域得到了應(yīng)用，可以很清楚的將虛擬網(wǎng)絡(luò)與物理設(shè)施區(qū)分開(kāi)，但并不是說(shuō)它可以徹底代替VLAN技術(shù)，如果某個(gè)數(shù)據(jù)中心內(nèi)有超過(guò)200個(gè)以上的虛擬機(jī)，那么VXLAN是個(gè)不錯(cuò)的選擇。如果數(shù)據(jù)中心規(guī)模不大，且只有少量邏輯網(wǎng)，那么久經(jīng)考驗(yàn)的VLAN技術(shù)仍舊可以滿足。
參考文獻(xiàn)
中圖分類號(hào)：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9599(2011)21-0000-02
Computer Virtual Network Experiment Achievement in Colleges and University Experimental Teaching
Wei Lai1,Wu Jian2
(1.Jiangxi Industry Polytechnic College,Modern Education Center,Nanchang 330039,China;2.Jiangxi Industry Polytechnic College,Nanchang 330039,China)
Abstract:The integrated use of multimedia virtual laboratory,computers, virtual reality technology,the experiment is no longer limited by time and space to solve the lack of equipment can not be conducted due to experimental problems in the protection of the quality of education plays an important role.Purpose is to train students to practice in a real scenario experimental skills through virtual experiments between theory and practice in the experiment as a bridge to achieve the teaching from a teacher-centered to student-centered transformation,and ultimately the formation of educational service concept.
Keywords:Computer;Virtual network experiment;Experimental teaching
實(shí)驗(yàn)教學(xué)是教學(xué)過(guò)程的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，許多學(xué)習(xí)科目都是以實(shí)驗(yàn)課程為基礎(chǔ)的，尤其是對(duì)于一些實(shí)踐性較強(qiáng)的學(xué)科。例如：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、電子商務(wù)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)等等。實(shí)驗(yàn)對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作能力和解決問(wèn)題的能力是至關(guān)重要的，學(xué)生的大部分實(shí)踐能力都是通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到的。在遠(yuǎn)程教育教學(xué)模式中，學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)校與學(xué)生在空間上分離，學(xué)生到學(xué)校實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)已不太可能。但相對(duì)于傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)不受時(shí)空限制，以其安全性、交互性和開(kāi)放性而受到廣泛的關(guān)注。近年來(lái)，計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與虛擬技術(shù)迅速發(fā)展，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)成為可能，網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)已成為遠(yuǎn)程教學(xué)研究的重要方面。這種新型的教學(xué)形式，很大程度上沖擊了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，為我國(guó)的素質(zhì)教育教學(xué)帶來(lái)新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。
一、虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)勢(shì)在必行
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在當(dāng)今社會(huì)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，并且需要大批熟練掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)人才，這無(wú)疑是對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)提出了更高的要求。要讓學(xué)生熟練掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)驗(yàn)實(shí)踐是非常重要的教學(xué)環(huán)節(jié)。然而，由于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備價(jià)格高等問(wèn)題，許多學(xué)校根本無(wú)法建設(shè)完善的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)環(huán)境。因此，運(yùn)用虛擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革工作勢(shì)在必行。虛擬實(shí)驗(yàn)是利用當(dāng)今先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，從而達(dá)到降低成本，提高效率的目的。它使實(shí)驗(yàn)不再受時(shí)間空間的限制，解決許多學(xué)校因設(shè)備欠缺而無(wú)法開(kāi)展實(shí)驗(yàn)的問(wèn)題，在保障教育質(zhì)量方面起著重要作用。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)用于虛擬實(shí)驗(yàn)，能夠很好地模擬真實(shí)實(shí)驗(yàn)情況，使實(shí)驗(yàn)更直觀，更真實(shí)。虛擬實(shí)驗(yàn)有著真實(shí)實(shí)驗(yàn)無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。
（一）經(jīng)濟(jì)性。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)需要借助于具體的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，而設(shè)備價(jià)格昂貴，損耗大，實(shí)驗(yàn)成本高。而虛擬實(shí)驗(yàn)中的虛擬設(shè)備不存在著磨損、破壞，可反復(fù)使用。既滿足了教學(xué)要求，又能提高辦學(xué)效益。
（二）開(kāi)放性。虛擬實(shí)驗(yàn)打破了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的模式，實(shí)驗(yàn)者不再受到時(shí)間、空間上的制約，可隨時(shí)、隨地進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)站，選擇相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作。實(shí)驗(yàn)者還可根據(jù)需要，選擇不同的實(shí)驗(yàn)伙伴，共同完成實(shí)驗(yàn)。
（三）針對(duì)性。利用計(jì)算機(jī)的模擬功能、動(dòng)畫(huà)效果、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)緩慢過(guò)程的快速化或快速過(guò)程的緩慢化，使學(xué)生加深理解。實(shí)驗(yàn)者還可隨時(shí)控制實(shí)驗(yàn)的進(jìn)展，實(shí)驗(yàn)中相應(yīng)的數(shù)據(jù)也可以按其需求反饋給操作者。
（四）安全性。一些實(shí)驗(yàn)危險(xiǎn)性比較高，若操作疏忽，容易對(duì)操作者造成危害，而虛擬實(shí)驗(yàn)卻無(wú)任何危險(xiǎn)。對(duì)有毒有害、污染環(huán)境和破壞性實(shí)驗(yàn)，也可在虛擬實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成。
二、當(dāng)前遠(yuǎn)程教育模式下實(shí)驗(yàn)的不足
現(xiàn)階段網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)還沒(méi)有統(tǒng)一的定義和體系結(jié)構(gòu)，各個(gè)學(xué)校和研究機(jī)構(gòu)在開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)時(shí)，由于對(duì)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)的不同，開(kāi)發(fā)方式各異，開(kāi)發(fā)出的網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)不具有通用性，造成網(wǎng)絡(luò)資源的極大浪費(fèi)。同時(shí)，由于沒(méi)有統(tǒng)一的開(kāi)發(fā)方法指導(dǎo)，系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)只能由專業(yè)人士進(jìn)行，開(kāi)發(fā)成本極高，根本無(wú)法體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)的優(yōu)越性。因此，對(duì)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，提出一種通用的開(kāi)發(fā)方式有著重要的意義。
三、新的網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)體系結(jié)構(gòu)
（一）文檔庫(kù)、元件庫(kù)和策略庫(kù)。1.文檔庫(kù)。存儲(chǔ)虛擬實(shí)驗(yàn)室的描述信息，主要包括虛擬實(shí)驗(yàn)室信息庫(kù)、虛擬實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目信息庫(kù)和實(shí)驗(yàn)用戶信息庫(kù)。虛擬實(shí)驗(yàn)室信息庫(kù)描述了虛擬實(shí)驗(yàn)室的名稱、類別、能夠進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、各種屬性等。在網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)體系結(jié)構(gòu)中，虛擬實(shí)驗(yàn)室是通過(guò)創(chuàng)建對(duì)象建立的，因此在信息庫(kù)中還必須存儲(chǔ)對(duì)象的名稱，這樣學(xué)生在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室時(shí)，系統(tǒng)將根據(jù)信息庫(kù)的描述創(chuàng)建并初始化實(shí)驗(yàn)室；虛擬實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目信息庫(kù)存儲(chǔ)了具體的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的名稱、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的性質(zhì)、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)、實(shí)驗(yàn)所需儀器或設(shè)備的名稱、ID 號(hào)以及以往學(xué)生實(shí)驗(yàn)得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等等。用戶信息庫(kù)紀(jì)錄了虛擬實(shí)驗(yàn)室用戶的注冊(cè)信息，由用戶管理模塊負(fù)責(zé)更新。2.元件庫(kù)。存儲(chǔ)虛擬儀器或設(shè)備的相關(guān)信息。不管是何種類型的實(shí)驗(yàn)設(shè)備或儀器，我們總可以將其抽象為具有輸入、輸出接口和特定操作方式的對(duì)象。為實(shí)現(xiàn)最大程度的仿真和控制的方便，利用面向?qū)ο蠹夹g(shù)將虛擬儀器的屬性和操作方式封裝成對(duì)象存儲(chǔ)到元件庫(kù)中，當(dāng)學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室選擇相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備后，系統(tǒng)將創(chuàng)建這些對(duì)象的實(shí)例，控制模塊獲取學(xué)生的輸入（通過(guò)鼠標(biāo)、鍵盤(pán)或其他輸入設(shè)備），并調(diào)用對(duì)象開(kāi)放的接口對(duì)元件進(jìn)行控制。在對(duì)對(duì)象進(jìn)行封裝時(shí)，會(huì)綜合運(yùn)用許多技術(shù)。3.策略庫(kù)。存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的微操作。通過(guò)對(duì)各種實(shí)驗(yàn)的分析可知，不管是何種類型的實(shí)驗(yàn)，其操作總是串行進(jìn)行的，即使是一些并行的操作也是宏觀上的，微觀上仍可以視為串行的。因此，我們可以將這些實(shí)驗(yàn)分成很小的序列化的操作每一步操作僅涉及一個(gè)對(duì)象方法、一個(gè)輸入和一個(gè)輸出以及若干限制性條件。這樣，控制模塊將根據(jù)輸入限制性條件檢測(cè)輸入，調(diào)用對(duì)象方法并得到輸出，而后利用輸出限制性條件對(duì)輸出進(jìn)行檢測(cè)并根據(jù)結(jié)果選擇下一步的操作。
