虛擬實(shí)驗(yàn)論文精選(九篇)

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第1篇：虛擬實(shí)驗(yàn)論文范文

論文摘要:用網(wǎng)絡(luò)視頻新品,訂單唾手可得。復(fù)雜技術(shù)被網(wǎng)民輕松演繹,再次引發(fā)傳播潮。無限網(wǎng)絡(luò)也能派上用場(chǎng)。如今的虛擬世界,其傳播功力足以劍造奇跡。

成立于27年前的微軟硬件部門,也正是微軟的娛樂及設(shè)備事業(yè)部發(fā)明了世界第一款光電鼠標(biāo)。在電腦周邊設(shè)備的24項(xiàng)科技發(fā)明創(chuàng)造中,有18項(xiàng)出白微軟。很難想象,小小的鼠標(biāo),其技術(shù)含量之高,在某種意義上可與巡航導(dǎo)彈的制導(dǎo)系統(tǒng)相比。然而,與所有電腦周邊設(shè)備一樣,鼠標(biāo)的生命周期只有24個(gè)月。因此,如何在短期內(nèi)啟動(dòng)市場(chǎng),縮短市周期并迅速拉高銷售曲線,是這個(gè)領(lǐng)域每年都要做好的必修課。

藍(lán)影鼠標(biāo)是微軟在2009財(cái)政年度推出的新一代品。其特點(diǎn)是,采用高角度光電成像技術(shù),岡而徹底擺脫了鼠標(biāo)墊的束縛,從此,鼠標(biāo)可以在大理石、地毯等任意表面運(yùn)用自如。很快,市場(chǎng)推廣就拉開帷幕。網(wǎng)絡(luò)視頻新品2008年9月17日,藍(lán)影在中同市場(chǎng)亮相。

與以往的方法不同,這次新品會(huì)以視頻分享方式進(jìn)行。作為此活動(dòng)的策劃者執(zhí)行者,微軟(中國(guó))娛樂及設(shè)備事業(yè)部市場(chǎng)總監(jiān)蔣東說,2006年的新品會(huì),是在微軟(中同)技術(shù)中心的實(shí)驗(yàn)室中舉行的。當(dāng)時(shí),現(xiàn)場(chǎng)布置成機(jī)場(chǎng)、臥室、辦公室等產(chǎn)品應(yīng)用環(huán)境,并著力營(yíng)造身臨其境的效果。2007財(cái)年的會(huì)選在北京世貿(mào)天階,有200多人席了會(huì),場(chǎng)面非常壯觀?！拔覀兿Ｍ?009財(cái)年的新品會(huì)有更大的影響力和更高的效率。對(duì)此,視頻分享網(wǎng)站非常適合。”

做法在酷6網(wǎng)為會(huì)開設(shè)的專區(qū)內(nèi),在陸續(xù)載的視頻中,有微軟亞太區(qū)負(fù)責(zé)人坐在咖啡吧里和觀眾聊新款鼠標(biāo);有藍(lán)影技術(shù)發(fā)明人詳細(xì)講解鼠標(biāo)的由來和藍(lán)影的技術(shù)特點(diǎn);電腦游戲高手和工產(chǎn)品設(shè)技師也來此談?wù)搶?duì)新品的評(píng)價(jià)等。通過這些視頻短片,人們可以多層次、多角度地了解新產(chǎn)品的功能和技術(shù)特。

借助視頻分享方式的廣泛參與特性,有超過20萬個(gè)獨(dú)立IP地址訪問過會(huì)專題,這是傳統(tǒng)活動(dòng)無法比擬的?！耙酝e辦會(huì),只能邀請(qǐng)當(dāng)?shù)氐拿襟w、經(jīng)銷商到現(xiàn)場(chǎng),有幾百人已經(jīng)算大規(guī)模了。這次的視頻分享至少有20萬人直接參與,在推廣費(fèi)用不增加的情況下,傳播效力翻了1000倍?！笔Y衛(wèi)東說。收獲除此之外,還有真金白銀的收獲?！皶?huì)結(jié)束后約1個(gè)小時(shí),我們就收到3000千多份訂單。而實(shí)際上,新產(chǎn)品要3個(gè)月后才能到貨,這次只是信息?！笔Y衛(wèi)東說,“這說明,經(jīng)銷商的決策周期縮短了,消費(fèi)者的購(gòu)買行為提前了,該說,這是此次活動(dòng)的最大成功?！睋?jù)統(tǒng)計(jì),此次新品會(huì)的瀏覽量,在酷6網(wǎng)當(dāng)天排名高于殘奧會(huì)閉幕式和中秋晚會(huì)僅次于奧運(yùn)會(huì)籃球決賽。

巧用互聯(lián)網(wǎng)

自主傳播在線會(huì)后,將營(yíng)銷人群從專業(yè)轉(zhuǎn)向大眾,讓消費(fèi)者自創(chuàng)傳播廣告。

2008年9月至12月,“微軟藍(lán)影無處不在——視頻創(chuàng)意征集大賽”在酷6網(wǎng)開賽。對(duì)于此次大賽,蔣衛(wèi)東的想法是:“藍(lán)影采用的是一種復(fù)雜的光學(xué)追蹤技術(shù),對(duì)此,網(wǎng)友們從自己的角度去理解,并在視頻中用消費(fèi)者自己的語言加以詮釋,加網(wǎng)絡(luò)自主傳播力量就更大了?！?/p>

大賽總共收到577品,總瀏覽量超過1300萬次?？梢哉f,這次大賽完全是基于網(wǎng)友自發(fā)性,通過制作、上傳、分享,一個(gè)新產(chǎn)品及其所附帶的技術(shù)知識(shí),得到了廣泛的傳播。“我們發(fā)現(xiàn),消費(fèi)者在這里可以自愿地接受‘說服’,同時(shí)也在互相影響,這比傳統(tǒng)廣告有更大的滲透力?！憧梢韵胂?如果消費(fèi)者到零售店里,在購(gòu)買產(chǎn)品之前,聽了一個(gè)相聲就已經(jīng)了解了產(chǎn)品,那是多愉快的事情。”蔣衛(wèi)東說。經(jīng)統(tǒng)計(jì),大約900萬人次瀏覽過大賽頁面,超過1300萬人次觀看了參賽作品。蔣衛(wèi)東說:“如果轉(zhuǎn)成常規(guī)的做法,要花多少錢才能引起900萬人的關(guān)注?更不用說即使看了廣告,參與的程度也不相同?！苯?jīng)過兩輪傳播活動(dòng)后,購(gòu)買曲線迅速上升。不少人在使用藍(lán)影鼠標(biāo)后,還把自己的評(píng)價(jià)放到網(wǎng)上,無形中又出現(xiàn)了一次口碑傳播,這又是促成購(gòu)買不可小覷的機(jī)會(huì)。

無線營(yíng)銷Arc鼠標(biāo),是與藍(lán)影同時(shí)的另一款新品。對(duì)這世界上第一款可折疊鼠標(biāo)的上市,微軟運(yùn)用了無線路徑?！拔覀?cè)谝苿?dòng)夢(mèng)網(wǎng)上產(chǎn)品廣告,同時(shí)做了一個(gè)購(gòu)買鏈接?！笔Y衛(wèi)東拿出自己的手機(jī),屏幕上的移動(dòng)夢(mèng)網(wǎng)主頁上,能看到Arc鼠標(biāo)的文字廣告。具有突破性的是它的銷售模式。消費(fèi)者可通過手機(jī)直接向當(dāng)當(dāng)網(wǎng)發(fā)送訂單,并在第二天接到確認(rèn)電話,第三天就能收到貨。由此可見,整個(gè)銷售鏈條果真已經(jīng)變短。

虛擬或成趨勢(shì)

第2篇：虛擬實(shí)驗(yàn)論文范文

1.1實(shí)驗(yàn)室教學(xué)任務(wù)繁重，教學(xué)機(jī)械容易發(fā)生故障。由于計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室承載著全校的計(jì)算機(jī)公共課、專業(yè)課等課業(yè)教學(xué)的任務(wù)，機(jī)械工作量大，負(fù)荷超重，致使硬件設(shè)備經(jīng)常產(chǎn)生問題。

1.2計(jì)算機(jī)硬件設(shè)施的更新速度跟不上計(jì)算機(jī)軟件的更新。為了適應(yīng)不同年級(jí)不同教學(xué)內(nèi)容的需求，計(jì)算機(jī)軟件多種多樣，且經(jīng)常更新，甚至一臺(tái)計(jì)算機(jī)中安裝多個(gè)操作系統(tǒng)，但是相較于軟件的更新速度，計(jì)算機(jī)硬件由于長(zhǎng)期得不到更新，則導(dǎo)致了計(jì)算機(jī)無法正常運(yùn)行新版的軟件，從而給實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來負(fù)面的影響。

1.3教學(xué)資金和現(xiàn)有設(shè)備的性能不足，限制了一些具有前沿性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，并行計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)等新興技術(shù)更新速度，若是沒有充足的資金就無法購(gòu)買先進(jìn)設(shè)備，相關(guān)的實(shí)驗(yàn)課程更無從談起。

1.4計(jì)算機(jī)品牌、型號(hào)多樣、計(jì)算機(jī)的配置差別很大。學(xué)校的計(jì)算機(jī)一般都是分批次購(gòu)買的，購(gòu)入較早的計(jì)算機(jī)硬件設(shè)施就會(huì)比較老化，配置也比較低，故障頻發(fā)的計(jì)算機(jī)設(shè)備會(huì)嚴(yán)重影響教學(xué)質(zhì)量，學(xué)校又不能一次性大批量的進(jìn)行換購(gòu)，因此在逐漸更新?lián)Q代的過程中，計(jì)算機(jī)的品牌、型號(hào)和配置等都會(huì)產(chǎn)生較大的差別，計(jì)算機(jī)硬件種類的不同，對(duì)設(shè)備維護(hù)工作加大的難度，也會(huì)使實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生差異。

1.5一些具有危險(xiǎn)性或破壞性的實(shí)驗(yàn)無法在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行。在高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，一些具有危險(xiǎn)性或破壞性的實(shí)驗(yàn)教師一般會(huì)采取課堂演示的形式進(jìn)行教學(xué)，例如CMOS設(shè)置，硬盤分區(qū)及格式化，安裝操作系統(tǒng)，CPU的超頻，克隆軟件的使用或者網(wǎng)絡(luò)攻防實(shí)驗(yàn)等等，以降低計(jì)算機(jī)損壞甚至整個(gè)系統(tǒng)崩潰的風(fēng)險(xiǎn)。

2、虛擬技術(shù)

