虛擬實驗論文精選(九篇)

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第1篇：虛擬實驗論文范文

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。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項科技發(fā)明創(chuàng)造中,有18項出白微軟。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個月。因此,如何在短期內(nèi)啟動市場,縮短市周期并迅速拉高銷售曲線,是這個領(lǐng)域每年都要做好的必修課。

藍(lán)影鼠標(biāo)是微軟在2009財政年度推出的新一代品。其特點是,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、地毯等任意表面運用自如。很快,市場推廣就拉開帷幕。網(wǎng)絡(luò)視頻新品2008年9月17日,藍(lán)影在中同市場亮相。

與以往的方法不同,這次新品會以視頻分享方式進行。作為此活動的策劃者執(zhí)行者,微軟(中國)娛樂及設(shè)備事業(yè)部市場總監(jiān)蔣東說,2006年的新品會,是在微軟(中同)技術(shù)中心的實驗室中舉行的。當(dāng)時,現(xiàn)場布置成機場、臥室、辦公室等產(chǎn)品應(yīng)用環(huán)境,并著力營造身臨其境的效果。2007財年的會選在北京世貿(mào)天階,有200多人席了會,場面非常壯觀?！拔覀兿Ｍ?009財年的新品會有更大的影響力和更高的效率。對此,視頻分享網(wǎng)站非常適合?！?/p>

做法在酷6網(wǎng)為會開設(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;電腦游戲高手和工產(chǎn)品設(shè)技師也來此談?wù)搶π缕返脑u價等。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20萬個獨立IP地址訪問過會專題,這是傳統(tǒng)活動無法比擬的?！耙酝e辦會,只能邀請當(dāng)?shù)氐拿襟w、經(jīng)銷商到現(xiàn)場,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Y(jié)束后約1個小時,我們就收到3000千多份訂單。而實際上,新產(chǎn)品要3個月后才能到貨,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,消費者的購買行為提前了,該說,這是此次活動的最大成功?！睋?jù)統(tǒng)計,此次新品會的瀏覽量,在酷6網(wǎng)當(dāng)天排名高于殘奧會閉幕式和中秋晚會僅次于奧運會籃球決賽。

巧用互聯(lián)網(wǎng)

自主傳播在線會后,將營銷人群從專業(yè)轉(zhuǎn)向大眾,讓消費者自創(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),對此,網(wǎng)友們從自己的角度去理解,并在視頻中用消費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。可以說,這次大賽完全是基于網(wǎng)友自發(fā)性,通過制作、上傳、分享,一個新產(chǎn)品及其所附帶的技術(shù)知識,得到了廣泛的傳播?！拔覀儼l(fā)現(xiàn),消費者在這里可以自愿地接受‘說服’,同時也在互相影響,這比傳統(tǒng)廣告有更大的滲透力?！憧梢韵胂?如果消費者到零售店里,在購買產(chǎn)品之前,聽了一個相聲就已經(jīng)了解了產(chǎn)品,那是多愉快的事情?！笔Y衛(wèi)東說。經(jīng)統(tǒng)計,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。”經(jīng)過兩輪傳播活動后,購買曲線迅速上升。不少人在使用藍(lán)影鼠標(biāo)后,還把自己的評價放到網(wǎng)上,無形中又出現(xiàn)了一次口碑傳播,這又是促成購買不可小覷的機會。

無線營銷Arc鼠標(biāo),是與藍(lán)影同時的另一款新品。對這世界上第一款可折疊鼠標(biāo)的上市,微軟運用了無線路徑?！拔覀冊谝苿訅艟W(wǎng)上產(chǎn)品廣告,同時做了一個購買鏈接?！笔Y衛(wèi)東拿出自己的手機,屏幕上的移動夢網(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。消費者可通過手機直接向當(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,整個銷售鏈條果真已經(jīng)變短。