（二）用戶管理。實(shí)驗(yàn)室管理涉及到許多方面，在虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中為方便管理，將系統(tǒng)的使用人員根據(jù)其權(quán)限的不同分為三類：管理員，教師，學(xué)生。每類人員只能完成其權(quán)限范圍內(nèi)的任務(wù)。用戶管理由管理員來(lái)進(jìn)行，他可以將部分的管理員權(quán)限授予他信任的人員。這樣，可以減少管理員的任務(wù)量，簡(jiǎn)化管理。同時(shí)，他可以將實(shí)驗(yàn)生成的權(quán)限賦予教師以便生成新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，也可以限制教師只能夠管理或查看已有的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的信息。他還必須限制學(xué)生只能夠選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)學(xué)生試圖危害系統(tǒng)安全的行為進(jìn)行制止。
（三）實(shí)驗(yàn)室管理與配置。在虛擬實(shí)驗(yàn)體系中，實(shí)驗(yàn)室是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和面向技術(shù)設(shè)計(jì)的對(duì)象，對(duì)象具有屬性和方法。管理員利用開(kāi)放的方法對(duì)實(shí)驗(yàn)室的屬性，如：實(shí)驗(yàn)室布局、實(shí)驗(yàn)室完成實(shí)驗(yàn)的性質(zhì)以及能夠完成哪些實(shí)驗(yàn)。包括哪些實(shí)驗(yàn)元件和設(shè)備，以及這些元件和設(shè)備的介紹等等進(jìn)行設(shè)置。當(dāng)然，由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備也是虛擬出來(lái)的，因此不涉及設(shè)備的購(gòu)進(jìn)，報(bào)廢等問(wèn)題，元件和設(shè)備是由教師或創(chuàng)作者根據(jù)需要設(shè)計(jì)出來(lái)的。管理員具有最高的權(quán)限是因?yàn)樗軌驅(qū)ζ渌藛T的行為進(jìn)行限制，但這并不能說(shuō)管理員能夠訪問(wèn)體系中所有的模塊。
（四）實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目生成與管理模塊。文檔生成與管理，元件生成與管理以及策略生成與管理都屬于實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目生成與管理模塊，該模塊由授權(quán)的教師或創(chuàng)作者進(jìn)行。該模塊主要功能是根據(jù)實(shí)驗(yàn)教師的需求生成某個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的相關(guān)文檔，實(shí)驗(yàn)所需的元件以及學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)判斷其實(shí)驗(yàn)行為是否合理所使用的策略。該模塊通過(guò)頁(yè)面的形式呈現(xiàn)給教師或創(chuàng)作人員，采用Wizard 的方式指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)教師提供實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目所需的信息。由于教師并不是計(jì)算機(jī)專家，一般缺乏編程知識(shí)，因此這些信息應(yīng)該用接近自然語(yǔ)言的文本來(lái)描述，但為了處理的方便，必須對(duì)其格式進(jìn)行嚴(yán)格的限定。當(dāng)系統(tǒng)獲得這些信息后，按照事先規(guī)定好的語(yǔ)法將信息格式化成和文檔庫(kù)，元件庫(kù)和策略庫(kù)相適應(yīng)的結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言格式信息并存儲(chǔ)到這些庫(kù)中。當(dāng)然，該模塊能夠取出這些結(jié)構(gòu)化信息并以一定的格式呈現(xiàn)給實(shí)驗(yàn)教師，以利于對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的管理和修改。
（五）虛擬實(shí)驗(yàn)室。虛擬實(shí)驗(yàn)室是學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的地方，虛擬實(shí)驗(yàn)室學(xué)生做實(shí)驗(yàn)一般分成三個(gè)階段：實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段、實(shí)驗(yàn)階段和實(shí)驗(yàn)完成階段。在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段，虛擬實(shí)驗(yàn)室用動(dòng)態(tài)頁(yè)面的形式提供給學(xué)生實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，實(shí)驗(yàn)儀器介紹，實(shí)驗(yàn)范例等信息，這些信息存貯在文檔庫(kù)中。在實(shí)驗(yàn)階段，虛擬實(shí)驗(yàn)室將提示學(xué)生選擇其想完成的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目所需的元件，從元件庫(kù)中獲取元件對(duì)象或其名稱，動(dòng)態(tài)創(chuàng)建之，并調(diào)用其初始化方法對(duì)元件進(jìn)行復(fù)位。隨后，虛擬實(shí)驗(yàn)室將監(jiān)聽(tīng)用戶操作，并將用戶的操作與從策略庫(kù)中讀取現(xiàn)階段的微操作進(jìn)行比較，若不符合，則等待用戶的另一動(dòng)作，否則，執(zhí)行相應(yīng)的微操作并進(jìn)行下一步微操作的檢查，直至實(shí)驗(yàn)的完成。在實(shí)驗(yàn)完成階段，虛擬實(shí)驗(yàn)室將對(duì)元件進(jìn)行復(fù)位和銷毀的操作，并指導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果和撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。當(dāng)然，虛擬實(shí)驗(yàn)室還應(yīng)設(shè)置一個(gè)虛擬工具箱，它是一些鏈接的集合，幫助等全局性的信息，以便學(xué)生更好的利用虛擬實(shí)驗(yàn)室。
四、結(jié)束語(yǔ)
網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的綜合性的系統(tǒng)，它的完善和發(fā)展取決于實(shí)驗(yàn)理論、面向?qū)ο蠹夹g(shù)和虛擬儀器制造技術(shù)的提高。
參考文獻(xiàn)：
[1]蘆文鋒.德國(guó)教育技術(shù)界學(xué)習(xí)資源觀的發(fā)展及其啟示[J].電化教育研究,2001,7
[2]張中富.遠(yuǎn)程教育管理技術(shù)及其實(shí)現(xiàn)[J].南昌高專學(xué)報(bào),1998,7
[3]楊宏雪,周淑英.基于互聯(lián)網(wǎng)的虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的構(gòu)建[J].中國(guó)高職教育研究,2001,1
Abstract: In order to make the virtual laboratory for teaching the need for long-distance network to enable it to work on the network， the use of DCOM technology to C / S achieved the components of the virtual laboratory. The simulation as part of the server-side， the interface I / O as a client. In many cases， users did not provide DCOM Distributed strategy， the use of targeted scheduling to balance the load， so the introduction of distributed processing way.
Key words: distance education; DCOM; virtual laboratory; client / server (C / S)
前言
隨著Internet的不斷擴(kuò)大，日益增多的計(jì)算機(jī)正在連接到互聯(lián)網(wǎng)上，以共享資源。于是遠(yuǎn)程教育作為一種新的教育模式被提上了議事日程，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為遠(yuǎn)程教育的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的技術(shù)保障。尤其是WWW瀏覽器技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的發(fā)展，使得教學(xué)活動(dòng)不再受地域和時(shí)間上的限制，利用Internet就能進(jìn)行實(shí)時(shí)或非實(shí)時(shí)的教與學(xué)，從而實(shí)現(xiàn)了跨越時(shí)空的學(xué)習(xí)。然而，大學(xué)實(shí)驗(yàn)室里許多實(shí)驗(yàn)課，在遠(yuǎn)程教育的網(wǎng)上學(xué)習(xí)中將會(huì)有許多困難。如何在網(wǎng)絡(luò)課件中解決好這個(gè)問(wèn)題，對(duì)于進(jìn)一步辦好遠(yuǎn)程教育是具有重要實(shí)際意義的。本文利用DCOM(Distributed Component Object Module)技術(shù)，將單機(jī)板的虛擬電路實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)升級(jí)為網(wǎng)絡(luò)版的虛擬電路實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。
虛擬電路實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是一個(gè)用于仿真電子線路實(shí)驗(yàn)的軟件。用戶通過(guò)界面在計(jì)算機(jī)屏幕上選用各種元器件搭建電路，測(cè)試波形，得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等結(jié)果，以模擬真實(shí)實(shí)驗(yàn)的方式使用戶掌握有關(guān)電路方面的知識(shí)。從功能上講，虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)分為兩個(gè)模塊：一個(gè)是仿真計(jì)算部分，它是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，負(fù)責(zé)輸入數(shù)據(jù)的處理、大量的模擬計(jì)算，并向輸出界面部分傳送結(jié)果；另一個(gè)則包括輸入界面和輸出界面兩部分。輸入部分完成用戶電路搭建時(shí)的界面處理，從某種角度來(lái)講，它完成了數(shù)據(jù)的采集。同樣，輸出界面完成結(jié)果的輸出，如波形輸出、數(shù)據(jù)輸出等。