虛擬技術(shù)自起源以來都備受各個(gè)領(lǐng)域的關(guān)注，尤其是在2007年至今，虛擬技術(shù)更是得到了飛躍性的增長(zhǎng)。虛擬機(jī)能夠像一臺(tái)物理計(jì)算機(jī)一樣自行運(yùn)行自身的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序，并且借助其虛擬化的特點(diǎn)，可以在單臺(tái)物理機(jī)上運(yùn)行多個(gè)虛擬機(jī)。虛擬機(jī)憑借全然由軟件組成的優(yōu)勢(shì)，其行為完全類似于一臺(tái)物理計(jì)算機(jī)，它包含自己的虛擬（基于軟件實(shí)現(xiàn)的）CPU、內(nèi)存、硬盤和網(wǎng)卡。操作系統(tǒng)無法分辨虛擬機(jī)與物理機(jī)之間的差異，應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)中的其他計(jì)算機(jī)也無法分辨，這也使得虛擬機(jī)更加具有真實(shí)性。尤其是在經(jīng)濟(jì)態(tài)勢(shì)緊張的大環(huán)境下，具有節(jié)省成本、降低能耗、便于管理等優(yōu)勢(shì)的虛擬技術(shù)更加得到了各行各業(yè)的青睞。例如銀行、醫(yī)院和通訊領(lǐng)域等，VMware，Xen等虛擬化軟件的應(yīng)用都已趨于成熟，標(biāo)準(zhǔn)化和服務(wù)器整合得到了最大化的利用。隨著虛擬化工作在高等教育領(lǐng)域中的深入，圖書館、實(shí)驗(yàn)室、還有一些高校也紛紛在工作、教學(xué)中融入了虛擬技術(shù)，并且在應(yīng)用中頗有成效。

3、虛擬技術(shù)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

針對(duì)上文中分析的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的不足，下面將通過虛擬技術(shù)從四個(gè)方面對(duì)解決這些不足進(jìn)行探討。

3.1利用虛擬技術(shù)開設(shè)具有前沿性和實(shí)踐性的虛擬化實(shí)驗(yàn)課程。諸如計(jì)算機(jī)組成原理，計(jì)算機(jī)安全，多操作系統(tǒng)交互，可編程數(shù)字電路，并行計(jì)算技術(shù)，集群技術(shù)，多核編程技術(shù)等實(shí)驗(yàn)課程是無法在目前實(shí)驗(yàn)室設(shè)備上進(jìn)行的。將現(xiàn)有X86計(jì)算機(jī)的硬件資源（包括CPU、RAM、硬盤和網(wǎng)絡(luò)控制器），利用VMware虛擬技術(shù)，創(chuàng)建功能齊全、可像“真實(shí)”計(jì)算機(jī)一樣運(yùn)行其自身操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序的虛擬機(jī)，把以前無法在真實(shí)計(jì)算機(jī)上開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程轉(zhuǎn)移到虛擬機(jī)上進(jìn)行。這種虛擬化的轉(zhuǎn)換突破了計(jì)算機(jī)硬件設(shè)施的限制，使實(shí)驗(yàn)課程的內(nèi)容更加豐富更加具有時(shí)效

3.2有效利用虛擬技術(shù)能夠降低計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的成本，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率和質(zhì)量。在嚴(yán)峻的經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，高校實(shí)驗(yàn)設(shè)備的預(yù)算更加有限，如何顧全成本、資源和時(shí)間三個(gè)方面的同時(shí)，提高計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量，可以通過利用VMware虛擬技術(shù)，創(chuàng)建一個(gè)適用于所有Windows應(yīng)用程序的虛擬PC環(huán)境，減少硬件需求量提高現(xiàn)有資源的利用率，改進(jìn)教學(xué)環(huán)境和教學(xué)效果。

3.3虛擬技術(shù)能夠在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中起到降低能耗的作用。現(xiàn)在大多數(shù)服務(wù)器和臺(tái)式計(jì)算機(jī)在開啟后僅有5-15%的時(shí)間處于使用狀態(tài)，而大多數(shù)X86硬件在空閑狀態(tài)下仍需消耗正常工作負(fù)載所需電量的60-90%。VMware虛擬技術(shù)具有高級(jí)資源和內(nèi)存管理功能，可實(shí)現(xiàn)15：1甚至更高的整合率，可將硬件利用率提高到多達(dá)85%。完成虛擬化后，分布式電源管理（DPM）會(huì)監(jiān)控整個(gè)計(jì)算機(jī)的利用率，并智能地關(guān)閉不需要的物理服務(wù)器，而不會(huì)影響應(yīng)用程序和用戶。虛擬技術(shù)可以極大地減少能耗，同時(shí)又不會(huì)降低可靠性和功能完整性，對(duì)高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的結(jié)果一致性和準(zhǔn)確性具有可靠的保障作用。

3.4虛擬技術(shù)對(duì)于高校建設(shè)符合學(xué)生特點(diǎn)的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系提供了方便的途徑，為高校教育改革工作起到了推動(dòng)作用。具有完善的教學(xué)體系才能夠最大化的發(fā)揮出計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的作用，虛擬技術(shù)作為計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的重要部分，對(duì)高校建設(shè)良好的教學(xué)體系，針對(duì)學(xué)生特點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)，以及促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，提高計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率和質(zhì)量，都具有積極廣泛的實(shí)踐意義。

4、結(jié)束語

第3篇：虛擬實(shí)驗(yàn)論文范文

1.1用于實(shí)驗(yàn)的計(jì)算機(jī)設(shè)備比較落后，零配件維修困難，實(shí)驗(yàn)難于開展

因?yàn)殡娔X更新速度快，學(xué)院拆裝實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有設(shè)備均為早期其他機(jī)房淘汰下來的落后設(shè)備，在實(shí)驗(yàn)過程中一旦損壞很難在電腦配件市場(chǎng)上找到相同型號(hào)的配件。有些實(shí)驗(yàn)如CMOS設(shè)置、硬盤分區(qū)、操作系統(tǒng)安裝、驅(qū)動(dòng)程序安裝、注冊(cè)表修改等對(duì)于系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行影響較大，破舊機(jī)型的相關(guān)設(shè)置比較復(fù)雜，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中很難找到合適的方法、驅(qū)動(dòng)程序等，因操作不當(dāng)輕則會(huì)損壞硬盤數(shù)據(jù)，重則導(dǎo)致不能正常開機(jī)，嚴(yán)重影響了正常的教學(xué)秩序。另外，由于光驅(qū)老化、光盤劃傷嚴(yán)重導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)中斷，還容易挫傷學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性。因?yàn)闄C(jī)器運(yùn)行緩慢，無法在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)，降低了教學(xué)的質(zhì)量和效率。

1.2實(shí)驗(yàn)效果不好，計(jì)算機(jī)難以管理

部分實(shí)驗(yàn)如操作系統(tǒng)的安裝、注冊(cè)表的修改、系統(tǒng)配置文件以及管理策略的修改等需要重啟計(jì)算機(jī)，而安裝了還原卡或還原軟件的計(jì)算機(jī)是不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡?。如果教師自己帶筆記本電腦上課，就會(huì)在每次實(shí)驗(yàn)完成后影響到下一次開機(jī)使用，擾亂了正常的工作、學(xué)習(xí)。

1.3教師演示困難，學(xué)生觀察吃力

一部分實(shí)驗(yàn)課的操作過程無法通過投影儀播放或使用凌波等電子教室軟件進(jìn)行屏幕廣播來教學(xué)，不具備多媒體示范功能。比如CMOSE設(shè)置、硬盤分區(qū)、格式化、安裝操作系統(tǒng)等試驗(yàn)，教師往往通過現(xiàn)場(chǎng)操作、講解，學(xué)生通過圍觀來學(xué)習(xí)，對(duì)于大班上課，授課效果比較差，學(xué)生得不到有效的實(shí)操訓(xùn)練。

1.4虛擬機(jī)在教學(xué)中的應(yīng)用

虛擬機(jī)是通過軟件將計(jì)算機(jī)硬盤和內(nèi)存的一部分虛擬成具有獨(dú)立的CPU、硬盤、內(nèi)存、聲卡、顯卡、網(wǎng)卡等功能的計(jì)算機(jī)的一種輔助技術(shù)。目前常用的有VirtualPC和VMware等虛擬機(jī)軟件，前者安裝快捷、操作簡(jiǎn)單、占用空間少，后者專業(yè)化程度高、對(duì)多種操作系統(tǒng)平臺(tái)提供完美的支持、但操作起來相對(duì)復(fù)雜、占用空間較多，業(yè)內(nèi)較為推崇，可以說這兩種虛擬機(jī)平臺(tái)技術(shù)各有千秋。在我院的計(jì)算機(jī)教學(xué)中，我們先后引入了這兩種虛擬機(jī)平臺(tái)進(jìn)行教學(xué)，收到了獨(dú)特的效果。在《計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)》課程中很多實(shí)驗(yàn)都可以使用虛擬技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，例如：

1.5硬盤的分區(qū)與格式化

新購(gòu)置的硬盤必須進(jìn)行分區(qū)和格式化后才能正常使用，這是《計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)》課程的重要知識(shí)點(diǎn)。在虛擬機(jī)技術(shù)平臺(tái)中，分區(qū)和格式化更加直觀、真實(shí)。由于VMware對(duì)虛擬CD-ROM的支持，學(xué)生可以通過虛擬CD-ROM進(jìn)入DOS系統(tǒng)，使用fdisk命令、format命令、PQMagic、DM等軟件反復(fù)練習(xí)該部分實(shí)驗(yàn)，效果較好。

1.6操作系統(tǒng)的安裝

硬盤格式化后，必須安裝操作系統(tǒng)，使用VMware虛擬機(jī)完全支持MicrosoftWindows系列操作系統(tǒng)和Linux等操作系統(tǒng)。在虛擬機(jī)中，學(xué)生可以利用虛擬光驅(qū)使用鏡像文件（ISO格式的文件）安裝操作系統(tǒng)，同時(shí)具有快速、簡(jiǎn)便、不中斷等優(yōu)點(diǎn)，與真實(shí)的安裝無異。對(duì)需要重啟系統(tǒng)后才能使用的軟件，比如殺毒軟件、系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)置等系統(tǒng)軟件的使用也同樣有效。如果安裝和使用時(shí)出現(xiàn)操作系統(tǒng)崩潰的情況，還可以通過復(fù)制、覆蓋虛擬硬盤文件的方式迅速解決問題，不必?fù)?dān)心對(duì)宿主機(jī)系統(tǒng)的破壞。另外，由于虛擬硬盤文件可以任意復(fù)制和轉(zhuǎn)移，這對(duì)于教師在不同地點(diǎn)授課以及機(jī)房管理人員批量配置學(xué)生機(jī)都提供了極大的方便。

1.7修改CMOSE參數(shù)

CMOSE參數(shù)的設(shè)置也是學(xué)生學(xué)習(xí)的重點(diǎn)知識(shí)之一，但是這部分實(shí)驗(yàn)對(duì)系統(tǒng)影響極大，設(shè)置不當(dāng)可能會(huì)導(dǎo)致開機(jī)故障，同時(shí)教師在講解時(shí)也無法在投影機(jī)上顯示出來，不利于教學(xué)。使用虛擬機(jī)后，學(xué)生可以放心大膽地做BIOS的設(shè)置實(shí)驗(yàn)，通過不斷地練習(xí)熟悉BIOS界面和各種配置，而不必?fù)?dān)心設(shè)置錯(cuò)誤導(dǎo)致故障，而且教師可以將整個(gè)設(shè)置過程利用屏幕錄制為AVI視頻文件分享給學(xué)生，這樣就實(shí)現(xiàn)了BIOS設(shè)置狀態(tài)下視頻制作的難題。