虛擬或成趨勢

第2篇：虛擬實驗論文范文

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

1.2計算機硬件設(shè)施的更新速度跟不上計算機軟件的更新。為了適應(yīng)不同年級不同教學(xué)內(nèi)容的需求，計算機軟件多種多樣，且經(jīng)常更新，甚至一臺計算機中安裝多個操作系統(tǒng)，但是相較于軟件的更新速度，計算機硬件由于長期得不到更新，則導(dǎo)致了計算機無法正常運行新版的軟件，從而給實驗教學(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驗內(nèi)容。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，并行計算機技術(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買先進設(shè)備，相關(guān)的實驗課程更無從談起。

1.4計算機品牌、型號多樣、計算機的配置差別很大。學(xué)校的計算機一般都是分批次購買的，購入較早的計算機硬件設(shè)施就會比較老化，配置也比較低，故障頻發(fā)的計算機設(shè)備會嚴(yán)重影響教學(xué)質(zhì)量，學(xué)校又不能一次性大批量的進行換購，因此在逐漸更新?lián)Q代的過程中，計算機的品牌、型號和配置等都會產(chǎn)生較大的差別，計算機硬件種類的不同，對設(shè)備維護工作加大的難度，也會使實驗教學(xué)中的實驗結(jié)果產(chǎn)生差異。

1.5一些具有危險性或破壞性的實驗無法在計算機上進行。在高校計算機實驗教學(xué)中，一些具有危險性或破壞性的實驗教師一般會采取課堂演示的形式進行教學(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)攻防實驗等等，以降低計算機損壞甚至整個系統(tǒng)崩潰的風(fēng)險。

2、虛擬技術(shù)

虛擬技術(shù)自起源以來都備受各個領(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。虛擬機能夠像一臺物理計算機一樣自行運行自身的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序，并且借助其虛擬化的特點，可以在單臺物理機上運行多個虛擬機。虛擬機憑借全然由軟件組成的優(yōu)勢，其行為完全類似于一臺物理計算機，它包含自己的虛擬（基于軟件實現(xiàn)的）CPU、內(nèi)存、硬盤和網(wǎng)卡。操作系統(tǒng)無法分辨虛擬機與物理機之間的差異，應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)中的其他計算機也無法分辨，這也使得虛擬機更加具有真實性。尤其是在經(jīng)濟態(tài)勢緊張的大環(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、實驗室、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)在計算機實驗教學(xué)中的應(yīng)用

針對上文中分析的計算機實驗教學(xué)中存在的不足，下面將通過虛擬技術(shù)從四個方面對解決這些不足進行探討。

3.1利用虛擬技術(shù)開設(shè)具有前沿性和實踐性的虛擬化實驗課程。諸如計算機組成原理，計算機安全，多操作系統(tǒng)交互，可編程數(shù)字電路，并行計算技術(shù)，集群技術(shù)，多核編程技術(shù)等實驗課程是無法在目前實驗室設(shè)備上進行的。將現(xiàn)有X86計算機的硬件資源（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”計算機一樣運行其自身操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序的虛擬機，把以前無法在真實計算機上開設(shè)的實驗課程轉(zhuǎn)移到虛擬機上進行。這種虛擬化的轉(zhuǎn)換突破了計算機硬件設(shè)施的限制，使實驗課程的內(nèi)容更加豐富更加具有時效

3.2有效利用虛擬技術(shù)能夠降低計算機實驗教學(xué)的成本，提高實驗教學(xué)的效率和質(zhì)量。在嚴(yán)峻的經(jīng)濟環(huán)境下，高校實驗設(shè)備的預(yù)算更加有限，如何顧全成本、資源和時間三個方面的同時，提高計算機實驗教學(xué)的質(zhì)量，可以通過利用VMware虛擬技術(shù)，創(chuàng)建一個適用于所有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，改進教學(xué)環(huán)境和教學(xué)效果。