為了滿足遠(yuǎn)程教學(xué)的需要，必須將單機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)改造為可在網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行的系統(tǒng)。從通信的開(kāi)銷上來(lái)講，Socket是最合適的。但是Socket本身是面向通信的，有復(fù)雜的通信細(xì)節(jié)需要處理。而且，Socket服務(wù)器對(duì)于客戶來(lái)說(shuō)，很難提供穩(wěn)定的應(yīng)用程序接口，一旦服務(wù)器發(fā)生了變化，客戶必須相應(yīng)地變化，不利于客戶和服務(wù)器單獨(dú)開(kāi)發(fā)和維護(hù)。另外一種則是文本采用的COM(Component Object Module)技術(shù)。
1 組件對(duì)象模型(COM)
現(xiàn)代的軟件開(kāi)發(fā)都以模塊方式進(jìn)行。每個(gè)模塊均有自己的功能，并與其它模塊以接口進(jìn)行通信。于是，復(fù)雜的軟件系統(tǒng)就可以用搭積木的方式進(jìn)行。這就是組件軟件的基本思想。COM就是實(shí)現(xiàn)軟件組件化的一種努力。
實(shí)際上，COM是一種規(guī)定了組件之間的接口標(biāo)準(zhǔn)。COM還引入了面向?qū)ο蟮乃枷?，COM對(duì)象是一個(gè)能完成一定功能的軟件模塊。COM對(duì)象是組件的基本構(gòu)成，它以接口的方式向其它對(duì)象或軟件提供服務(wù)。通常情況下，對(duì)象的服務(wù)與被服務(wù)都是客戶／服務(wù)器的關(guān)系。COM對(duì)象不同于C++對(duì)象。C++對(duì)象是類的實(shí)例。C++是面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言，是人們?cè)谠创a級(jí)試圖實(shí)現(xiàn)軟件模塊化的一種努力。COM對(duì)象是二進(jìn)制的規(guī)范。換言之，C++在源碼級(jí)提供了代碼重用的便利，而COM是在二進(jìn)制級(jí)提供了可重用性。COM的二進(jìn)制級(jí)重用是通過(guò)COM對(duì)象工作來(lái)實(shí)現(xiàn)的。它主要有兩種方式：(1)包容，一個(gè)對(duì)象通過(guò)利用另一對(duì)象的功能實(shí)現(xiàn)同樣的接口。(2)聚合，一個(gè)對(duì)象直接將另一對(duì)象的接口提供給客戶。
由于COM的實(shí)現(xiàn)是在二進(jìn)制級(jí)，而不是源碼級(jí)，于是決定了COM與語(yǔ)言的無(wú)關(guān)性。一個(gè)用C或C++實(shí)現(xiàn)的COM可以與一個(gè)用BASIC實(shí)現(xiàn)的客戶正常地通信。因此，整個(gè)軟件的一部分可以用一種語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，而另一部分可以使用其它語(yǔ)言。這給軟件開(kāi)發(fā)者在根據(jù)性能的要求做出編程語(yǔ)言選擇時(shí)提供了方便。COM的另一個(gè)特性是進(jìn)程的透明性。一個(gè)組件可以有很多種形式出現(xiàn)，比如DLL，EXE等。DLL形式的組件與客戶程序工作在同一進(jìn)程，EXE組件工作在獨(dú)立的進(jìn)程。無(wú)論是進(jìn)程內(nèi)的組件還是進(jìn)程外的組件，對(duì)于客戶來(lái)講都是同樣的，客戶無(wú)需關(guān)心進(jìn)程間的通信。進(jìn)程間的通信是復(fù)雜的，然而COM掩蓋了這種復(fù)雜性。
2 分布式組件對(duì)象模型(DCOM)
COM給軟件開(kāi)發(fā)帶來(lái)了極大的便利。但是，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，單機(jī)上的組件重用和進(jìn)程透明性已不能滿足需要，COM必須擴(kuò)展。Microsoft的DCOM便是COM在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的無(wú)縫擴(kuò)展，DCOM能夠支持在局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)，甚至在Internet上與不同計(jì)算機(jī)的對(duì)象之間的通信。使用DCOM，應(yīng)用程序可以在位置上達(dá)到分布性，從而滿足客戶和應(yīng)用的需求。
DCOM隱藏了網(wǎng)絡(luò)通信的細(xì)節(jié)，在可以利用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的支持下，組件或客戶無(wú)需關(guān)心對(duì)方組件的位置，便可以進(jìn)行通信。因此DCOM具有協(xié)議無(wú)關(guān)性。在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，組件之間的通信不像在COM的進(jìn)程內(nèi)或進(jìn)程間的LPC(Local Procedure Call)，而是以RPC(Remote Procedure Call)來(lái)完成的?？蛻襞cCOM對(duì)象必須通過(guò)Proxy和Stub來(lái)進(jìn)行通信。Proxy工作在客戶進(jìn)程中，Stub工作在服務(wù)器進(jìn)程中。此外，DCOM提供了所有在網(wǎng)絡(luò)上工作的軟件都應(yīng)有的特殊性與安全性。
3 COM／DCOM在網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室中的應(yīng)用
從程序設(shè)計(jì)的角度來(lái)看，COM／DCOM的結(jié)構(gòu)是這樣的：對(duì)象是構(gòu)建組件的基本元素，而服務(wù)器為組件提供進(jìn)程內(nèi)／外的服務(wù)，提供了組件工作的場(chǎng)所。對(duì)象是一個(gè)自包含的結(jié)構(gòu)，提供一定的功能，它不能直接被客戶使用，客戶必須通過(guò)接口訪問(wèn)它。對(duì)象必須通過(guò)接口來(lái)表現(xiàn)自己的功能，甚至對(duì)象的創(chuàng)建都不能由客戶直接完成，對(duì)象的創(chuàng)建必須借助一個(gè)特殊的對(duì)象，即類廠來(lái)完成。
對(duì)于客戶，它可以是一個(gè)組件對(duì)象也可以是一個(gè)支持COM的普通程序。它通過(guò)COM API來(lái)調(diào)用類廠創(chuàng)建對(duì)象，并增加引用計(jì)數(shù)，來(lái)決定對(duì)象的生存期。這樣COM庫(kù)和COM服務(wù)器會(huì)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候卸載。
雖然C++對(duì)象和COM對(duì)象有本質(zhì)的區(qū)別，但是它們?cè)诙M(jìn)制一級(jí)的構(gòu)造上有一定的相似性，C++對(duì)象和COM對(duì)象都使用VTable。而且，C++的對(duì)象描述能力使它很容易創(chuàng)建COM。因此C++是實(shí)現(xiàn)COM的最佳選擇。Visual C++在CO
M編程方面提供了兩種方式：一種是MFC(Microsoft Foundation Class)；一種是ATL(Active Template Library)。MFC是以嵌套類的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)COM的；ATL大量地使用于模板，采用多重繼承的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)COM。但不管是MFC還是ATL，都為開(kāi)發(fā)軟件提供了極大的方便，很多的處理都由MFC提供，比如引用計(jì)數(shù)、服務(wù)器鎖計(jì)數(shù)、類廠等。盡管MFC和ATL都能實(shí)現(xiàn)COM，但MFC是一種開(kāi)發(fā)完全應(yīng)用程序的有效手段。相比之下，ATL是專為COM設(shè)計(jì)的。所以，ATL更適合創(chuàng)建快速小型化的COM組件。
3.1 服務(wù)器
在本文設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)中，將模擬計(jì)算部分作為服務(wù)器。對(duì)于單用戶服務(wù)器的情況，可以使用STA(Single Thread Apartment)線程模型。在這種情況下，分作為一個(gè)COM對(duì)象。對(duì)于在這個(gè)組件來(lái)說(shuō)，它至少應(yīng)該提供一個(gè)Simulator對(duì)象、一個(gè)Isimulate接口和兩種方法。
interface IDatdT’: IUnknown
{
HRESULT InputData( [ in]... );
HRESULT OutputData( [ out]... );
…
};
這個(gè)對(duì)象是一個(gè)可連接對(duì)象。在模擬算法完成之后，它必須向用戶發(fā)出通知。而用戶程序內(nèi)置了一個(gè)接收器?？蛻羰褂肐nputData()向服務(wù)器傳送采集的數(shù)據(jù)，服務(wù)器在處理數(shù)據(jù)完成之后，客戶通過(guò)OutputData()取得處理結(jié)果。
對(duì)于多用戶服務(wù)器，實(shí)際上只要簡(jiǎn)單地在這個(gè)COM組件中加入注冊(cè)表信息，或者用CoCreatelnst9nEX()，以主機(jī)信息為參數(shù)就可以在指定主機(jī)上創(chuàng)建對(duì)象，利用DCOM進(jìn)行通信。位置透明性使客戶很容易使用DCOM。如果為客戶指定相應(yīng)的主機(jī)(即服務(wù)器)，客戶就可以創(chuàng)建并使用對(duì)象。
3.2 多用戶服務(wù)器的負(fù)載平衡
在多用戶的情況下，當(dāng)用戶的數(shù)量達(dá)到一定程度的時(shí)候，多個(gè)用戶在主機(jī)上創(chuàng)建的對(duì)象實(shí)例會(huì)使服務(wù)器的壓力增大，從而造成服務(wù)器性能的下降，影響服務(wù)質(zhì)量。當(dāng)然，可以使用多個(gè)服務(wù)器來(lái)提供服務(wù)，人工地平衡多個(gè)服務(wù)器上的負(fù)載，但這將給維護(hù)帶來(lái)極大的困難。一旦用戶群動(dòng)態(tài)地變化，服務(wù)器的負(fù)載平衡將被打破。顯然，這種沒(méi)有任何分布式策略的分布式COM(DCOM)是不夠的。雖然DCOM提供了位置透明性，但是沒(méi)有提供分布式的策略，分布式策略需要軟件開(kāi)發(fā)者來(lái)提供。因此，提供負(fù)載平衡是DCOM組件開(kāi)發(fā)的一個(gè)重要任務(wù)。為了平衡多個(gè)服務(wù)器的負(fù)載，建立了如下圖所示的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
對(duì)于模擬計(jì)算的COM對(duì)象，為了避免多次重復(fù)地創(chuàng)建和釋放，本文采用了服務(wù)對(duì)象。服務(wù)對(duì)象是已創(chuàng)建的COM對(duì)象實(shí)例。該系統(tǒng)中還引入了簡(jiǎn)單的調(diào)度對(duì)象。調(diào)度對(duì)象是一個(gè)中間對(duì)象，它以STA(單線程Apartment)方式工作。調(diào)度對(duì)象負(fù)責(zé)建立服務(wù)對(duì)象Simulator，維護(hù)主機(jī)列表COSERVERINFO Server[N]、對(duì)象列表ISimulate*pISimulate[N]和對(duì)象狀態(tài)列表Int State[N]。主機(jī)列表保存主機(jī)名字，對(duì)象列表存放對(duì)象接口指針，狀態(tài)列表是一個(gè)對(duì)象的狀態(tài)值。對(duì)于對(duì)象來(lái)講，它有三種狀態(tài)：(1)未創(chuàng)建或創(chuàng)建失敗；(2)忙；(3)閑。三個(gè)列表都以全局變量的形式出現(xiàn)。由于使用了STA，可以不必考慮對(duì)象的同步問(wèn)題。但是，多個(gè)同類對(duì)象訪問(wèn)全局變量仍然可能造成對(duì)象在線程上的安全問(wèn)題。因此，本文使用臨界區(qū)(Critical Section)來(lái)同步。此外，調(diào)度對(duì)象是一個(gè)可連接對(duì)象，它必須與服務(wù)對(duì)象通信并獲得服務(wù)對(duì)象的狀態(tài)。