1.8系統(tǒng)備份和恢復(fù)

系統(tǒng)備份與還原在《計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)》課程中應(yīng)用廣泛，其中賽門泰克公司的Ghost軟件是常用的一個(gè)工具軟件，我們要求學(xué)生必須掌握其使用方法。該軟件功能強(qiáng)大，可以對(duì)硬盤進(jìn)行分區(qū)、分區(qū)及整盤的備份和還原以及網(wǎng)絡(luò)克隆，速度快但操作危險(xiǎn)性很高，稍有不慎就會(huì)造成數(shù)據(jù)毀壞，引入虛擬機(jī)后學(xué)生可以反復(fù)練習(xí)操作而不必?fù)?dān)心影響宿主機(jī)的系統(tǒng)。

1.9測(cè)試計(jì)算機(jī)病毒

在虛擬環(huán)境中，我們可以將虛擬的CPU、寄存器、硬件端口用調(diào)試軟件傳送病毒程序，通過觀察寄存器和端口的變化，加深學(xué)生對(duì)病毒程序運(yùn)行過程的理解。在虛擬機(jī)中進(jìn)行此類實(shí)驗(yàn)，無需擔(dān)心計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)安全性，而實(shí)驗(yàn)效果和真機(jī)上的效果是一樣的。通過觀察研究，學(xué)生可以詳細(xì)了解病毒的工作原理，提高了病毒查殺能力。

2結(jié)論

第4篇：虛擬實(shí)驗(yàn)論文范文

【關(guān)鍵詞】開放式實(shí)驗(yàn)；自主式；醫(yī)學(xué)生；機(jī)能實(shí)驗(yàn)學(xué)

醫(yī)學(xué)機(jī)能實(shí)驗(yàn)學(xué)根據(jù)我校對(duì)衛(wèi)生部和國(guó)家教委的教改項(xiàng)目而創(chuàng)立的一門新的人體機(jī)能實(shí)驗(yàn)學(xué)課程。在我校，該課程主要設(shè)立了醫(yī)學(xué)生理學(xué)、病理生理學(xué)、醫(yī)學(xué)藥理學(xué)三門實(shí)驗(yàn)課程，這三門課程綜合概述了人體正常和疾病狀態(tài)下的生理機(jī)能機(jī)制、疾病發(fā)生的基本機(jī)制和藥物治療學(xué)原理[1]，因此醫(yī)學(xué)機(jī)能實(shí)驗(yàn)學(xué)將三門學(xué)科的知識(shí)和內(nèi)容融會(huì)貫通、精煉精華而形成的新的實(shí)驗(yàn)課程體系。面對(duì)21世紀(jì)的醫(yī)學(xué)培養(yǎng)需要堅(jiān)實(shí)理論基礎(chǔ)、良好的醫(yī)學(xué)機(jī)能素質(zhì)的需求，醫(yī)學(xué)機(jī)能實(shí)驗(yàn)學(xué)以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、獨(dú)立操作、團(tuán)隊(duì)合作和綜合分析能力為目標(biāo)[2]，通過近幾年的醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革，同時(shí)通過對(duì)醫(yī)學(xué)機(jī)能實(shí)驗(yàn)課的研究，進(jìn)行了開放式自主式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索，使醫(yī)學(xué)生對(duì)醫(yī)學(xué)機(jī)能課的學(xué)習(xí)產(chǎn)生了濃厚的興趣和動(dòng)力，參考我校的具體應(yīng)用情況提出幾點(diǎn)具體方法并對(duì)其實(shí)踐的意義作一簡(jiǎn)單概括。

1 開放式教學(xué)模式的建立和運(yùn)轉(zhuǎn)

人體機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)室是教學(xué)科研的重要場(chǎng)所，為鼓勵(lì)學(xué)生在課余時(shí)間參加開放式實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而加強(qiáng)學(xué)生的素質(zhì)培養(yǎng)，同時(shí)也充分的發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室資源，從2007年起，機(jī)能學(xué)教研室就開展了開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的工作。為保證教學(xué)秩序的穩(wěn)定和學(xué)生管理問題，制定了許多合理的規(guī)定，保證此教學(xué)模式的順利進(jìn)行：①總體上提高實(shí)驗(yàn)室的開放率和開放內(nèi)涵，充分發(fā)揮教學(xué)實(shí)驗(yàn)資源效益。②綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，統(tǒng)計(jì)可能的實(shí)驗(yàn)材料。在每學(xué)期開學(xué)初，要求統(tǒng)計(jì)開放實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容、學(xué)生數(shù)量、實(shí)驗(yàn)室開放的頻次等由教務(wù)部門協(xié)調(diào)，最終向開放的學(xué)生人群公布。③嚴(yán)格落實(shí)開放式實(shí)驗(yàn)的預(yù)約申請(qǐng)登記制度。在實(shí)驗(yàn)開始之初，由于忽視了預(yù)約的重要性，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的進(jìn)展緩慢。④執(zhí)行嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)操作記錄管理程序。

2 自主性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和執(zhí)行

自主性實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)和自主思維的有效途徑[3]，但是不能偏離實(shí)際教學(xué)內(nèi)容。因此在我們實(shí)踐過程中結(jié)合醫(yī)學(xué)生學(xué)科特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了幾種模式的實(shí)驗(yàn)板塊，分別為：①基礎(chǔ)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)板塊，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ街锌梢蕴剿魅梭w各大系統(tǒng)的生理機(jī)能機(jī)制，同時(shí)可通過對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的生理機(jī)能研究，加深醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)理解的程度；②綜合實(shí)驗(yàn)手術(shù)機(jī)能操作板塊，可以通過各種實(shí)驗(yàn)部分的外科手術(shù)操作，加強(qiáng)醫(yī)學(xué)生實(shí)踐操作技能培訓(xùn)，為以后綜合實(shí)驗(yàn)的開展奠定良好的基礎(chǔ)；③驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)板塊，設(shè)立驗(yàn)證醫(yī)學(xué)知識(shí)點(diǎn)的范圍和程度，引導(dǎo)醫(yī)學(xué)生合理思維、勇于創(chuàng)新、善于發(fā)現(xiàn)問題等方面有積極的作用；④綜合性實(shí)驗(yàn)板塊，綜合以上3門學(xué)科的知識(shí)點(diǎn)，融會(huì)貫通，從生理現(xiàn)象、疾病模型復(fù)制和藥物治療等方面綜合分析生命現(xiàn)象，從而提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力，這是理論聯(lián)系實(shí)際的有力體現(xiàn)；⑤科研技能創(chuàng)新模塊，在此模式下結(jié)合三大學(xué)科的科研優(yōu)勢(shì)，由承擔(dān)國(guó)家、省自然科學(xué)基金的項(xiàng)目負(fù)責(zé)教師帶教培訓(xùn)，提高學(xué)生對(duì)未知領(lǐng)域的積極探索，進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生的科研興趣與技能，培養(yǎng)學(xué)生的合作能力、團(tuán)隊(duì)意識(shí)和科研創(chuàng)新意識(shí)有重要的推進(jìn)作用。

3 結(jié)合開放式虛擬實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充作用

近年來，隨著醫(yī)學(xué)改革體制的深入發(fā)展，如招生規(guī)模的擴(kuò)大，師資力量的薄弱、實(shí)驗(yàn)室資源的配備數(shù)量不足等客觀因素的作用，制約了開放式實(shí)驗(yàn)的進(jìn)展。因此我校引進(jìn)了VBL-100虛擬實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，建立了標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)室，同時(shí)也對(duì)全校醫(yī)學(xué)生開放，有力的補(bǔ)充了開放式實(shí)驗(yàn)物質(zhì)上的不足。虛擬實(shí)驗(yàn)作為傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一種有效的補(bǔ)充，虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)已經(jīng)成為加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)、提高教學(xué)質(zhì)量的重要手段[4]。引進(jìn)數(shù)年來，深受學(xué)生和老師的好評(píng)。主要優(yōu)勢(shì)如下：①豐富了教學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，尤其是對(duì)那些現(xiàn)有條件缺乏實(shí)驗(yàn)對(duì)象和器材，完全彌補(bǔ)了這方面的不足；②節(jié)省了教學(xué)資源和提高了教學(xué)效果，在此教學(xué)實(shí)驗(yàn)中無需任何實(shí)際的實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)對(duì)象和耗材，無論開設(shè)多少實(shí)驗(yàn)，均不需準(zhǔn)備任何材料，因此節(jié)省了大量的教學(xué)資源；同時(shí)在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生自主性得到了充分的發(fā)揮，也提升了教學(xué)效果。

4 開放自主性實(shí)驗(yàn)在醫(yī)學(xué)機(jī)能實(shí)驗(yàn)學(xué)中的意義和應(yīng)用前景開放自主性實(shí)驗(yàn)打破了在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教程模式下，教師把實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)步驟設(shè)備的使用方法全部灌輸給學(xué)生的模式，學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)樽灾髦鲃?dòng)學(xué)習(xí)，在實(shí)驗(yàn)過程發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，極大地提升了醫(yī)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和思維判斷能力。在實(shí)踐過程中，學(xué)生對(duì)醫(yī)學(xué)的未知領(lǐng)域也產(chǎn)生了濃厚的科研興趣。比如，自主書寫實(shí)驗(yàn)論文，部分學(xué)生的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)論文也在省級(jí)以上刊物發(fā)表?？傊?，根據(jù)近幾年開放性自主實(shí)驗(yàn)的運(yùn)行和實(shí)施，它對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，尤其在學(xué)生獨(dú)立、主動(dòng)學(xué)習(xí)方面，起到了積極的推動(dòng)作用，非常有必要進(jìn)行廣泛的推廣。

【參考文獻(xiàn)】

[1]胡浩，等.機(jī)能實(shí)驗(yàn)學(xué)教學(xué)改革的實(shí)踐與探索[J].醫(yī)學(xué)教育探索，2004（03）：119-120.

[2]王金發(fā)，等.開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新性及實(shí)踐效果[J].高等理科教育，2003（06）：91-93.