3.3虛擬技術(shù)能夠在計算機實驗教學(xué)中起到降低能耗的作用。現(xiàn)在大多數(shù)服務(wù)器和臺式計算機在開啟后僅有5-15%的時間處于使用狀態(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)具有高級資源和內(nèi)存管理功能，可實現(xiàn)15：1甚至更高的整合率，可將硬件利用率提高到多達85%。完成虛擬化后，分布式電源管理（DPM）會監(jiān)控整個計算機的利用率，并智能地關(guān)閉不需要的物理服務(wù)器，而不會影響應(yīng)用程序和用戶。虛擬技術(shù)可以極大地減少能耗，同時又不會降低可靠性和功能完整性，對高校計算機實驗教學(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)對于高校建設(shè)符合學(xué)生特點的計算機實驗教學(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作用。具有完善的教學(xué)體系才能夠最大化的發(fā)揮出計算機實驗教學(xué)的作用，虛擬技術(shù)作為計算機實驗教學(xué)中的重要部分，對高校建設(shè)良好的教學(xué)體系，針對學(xué)生特點進行教學(xué)，以及促進學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，提高計算機實驗教學(xué)的效率和質(zhì)量，都具有積極廣泛的實踐意義。

4、結(jié)束語

第3篇：虛擬實驗論文范文

(一)團隊原則成立組織的目的在于實現(xiàn)既定的目標(biāo)，而虛擬企業(yè)就是為了一個特定的目標(biāo)而組成的面向制造性或服務(wù)性的虛擬組織。組織存在的意義在于幫助個人實現(xiàn)自己的目標(biāo)，因而個人需要組織這個平臺。面對當(dāng)今世界經(jīng)濟全球化，經(jīng)濟形勢改變之快的現(xiàn)實，團隊合作就顯得尤為重要。通過虛擬企業(yè)這種形式，讓學(xué)生時刻以團隊為主，團隊成員及時發(fā)現(xiàn)、分析管理中所出現(xiàn)的問題，并集中大家的智慧尋求解決問題對策。

（二）系統(tǒng)原則虛擬企業(yè)是一個系統(tǒng)，要產(chǎn)生整體大于局部的效果。虛擬企業(yè)中每個部分都有各自的分工，就像一盤棋一樣，每個棋子都應(yīng)該有它的用處，缺一不可。虛擬企業(yè)工作流程一環(huán)套著一環(huán)，如果少了一個環(huán)節(jié)，勢必導(dǎo)致企業(yè)無法正常運營下去。

（三）權(quán)變原則權(quán)變一般是指在企業(yè)管理中要根據(jù)企業(yè)所處的內(nèi)外條件隨機應(yīng)變，沒有什么一成不變、普遍適用的管理理論和方法。企業(yè)內(nèi)外條件的變化一般無法準(zhǔn)確預(yù)期，領(lǐng)導(dǎo)者就要根據(jù)企業(yè)內(nèi)外環(huán)境的變化，改變管理方式，而員工要能適應(yīng)各種環(huán)境，來增強自己的應(yīng)變能力。教師的一對多教學(xué)對于學(xué)生而言只做到了聽與學(xué)，沒有真正理解，而虛擬企業(yè)這種模式，通過團隊中不同成員的磨合，面對不同企業(yè)之間的問題學(xué)習(xí)適應(yīng)，對學(xué)生的應(yīng)變能力有很強的提高，對知識的掌握能力也相對容易的多。

（四）實踐原則面對當(dāng)今社會不斷變化的市場，企業(yè)需要的是具有實戰(zhàn)經(jīng)驗、多元化等特點的復(fù)合型人才，而不是紙上談兵的書生。這就需要學(xué)生能夠在學(xué)的過程中進行角色扮演，通過虛擬實踐讓學(xué)生盡早適應(yīng)企業(yè)競爭、就業(yè)壓力環(huán)境等，對企業(yè)內(nèi)部的操作有一定的了解。虛擬企業(yè)構(gòu)建不能僅有形式，更要有內(nèi)容的安排，每個企業(yè)的運營管理工作要有質(zhì)有量的要求，學(xué)生要帶著管理任務(wù)去體驗與學(xué)習(xí)。