調(diào)度對(duì)象負(fù)責(zé)在主機(jī)列表指定的主機(jī)上創(chuàng)建服務(wù)對(duì)象，并初始化。所有的客戶在需要服務(wù)的時(shí)候應(yīng)向調(diào)度對(duì)象發(fā)出請(qǐng)求。當(dāng)有客戶向調(diào)度對(duì)象請(qǐng)求服務(wù)時(shí)，調(diào)度對(duì)象檢索主機(jī)列表、對(duì)象列表和狀態(tài)列表，在選定主機(jī)上查詢并檢查對(duì)象的有效性，獲取服務(wù)對(duì)象接口指針，并返回給客戶，然后客戶與服務(wù)對(duì)象通信。根據(jù)COM的特性，此時(shí)客戶和服務(wù)對(duì)象之間的通信是直接進(jìn)行的，不經(jīng)過(guò)調(diào)度對(duì)象。調(diào)度對(duì)象根據(jù)什么原則來(lái)獲取某個(gè)主機(jī)上的對(duì)象是一個(gè)策略上的問(wèn)題，實(shí)際應(yīng)用中必須考慮主機(jī)的負(fù)載平衡。對(duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)，這種策略可能相當(dāng)?shù)膹?fù)雜。然而，為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，本文采用了以執(zhí)行任務(wù)的對(duì)象在主機(jī)上的數(shù)量多少作為平衡負(fù)載的標(biāo)準(zhǔn)。在客戶使用完畢對(duì)象后，對(duì)象激發(fā)一個(gè)調(diào)度對(duì)象事件，調(diào)度對(duì)象負(fù)責(zé)將對(duì)象狀態(tài)復(fù)位。因此，調(diào)度對(duì)象是一個(gè)可連接對(duì)象，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)接收器，接收來(lái)自服務(wù)對(duì)象的事件。
此外，調(diào)度對(duì)象還負(fù)責(zé)將服務(wù)對(duì)象卸載。應(yīng)該看到調(diào)度對(duì)象的引入增加了網(wǎng)絡(luò)通信量，但對(duì)于采用分布式策略的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是必要的。實(shí)際上調(diào)度對(duì)象很大程度上起到了目錄服務(wù)的作用。如果必要的話，調(diào)度對(duì)象加上適當(dāng)?shù)哪K可以作為一個(gè)簡(jiǎn)單的中間管理模塊，比如控制用戶登錄、限制用戶數(shù)量等。
3.3 客戶
客戶控制著虛擬實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)的采集和輸出表現(xiàn)，它將直接面對(duì)用戶。對(duì)于客戶來(lái)講，它只需要在數(shù)據(jù)處理的時(shí)候，在執(zhí)行調(diào)度的主機(jī)上創(chuàng)建調(diào)度對(duì)象，本文來(lái)自范文中國(guó)網(wǎng)fw789.com。調(diào)度對(duì)象負(fù)責(zé)返回可用的服務(wù)對(duì)象?？蛻魧?shù)據(jù)交給服務(wù)對(duì)象來(lái)處理，并取得輸出值。在客戶與服務(wù)對(duì)象通信的過(guò)程中，客戶還必須接收來(lái)自服務(wù)對(duì)象激發(fā)的事件，所以客戶必須內(nèi)置接收器。
4 結(jié)束語(yǔ)
本文使用了調(diào)度對(duì)象來(lái)實(shí)現(xiàn)負(fù)載的平衡，采用的平衡策略是以運(yùn)行在主機(jī)上的對(duì)象數(shù)目作為衡量負(fù)載的標(biāo)準(zhǔn)，這對(duì)于簡(jiǎn)單的系統(tǒng)已經(jīng)足夠了，但對(duì)于比較復(fù)雜的系統(tǒng)，必須有更復(fù)雜的負(fù)載平衡策略。
DCOM雖然提供了很多的優(yōu)點(diǎn)，如位置透明性、協(xié)議無(wú)關(guān)性等，然而這是以增加開(kāi)銷為代價(jià)的。與Socket比較，DCOM的開(kāi)銷要大一些，但是DCOM提供的方便超出了它帶來(lái)的額外開(kāi)銷。
參考文獻(xiàn)：
這是一個(gè)不能不正視的現(xiàn)實(shí)。網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)是現(xiàn)代生活生存不可或缺的對(duì)象，也是改變?nèi)藗冇^念的重要媒介。我們幾乎已經(jīng)離不開(kāi)網(wǎng)絡(luò)組織成的新型空間，而網(wǎng)絡(luò)也越來(lái)越深入的介入人際社會(huì)的生存法則、依托途徑和人際關(guān)系的構(gòu)成要素之中。所以，研究“網(wǎng)絡(luò)社會(huì)”的命題越來(lái)越重要。
在中國(guó)，網(wǎng)絡(luò)超速度的突進(jìn)已經(jīng)匪夷所思，但卻和中國(guó)迅猛成為世界經(jīng)濟(jì)、文化發(fā)展的重要?jiǎng)恿ο鄥f(xié)調(diào)，看看2008年的中國(guó)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r數(shù)據(jù)：2008年中國(guó)超過(guò)美國(guó)成為上網(wǎng)人數(shù)最多的國(guó)家，中國(guó)網(wǎng)絡(luò)使用的總?cè)藬?shù)達(dá)到2.98億萬(wàn)人，比前一年上漲了42％。并且還有很大的增長(zhǎng)空間，因?yàn)槊?個(gè)人中就有一個(gè)可以接觸到網(wǎng)絡(luò)。中國(guó)寬帶網(wǎng)民數(shù)已經(jīng)有27億，國(guó)家CN域名數(shù)達(dá)到13572萬(wàn)。2008年使用手機(jī)上網(wǎng)的網(wǎng)民首次突破1億實(shí)現(xiàn)1.17億，這個(gè)數(shù)字較2007年翻了一番多。隨著2009年初國(guó)家3G牌照的發(fā)放，預(yù)計(jì)未來(lái)幾年無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)將迎來(lái)爆發(fā)式的增長(zhǎng)，無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)更深層次的應(yīng)用將在3G時(shí)代逐漸凸顯出來(lái)。還有，2098年中國(guó)農(nóng)村網(wǎng)民規(guī)模達(dá)到8460萬(wàn)，這個(gè)數(shù)字較2007年增長(zhǎng)3190萬(wàn)，增長(zhǎng)率超過(guò)60％，增速遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)城鎮(zhèn)。而根據(jù)中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)信息中心(CNNIC)最近的數(shù)據(jù)，2009年9月30日止，中國(guó)網(wǎng)民數(shù)達(dá)到3.6億人，約占全球網(wǎng)民總數(shù)的20％強(qiáng)。中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)的普及率達(dá)到27.1％。2009年6月中國(guó)手機(jī)網(wǎng)民約1.55億人，預(yù)計(jì)2009年底中國(guó)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)用戶將突破兩億人。
總體而言，互聯(lián)網(wǎng)最重要的上網(wǎng)人數(shù)、寬帶用戶、以及網(wǎng)站域名三大指標(biāo)繼續(xù)穩(wěn)居世界第，拉開(kāi)了和其他國(guó)家的差距，這顯示出中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模價(jià)值正在日益放大。而在主要互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用使用率調(diào)查中，網(wǎng)絡(luò)求職、更新博客和網(wǎng)絡(luò)購(gòu)物位列增長(zhǎng)最快的應(yīng)用三甲。
網(wǎng)絡(luò)自成體的“社會(huì)形態(tài)”問(wèn)題已經(jīng)提到議事日程上來(lái)。網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的虛擬和現(xiàn)實(shí)的關(guān)系更不能回避。不言而喻，上述描述就是中國(guó)網(wǎng)絡(luò)興旺發(fā)達(dá)的真實(shí)圖景。及早給予網(wǎng)絡(luò)性狀的解釋已經(jīng)成為學(xué)術(shù)界的共識(shí)，但對(duì)于網(wǎng)絡(luò)文化的分析卻還需要深入，而關(guān)于網(wǎng)絡(luò)作為新型的空間的文化分析卻似乎沒(méi)有展開(kāi)。網(wǎng)絡(luò)研究者鄭志勇博士的專著《網(wǎng)絡(luò)社會(huì)學(xué)引論一種文化研究的視角》是具有開(kāi)拓價(jià)值的研究，其書(shū)開(kāi)宗明義提出，對(duì)于“網(wǎng)絡(luò)社會(huì)”的指稱是建立在對(duì)于人際社會(huì)衡量標(biāo)準(zhǔn)之中類比于網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的一個(gè)虛擬“社會(huì)”形態(tài)的思考，網(wǎng)絡(luò)而成為“社會(huì)”，不僅僅是其作為一個(gè)人際構(gòu)成的類比，而實(shí)際上是因?yàn)槠渥宰阃暾纳鐣?huì)形態(tài)意義的觀念認(rèn)知。站在這一角度進(jìn)行理性分析，才有可能對(duì)虛擬卻似乎實(shí)有的影響人際社會(huì)關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)社會(huì)，做條分縷析透視的對(duì)象。鄭志勇明確將網(wǎng)絡(luò)社會(huì)界定為：在數(shù)字化基礎(chǔ)上的、存在運(yùn)行于網(wǎng)絡(luò)時(shí)空的相對(duì)自足的社會(huì)體系，亦即所謂的“虛擬社會(huì)”、“賽博社會(huì)”。這認(rèn)識(shí)的要害在于網(wǎng)絡(luò)時(shí)空的自足性認(rèn)定和虛擬的性質(zhì)廓清。
我們需要強(qiáng)調(diào)的是面對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的現(xiàn)實(shí)圖景中“網(wǎng)絡(luò)空間”的認(rèn)識(shí)。毫無(wú)疑問(wèn)，網(wǎng)絡(luò)不但影響并且還深刻地改變?nèi)藗兊纳?，重要的是，它在人們現(xiàn)實(shí)生活中之“中”(而非之外)又創(chuàng)造了一個(gè)新的生活空間。在越來(lái)越多人不能不介入網(wǎng)絡(luò)社會(huì)時(shí)，一個(gè)似曾相識(shí)卻許多表現(xiàn)規(guī)則都不同于實(shí)有生活狀態(tài)的網(wǎng)絡(luò)空間，為人們打開(kāi)了更加自由無(wú)拘的天地。于是在觀念變化、人眾變化和現(xiàn)實(shí)社會(huì)感知變化上，網(wǎng)絡(luò)世界已經(jīng)橫亙?cè)谌藗兂B(tài)生活之中。
其實(shí)我們都成為網(wǎng)絡(luò)空間的成員，比起以往沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)的實(shí)體社會(huì)空間人們而言，“一心兩用”的性狀、“兩幅面孔”的角色轉(zhuǎn)換等都成為跨越生活空間和網(wǎng)絡(luò)空間的可能。這才是我們不斷疑惑而需要勇氣和理性直面的現(xiàn)實(shí)難題，簡(jiǎn)單抗拒顯然無(wú)濟(jì)于事，一味聽(tīng)任也不是良方，對(duì)于包容網(wǎng)絡(luò)世界的愈發(fā)重要的社會(huì)現(xiàn)狀，給予恰切的揭示并提出應(yīng)對(duì)的策略，是迫在眉睫的要?jiǎng)?wù)。認(rèn)知是基礎(chǔ)，應(yīng)對(duì)是必然，而坦然迎接是必要之舉。
由此，無(wú)論人們?nèi)绾闻袆e，如何看待網(wǎng)絡(luò)時(shí)空與現(xiàn)實(shí)社會(huì)的關(guān)系已經(jīng)成為一個(gè)不能不正視的問(wèn)題?？此铺摂M空間的網(wǎng)絡(luò)卻牽連著在現(xiàn)實(shí)實(shí)體空間中生存的人。很難說(shuō)對(duì)于當(dāng)今的人們思維視野而言，網(wǎng)絡(luò)空間是個(gè)純粹遠(yuǎn)離人際關(guān)系的虛擬世界，它的存在和影響人際關(guān)系的事實(shí)就是虛擬而不虛無(wú)的對(duì)象，所以，正視網(wǎng)絡(luò)如同正視現(xiàn)實(shí)一樣重要。我們已經(jīng)看到現(xiàn)實(shí)法則對(duì)于網(wǎng)絡(luò)社會(huì)一樣具有影響約束作用：網(wǎng)絡(luò)社會(huì)對(duì)于現(xiàn)實(shí)社會(huì)影響力越來(lái)越明顯。前述《網(wǎng)絡(luò)社會(huì)學(xué)引論一種文化研究的視角》中，作者探究了網(wǎng)絡(luò)媒介其實(shí)提供了個(gè)社會(huì)性的空間，在這一個(gè)網(wǎng)絡(luò)空間中，網(wǎng)絡(luò)社會(huì)的成員在這個(gè)相對(duì)獨(dú)立的空間里進(jìn)行著各種類型的社會(huì)互動(dòng)，并且樂(lè)此不疲。如他所論證的，實(shí)際上，網(wǎng)絡(luò)社會(huì)成員之間是在信息及互聯(lián)技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行的符號(hào)互動(dòng)，他們實(shí)體社會(huì)身份和社會(huì)角色被一個(gè)隱形的空間遮蔽而網(wǎng)絡(luò)社會(huì)的符號(hào)互動(dòng)成為網(wǎng)絡(luò)社會(huì)成員的意義溝通過(guò)程，由此，網(wǎng)絡(luò)空間的溝通的有效程度依賴于對(duì)互動(dòng)符號(hào)體系的理解。顯然在探究中作者強(qiáng)調(diào)了網(wǎng)絡(luò)社會(huì)互動(dòng)過(guò)程的“角色扮演”問(wèn)題重要性，而這正是現(xiàn)實(shí)社會(huì)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)空間疑惑乃至于誤差認(rèn)識(shí)的根本所在。從某種意義上看，作者提出的網(wǎng)絡(luò)社會(huì)互動(dòng)的角色扮演擴(kuò)展了人們之間的互動(dòng)內(nèi)容，并對(duì)人的整體社會(huì)化過(guò)程起到積極作用的認(rèn)識(shí)是有啟示意義的。我想，這正是研究的價(jià)值所在。需要進(jìn)一步探索的就是，在此基礎(chǔ)上，虛擬的現(xiàn)實(shí)和現(xiàn)實(shí)的虛擬關(guān)系，以及現(xiàn)實(shí)空間擴(kuò)大與虛擬空間膨脹的問(wèn)題，還有，虛擬模糊現(xiàn)實(shí)與現(xiàn)實(shí)決定虛擬的現(xiàn)實(shí)性問(wèn)題。