第5篇：虛擬實(shí)驗(yàn)論文范文

長(zhǎng)期以來，經(jīng)濟(jì)學(xué)被廣泛地認(rèn)為是一門非實(shí)驗(yàn)的科學(xué)。似乎經(jīng)濟(jì)學(xué)研究只能借助于對(duì)真實(shí)經(jīng)濟(jì)生活的觀察，而與可控的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)無關(guān)。但今天的經(jīng)濟(jì)學(xué)研究己經(jīng)開拓出新的領(lǐng)域?qū)嶒?yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)。如今，實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)和行為經(jīng)濟(jì)學(xué)己經(jīng)成為經(jīng)濟(jì)學(xué)中最有活力的領(lǐng)域，正是由于在這一領(lǐng)域的突出成就，被稱為實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)之父的弗農(nóng)史密斯與創(chuàng)立決策學(xué)中前景理論的經(jīng)濟(jì)學(xué)家丹尼爾.卡涅曼分享了2002年的諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng)金。實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)現(xiàn)階段己發(fā)展成為一個(gè)獨(dú)立的經(jīng)濟(jì)學(xué)分支，2002年弗農(nóng).史密斯被授予諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng)，標(biāo)志著實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)作為一門獨(dú)立的學(xué)科己步入主流經(jīng)濟(jì)學(xué)舞臺(tái)。起初，人們希望借助在課堂上做實(shí)驗(yàn)的方式更加形象易懂地向本科生或研究生講授抽象乏味的經(jīng)濟(jì)學(xué)理論。隨著實(shí)驗(yàn)基數(shù)的增大，人們發(fā)現(xiàn)大量的經(jīng)濟(jì)學(xué)理論可以通過實(shí)驗(yàn)來證明，研究隊(duì)伍逐漸擴(kuò)大，擴(kuò)散到個(gè)人決策實(shí)驗(yàn)、市場(chǎng)實(shí)驗(yàn)以及博弈實(shí)驗(yàn)，越來越多的西方國(guó)家主流經(jīng)濟(jì)學(xué)雜志不斷刊登有關(guān)實(shí)驗(yàn)論文，實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)?？?、專著和論文集等相繼出版，2002年的諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng)就充分說明了世人對(duì)實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)的重視。

1931年，瑟斯通使用系力學(xué)研究中通用的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，探討關(guān)于偏好的無差異曲線是否確切地代表了個(gè)人的選擇行為，由此揭開了經(jīng)濟(jì)學(xué)實(shí)驗(yàn)的序幕。1948年，著名經(jīng)濟(jì)學(xué)家E.張伯倫在哈佛大學(xué)創(chuàng)造了第一個(gè)課堂市場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，用以驗(yàn)證市場(chǎng)的不完全性。20世紀(jì)50年代，張伯倫教授的學(xué)生弗農(nóng)史密斯( Vernon Smith)在自己的工作中大量運(yùn)用實(shí)驗(yàn)來引導(dǎo)自己的學(xué)生通過自身的體驗(yàn)進(jìn)行學(xué)習(xí)，并且同時(shí)驗(yàn)證經(jīng)濟(jì)學(xué)理論。在我國(guó)，金雪軍教授在2003年向浙江大學(xué)研究生院申報(bào)了經(jīng)濟(jì)學(xué)教學(xué)案例與案例實(shí)驗(yàn)室建設(shè)項(xiàng)目，成立了實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)研究項(xiàng)目小組，建立了經(jīng)濟(jì)學(xué)實(shí)驗(yàn)室并且編寫了一套經(jīng)濟(jì)學(xué)教學(xué)案例叢書。2005年以來東北財(cái)經(jīng)大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)院的教師們?cè)诮虒W(xué)過程中積極探索并嘗試運(yùn)用經(jīng)濟(jì)學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，學(xué)院的教師與研究生共同翻譯奧西多C.伯格斯特龍和約翰H.米勒合著的《Experiments with Economic Principles》來幫助學(xué)生學(xué)習(xí)微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)。2008年北京信息科技大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院建立實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)實(shí)驗(yàn)室，為教師和學(xué)生提供更好的學(xué)習(xí)平臺(tái)。

二、經(jīng)濟(jì)學(xué)實(shí)驗(yàn)的運(yùn)用完全競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)均衡實(shí)驗(yàn)

筆者嘗試運(yùn)用經(jīng)濟(jì)學(xué)家查爾斯.A.霍爾特曾在自己課堂上所做的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用需求與供給理論在競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)中展開口頭雙向拍賣，進(jìn)行課堂實(shí)驗(yàn)，以此驗(yàn)證經(jīng)濟(jì)學(xué)實(shí)驗(yàn)在經(jīng)濟(jì)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用。學(xué)生為實(shí)驗(yàn)者，分別扮演需求方與供給方，雙方在市場(chǎng)中口頭叫價(jià)，模擬日常生活中的市場(chǎng)，再現(xiàn)市場(chǎng)這只看不見的手的神奇力量。此次實(shí)驗(yàn)參與人員共24人(4名實(shí)驗(yàn)工作人員，20名實(shí)驗(yàn)參與者),20名實(shí)驗(yàn)參與者中10名同學(xué)扮演商品的買入方，10名同學(xué)擔(dān)當(dāng)商品的賣出方，想象買賣雙方通過買賣圓珠筆來賺取利潤(rùn)。買入方的同學(xué)每人會(huì)得到一張紅色手牌(紅桃或方塊)，手牌上的數(shù)字代表每單位商品對(duì)應(yīng)的價(jià)值;賣出方的同學(xué)每人會(huì)得到一張黑色的手牌(黑桃或梅花)，手牌上的數(shù)字代表每單位該商品的成本。實(shí)驗(yàn)開始后，買賣雙方開始報(bào)價(jià)和出價(jià)，報(bào)價(jià)出價(jià)應(yīng)當(dāng)遵守以下規(guī)則:1.報(bào)價(jià)必須是0. 5的倍數(shù)。2.買入方的出價(jià)應(yīng)小于手牌數(shù)字，叫價(jià)同時(shí)要大于己有的商品出價(jià)。3.賣出方的要價(jià)應(yīng)大于手牌數(shù)字。實(shí)驗(yàn)共分3個(gè)階段，每階段5輪，完成15次的交易后進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，依據(jù)數(shù)據(jù)完成供給與需求曲線。依據(jù)曲線進(jìn)行解說:在教室中有眾多的實(shí)驗(yàn)參與者，現(xiàn)試想將整個(gè)市場(chǎng)擴(kuò)大開來，有更多的需求者供給者。實(shí)驗(yàn)中，可以感受到自身在交易時(shí)被動(dòng)地接受市場(chǎng)己經(jīng)給出的價(jià)格，如想要在交易中有利可圖只能被動(dòng)接受由市場(chǎng)決定的價(jià)格。在虛擬的市場(chǎng)中，如有學(xué)生在交易中途退出競(jìng)拍，或又有學(xué)生加入競(jìng)拍，不會(huì)影響正常交易，不會(huì)因?yàn)榧尤牖蛘咄顺鲂碌慕灰渍叨菇灰谉o法進(jìn)行下去，這說明虛擬市場(chǎng)是完全自由的市場(chǎng)。實(shí)驗(yàn)中所想象的是圓珠筆買賣市場(chǎng)，商品具有同質(zhì)性和替代性，故虛擬的完全競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)中同類商品可進(jìn)行互換。在我們實(shí)驗(yàn)的過程中，買方和賣方通過口頭喊價(jià)的方式報(bào)價(jià)能夠自由活動(dòng)且沒有任何交易限制，商品信息、交易人員、價(jià)格完全無阻礙自由流動(dòng)，使得實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)具有參考性和真實(shí)性，真實(shí)地反映出需求與供給的規(guī)律，這些都是可以通過實(shí)驗(yàn)而總結(jié)出有關(guān)完全競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)的相關(guān)特點(diǎn)。

三、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)與啟發(fā)

在整個(gè)實(shí)驗(yàn)中可以發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法不但讓學(xué)生們擺脫了以往學(xué)習(xí)經(jīng)濟(jì)學(xué)理論的枯燥感，而且大大激發(fā)了學(xué)生利用經(jīng)濟(jì)學(xué)原理來思考身邊周圍事物的興趣，它提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性以及思考問題的主動(dòng)性。此次實(shí)驗(yàn)不僅僅是要讓學(xué)生學(xué)習(xí)完全競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)理論這一知識(shí)要點(diǎn)，而且在學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)的同時(shí)利用實(shí)驗(yàn)本身具有的趣味性提高學(xué)生學(xué)習(xí)西方經(jīng)濟(jì)學(xué)的積極性，筆者認(rèn)為這是最為重要的。一種好的學(xué)習(xí)方法，不但要教授學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)內(nèi)容以及運(yùn)用所學(xué)，而且能夠提升學(xué)生的積極性與主動(dòng)性，讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)。通過在本次實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行觀察總結(jié)，可以發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有助于培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、思維能力、創(chuàng)新能力和綜合分析能力，在提升學(xué)生綜合學(xué)習(xí)運(yùn)用能力方面也有很好的效果。

當(dāng)然實(shí)驗(yàn)教學(xué)也有它的不足之處，首先，由于前人較少運(yùn)用實(shí)驗(yàn)教學(xué)此種方式進(jìn)行授課與教學(xué)，所以實(shí)驗(yàn)教學(xué)相關(guān)教案以及具體操作過程具有較高的不確定性，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)前的每一步準(zhǔn)備工作都很重要，在課前要做好充分的準(zhǔn)備工作，考慮到每一種突發(fā)狀況以及解決方法，這關(guān)系到授課能否達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。其次，一般教學(xué)方法都是按照課時(shí)進(jìn)行安排，具體的時(shí)間完成具體教學(xué)任務(wù)，但實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有其特殊性，授課過程中任何問題都將影響到教學(xué)安排，所以在實(shí)驗(yàn)前讓學(xué)生很好地理解實(shí)驗(yàn)規(guī)則很重要。但在熟悉規(guī)則的同時(shí)又不能因?yàn)榻處煹慕庹f而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這一點(diǎn)關(guān)系到實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性，把握好解說的度很重要，對(duì)于教師自身的能力有較高要求。再次是，實(shí)驗(yàn)方法授課的活動(dòng)性很大，對(duì)于課堂秩序有很大挑戰(zhàn)，要使得學(xué)生能夠自如地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，但同時(shí)不能影響課堂教學(xué)質(zhì)量，在這一點(diǎn)上對(duì)教師的管理能力和組織能力有很高的要求。

每件事物都具有兩面性，實(shí)驗(yàn)教學(xué)也是如此。實(shí)驗(yàn)教學(xué)雖然能夠很好地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性以及學(xué)習(xí)興趣，但對(duì)教師的專業(yè)、組織等能力有更高的要求。通過本次實(shí)驗(yàn)案例得到相關(guān)啟示如下:

1.在實(shí)驗(yàn)課前要做好充分的準(zhǔn)備工作，提前閱讀大量相關(guān)案例和相關(guān)知識(shí)，編寫適合于授課班級(jí)的詳細(xì)教案。

