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构建虚拟现实软硬件实训平台研究

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刘毅代一帆

摘要：随着信息技术不断发展，计算机应用领域越来越广泛，虚拟现实技术已运用到社会的各个方面。伴随着虚拟经济时代的到来，高等院校所开设的专业也在发生较大变化，在计算机相关专业中，已经出现了与虚拟现实为中心的相关专业，相关专业毕业生能在教育、科研、企事业等单位从事与虚拟现实相关的系统维护、虚拟程序开发等相关工作，相关工作岗位包括虚拟现实开发工程师、交互设计师、虚拟模型设计师等。本文就虚拟现实技术软硬件平台的搭建作系统论述。对该技术软硬件平台进行研究。

关键词：虚拟现实、软硬件平台、实训平台、研究

仿真技术的一个重要方向就是虚拟现实技术，简称VR技术，VR技术是仿真技术、计算机图形学、传感技术等多种技术的集合。VR技术包括感知、模拟环境、传感设备等。VR技术能创建一个具有触、视、听、嗅、味等多种感知的计算机系统。借助各种交互设备，让我们沉浸于虚拟现实环境当中，并且能与虚拟环境中的实体进行交互，讓我们产生一种近似于真实环境的体验。

我校将虚拟现实实训室（简称VR实训室）按照功能分为两个区域，VR实训区和VR研发区，分区情况如下图所示：

VR研发区依赖新型的VR技术及相关设备，通过VR头显等设备支持，提供逼真的虚拟现实体验，同时提供高级研发功能。VR实训区主要功能包括学生随时随地进行VR知识的学习，以及VR基础模型开发、虚拟实训等。也可为我校计算机专业其他实训课程使用，现就VR研发区与VR实训区软硬件平台作如下研究。

VR实训区定位为完成与虚拟现实基础建模相关的实训，主要硬件设备为高端配置计算机60台套。在制作VR基础场景建模时，我们关心的问题是软件的适用性、可操作性。操作难度较大的话，即使软件的性能较好、价格较低，也很难得到我们的认可。3DSMAX制作流程相较为简单。因此我们采用当前比较流行的3dsmax软件作为虚拟场景建模软件。

而在VR实训区硬件配置上，我们也需要作了优化，当前有如深信服桌面云等比较流行的桌面云解决方案，，能将原来在计算机上的桌面、相关数据等全部集中到统一的数据中心，然后通过桌面交付协议，将生成的操作系统界面传送给前端的接入设备，这些接入设备包括普通计算机、云终端、笔记本、智能终端等。桌面管理更高效，用户访问更灵活。但是桌面云对于创建虚拟模型感觉还是有点力不从心。分布在每台计算机上的硬件资源相对较少。创建虚拟模型耗费较大内存空间及CPU资源，操作不是很流畅。

虚拟现实硬件实训平台我们还是考虑传统的计算机硬件配置。首先我们考虑品牌机，当前市场占有率较高的品牌机包括联想、戴尔、惠普、清华同方等。如果运用3dsmax建虚拟场景的话，我们需要配置高性能计算机。3dmax对计算机显示性能要求较高，需要配置较好的显卡、主板、CPU、内存等。建议CPU≧I5，内存≧16G，显卡显示性能优越，显卡价格2000元以上。在这些品牌计算机中，满足此配置的计算机基本价格都在1万元以上，这对于我们来说性价比不高，因此我们选择配置兼容机。

我校VR实训区计算机配置情况为：英特尔Corei5-7500@3.4Ghz四核CPU，华硕primeB250-A主板，DDR416G内存，三星256G（固态）+希捷2T硬盘，NVIDIAGeforceGTX1070显卡，三星22寸显示器，主板自带声卡。这种计算机配置对于我们制作虚拟场景来说已经足够。接下来我们谈一谈配置的网络环境，交换机为H3C24口千兆，交换容量达192G，包转发：42Mpps，支持端口限速，端口聚合，支持802.1q和端口VLAN，支持web网管。千兆网络环境，能确保学生机同传数据快速、高效。有了良好的计算机硬件环境，必须有与之匹配的软件环境，接下来我们做了很多尝试与研究。

刚开始安装了Windows7操作系统，出现了许多问题，安装时我们采用了GPT分区模式安装操作系统。GPT的意思是全局唯一标识磁盘分区表。GPT是一种更加先进、新颖的磁盘组织方式，通过UEFI启动。因有更强的兼容性而被广泛使用。在安装过程中发现GPT分区模式不能安装Windows7操作系统，后来改用传统的MBR分区模式，MBR本意是“主引导记录”，它是存在于磁盘驱动器开始部分，是系统的启动扇区。它包含已安装的操作系统相关的系统信息，通过小段代码启动系统。如果MBR信息损坏或误删除，Windows系统就不能正常启动。通过更改硬盘分区模式，Windows7操作系统顺利安装成功。

MBR分区模式最大的缺点是不支持容量大于2T的硬盘。由于硬件与操作系统不断更新换代，这种搭配逐渐被淘汰。我们考虑到可扩展性，决定改用GPT分区模式，安装Windows10操作系统教育版。接下来安装与制作虚拟场景相关的软件比较顺利。VR实训区软硬件环