比如，網(wǎng)絡(luò)虛擬的現(xiàn)實(shí)其實(shí)在很大程度上和現(xiàn)實(shí)有關(guān)聯(lián)，作為人際社會(huì)的一般法則橫移變異到網(wǎng)絡(luò)空間中，卻超越了現(xiàn)實(shí)法則的諸多限制，于是在網(wǎng)絡(luò)時(shí)空中沖浪的人們恍惚中獲得超越現(xiàn)實(shí)的。在這里，網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)實(shí)的虛擬關(guān)系藕斷絲連，網(wǎng)絡(luò)社會(huì)是一個(gè)感覺(jué)中的“現(xiàn)實(shí)社會(huì)”，但觸碰的拘束感淡漠，敢作敢當(dāng)?shù)目煳吭鰪?qiáng)，的獲得和實(shí)現(xiàn)是建立在和現(xiàn)實(shí)
的比照與聯(lián)系上的，卻自由無(wú)拘。由此帶來(lái)的就是現(xiàn)實(shí)空間無(wú)形擴(kuò)大，作為人原本就有站立在現(xiàn)實(shí)之上的想象空間創(chuàng)造的本能，藝術(shù)實(shí)現(xiàn)或者心理祈望都是實(shí)現(xiàn)的領(lǐng)域，只不過(guò)網(wǎng)絡(luò)空間將其“實(shí)有化”，在個(gè)活靈活現(xiàn)的對(duì)象性的網(wǎng)絡(luò)空間面前，人的現(xiàn)實(shí)空間感大大增加。我們不能忽略這一問(wèn)題，也不能漠視網(wǎng)絡(luò)空間就是一個(gè)藝術(shù)幻化和心理想象落腳的空間。簡(jiǎn)單指責(zé)其虛擬不能完全解決其誘惑背后的合理性支持。但顯然，虛擬空間膨脹的問(wèn)題卻影響深遠(yuǎn)。在夢(mèng)幻或者想象祈求的東西常常遇到現(xiàn)實(shí)的阻礙，技術(shù)實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)空間不是物質(zhì)性的現(xiàn)實(shí)空間可以照搬、刻印復(fù)制的對(duì)象，于是虛擬就是虛擬、實(shí)有還是實(shí)有的矛盾必然沖撞。
網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展給我們經(jīng)濟(jì)生活的各個(gè)方面都帶來(lái)了巨大變化，越來(lái)越多的企業(yè)和個(gè)人參與到各種各樣的網(wǎng)絡(luò)交易中去，這就給傳統(tǒng)的支付方式帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。根據(jù)iResearch預(yù)測(cè)，2007年國(guó)內(nèi)網(wǎng)上支付市場(chǎng)的規(guī)模將有望超過(guò)600億元。[1]面對(duì)如此巨大的市場(chǎng)，商家開(kāi)發(fā)了許多方便快捷的網(wǎng)絡(luò)支付方式；這其中最具有爭(zhēng)議的莫過(guò)于“網(wǎng)絡(luò)虛擬貨幣”。
網(wǎng)絡(luò)虛擬貨幣是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商為方便業(yè)務(wù)發(fā)展而開(kāi)發(fā)的一種在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部使用功能類似于貨幣的一般等價(jià)物。用戶可以利用它在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部“購(gòu)買”各種虛擬產(chǎn)品和服務(wù)，有些時(shí)候甚至可以用于購(gòu)買實(shí)物產(chǎn)品。
一 網(wǎng)絡(luò)虛擬貨幣的發(fā)展和分類
網(wǎng)絡(luò)虛擬貨幣最初是網(wǎng)絡(luò)媒體為了進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)推廣而配發(fā)的一種積分，是一種使用累計(jì)制積分激勵(lì)制度,實(shí)質(zhì)是一種促銷手段，與商場(chǎng)發(fā)行的代幣券沒(méi)什么區(qū)別。國(guó)內(nèi)早在2000年,中文利網(wǎng)(ChinaBonus com)向消費(fèi)者提供類似虛擬貨幣的積分,消費(fèi)者可以用積分兌換IP電話卡、上網(wǎng)卡、全棉T恤和收音機(jī)等獎(jiǎng)品。[2]
隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，運(yùn)營(yíng)商開(kāi)始將虛擬財(cái)物銷售作為主要的營(yíng)利模式，這就出現(xiàn)了一個(gè)支付問(wèn)題。許多虛擬消費(fèi)的價(jià)格都比較小，比如在愛(ài)國(guó)者音樂(lè)網(wǎng)站上下載一首歌曲需要0.99元，在百度上看一場(chǎng)電影需要2元，消費(fèi)者不可能為了一兩元錢去郵局匯款或銀行轉(zhuǎn)帳。這時(shí)互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商就把網(wǎng)絡(luò)虛擬貨幣變成了一種內(nèi)部的支付工具。顧客若想消費(fèi)這些網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品必須先用現(xiàn)實(shí)中的貨幣購(gòu)買網(wǎng)站發(fā)行的虛擬貨幣，然后再用這些虛擬貨幣在網(wǎng)站內(nèi)購(gòu)買虛擬財(cái)物。這樣顧客就可以一次購(gòu)買一定量的虛擬貨幣，然后再用這些虛擬貨幣分次消費(fèi)。虛擬貨幣在這一階段的表現(xiàn)與銀行借記卡相似，用戶提前存入一筆錢，然后分次消費(fèi)，每消費(fèi)一次用戶帳戶就會(huì)減少一定的數(shù)額。
同時(shí)，隨著網(wǎng)絡(luò)游戲的發(fā)展，大量游戲虛擬貨幣和虛擬財(cái)富產(chǎn)生，網(wǎng)絡(luò)游戲內(nèi)部成員可以自由的交換虛擬財(cái)物，也可以用虛擬貨幣“購(gòu)買”虛擬財(cái)物或者“買出”虛擬財(cái)物獲得虛擬貨幣。
通過(guò)以上分析我們可以看出，由于不同的用途產(chǎn)生了三種不同的虛擬貨幣：
第一種是基于虛對(duì)實(shí)交換，主要是用于宣傳推廣，是對(duì)用戶使用的一種獎(jiǎng)勵(lì)，象網(wǎng)易POPO幣既屬此類；第二種則主要是用于實(shí)對(duì)虛的交換，這種形式的虛擬貨幣其實(shí)是銀行功能的延伸，它實(shí)質(zhì)是提供了一種免費(fèi)的可以無(wú)限細(xì)分的匯款業(yè)務(wù)；第三種虛擬貨幣用于虛對(duì)虛的交易，它是網(wǎng)絡(luò)游戲的產(chǎn)物。當(dāng)然，很多時(shí)候虛擬貨幣的分類并不是嚴(yán)格分明的，有些需要用現(xiàn)金購(gòu)買的虛擬貨幣為了進(jìn)行推廣也可以進(jìn)行贈(zèng)送，作為對(duì)用戶使用的獎(jiǎng)勵(lì)。
在網(wǎng)絡(luò)虛擬貨幣的發(fā)展過(guò)程中同時(shí)并行的兩種趨勢(shì)，一種是網(wǎng)絡(luò)虛擬貨幣在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的統(tǒng)一；另一種是網(wǎng)絡(luò)虛擬貨幣跨過(guò)虛擬邊界與現(xiàn)實(shí)物質(zhì)世界價(jià)值的交換。這兩種趨勢(shì)體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)虛擬貨幣發(fā)展的每個(gè)過(guò)程之中，它實(shí)質(zhì)是網(wǎng)絡(luò)虛擬貨幣作為一種價(jià)值的體現(xiàn)在使用范圍上的擴(kuò)張。
首先，隨著網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步發(fā)展虛擬貨幣開(kāi)始跨出本網(wǎng)絡(luò)使用，在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商之間甚至在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商和傳統(tǒng)企業(yè)之間進(jìn)行價(jià)值交換。比如：2005年4月,瑞星宣布與騰訊合作,用戶用Q幣在線購(gòu)買瑞星的殺毒軟件，2006年Q幣用于超女投票等。
同時(shí)，一些運(yùn)營(yíng)規(guī)模較大同時(shí)幣值又相對(duì)穩(wěn)定的虛擬貨幣逐漸承擔(dān)起網(wǎng)絡(luò)“硬通貨”的功能，象百度幣和Q幣；它們得到網(wǎng)友的認(rèn)同，可以與其他虛擬貨幣相互交換。2007年1月，百度公司宣布百度幣可與盛大、網(wǎng)易的虛擬貨幣自由兌換，這標(biāo)志著部分網(wǎng)絡(luò)虛擬貨幣的交換通道已經(jīng)徹底打通，虛擬貨幣的發(fā)展空間將進(jìn)一步拓展。[3]
第三，對(duì)于第二類網(wǎng)絡(luò)虛擬貨幣在其產(chǎn)生時(shí)就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)實(shí)貨幣對(duì)虛擬貨幣交換，但這只是一種單向交換；隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展網(wǎng)絡(luò)虛擬貨幣與現(xiàn)實(shí)貨幣之間的雙向交換出現(xiàn)了，用戶不僅可以用現(xiàn)實(shí)貨幣購(gòu)買虛擬貨幣，還可以把多余的虛擬貨幣賣給需要的網(wǎng)友，或者直接在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商那里把虛擬貨幣兌換成現(xiàn)實(shí)的貨幣。對(duì)于第一類和第三類虛擬貨幣來(lái)說(shuō)，一些不愿花時(shí)間“掙錢”卻希望獲得服務(wù)的用戶開(kāi)始用現(xiàn)實(shí)的貨幣購(gòu)買虛擬貨幣，而一些虛擬財(cái)富富余的用戶則賣出虛擬貨幣獲得現(xiàn)實(shí)的貨幣，同樣也實(shí)現(xiàn)了虛擬貨幣與現(xiàn)實(shí)貨幣的相互交換。
最后，隨著這種現(xiàn)實(shí)貨幣與虛擬貨幣之間交換規(guī)模的增大，專業(yè)的從事虛擬貨幣交換的網(wǎng)站出現(xiàn)了。他們每天公布現(xiàn)實(shí)貨幣與虛擬貨幣的匯率，用現(xiàn)實(shí)的貨幣收購(gòu)虛擬貨幣，然后再將虛擬貨幣高價(jià)賣出，賺取差價(jià)，把虛擬的財(cái)富轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)中的財(cái)富，比如美國(guó)的IGE、中國(guó)的我有網(wǎng)和韓國(guó)的itembay就屬此類公司。
二網(wǎng)絡(luò)虛擬貨幣的性質(zhì)
雖然網(wǎng)絡(luò)虛擬貨幣在網(wǎng)絡(luò)界發(fā)展的如火如荼，但關(guān)于網(wǎng)絡(luò)虛擬貨幣是不是貨幣的爭(zhēng)論還沒(méi)有定論，即使在西方對(duì)這一問(wèn)題的涉獵也很淺。關(guān)于貨幣的定義很多，馬克思認(rèn)為貨幣是充當(dāng)一般等價(jià)物的特殊商品；而佩塞克和薩文的觀點(diǎn)是貨幣必須同時(shí)是交換媒介和凈財(cái)富， 貨幣包括商品貨幣、不兌現(xiàn)紙幣和銀行活期存款。[4]
我們可以看出在網(wǎng)絡(luò)世界里虛擬貨幣是一般等價(jià)物同時(shí)也是商品，用戶可以用其購(gòu)買其他的產(chǎn)品也可以用現(xiàn)金購(gòu)買虛擬貨幣；現(xiàn)在的問(wèn)題是網(wǎng)絡(luò)虛擬貨幣是否具有價(jià)值，是否真正代表了凈財(cái)富。如果單從科技的角度思考，信息社會(huì)是沒(méi)有價(jià)值的；信息社會(huì)的價(jià)值，是要用科技讓人生活得更好、更有效率。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)也是這樣。它并不帶來(lái)物質(zhì)產(chǎn)出，但它給人們帶來(lái)方便、快樂(lè)和滿足，因此它具有“效用”，是有價(jià)值的。