2.實(shí)驗(yàn)前提前熱身，使學(xué)生能夠?qū)?shí)驗(yàn)規(guī)則有更好的理解。

第6篇：虛擬實(shí)驗(yàn)論文范文

圖書館是搜集、整理、收藏圖書資料以及向讀者提供文獻(xiàn)資料的科學(xué)、文化、教育機(jī)構(gòu)，具有傳承人類文化、開發(fā)信息資源、參與社會(huì)教育、傳遞學(xué)術(shù)情報(bào)、加強(qiáng)學(xué)術(shù)交流等職能，距今已有5，000多年的發(fā)展歷史。??前，建設(shè)世界一流大學(xué)，提升自主創(chuàng)新能力是我國(guó)高等教育發(fā)展的主要目標(biāo)，是實(shí)現(xiàn)科技強(qiáng)國(guó)的重要途徑。高校圖書館為科研人員提供信息搜集及科研情報(bào)傳遞等方面的服務(wù)，是科研工作順利進(jìn)行的重要保障。然而，隨著信息資源的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和開放化，圖書館的學(xué)術(shù)服務(wù)職能嚴(yán)重弱化，更多的科研人員選擇通過網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行信息搜集，這一方面造成了圖書館資源的巨大浪費(fèi)；另一方面因檢索方法和技巧單一，常常導(dǎo)致科研信息搜集不全，給科研工作的開展帶來一定影響。為了最大限度地發(fā)揮圖書館在科研工作中的資源和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，必須對(duì)面向科研人員的高校圖書館服務(wù)模式及館員的角色定位進(jìn)行重新審視。嵌入式服務(wù)模式是繼學(xué)科服務(wù)模式之后新提出的一種新型的圖書館服務(wù)模式，顛覆了圖書館傳統(tǒng)的被動(dòng)式服務(wù)理念，要求嵌入式館員主動(dòng)融入用戶工作環(huán)境，挖掘用戶真實(shí)和潛在的資源信息需求，為用戶提供高效服務(wù)，提升信息資源利用率[1]。為了提升嵌入式服務(wù)模式在科研服務(wù)中的服務(wù)效率，圖書館需要對(duì)嵌入式館員在科研活動(dòng)中的角色進(jìn)行合理定位。筆者從高?？蒲腥藛T的信息需求狀況分析入手，對(duì)面向科研人員的嵌入式服務(wù)模式和館員角色定位進(jìn)行了研究，以期為提高高校圖書館科研服務(wù)效率提供參考和借鑒。

1 高?？蒲腥藛T的信息需求狀況分析

1.1 高校科研人員的信息需求特點(diǎn)

高校科學(xué)研究團(tuán)隊(duì)主要以教師、博士生、碩士生為主，在信息需求方面常存在以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：①在確定研究方向階段，科研人員需要通過查閱大量的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)來了解該學(xué)科領(lǐng)域的前沿?zé)狳c(diǎn)、研究動(dòng)態(tài)及發(fā)展趨勢(shì)，為研究方向的確立提供科學(xué)依據(jù)。②在項(xiàng)目申報(bào)階段，科研人員需要閱讀和分析大量該領(lǐng)域內(nèi)的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)并進(jìn)行分類管理，針對(duì)當(dāng)前研究中存在的問題找準(zhǔn)自己的研究切入點(diǎn)，確定研究方案、技術(shù)路線及實(shí)驗(yàn)方法。③項(xiàng)目實(shí)施階段，科研人員需要時(shí)刻對(duì)該領(lǐng)域的研究進(jìn)展進(jìn)行密切關(guān)注，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)分析總結(jié)，并對(duì)自己的研究方案和技術(shù)路線做相應(yīng)調(diào)整。④成果總結(jié)發(fā)表及項(xiàng)目結(jié)題階段，科研人員需要掌握該領(lǐng)域的研究動(dòng)態(tài)，將自己的研究結(jié)果與前人研究結(jié)果進(jìn)行比較分析，在充分閱讀大量相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上撰寫結(jié)題材料及實(shí)驗(yàn)論文。⑤成果發(fā)表以后，科研人員需要通過查詢論文被引用次數(shù)、成果應(yīng)用情況等來對(duì)自己的研究成果在學(xué)術(shù)界的影響力進(jìn)行追蹤，及時(shí)關(guān)注相關(guān)的研究進(jìn)展，確定后續(xù)的研究方向。

1.2 高?？蒲腥藛T信息獲取現(xiàn)狀

筆者采取隨機(jī)調(diào)查問卷和個(gè)別訪談相結(jié)合的方法，對(duì)包括教師、博士生、碩士生在內(nèi)的部分科研人員的科研信息獲取方式進(jìn)行了調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)科研人員在科研信息獲取中常存在以下幾個(gè)方面的問題：①隨著信息資源的電子化，90%以上的科研人員習(xí)慣于通過互聯(lián)網(wǎng)的方式來獲取電子科研信息，很少去圖書館參考紙質(zhì)文獻(xiàn)，導(dǎo)致圖書館資源在一定程度上的浪費(fèi)。②信息化時(shí)代科研信息增長(zhǎng)迅速，對(duì)信息檢索提出了更高要求，85%以上的科研人員缺乏電子資源檢索方面的相關(guān)知識(shí)，檢索文件信息的途徑較為單一，僅關(guān)鍵詞檢索途徑較為常用，而文獻(xiàn)分類等途徑很少被采用，導(dǎo)致對(duì)科研信息的掌握不夠全面，影響科研效率。③大多數(shù)科研人員疏于文獻(xiàn)的分類整理，僅有7%的人員在日?？蒲兄惺熘⑦\(yùn)用Endnote、NoteExpress等專業(yè)的文獻(xiàn)管理軟件來管理文獻(xiàn)，更多的人僅聽說過文獻(xiàn)管理軟件，但因不會(huì)操作而未使用。隨著文獻(xiàn)數(shù)量的增加及時(shí)間的積累，導(dǎo)致很多前人的研究結(jié)論找不到相應(yīng)的文獻(xiàn)出處。④在實(shí)驗(yàn)實(shí)施階段，科研人員常將大量的時(shí)間用于實(shí)驗(yàn)研究，忽視了對(duì)該領(lǐng)域研究動(dòng)態(tài)的追蹤，不能及時(shí)調(diào)整實(shí)驗(yàn)方案及技術(shù)路線，導(dǎo)致在撰寫論文時(shí)有可能發(fā)現(xiàn)別人已經(jīng)發(fā)表相似的結(jié)果，浪費(fèi)人力物力。上述問題的存在對(duì)科研人員的科研效率產(chǎn)生了很大的影響，作為服務(wù)科研人員的高校圖書館應(yīng)針對(duì)上述情況調(diào)整自己的服務(wù)模式，最大限度地發(fā)揮圖書館在信息資源搜集等方面的優(yōu)勢(shì)，以期使上述問題得到有效解決，提高科研人員的工作效率。

2 面向科研人員的高校圖書館嵌入式服務(wù)模式

2.1 嵌入式服務(wù)的背景

嵌入是指將一種事物嵌套到更大的實(shí)體或環(huán)境中的一種狀態(tài)。自嵌入式理論在1985年被美國(guó)斯坦福大學(xué)教授馬克格蘭諾維特引入學(xué)術(shù)界以來，引起了人們的濃厚興趣，在眾多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，比如嵌入式采訪、嵌入式技術(shù)、嵌入式家電及微軟的全球嵌入式事業(yè)部等。近年來，隨著信息資源的電子化，圖書館的職能遭到嚴(yán)重弱化，國(guó)內(nèi)外圖書館學(xué)家對(duì)于圖書館未來的發(fā)展方向進(jìn)行了較多的思考，嵌入式服務(wù)正式進(jìn)入圖書館學(xué)領(lǐng)域，國(guó)外關(guān)于圖書館嵌入式服務(wù)做了大量研究。1950年，美國(guó)內(nèi)布拉斯加大學(xué)首次正式設(shè)立學(xué)科館員，針對(duì)特定學(xué)科進(jìn)行專門服務(wù)；1981年，美國(guó)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)首次推出了“跟蹤服務(wù)”的圖書館服務(wù)模式，為學(xué)科用戶提供專業(yè)性幫助，隨后該模式相繼在法國(guó)、荷蘭等國(guó)圖書館得到了大力推行。2007年，David Shumaker等[2]從不同的維度對(duì)“嵌入式圖書館服務(wù)”進(jìn)行了詳細(xì)的解釋，并總結(jié)出了物理嵌入、組織嵌入和虛擬嵌入三種嵌入類型。國(guó)內(nèi)關(guān)于圖書館嵌入式服務(wù)的研究起步較晚，清華大學(xué)于1998年首次在我國(guó)建立了學(xué)科館員制度，邁出了學(xué)科化服務(wù)的第一步[3]。2006年，國(guó)家圖書館提出“融入一線、嵌入過程”的模式，嵌入式服務(wù)應(yīng)運(yùn)而生[4]。2007年，郭文麗等在《現(xiàn)代圖書情報(bào)技術(shù)》雜志發(fā)表了題為《嵌入式數(shù)字圖書館工具條的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》的研究報(bào)告，首次在國(guó)內(nèi)圖書館領(lǐng)域提出并引入了嵌入式工具[5]。到目前為止，國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)于圖書館嵌入式服務(wù)做了大量的研究，也有相當(dāng)一部分圖書館在嘗試嵌入式服務(wù)，這表明嵌入式服務(wù)已得到業(yè)界廣泛的認(rèn)同，它是改善圖書館職能弱化現(xiàn)象的有利工具。

2.2 面向科研人員的圖書館嵌入式服務(wù)模式

圖書館嵌入式服務(wù)模式打破了傳統(tǒng)的圖書館服務(wù)觀念，圖書館不再是唯一的服務(wù)場(chǎng)所，圖書館員不再是讀者和圖書館的“聯(lián)絡(luò)員”，它要求圖書館員深入用戶的工作環(huán)境中，主動(dòng)了解客戶的實(shí)際需求，利用自身信息化方面的特長(zhǎng)為客戶提供個(gè)性化服務(wù)。面向科研人員的圖書館嵌入式服務(wù)模式可以采用“嵌入式科技創(chuàng)新服務(wù)”和“嵌入式學(xué)術(shù)交流服務(wù)”兩種策略：①嵌入式科技創(chuàng)新服務(wù)。在嵌入式科技創(chuàng)新服務(wù)方面，圖書館員應(yīng)主動(dòng)融入科研人員的研究課題中，與其建立密切的合作關(guān)系，充分了解其真實(shí)需求，利用自身特長(zhǎng)解決其在信息方面面臨的難題。首先，在項(xiàng)目申報(bào)初期，圖書館員可以充分利用其信息檢索技巧方面的特長(zhǎng)為科研人員提供該研究領(lǐng)域最新最全的研究進(jìn)展，解決科研人員因信息檢索技巧單一而導(dǎo)致的科研信息掌握不全面的問題；其次，在項(xiàng)目實(shí)施過程中，科研人員可將主要精力放在實(shí)驗(yàn)研究方面，而圖書館員作為信息專家可將主要精力放在國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)的追蹤方面，及時(shí)為科研人員提供最新的研究動(dòng)態(tài)，提高科研效率；最后，在論文撰寫和項(xiàng)目結(jié)題方面，圖書館員可以將本研究所涉及的參考資料準(zhǔn)確地提供給科研人員，供其參考，并協(xié)助其對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，然后給出相應(yīng)的寫作和投稿意見。總之，在整個(gè)科技創(chuàng)新活動(dòng)中，圖書館員應(yīng)始終與科研人員密切合作，充分發(fā)揮其在文獻(xiàn)檢索、追蹤、分析、管理方面的特長(zhǎng)，為科研人員的創(chuàng)新工作加油助力。②嵌入式學(xué)術(shù)交流服務(wù)。在嵌入式學(xué)術(shù)交流服務(wù)方面，圖書館員應(yīng)充分利用其在資源信息交流方面的優(yōu)勢(shì)，主動(dòng)為科研人員進(jìn)行廣泛的學(xué)術(shù)交流提供幫助。首先，圖書館員要通過網(wǎng)絡(luò)、講座等形式積極宣傳開放存取資源的新型學(xué)術(shù)交流模式，使科研人員認(rèn)識(shí)到該模式存在的優(yōu)勢(shì)并廣為應(yīng)用，方便科研人員進(jìn)行學(xué)術(shù)交流活動(dòng)，提升開放存取資源的利用率；其次，圖書館員針對(duì)科研用戶的資源需求，利用其在網(wǎng)絡(luò)信息資源組織方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)對(duì)海量的開放存取資源進(jìn)行分類、整理，構(gòu)建個(gè)性化的信息資源庫。綜上所述，嵌入式服務(wù)模式不僅可以為科研人員提供高效的科研服務(wù)，提高科研效率，而且有助于提升圖書館在科研活動(dòng)中的地位，是未來圖書館發(fā)展的必然趨勢(shì)。作為嵌入式服務(wù)模式下的圖書館員，其角色較以往有了較大區(qū)別，為了更好地發(fā)揮嵌入式服務(wù)的優(yōu)勢(shì)，必須對(duì)嵌入式館員的角色進(jìn)行重新定位。

3 面向科研人員的嵌入式館員角色定位

嵌入式館員是指在圖書館嵌入式服務(wù)模式下，對(duì)圖書館員角色的重新定位，它要求館員主動(dòng)深入科研工作一線，積極參與科研活動(dòng)，與科研人員建立良好的合作關(guān)系，充分挖掘科研人員在資源信息方面的真實(shí)和潛在需求，利用其在資源信息方面的優(yōu)勢(shì)為科研人員提供幫助，并培養(yǎng)科研人員的信息檢索和文獻(xiàn)管理技能，為科研任務(wù)的順利完成提供保障。在科研工作中，館員應(yīng)該是資源信息搜集的指導(dǎo)者、資源信息的分析者、資源信息的管理者、研究動(dòng)態(tài)的追蹤者以及學(xué)術(shù)交流的組織者。

3.1 資源信息搜集的指導(dǎo)者

在項(xiàng)目起始立項(xiàng)階段，科研人員需要通過閱讀相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的大量國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，掌握該領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，以便科學(xué)合理地確定研究方案和技術(shù)路線。嵌入式館員應(yīng)深入科研一線，向科研人員學(xué)習(xí)專業(yè)方面的知識(shí)，并與其詳細(xì)溝通，掌握其在文獻(xiàn)資源方面的真實(shí)和潛在需求，利用其在文獻(xiàn)檢索技能方面的優(yōu)勢(shì)對(duì)科研人員進(jìn)行檢索技巧培訓(xùn)，提升科研人員的信息獲取能力，幫助科研人員搜集相關(guān)文獻(xiàn)，力爭(zhēng)全面準(zhǔn)確地搜集文獻(xiàn)資料。另外，嵌入式館員還應(yīng)加入科研人員的學(xué)術(shù)研討活動(dòng)中，對(duì)其文獻(xiàn)資料方面遇到的問題給予及時(shí)解決。

3.2 資源信息的分析者

信息分析是一項(xiàng)具有科研性質(zhì)的活動(dòng)，是根據(jù)特定需求對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)資源進(jìn)行搜集、分類、鑒別、分析、綜合等一系列加工形成的增值信息，對(duì)提高科研人員的信息利用率有較大幫助。高效的信息分析需要情報(bào)學(xué)和信息學(xué)方面的知識(shí)，對(duì)一般的科研人員來說具有一定難度。嵌入式館員具有情報(bào)學(xué)和信息學(xué)方面的專業(yè)知識(shí)，可以用文獻(xiàn)信息計(jì)量、引文分析法及先進(jìn)的信息技術(shù)對(duì)海量的資源信息進(jìn)行分析，挖掘重要文獻(xiàn)，協(xié)助科研人員確立研究的切入點(diǎn)，提升科研質(zhì)量。因此，嵌入式館員是科研團(tuán)隊(duì)中最佳的資源信息分析者。

3.3 資源信息的管理者

在科學(xué)研究過程中，隨著研究的深入，文獻(xiàn)資料的積累會(huì)越來越多，如果不能對(duì)文獻(xiàn)資料進(jìn)行高效的管理，常會(huì)造成文獻(xiàn)資料的紊亂，先前的研究結(jié)果找不到相應(yīng)的文獻(xiàn)出處，耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力。嵌入式館員在科學(xué)研究的過程中應(yīng)充當(dāng)文獻(xiàn)管理者的角色，充分利用其在Endnote、NoteExpress等專業(yè)文獻(xiàn)管理軟件應(yīng)用方面的技能，為科研人員提供文獻(xiàn)資料管理服務(wù)，提高科研效率。

3.4 研究動(dòng)態(tài)的追蹤者

在科學(xué)研究過程中，科研人員需對(duì)該領(lǐng)域的研究動(dòng)態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)追蹤，并對(duì)自己的研究方案和技術(shù)路線做相應(yīng)調(diào)整，提升項(xiàng)目的科研價(jià)值，避免重復(fù)研究。科研人員可以承擔(dān)起研究動(dòng)態(tài)追蹤者的角色，及時(shí)為科研人員提供最新動(dòng)態(tài)，節(jié)省科研人員在信息追蹤方面的時(shí)間，讓他們把更多的精力放到實(shí)驗(yàn)研究中，提高科研效率。

3.5 學(xué)術(shù)交流的組織者

隨著資源信息的電子化、網(wǎng)絡(luò)化，開放存取資源的學(xué)術(shù)交流模式將是未來的發(fā)展趨勢(shì)。嵌入式館員應(yīng)作為學(xué)術(shù)交流的組織者對(duì)海量的信息資源進(jìn)行分類、整理，構(gòu)建完整有序的數(shù)據(jù)庫，方便科研人員使用。另外，嵌入式館員可針對(duì)科研用戶的具體需求，在海量的資源信息中將其所需的資源進(jìn)行過濾、取精、分類、整理，為用戶提供個(gè)性化服?眨?構(gòu)建個(gè)性化的信息資源庫。

第7篇：虛擬實(shí)驗(yàn)論文范文

作者簡(jiǎn)介:彭偉（1984-）,男,江蘇啟東人，碩士研究生，主要研究方向：科學(xué)計(jì)算可視化、虛擬現(xiàn)實(shí)； 李建新（1953-），男，浙江杭州人，教授，主要研究方向：智能信息處理與成像； 閆鑌（1976-），男，河南內(nèi)黃人，副教授，博士,主要研究方向：X射線成像、三維圖像處理。

文章編號(hào):1001-9081（2011）08-02221-04doi:10.3724/SP.J.1087.2011.02221

（信息工程大學(xué) 信息工程學(xué)院，鄭州450002）

（）

摘 要:GPU加速體繪制已成為體可視化領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，然而超出顯存的大規(guī)模數(shù)據(jù)無法直接載入，成為GPU應(yīng)用的瓶頸。分塊技術(shù)能夠在保證圖像質(zhì)量的條件下解決該問題，但分塊數(shù)據(jù)的頻繁加載和訪問明顯降低了繪制速度。針對(duì)上述問題，通過建立最優(yōu)化分塊模型得到了大規(guī)模數(shù)據(jù)的最優(yōu)分塊，并通過構(gòu)造節(jié)點(diǎn)編號(hào)紋理和改進(jìn)距離模板設(shè)計(jì)的方法進(jìn)一步提高了基于八叉樹的分塊體繪制算法的繪制速度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法加速效果明顯。

關(guān)鍵詞:體繪制;最優(yōu)化分塊;八叉樹;節(jié)點(diǎn)編號(hào)紋理;距離模板

中圖分類號(hào): TP391.413文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

Volume rendering acceleration method based on

optimal bricking for large volume data

PENG Wei, LI Jian-xin, YAN Bin, TONG Li, CHEN Jian, GUAN Shi-yong

（Institute of Information Engineering, University of Information Engineering, Zhengzhou Henan 450002, China）

Abstract: GPU-based volume rendering has become an active research area in the domain of volume visualization. Large volume data cannot be uploaded directly due to the limitation of GPU memory, which has been a bottleneck of the application of GPU. Bricking method could not only solve this problem, but also maintain the quality of original volume-rendered image. However, the data exchange via the graphics bus is really time consuming and will definitely degrade the render performance. As for these difficulties, the optimal bricking for large volume data was calculated by establishing the model for optimal bricking, and also a 3D texture named node code texture was constructed and distance template was improved to accelerate the octree-based bricking volume rendering. The experimental results illustrate that the proposed method can significantly accelerate the bricking-based volume rendering for large volume data.

Key words: volume rendering; optimal bricking; octree; node code texture; distance template

0 引言

隨著人們對(duì)成像目標(biāo)分辨率要求的不斷提高，體數(shù)據(jù)規(guī)模日益增大，大規(guī)模數(shù)據(jù)給人們提供更豐富信息的同時(shí)，也給可視化技術(shù)帶來了更大的挑戰(zhàn)。體繪制能夠展現(xiàn)物體的內(nèi)部信息，便于人們對(duì)三維目標(biāo)進(jìn)行觀察、理解和分析，在醫(yī)學(xué)、生物、無損檢測(cè)等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用［1］。

近年來，利用GPU對(duì)體繪制進(jìn)行加速已成為實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)體繪制的主要方法［2］。然而主流GPU內(nèi)存非常有限，超出顯存的大規(guī)模數(shù)據(jù)不能直接載入，成為GPU應(yīng)用的一個(gè)瓶頸。常用的解決辦法主要有：分塊、多分辨率［3-4］,［5］185-197和數(shù)據(jù)壓縮［6-7］。多分辨率和壓縮技術(shù)分別是通過降采樣和壓縮數(shù)據(jù)的方法減小數(shù)據(jù)，從而解決顯存有限的問題，但是由于原始數(shù)據(jù)信息一定程度上受到破壞，繪制質(zhì)量受到影響。分塊體繪制技術(shù)則可以保持所有的原始信息，從而保證了體繪制的圖像質(zhì)量。但是分塊體繪制需要在繪制過程中頻繁地從內(nèi)存向顯存?zhèn)鬏敺謮K數(shù)據(jù)，并且需要進(jìn)行多次繪制。因此繪制效率較低，導(dǎo)致繪制性能下降。