同時(shí)，虛擬貨幣可以通過(guò)在真實(shí)世界中購(gòu)買或是在游戲過(guò)程中獲得，當(dāng)他們選擇在現(xiàn)實(shí)世界中購(gòu)買時(shí)他們付出了金錢（即價(jià)值的代表），當(dāng)他們選擇在游戲中獲得時(shí)他們付出了勞動(dòng)（勞動(dòng)創(chuàng)造價(jià)值），這同樣說(shuō)明虛擬貨幣是有價(jià)值的；無(wú)論你通過(guò)哪一種方式獲得你必須用等量的價(jià)值去交換。另外當(dāng)你選擇獲取虛擬貨幣時(shí)，它能夠帶給你的效用必然要大于你所付出的，即它能夠給你帶來(lái)一定消費(fèi)者剩余，否則作為一個(gè)理性的人不會(huì)選擇去做。從這一點(diǎn)上來(lái)看，虛擬貨幣也是有價(jià)值的。
甚至一個(gè)名叫EdWardCast ronova的美國(guó)印第安納大學(xué)傳播學(xué)副教授還計(jì)算出美國(guó)最流行的網(wǎng)絡(luò)游戲《EQ》的國(guó)民生產(chǎn)總值。他通過(guò)一系列的演算，得出當(dāng)時(shí)玩家們一個(gè)小時(shí)生產(chǎn)的金幣相當(dāng)于3．42美元，而《EQ》這個(gè)游戲的人均國(guó)民生產(chǎn)總值是2266美元。這個(gè)數(shù)字甚至高于現(xiàn)實(shí)世界中很多國(guó)家的人均生產(chǎn)總值。
因此我們可以看出，網(wǎng)絡(luò)貨幣是具有價(jià)值的，是一種凈財(cái)富；但是網(wǎng)絡(luò)貨幣所代表的凈財(cái)富又很不確定。在我國(guó)尤其如此。
首先，我國(guó)還沒(méi)有正規(guī)的立法確認(rèn)網(wǎng)絡(luò)財(cái)富，雖然它具有價(jià)值但它卻無(wú)法得到法律的保護(hù)，這就使得網(wǎng)絡(luò)財(cái)富很容易受到侵犯。比如現(xiàn)在一些黑客肆意盜取他人的帳號(hào)或虛擬財(cái)富，然后再轉(zhuǎn)賣給他人，獲取不義之財(cái)。對(duì)于受害者本人這可能是一筆很大的損失，但卻沒(méi)有合適的法律懲罰這些人。
其次，和現(xiàn)實(shí)的貨幣不同網(wǎng)絡(luò)貨幣的發(fā)行不受中央銀行的監(jiān)管，所有的規(guī)則，發(fā)行量完全由各運(yùn)營(yíng)商自行控制。這就使得運(yùn)營(yíng)商可能會(huì)為了自身的利益而侵犯用戶的利益。另外網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商對(duì)虛擬貨幣的管理能力有限，也可能造成用戶利益的損失。
第三，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中，不可避免存在一些缺陷和漏洞，這就給一些黑客提供了機(jī)會(huì)，他們有時(shí)利用BUG大量制造“假鈔”，使得虛擬貨幣迅速貶值。另外許多用戶使用外掛，使得用戶在掛機(jī)甚至脫機(jī)的情況下還在練級(jí)，這也會(huì)使得虛擬貨幣貶值。
雖然虛擬貨幣具有以上種種不確定性，但這并不能否定其本質(zhì)；特殊社會(huì)情況下的現(xiàn)實(shí)貨幣也會(huì)存在嚴(yán)重的通貨膨脹，也會(huì)出現(xiàn)偷竊和假鈔流通等現(xiàn)象。同時(shí)網(wǎng)絡(luò)虛擬貨幣符合對(duì)貨幣的定義，具有貨幣的主要功能，即:價(jià)值尺度，流通手段，支付手段和儲(chǔ)藏手段。因此虛擬貨幣具有貨幣的基本屬性，至少是一種正在發(fā)展的貨幣形式。
當(dāng)然網(wǎng)絡(luò)虛擬貨幣是否能夠發(fā)展成真正可以普遍流通的貨幣還取決于網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，由于網(wǎng)絡(luò)本身就是正在發(fā)展和變化的，所以網(wǎng)絡(luò)虛擬貨幣的將來(lái)的發(fā)展也是難以預(yù)料的。但是美國(guó)經(jīng)濟(jì)學(xué)家林頓?拉魯什曾經(jīng)語(yǔ)言：“從2050年開(kāi)始虛擬貨幣將在某種程度得到官方承認(rèn)，成為可以通行的貨幣?！盵5]
三 網(wǎng)絡(luò)虛擬貨幣對(duì)現(xiàn)實(shí)的影響及對(duì)策
如果真如經(jīng)濟(jì)學(xué)家林頓?拉魯什所說(shuō)虛擬貨幣成為通行的貨幣的話，那它將對(duì)現(xiàn)實(shí)的金融系統(tǒng)帶來(lái)巨大的影響。
目前，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)虛擬貨幣是否會(huì)影響金融秩序這一問(wèn)題分歧較大?！痘ヂ?lián)網(wǎng)周刊》名譽(yù)主編姜奇平認(rèn)為“虛擬貨幣市場(chǎng)上的供求失衡，也不能直接導(dǎo)致貨幣市場(chǎng)的通脹”。[6]而更多的學(xué)者則認(rèn)為虛擬貨幣會(huì)對(duì)我國(guó)的金融秩序產(chǎn)生影響。
筆者認(rèn)為由于目前虛擬貨幣主要還是運(yùn)用于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，虛擬貨幣與現(xiàn)實(shí)貨幣的交換還比較少，因此虛擬貨幣對(duì)我國(guó)金融秩序的影響不大。但是由于虛擬貨幣和現(xiàn)實(shí)貨幣雙向交換的出現(xiàn)，他們之間相互對(duì)換的比率相當(dāng)于現(xiàn)實(shí)中的匯率，由于匯率的傳導(dǎo)機(jī)制，虛擬世界中的各種經(jīng)濟(jì)問(wèn)題必然會(huì)對(duì)現(xiàn)實(shí)的經(jīng)濟(jì)秩序產(chǎn)生或多或少影響；并且這種影響的大小將隨虛擬貨幣的發(fā)展而改變。
第一，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)虛擬貨幣超出運(yùn)營(yíng)商的體系之外，在網(wǎng)民之間流通，甚至購(gòu)買市場(chǎng)上的商品或勞務(wù)時(shí)，就等于增加了貨幣供給量。由于虛擬貨幣可無(wú)限發(fā)行，雖然發(fā)行量可能會(huì)影響其"匯率"，但虛擬貨幣代替人民幣成為網(wǎng)上交易的一般等價(jià)物，這必然會(huì)在一定程度上沖擊我國(guó)金融秩序。[7]
第二，網(wǎng)絡(luò)虛擬貨幣與人民幣之間的相互兌換可能會(huì)造成“輸入性通貨膨脹”。通貨膨脹是網(wǎng)絡(luò)虛擬貨幣最大和最難根治的問(wèn)題。由于網(wǎng)絡(luò)虛擬貨幣沒(méi)有統(tǒng)一的監(jiān)管機(jī)構(gòu)，每家運(yùn)營(yíng)商都是自由的貨幣發(fā)行機(jī)構(gòu)，只要發(fā)行貨幣就存在獲取“鑄幣稅”的可能。另外，目前網(wǎng)絡(luò)安全狀況堪憂，許多黑客大量復(fù)制虛擬貨幣，常常造成急速的通貨膨脹。由于信息傳遞和交換的滯后性，將不可避免的給現(xiàn)實(shí)世界帶來(lái)“輸入性通貨膨脹”。
第三，虛擬世界的“金融危機(jī)”可能擾亂現(xiàn)實(shí)的經(jīng)濟(jì)秩序。在虛擬的網(wǎng)絡(luò)世界里也存在“金融危機(jī)”，而且比現(xiàn)實(shí)世界中更容易爆發(fā)。雖然現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了可以相互兌換的“網(wǎng)絡(luò)硬通貨”，但大部分網(wǎng)絡(luò)虛擬貨幣還是在本網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部使用，這就使得網(wǎng)絡(luò)虛擬貨幣的總量相對(duì)較小，也就更容易被投機(jī)者控制。
在“劍俠情緣”二區(qū)一服有一位叫"天下黃昏"的玩家，曾經(jīng)被金山公司懷疑制造"金元寶"(一種等價(jià)于35元的包月點(diǎn)卡)而被凍結(jié)賬號(hào)，從而引發(fā)了整個(gè)服務(wù)器金融市場(chǎng)混亂，導(dǎo)致金元寶價(jià)格在兩天內(nèi)上漲了一倍多。因?yàn)楫?dāng)時(shí)市場(chǎng)上金元寶的價(jià)格基本上被他一個(gè)人操縱著，而在背后就是強(qiáng)大的人民幣支持，就像索羅斯制造東南亞金融危機(jī)一樣，他在網(wǎng)絡(luò)世界里也制造了一場(chǎng)金融危機(jī)。 "天下黃昏"利用自己在游戲中的影響力，對(duì)金元寶進(jìn)行投機(jī)，在低價(jià)時(shí)大肆收購(gòu)導(dǎo)致價(jià)格虛高，人為地制造出一種預(yù)期升值的假象，使得一些玩家跟隨買進(jìn)，"天下黃昏"從中謀利。一旦出現(xiàn)這樣的金融危機(jī)，必然造成大量玩家現(xiàn)實(shí)經(jīng)濟(jì)利益受損。雖然危機(jī)發(fā)生在網(wǎng)絡(luò)虛擬世界但玩家損失的卻是真金白銀，其破壞程度和現(xiàn)實(shí)世界中的金融危機(jī)相差無(wú)幾。
由于存在網(wǎng)絡(luò)虛擬貨幣沖擊人民幣的可能，有學(xué)者認(rèn)為應(yīng)該禁止網(wǎng)絡(luò)虛擬貨幣兌換人民幣。筆者認(rèn)為大可不必。網(wǎng)絡(luò)虛擬貨幣作為一個(gè)新生事物必然有其存在的客觀原因。網(wǎng)絡(luò)虛擬貨幣與人民幣之間的兌換實(shí)質(zhì)是網(wǎng)絡(luò)世界與現(xiàn)實(shí)世界之間價(jià)值的交換，是網(wǎng)絡(luò)世界與現(xiàn)實(shí)世界的對(duì)接。隨著社會(huì)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)必然更加深入地影響我們經(jīng)濟(jì)生活的各個(gè)方面，因此實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)世界與現(xiàn)實(shí)世界的價(jià)值交換的需求將越來(lái)越迫切和越來(lái)越必要。從某種意義上來(lái)說(shuō)網(wǎng)絡(luò)虛擬貨幣的發(fā)展已經(jīng)成為一種不可阻擋的趨勢(shì)。
事實(shí)上，西方國(guó)家在網(wǎng)絡(luò)虛擬貨幣的發(fā)展領(lǐng)域已經(jīng)走在我們的前列，我國(guó)至今還沒(méi)有一種網(wǎng)絡(luò)虛擬貨幣官方承認(rèn)可以兌換人民幣，而東方易貝的"貝"不僅可以在易貝商店購(gòu)買商品，還可以去易貝銀行兌換人民幣；Beenz．com公司發(fā)行的7．5億Beenz（網(wǎng)豆）已經(jīng)在全世界范圍內(nèi)流通，這基本上相當(dāng)于一個(gè)小國(guó)的貨幣流通量。[8]
目前國(guó)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)貨幣市場(chǎng)已具備每年幾十億元的規(guī)模，而這個(gè)規(guī)模還正在以每年20％ 以上的速度飛速增長(zhǎng)。[9]面對(duì)全新的網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)我們和西方發(fā)達(dá)國(guó)家的差距并不像傳統(tǒng)行業(yè)那么大，也許網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展是我們的一個(gè)新機(jī)會(huì)。因此筆者認(rèn)為禁止網(wǎng)絡(luò)虛擬貨幣與人民幣之間相互兌換的“閉關(guān)自守”方針并非明智之舉。
我們真正要做的應(yīng)該是對(duì)它進(jìn)行合理的規(guī)范和管理，更大的發(fā)揮其對(duì)經(jīng)濟(jì)的積極作用，限制其不利影響。首先，由于虛擬財(cái)富已經(jīng)可以和人民幣進(jìn)行兌換，它就擁有價(jià)值是凈財(cái)富，因此政府應(yīng)該對(duì)人民的財(cái)富進(jìn)行保護(hù)。也就是說(shuō)政府應(yīng)該通過(guò)相關(guān)的立法，保護(hù)人民的虛擬財(cái)富，對(duì)用惡劣手段侵占他人虛擬財(cái)富進(jìn)行處罰；其次，對(duì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的行為進(jìn)行規(guī)范和監(jiān)督，同時(shí)鼓勵(lì)和協(xié)助網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商提高網(wǎng)絡(luò)安全性，共同維護(hù)網(wǎng)絡(luò)金融秩序；第三，加強(qiáng)對(duì)網(wǎng)民的宣傳教育，形成自律的網(wǎng)絡(luò)文化。如果能夠形成安全穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)金融秩序，網(wǎng)絡(luò)虛擬貨幣必然會(huì)對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生巨大的積極影響。
參考文獻(xiàn)
[1][5]賀帥.《虛擬貨幣攪動(dòng)一池春水》[J].中國(guó)新通信，2006，6：65~66.
[2]楊麗媼.網(wǎng)絡(luò)貨幣：虛擬財(cái)富的現(xiàn)實(shí)危機(jī)[J].理財(cái)，2006，5：34~36.
[3]艾瑞市場(chǎng)咨詢，iResearch：網(wǎng)絡(luò)虛擬貨幣在迷霧中前進(jìn)，
，2007-03-05.
[4]萬(wàn)星.網(wǎng)絡(luò)虛擬貨幣比較研究[J].哈爾濱鐵道科技.2006，1:20.
[6]姜奇平.個(gè)性化的虛擬貨幣[J].互聯(lián)網(wǎng)周刊，2005，31： 60~62.
一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概述
虛擬現(xiàn)實(shí)（VirtualReality，簡(jiǎn)稱VR技術(shù)），又稱靈境技術(shù)，是以浸沒(méi)感、交互性和感知性為基本特征的計(jì)算機(jī)高級(jí)人機(jī)界面[1]。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的核心設(shè)備仍然是計(jì)算機(jī)，即通過(guò)計(jì)算機(jī)圖形構(gòu)成的三維數(shù)字模型，以仿真的方式給用戶創(chuàng)造一個(gè)實(shí)時(shí)反映實(shí)體對(duì)象變化與相互作用的三維虛擬世界，并通過(guò)頭盔顯示器(HMD)、數(shù)據(jù)手套等輔助傳感設(shè)備，給用戶提供一個(gè)觀測(cè)與該虛擬世界交互的三維界面，使用者可以直接觀察、操作、觸摸、檢測(cè)周圍環(huán)境及事物的內(nèi)在變化，并能夠通過(guò)語(yǔ)言、手勢(shì)等自然的方式與之進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，使人和計(jì)算機(jī)很好地“融為一體”，給人一種“身臨其境”的逼真性，而且能夠突破空間、時(shí)間以及其他客觀限制，感受到真實(shí)世界中無(wú)法親身經(jīng)歷的體驗(yàn)。
作為尖端科技，虛擬現(xiàn)實(shí)綜合利用了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、人工智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、并行處理技術(shù)和傳感技術(shù)的最新發(fā)展成果，是一種由計(jì)算機(jī)生成的高技術(shù)模擬系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用前景十分廣闊，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、模擬軍事演習(xí)、工程、教育、醫(yī)學(xué)、字化酒店、商品展示、娛樂(lè)等領(lǐng)域，也同樣適用于網(wǎng)絡(luò)會(huì)展。
二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在會(huì)展業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀
隨著迅速發(fā)展的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與計(jì)算機(jī)多媒體展示技術(shù)的結(jié)合，在展覽方面也不斷涌現(xiàn)出一些結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)會(huì)展。如今國(guó)外的虛擬會(huì)展業(yè)已經(jīng)十分成熟，如著名的德國(guó)漢諾威展，在網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立三維立體的展示系統(tǒng)；國(guó)外一些城市宣傳也開(kāi)始采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，如網(wǎng)上新加坡、虛擬龐貝古城、虛擬巴黎圣母院等，運(yùn)用三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)展示一些有價(jià)值的文物、展品和三維場(chǎng)景，使用戶能夠通過(guò)Internet遠(yuǎn)程連接去體驗(yàn)。
國(guó)內(nèi)的虛擬會(huì)展目前還基本屬于界面包裝，主要通過(guò)二維平面靜態(tài)地網(wǎng)頁(yè)展示，如中國(guó)茶葉博覽會(huì)，采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)茶具和茶文化進(jìn)行網(wǎng)上瀏覽，還有虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)球網(wǎng)站（www．vwww．com）利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)上展銷；再如武漢國(guó)際機(jī)電博覽會(huì)，采用網(wǎng)上虛擬武博會(huì)和武博會(huì)同期開(kāi)幕，未到展會(huì)現(xiàn)場(chǎng)的客戶通過(guò)點(diǎn)擊該網(wǎng)站，就可像親赴現(xiàn)場(chǎng)一樣，可在場(chǎng)館內(nèi)每一個(gè)展位前流連，任意觀看各種產(chǎn)品，了解它們的性能和用途，甚至突破實(shí)際參觀過(guò)程中的限制，深入了解展品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，瀏覽武博會(huì)的即時(shí)信息。
虛擬展覽系統(tǒng)按其表現(xiàn)形式可分為三類：①運(yùn)用圖文聲像以及環(huán)視圖展示物品和場(chǎng)景。這類系統(tǒng)因表現(xiàn)形式的局限，不能更生動(dòng)、更全面的展示。②單純的三維場(chǎng)景展示，用戶可以隨意漫游，但只提供展覽會(huì)的表面形式，不提供展覽內(nèi)容與展覽場(chǎng)景的關(guān)聯(lián)。③既提供三維場(chǎng)景，也提供實(shí)際展覽內(nèi)容，并與三維場(chǎng)景結(jié)合在一起[3]。
三、基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)會(huì)展發(fā)展的展望
在綜合考慮現(xiàn)有技術(shù)條件及未來(lái)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展前景的情況下，網(wǎng)絡(luò)會(huì)展的發(fā)展將會(huì)呈現(xiàn)出兩種模式，即現(xiàn)階段的實(shí)物會(huì)展+網(wǎng)絡(luò)會(huì)展+電子商務(wù)模式和未來(lái)的實(shí)物會(huì)展+網(wǎng)絡(luò)會(huì)展模式，具體理念如下：
（一）實(shí)物會(huì)展+網(wǎng)絡(luò)會(huì)展+電子商務(wù)模式
網(wǎng)絡(luò)會(huì)展作為會(huì)展業(yè)一種新的發(fā)展形勢(shì)，有著廣闊的發(fā)展前景。但目前網(wǎng)絡(luò)會(huì)展還只是實(shí)物會(huì)展的補(bǔ)充和配角，網(wǎng)絡(luò)會(huì)展只有作為實(shí)體展覽的輔助，才能逐漸地被人們認(rèn)識(shí)而發(fā)展起來(lái)。免費(fèi)論文，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。就目前情況而言，線上展會(huì)和線下展會(huì)二者可相互補(bǔ)充，二者有機(jī)融合會(huì)相得益彰的。當(dāng)然雙方會(huì)有部分重疊，但不可輕言取代，否則就是昏了頭了，若干年后或許會(huì)的，但至少目前不會(huì)。因此，我們不能夸大網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的作用，基于傳統(tǒng)會(huì)展的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，傳統(tǒng)會(huì)展仍然起著主導(dǎo)作用。免費(fèi)論文，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。同時(shí)，隨著會(huì)展業(yè)的蓬勃發(fā)展，促進(jìn)了電子商務(wù)技術(shù)向會(huì)展業(yè)的滲透，在某種程度上彌補(bǔ)了網(wǎng)絡(luò)會(huì)展技術(shù)的不足，促進(jìn)著網(wǎng)絡(luò)會(huì)展的發(fā)展。
總之，在目前甚至今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，我國(guó)會(huì)展將遵循實(shí)物會(huì)展+網(wǎng)絡(luò)會(huì)展+電子商務(wù)模式，即充分利用電子商務(wù)技術(shù)大力發(fā)展網(wǎng)絡(luò)會(huì)展，實(shí)物會(huì)展和網(wǎng)絡(luò)會(huì)展并舉，實(shí)物會(huì)展結(jié)束后，網(wǎng)絡(luò)會(huì)展作為實(shí)物會(huì)展的延伸和補(bǔ)充，繼續(xù)實(shí)行“永不落幕的會(huì)展”，并不斷更新、豐富和完善，使實(shí)物會(huì)展和網(wǎng)絡(luò)會(huì)展相互促進(jìn)，共同發(fā)展壯大。
（二）實(shí)物會(huì)展+網(wǎng)絡(luò)會(huì)展模式
由于網(wǎng)絡(luò)展會(huì)的模式模糊和傳統(tǒng)展會(huì)的主導(dǎo)地位，中國(guó)會(huì)展業(yè)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時(shí)代還有很長(zhǎng)的一段路要走。但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，網(wǎng)上會(huì)展前景不可限量，隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，必將成為現(xiàn)代展覽業(yè)的重要組成部分，必將代替部分實(shí)物會(huì)展，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)物會(huì)展和網(wǎng)絡(luò)會(huì)展并存的局面，這是一種必然的趨勢(shì)。免費(fèi)論文，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。免費(fèi)論文，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。因?yàn)榫W(wǎng)上會(huì)展有不受時(shí)空限制、節(jié)省展覽交易成本等優(yōu)勢(shì)，很多商品和服務(wù)都適合在網(wǎng)上進(jìn)行展覽和銷售。如網(wǎng)絡(luò)圖書(shū)展就有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，因?yàn)閳D書(shū)沒(méi)有過(guò)多的質(zhì)地的要求、尺寸的要求，在網(wǎng)上看到的這本書(shū)和書(shū)店買到的書(shū)幾乎沒(méi)有差別。另外，從目前網(wǎng)絡(luò)交易的商品清單看，網(wǎng)絡(luò)交易的對(duì)象正從數(shù)碼產(chǎn)品迅速擴(kuò)展到服裝、電器、日用品、玩具、個(gè)人護(hù)理品等眾多產(chǎn)品，而這些產(chǎn)品正是我國(guó)制造的優(yōu)勢(shì)所在，也是目前辦展頻率最高的產(chǎn)品。免費(fèi)論文，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。這些產(chǎn)品將來(lái)都可以作為網(wǎng)絡(luò)會(huì)展展示的對(duì)象，市場(chǎng)前景好。免費(fèi)論文，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。
此外，會(huì)展業(yè)的發(fā)展與土地資源供給瓶頸的矛盾已見(jiàn)端倪。政府不可能無(wú)止境的耗費(fèi)大量土地進(jìn)行場(chǎng)館建設(shè)，同時(shí)場(chǎng)館建設(shè)投入大、周期長(zhǎng)、風(fēng)險(xiǎn)大，而在互聯(lián)網(wǎng)上建立虛擬展館，舉辦網(wǎng)絡(luò)展覽卻可以節(jié)省大量時(shí)間和金錢，大大提高展會(huì)的效益。可見(jiàn)，我們既要看到目前實(shí)物會(huì)展的優(yōu)勢(shì)，也要前瞻性的看到網(wǎng)絡(luò)會(huì)展的優(yōu)勢(shì)，尤其是網(wǎng)絡(luò)會(huì)展的后發(fā)優(yōu)勢(shì)和趨勢(shì)，為大力發(fā)展網(wǎng)絡(luò)會(huì)展，共創(chuàng)低碳會(huì)展經(jīng)濟(jì)做好一切準(zhǔn)備。
參考文獻(xiàn)
[1]劉偉.基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的企業(yè)展項(xiàng)的設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2009（24）：49.