目前對(duì)于分塊體繪制的加速研究主要集中于提高分塊數(shù)據(jù)的繪制速度。其中使用八叉樹分級(jí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組織體數(shù)據(jù)，然后跳過無效子節(jié)點(diǎn)，是常用而有效的體繪制加速方法［5］187。該方法的實(shí)現(xiàn)過程主要分為3步。

1）八叉樹分級(jí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的生成。

八叉樹分級(jí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)生成的方法可分為如下幾種。

a）剖分過程中是否改變?cè)紨?shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式。剖分過程中改變數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式，會(huì)產(chǎn)生許多獨(dú)立的分塊數(shù)據(jù)［8］524,［9］74,［10］1686，該方式可以解決大規(guī)模數(shù)據(jù)問題，但是產(chǎn)生太多子塊，降低了繪制性能；若不改變數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式，分塊數(shù)據(jù)仍存在原始數(shù)據(jù)中［11］237，該方式不能解決大規(guī)模數(shù)據(jù)問題，但是數(shù)據(jù)傳輸速度較快。

b）剖分結(jié)果是否是滿叉樹。滿叉樹在剖分過程中保留所有節(jié)點(diǎn)信息［8］524-525,［9］74,［10］1686,［11］237，傳遞函數(shù)改變時(shí)，不需要重新剖分，但是預(yù)處理時(shí)間較長(zhǎng)，并且需要占用更大的內(nèi)存資源；非滿叉樹在剖分過程將無效節(jié)點(diǎn)剔除［12］3,［13］58-59，預(yù)處理時(shí)間短，占用內(nèi)存少，但是一旦傳遞函數(shù)改變，需要重新剖分。

文獻(xiàn)［12-13］首先將體數(shù)據(jù)分成盡量少的數(shù)據(jù)塊，然后對(duì)各分塊進(jìn)行不改變數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式的八叉樹組織，從而既解決了大規(guī)模數(shù)據(jù)問題，又保證了分塊數(shù)據(jù)的快速傳輸速度。但是該方法是基于Shader Model 4.0實(shí)現(xiàn)的，繪制性能受到GPU固定流水管線限制，并沒有很好發(fā)揮GPU的性能優(yōu)勢(shì)。

2）采樣點(diǎn)的判斷。

繪制過程中，需要判斷每一個(gè)采樣點(diǎn)是否處于有效子節(jié)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的分塊數(shù)據(jù)內(nèi)，如果有效則繼續(xù)對(duì)該采樣點(diǎn)進(jìn)行采樣及顏色合成操作；否則，應(yīng)該跳過該采樣點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的子節(jié)點(diǎn)。因此，如何快速判斷采樣點(diǎn)的有效性是減少繪制時(shí)間的重要因素之一。

判斷采樣點(diǎn)有效性的通常做法是：首先得到采樣點(diǎn)所屬的子節(jié)點(diǎn)，然后根據(jù)該子節(jié)點(diǎn)的最大最小值來判斷是否有效［10］1687,［11］237。該方法復(fù)雜度較大，需要多次訪問紋理，影響繪制速度；并且該方法需要將更多的節(jié)點(diǎn)信息，比如：子節(jié)點(diǎn)的位置信息、子節(jié)點(diǎn)的最大最小值信息等傳至顯存，增加了GPU的負(fù)荷。

3）跳過無效子節(jié)點(diǎn)。

跳過無效子節(jié)點(diǎn)的理想辦法是精確計(jì)算光線在該子節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的包圍盒中穿行的距離，然后跳過該段距離，然而精確計(jì)算的代價(jià)很高，會(huì)導(dǎo)致繪制性能的下降［14］60。通常的做法有：a）增大采樣步長(zhǎng)［10］1687,［11］238；b）得到光線在緊致包圍盒中穿越的起始點(diǎn)［13］58-59；c）使用距離模板［14］62-63。方法a）中，如果采樣步長(zhǎng)較小則加速效果較差，步長(zhǎng)太大又會(huì)影響圖像質(zhì)量；方法b）實(shí)現(xiàn)方法較為復(fù)雜，并且對(duì)于體數(shù)據(jù)的中空部分不能進(jìn)行跳躍；方法c）中的距離模板是預(yù)定義的距離標(biāo)尺，它規(guī)定了在模板的某一位置需要跳越的距離，從而減少對(duì)無效節(jié)點(diǎn)跳躍距離的計(jì)算。但是原始距離模板的構(gòu)造方法過于保守，跳過無效子節(jié)點(diǎn)的效率太低。

分塊體繪制完整繪制一次的時(shí)間主要由兩部分組成：各分塊數(shù)據(jù)的傳輸時(shí)間和各分塊的繪制時(shí)間。上述研究都是針對(duì)減少分塊繪制時(shí)間來提高整體速度的，但事實(shí)上，分塊的數(shù)量、尺寸對(duì)傳輸速度和繪制速度都有較大影響［5］，但是目前的分塊方法一般還是依賴于經(jīng)驗(yàn)，存在較大盲目性，因此很可能導(dǎo)致傳輸速度和繪制速度的降低。

針對(duì)上述問題，本文首先通過建立最優(yōu)化分塊的模型給出最優(yōu)解，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其正確性；然后利用不改變數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和非滿叉樹的方式對(duì)各分塊數(shù)據(jù)進(jìn)行八叉樹組織；在繪制過程中，通過構(gòu)造節(jié)點(diǎn)編號(hào)紋理，加快了采樣點(diǎn)有效性的判斷，并改進(jìn)了原始距離模板的設(shè)計(jì)方法，提高了跳過無效子節(jié)點(diǎn)的速度，實(shí)現(xiàn)了對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)的光線投射算法加速。

1 最優(yōu)化分塊策略

考慮到分塊方法對(duì)分塊體繪制整體性能的影響，本文通過研究分塊體繪制算法的“計(jì)算―存儲(chǔ)―通信”（Processing-Memory-Communication, PMC）［15］屬性來求解最優(yōu)化分塊問題。這里，“計(jì)算”是指分塊的繪制時(shí)間，“通信”是主機(jī)向設(shè)備傳輸分塊數(shù)據(jù)的時(shí)間，由于“存儲(chǔ)”時(shí)間較短，在本文算法中可忽略。假設(shè)分塊體繪制完整繪制一幀的時(shí)間為T，體數(shù)據(jù)大小為A×B×C個(gè)體素，分塊大小為X×Y×Z個(gè)體素，每個(gè)體素大小為Mb。為了避免對(duì)分塊數(shù)據(jù)的邊界進(jìn)行插值計(jì)算時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤，需要對(duì)每個(gè)分塊數(shù)據(jù)向外擴(kuò)充一個(gè)體素，因此分塊的實(shí)際大小為（X+1）×（Y+1）×（Z+1）個(gè)體素。tC、tP分別表示單個(gè)分塊的傳輸時(shí)間和繪制時(shí)間，sC表示當(dāng)前硬件條件下的主機(jī)向設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)的速度，可知tCM（X+1）×（Y+1）×（Z+1）/sC。為了得到各分塊的繪制時(shí)間，必須知道數(shù)據(jù)規(guī)模與繪制時(shí)間的關(guān)系，通過對(duì)傳統(tǒng)基于GPU的光線投射算法進(jìn)行測(cè)試，可以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)規(guī)模與繪制時(shí)間存在近似的線性關(guān)系，如圖1所示。因此分塊的繪制時(shí)間tPkPM（X+1）×（Y+1）×（Z+1），kP是斜率。

因此總的繪制時(shí)間：

TN（tC+tP）NM（X+1）×（Y+1）×

（Z+1）（1/sC+kP）（1）

其中：N「A/XS「B/YS「C/ZS，“「?S”運(yùn)算符表示向上取整；可以看到M只與體數(shù)據(jù)本身有關(guān)，對(duì)于某一數(shù)據(jù)該值是確定的，并且在某硬件配置下，sC和kP也都是確定的值，因此總的繪制時(shí)間T只與原始數(shù)據(jù)的尺寸和分塊數(shù)據(jù)的尺寸有關(guān)，而不受硬件參數(shù)的影響。

圖1 數(shù)據(jù)規(guī)模與繪制時(shí)間的關(guān)系

針對(duì)有限的顯存，將分塊數(shù)據(jù)的大小限制在128MB以內(nèi)。由此可得優(yōu)化模型如下：

min T（2）

s.t.（X+1）（Y+1）（Z+1）≤128×1024×1024

X,Y,Z>0

針對(duì)不同數(shù)據(jù)規(guī)模求解以上優(yōu)化模型，分別求得最優(yōu)分塊X*×Y*×Z*如表1所示。

表1 不同數(shù)據(jù)規(guī)模下的最優(yōu)分塊（體素個(gè)數(shù)）

為了驗(yàn)證理論的正確性，本文在不同的硬件配置下，如表2，對(duì)數(shù)據(jù)規(guī)模相同的實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行多種尺寸的分塊實(shí)驗(yàn)。

表2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)硬件配置

實(shí)際的最優(yōu)分塊結(jié)果如表3所示，可以看到在不同的硬件配置條件下，實(shí)際最優(yōu)分塊的尺寸與表1基本吻合?？梢钥吹?，原始體數(shù)據(jù)各軸幾乎都為最優(yōu)分塊數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)軸的整數(shù)倍，說明獲得最優(yōu)分塊時(shí)應(yīng)盡量減少由于不等分產(chǎn)生的數(shù)據(jù)冗余；也可以看到，最優(yōu)分塊跟待分塊的各軸尺寸有關(guān)系，并且都是首先從較大的軸開始分塊。當(dāng)然，部分最優(yōu)分塊結(jié)果與表1還存在差別，比如在配置1條件下，火花塞數(shù)據(jù)的實(shí)際最優(yōu)分塊尺寸相對(duì)較小，這是因?yàn)榕渲?中雖然顯存是128MB，但實(shí)際上并無法載入大小相當(dāng)?shù)姆謮K數(shù)據(jù)。從這點(diǎn)也可以看出，最優(yōu)分塊的大小應(yīng)盡量接近最大可用顯存；另外配置2和3中，最優(yōu)分塊與表1也存在一些差別，而且部分原始數(shù)據(jù)并沒有被等分，但是其實(shí)際的繪制時(shí)間與表1中給出的最優(yōu)分塊的繪制時(shí)間相比并沒有相差太多，因此這種誤差在容許范圍之內(nèi)。

表3 最優(yōu)的分塊實(shí)驗(yàn)結(jié)果（體素個(gè)數(shù)）

為了便于將最優(yōu)化分塊過程與體繪制過程相結(jié)合，通過對(duì)理論推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)論證結(jié)果的分析，本文給出以下優(yōu)化分塊方案：

1）在滿足分塊規(guī)模小于可用顯存的條件下，應(yīng)當(dāng)以最大的分塊得到最少的分塊數(shù)量。

2）應(yīng)當(dāng)從待分塊數(shù)據(jù)的最大軸開始分塊。

3）應(yīng)當(dāng)?shù)确衷俭w數(shù)據(jù)；如果無法等分，應(yīng)在盡量減少冗余數(shù)據(jù)的條件下再進(jìn)行等分。

根據(jù)測(cè)試可知優(yōu)化分塊方案得到的結(jié)果與理論計(jì)算是一致的，因此實(shí)際可根據(jù)優(yōu)化分塊方案來實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化分塊，并且根據(jù)優(yōu)化分塊方案可方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)的自動(dòng)分塊。

本文采用以上優(yōu)化分塊方案對(duì)體數(shù)據(jù)進(jìn)行了分塊，從而可減小由于盲目分塊導(dǎo)致傳輸和繪制速度下降的可能性。另外，在分塊數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方面，由于主機(jī)端的內(nèi)存可以分為“可分頁內(nèi)存”和“頁鎖定內(nèi)存”，其中頁鎖定內(nèi)存始終位于物理內(nèi)存，在向GPU進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)候無需進(jìn)行頁交換，從而提高傳輸速度。因此，本文在存儲(chǔ)分塊數(shù)據(jù)時(shí)，直接利用cudaHostAlloc函數(shù)將分塊數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到“頁鎖定內(nèi)存”，從而進(jìn)一步提高了分塊數(shù)據(jù)的傳輸速度。

2 分塊體繪制加速算法

本文算法首先在優(yōu)化分塊方法指導(dǎo)下對(duì)原始體數(shù)據(jù)進(jìn)行分塊，并利用八叉樹對(duì)各分塊數(shù)據(jù)進(jìn)行剖分。本文算法采用了從后向前的合成方式，因此需要根據(jù)視點(diǎn)所在位置，對(duì)分塊數(shù)據(jù)從遠(yuǎn)及近進(jìn)行排序，然后依次載入分塊到GPU并進(jìn)行繪制，最后合成各分塊的繪制結(jié)果。其流程如圖2所示。

圖2 分塊體繪制算法流程

2.1 八叉樹的生成

本文算法在對(duì)分塊數(shù)據(jù)進(jìn)行八叉樹組織時(shí)，不改變分塊的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式，僅僅統(tǒng)計(jì)八叉樹各節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的分塊數(shù)據(jù)的最大最小值、包圍盒的頂點(diǎn)和深度信息等?？紤]到傳遞函數(shù)一般不需要經(jīng)常改變，同時(shí)為了避免八叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)占用太多的內(nèi)存資源，本文算法在剖分過程中僅保留了有效的子節(jié)點(diǎn)。圖3中實(shí)線對(duì)應(yīng)的包圍盒說明了不同剖分深度下有效子節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的體數(shù)據(jù)大小的變化情況，可以看到隨著深度的增加，有效體數(shù)據(jù)的范圍也將越來越小，并更加接近有效區(qū)域。

圖3 不同剖分深度下有效子節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)體數(shù)據(jù)大小的變化

2.2 節(jié)點(diǎn)編號(hào)紋理的構(gòu)造

傳統(tǒng)采樣點(diǎn)有效性的判斷較為復(fù)雜，需要多次訪問紋理，并需要向顯存載入更多的子節(jié)點(diǎn)信息。針對(duì)這一問題，本文設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單易行的判斷方法。以八叉樹剖分深度等于3為例，對(duì)分塊數(shù)據(jù)各軸按圖4所示方法進(jìn)行編號(hào)，其中黑色部分表示有效子節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)塊，白色部分表示無效子節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)塊。

圖4 節(jié)點(diǎn)編號(hào)紋理構(gòu)造方法

通過包圍盒的頂點(diǎn)信息（min,max）可計(jì)算出當(dāng)前子節(jié)點(diǎn)的編號(hào)（Codex,Codey,Codez），如果當(dāng)前深度為Depth，分塊大小為X×Y×Z，則編號(hào)的計(jì)算公式如式（3）：

Codex2Depth－2（min.x+max.x）/X

Codey2Depth－2（min.y+max.y）/Y

Codez2Depth－2（min.z+max.z）/Z （3）

因此，各軸的編號(hào)范圍均為（0～2Depth－1－1）。

如果將所有有效子節(jié)點(diǎn)（圖4中的黑色部分對(duì)應(yīng)的子節(jié)點(diǎn)）的編號(hào)對(duì)應(yīng)的標(biāo)記為1、其余（圖4中的白色部分對(duì)應(yīng)的子節(jié)點(diǎn)）編號(hào)標(biāo)記為0，則可生成一個(gè)同時(shí)保存節(jié)點(diǎn)編號(hào)信息和節(jié)點(diǎn)有效性信息的體數(shù)據(jù)，該體數(shù)據(jù)的各維度長(zhǎng)度均為2Depth－1，其每一個(gè)體素的位置就對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)的編號(hào)，其體素的灰度值就對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)的有效性。將該體數(shù)據(jù)傳至GPU，并綁定為三維紋理，本文將該紋理稱為“節(jié)點(diǎn)編號(hào)紋理”。在繪制過程中，每得到采樣點(diǎn)的位置（sx,sy,sz），即可得到該采樣點(diǎn)所在子節(jié)點(diǎn)的編號(hào)（Code′x ,Code′y ,Code′z ），計(jì)算公式如式（4）：

Code′x 2Depth-1sx /X′

Code′y 2Depth-1sy /Y′

Code′z 2Depth-1sz /Z′（4）

其中X′、Y′、Z′分別表示對(duì)當(dāng)前分塊數(shù)據(jù)擴(kuò)充至2的整數(shù)次冪后的長(zhǎng)、寬、高。通過該編號(hào)訪問節(jié)點(diǎn)編號(hào)紋理即可得到0或1值，如果值為1，表示該采樣點(diǎn)屬于有效子節(jié)點(diǎn)；如果為0，表示該采樣點(diǎn)屬于無效子節(jié)點(diǎn)，并應(yīng)該跳過該采樣點(diǎn)所在的節(jié)點(diǎn)。

節(jié)點(diǎn)紋理編號(hào)的構(gòu)造方法簡(jiǎn)單，只需訪問一次節(jié)點(diǎn)編號(hào)紋理就能快速判斷采樣點(diǎn)有效性，并且無需將其他信息載入GPU，從而不但減小了GPU端紋理存儲(chǔ)器訪問壓力，同時(shí)也減小了GPU端的存儲(chǔ)壓力，提高了繪制速度。

2.3 改進(jìn)的距離模板設(shè)計(jì)方法

利用距離模板可有效跳過無效子節(jié)點(diǎn)，而無需對(duì)跳躍的距離進(jìn)行計(jì)算。圖5以8×8×8大小的距離模板為例，說明了距離模板的構(gòu)造方法?？梢钥吹?，距離模板保存了任意位置的采樣點(diǎn)到子節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的分塊數(shù)據(jù)各邊距離的最小值。

圖5 距離模板構(gòu)造方法

圖6給出了基于距離模板的空間跳躍示意圖?？梢钥吹骄嚯x模板的構(gòu)造非常保守，在子節(jié)點(diǎn)間的邊界處總是需要跳躍兩次，這樣雖然能保證對(duì)有效子節(jié)點(diǎn)采樣的連續(xù)性，但是卻需要在無效子節(jié)點(diǎn)內(nèi)采樣多次。由于無效的采樣點(diǎn)仍需首先訪問節(jié)點(diǎn)編號(hào)紋理來判斷其有效性，無效采樣點(diǎn)越多則訪問頻率越高，進(jìn)而影響繪制速度。

圖6 利用距離模板進(jìn)行空間跳躍示意圖

考慮到與無效節(jié)點(diǎn)相鄰的有效節(jié)點(diǎn)內(nèi)部通常不會(huì)完全是有效體素，并且在它們的邊界處通常仍然是無效體素，據(jù)此，本文改進(jìn)距離模板的構(gòu)造方法，使光線通過較少的采樣次數(shù)就能完全跳過無效子節(jié)點(diǎn)。改進(jìn)的距離模板構(gòu)造方法很簡(jiǎn)單，只需增加原始的距離模板中的值，考慮到安全性，本文僅將模板中的值加1，圖7給出了利用改進(jìn)的距離模板進(jìn)行空間跳躍的示意圖。可以看到改進(jìn)的距離模板通過較少了采樣次數(shù)就能跳過無效子節(jié)點(diǎn)，從而減少了對(duì)無效采樣點(diǎn)的處理，提高了跳過無效子節(jié)點(diǎn)的效率。

圖7 利用改進(jìn)的距離模板進(jìn)行空間跳躍示意圖

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析

為了測(cè)試本分塊體繪制算法的加速效果，選取4組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，其分塊尺寸和分塊數(shù)量如表4所示，其中每一體素大小為8b。硬件配置：CPU為四核E5520 2.26GHz，內(nèi)存為24GB，顯卡為NVIDIA GeForce GTX 295，顯存896MB。編程環(huán)境為Windows7 64位系統(tǒng)下，利用Visual Studio 2008結(jié)合CUDA 3.0進(jìn)行開發(fā)。

表4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及其優(yōu)化的分塊尺寸

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

表5 加速前后各類數(shù)據(jù)繪制時(shí)間比較

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由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看到，不同的剖分深度下，加速效果不同。當(dāng)剖分深度較小時(shí)，繪制時(shí)間并沒有提高或者提高很少，這是因?yàn)榇藭r(shí)沒有或者只有較少的無效子節(jié)點(diǎn)被剔除；隨著剖分深度的增加，越來越多的無效子節(jié)點(diǎn)被剔除，繪制速度得到迅速提高；而到達(dá)一定深度后，可剔除的無效數(shù)據(jù)越來越少，而需要跳過的無效子節(jié)點(diǎn)的數(shù)量卻越來越多，因而需要在GPU進(jìn)行更多的操作，繪制速度難以繼續(xù)提高，甚至反而降低。可以看到前兩種數(shù)據(jù)在剖分深度為6時(shí)獲得最好的加速效果，后兩種數(shù)據(jù)在剖分深度為4時(shí)獲得最好的加速效果，并且加速比均大于2。四種數(shù)據(jù)的繪制結(jié)果如圖8所示。

圖8 繪制結(jié)果

4 結(jié)語

針對(duì)大規(guī)模體數(shù)據(jù)的分塊體繪制算法需要在內(nèi)存和顯存之間多次切換分塊數(shù)據(jù)而導(dǎo)致整體速度下降的問題，本文通過分析分塊體繪制的計(jì)算―存儲(chǔ)―通信屬性，建立了求解最優(yōu)化分塊的模型，并給出最優(yōu)解。在繪制過程中，通過構(gòu)造和訪問節(jié)點(diǎn)編號(hào)紋理，加速采樣點(diǎn)有效性的判斷，并且改進(jìn)了距離模板的設(shè)計(jì)方法，提高了跳過子節(jié)點(diǎn)的速度，從而減少了基于八叉樹的分塊體繪制的繪制時(shí)間。通過提高基于八叉樹的分塊體繪制的整體速度，實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模數(shù)據(jù)分塊體繪制的加速。

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