[2]許亞丹，王野.網(wǎng)絡(luò)會(huì)展的傳播與經(jīng)濟(jì)比較[J].當(dāng)代傳播，2006（5）：66.
自互聯(lián)網(wǎng)逐漸一體化以后，其極大的豐富了人們的生活。但是網(wǎng)絡(luò)是一把雙刃劍，其在安全上容易受到一些黑客以及不法分子的入侵，從而使得網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)崩潰，使得用戶的信息被盜取。因此加強(qiáng)局域網(wǎng)以及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)安全極為重要。
1 虛擬局域網(wǎng)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)安全的問(wèn)題
1.1 網(wǎng)絡(luò)黑客的入侵是一個(gè)極大的網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題，在我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展越來(lái)越快的今天，黑客的入侵也越來(lái)越猖獗
其主要攻擊計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)，利用木馬等程序進(jìn)行攻擊，從而盜取戶主的個(gè)人信息。通常情況下，虛擬局域網(wǎng)以及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)都是有相應(yīng)的密碼進(jìn)行保護(hù)的，但是很多黑客會(huì)直接侵入其網(wǎng)絡(luò)安全保護(hù)系統(tǒng)，，如果網(wǎng)絡(luò)安全防范系數(shù)過(guò)低，那么就很容易導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題的出現(xiàn)，使得戶主個(gè)人信息泄露，嚴(yán)重時(shí)甚至造成了財(cái)產(chǎn)損失和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)癱瘓。
1.2 網(wǎng)絡(luò)病毒也是導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)安全的一個(gè)重要因素
通常情況下對(duì)計(jì)算機(jī)造成最大危害的就是病毒。其具有較強(qiáng)的頻繁性，能夠多次和重復(fù)的對(duì)計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)進(jìn)行入侵。在虛擬局域網(wǎng)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在提供網(wǎng)絡(luò)共享的同時(shí)，也有利于病毒的傳播。近年來(lái)網(wǎng)絡(luò)病毒層出不窮，尤其蠕蟲(chóng)病毒以及木馬病毒表現(xiàn)的尤為顯著。比較傳統(tǒng)的病毒入侵方式就是，用蠕蟲(chóng)病毒讓計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)安全保護(hù)系統(tǒng)陷于癱瘓，然后使用木馬病毒進(jìn)行個(gè)人信息的盜取。使得很多用戶的生活以及工作受到嚴(yán)重的影響。其二另一個(gè)影響網(wǎng)絡(luò)安全的因素是網(wǎng)絡(luò)安全認(rèn)證出現(xiàn)漏洞。從而出現(xiàn)IP地址被盜用，賬號(hào)密碼泄露等在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用中也時(shí)有發(fā)生。
2 虛擬局域網(wǎng)的安全防護(hù)措施
2.1 使用VLAN技術(shù)能夠?qū)μ摂M局域網(wǎng)進(jìn)行有效地防護(hù)
VLAN技術(shù)可以不受位置地域的影響，可以根據(jù)不同用戶的需求不同進(jìn)行虛擬局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)分段，從而提高了網(wǎng)絡(luò)的靈活性以及擴(kuò)張性。而利用VLAN技術(shù)可以有效的解決電視、廣播以及電信信號(hào)的相互干擾，從而使得網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的更加流暢。提高了虛擬局域網(wǎng)運(yùn)行的效率。其次VLAN在經(jīng)過(guò)詳細(xì)的劃分后，在縮小其廣播域的同時(shí)還能降低網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)廣播包所消耗寬帶占的比例，從而大幅度的提高了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的安全效率。在進(jìn)行VLAN網(wǎng)絡(luò)層的實(shí)現(xiàn)時(shí)，要加強(qiáng)VLAN數(shù)據(jù)之間的傳輸。然后結(jié)合數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備之間的轉(zhuǎn)化，從而搭建安全可靠的網(wǎng)絡(luò)。
2.2 可以采用防火墻技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)安全的防護(hù)
對(duì)虛擬局域網(wǎng)的入口處進(jìn)行防火墻的部署，主要是針對(duì)其外部做出的防御。防火墻還能對(duì)非授權(quán)訪問(wèn)的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)進(jìn)行智能化的識(shí)別，從而提高其對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的進(jìn)化功能。從而有效的保障互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的安全。通常情況下，防火墻大致可以分為兩種：其一是外部防火墻，其主要是針對(duì)防火墻的外部進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)安全的防護(hù)，主要針對(duì)一些病毒的入侵，例如蠕蟲(chóng)病毒以及木馬病毒。而且還能有效地防止網(wǎng)絡(luò)黑客對(duì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部進(jìn)行入侵，其預(yù)防措施主要是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)出通道對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進(jìn)行限制，從而對(duì)外來(lái)的非法信息進(jìn)行有效地抵御。因此外部防火墻是保證虛擬局域網(wǎng)安全的關(guān)鍵。其二就是內(nèi)部防火墻的防護(hù)。內(nèi)部防火墻主要是將局域網(wǎng)進(jìn)行分段管理?？梢詫?duì)虛擬局域網(wǎng)進(jìn)行分段保護(hù)，從而使得外部攻擊的損失受到限制。
2.3 使用入侵保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)監(jiān)督
入侵檢測(cè)系統(tǒng)IDS是一種較為常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)督系統(tǒng)，其主要作用是對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸進(jìn)行一定的監(jiān)督。當(dāng)局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)安全受到威脅時(shí)，其不僅可以提出警示還能進(jìn)行主動(dòng)防御，其有效的彌補(bǔ)了防火墻被動(dòng)防御上的不足。如果說(shuō)防火墻是門(mén)衛(wèi)，那么IDS就是監(jiān)視器可以有效地提高其網(wǎng)絡(luò)安全環(huán)境，防患于未然。
2.4 要加強(qiáng)數(shù)據(jù)庫(kù)的信息防護(hù)和保密工作
通常情況下為了工作的方便，人們很少對(duì)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)安全的保護(hù)。而數(shù)據(jù)庫(kù)的信息可以以可讀的方式儲(chǔ)存在系統(tǒng)中。因此，要采取相應(yīng)的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)信息的保密。可以有效地提高網(wǎng)絡(luò)安全。
3 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的安全防護(hù)措施
（1）要做好臨時(shí)密鑰完整性。在目前的很多無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中都會(huì)使用WEP進(jìn)行加密，而在加密過(guò)程中，要加強(qiáng)臨時(shí)密鑰的完整性，做好無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的安全設(shè)置，網(wǎng)絡(luò)安全可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的安全選項(xiàng)設(shè)置進(jìn)行安全防護(hù)，此外，還可以采用有效的安全防護(hù)軟件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)攻擊的組織等。防火墻是能夠有效阻止網(wǎng)絡(luò)攻擊的有效途徑，因此給自己的計(jì)算機(jī)安裝防火墻以及網(wǎng)絡(luò)防護(hù)軟件，也是有效阻止網(wǎng)絡(luò)攻擊的有效手段。尤其是對(duì)于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，更要加強(qiáng)其安全防護(hù)?，F(xiàn)在的系統(tǒng)都有一定的安全防護(hù)設(shè)置功能。其中防火墻就是最基本的安全設(shè)置，尤其是針對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的安全設(shè)置。其可以從內(nèi)外兩個(gè)方面進(jìn)行防護(hù)。有效地保障無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的安全。
（2）使用TKIP能夠增強(qiáng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)共享時(shí)的安全性，其能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)的IP以及個(gè)人的賬號(hào)信息進(jìn)行加密保護(hù)。與其他的保密措施相比其有以下四個(gè)功能的保護(hù)：一是消息完整性的編碼；其二是IV次序機(jī)制；其三是密鑰的混合函數(shù)，其四是密鑰的重置機(jī)制。
（3）要加強(qiáng)WPAI方面的應(yīng)用，其主要作用是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行加密保護(hù)。WPAI采用國(guó)家密碼進(jìn)行管理，進(jìn)行精確的運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)了身份鑒別，實(shí)名認(rèn)證以等多方面的訪問(wèn)控制，不斷提高用戶在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸過(guò)程中的效率。WAPI可以從根本上解決無(wú)線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?/p>
4 結(jié)語(yǔ)
虛擬局域網(wǎng)以及網(wǎng)線網(wǎng)絡(luò)的安全運(yùn)行關(guān)系著人們的正常生活以及工作。一旦網(wǎng)絡(luò)環(huán)境出現(xiàn)不安全因素，其必然會(huì)導(dǎo)致用戶信息泄露以及系統(tǒng)發(fā)生崩潰等多方面的危害。因此要做好網(wǎng)絡(luò)安全的預(yù)防以及防控。
參考文獻(xiàn)
[1]李培強(qiáng)、鄭鐵成，企業(yè)計(jì)算機(jī)安全運(yùn)行的研究和解決[J].計(jì)算機(jī)光盤(pán)軟件與應(yīng)用，2011（12）：33-34.
[2]韋容、申希兵、藍(lán)振師，淺談?dòng)?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息安全存在問(wèn)題和對(duì)策[J].信息系統(tǒng)工程，2012（04）：84-84.
[3]余蘇毅，使用虛擬局域網(wǎng)和訪問(wèn)控制列表實(shí)現(xiàn)機(jī)房訪問(wèn)控制[J].寧德師范學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2012（01）：54-56.
作者簡(jiǎn)介