二、虛擬企業(yè)在管理學(xué)教學(xué)中的構(gòu)建與運作

管理學(xué)教師在明確了管理意識與管理職能在管理學(xué)課程教學(xué)中的目標(biāo)與要求后，以一定的組建原則，積極鼓勵學(xué)生進行虛擬企業(yè)的構(gòu)建。通過一學(xué)期的虛擬企業(yè)的模擬練習(xí)，通過企業(yè)不同角色的管理者之間的管理活動交流，使同學(xué)們的管理意識不斷強化，管理能力不斷提高。教師以組織為初始概念，以構(gòu)建組織（主要是企業(yè)組織）為教學(xué)活動出發(fā)點，要求學(xué)生以小組為單位組建虛擬企業(yè)，進行產(chǎn)品策劃、設(shè)置組織結(jié)構(gòu)等模擬企業(yè)運作環(huán)境，學(xué)生運用管理學(xué)基本原理嘗試開展虛擬企業(yè)經(jīng)營管理，達到學(xué)以致用的效果。

不同的學(xué)生所組建的虛擬企業(yè)各有特色，以“動感浴室”虛擬企業(yè)為例，首先，要進行虛擬企業(yè)的命名與使命闡述。“動感浴室”虛擬企業(yè)由6名學(xué)生自由組合。該團隊以滿足消費者基本生活需求基礎(chǔ)上的享受性需求為切入口，通過討論決定發(fā)展浴室產(chǎn)品一條龍開發(fā)，以滿足人們的休閑需求為主要目的。企業(yè)要讓人記住，命名很重要，企業(yè)命名要響亮、新穎、有寓意，更要讓人印象深刻。該團隊由“動感地帶SIM卡”進行大膽聯(lián)想，在頭腦風(fēng)暴之后，將企業(yè)命名為“動感浴室”，寓意像“動感地帶”一樣闖出一片天地。同時，團隊推出“使你一塵不染”的廣告語吸引顧客眼球，一塵不染，顧名思義就是讓顧客在使用企業(yè)的產(chǎn)品后能夠干干凈凈，保持良好的狀態(tài)，另一深層意義就是希望顧客有一個健康的身體，無細(xì)菌的侵入，這些也成為虛擬企業(yè)的最初使命。

其次是虛擬企業(yè)的目標(biāo)設(shè)定與產(chǎn)品設(shè)計?！皠痈性∈摇碧摂M企業(yè)的宗旨是讓顧客在使用其產(chǎn)品后可以心情愉悅，放松身體，讓顧客感受企業(yè)產(chǎn)品的獨特魅力，打造出國內(nèi)一流的品牌，這也是“動感浴室”的主要目標(biāo)?！皠痈性∈摇碧摂M企業(yè)在開始之際主要生產(chǎn)和銷售馬桶和浴缸等洗浴產(chǎn)品，同時設(shè)計部在原有款式上加以設(shè)計，顧客不同的品味設(shè)計獨特的產(chǎn)品，如顧客還有其他要求，企業(yè)會為其提別改動直到顧客滿意為主。經(jīng)過創(chuàng)意大激發(fā)，企業(yè)決定設(shè)計一款從未出現(xiàn)的洗澡機，預(yù)計在一年內(nèi)研發(fā)出來，讓顧客可以不用動手也可以舒服的沐浴。再次是虛擬企業(yè)的組織結(jié)構(gòu)與角色扮演。為了更好的完成組織任務(wù)，就要進行一定的組織安排，進行人員的配置與安排?！皠痈性∈摇边x擇較為傳統(tǒng)的職能部門的組織形式，主要設(shè)總經(jīng)理、財務(wù)部經(jīng)理，設(shè)計部經(jīng)理、采購部經(jīng)理、銷售部經(jīng)理和裝修部經(jīng)理等崗位與角色。根據(jù)6人的各自特點分配職務(wù)，使得“動感浴室”虛擬企業(yè)能集合核心能力與能源，使虛擬企業(yè)在管理中能正常運作。為了讓每個成員能親身體會到這種仿真企業(yè)的氛圍，根據(jù)教師的情景假設(shè)方案，團隊創(chuàng)作情景短劇進行情景表演，通過編劇、排練以及最終表演這樣的過程，使團隊學(xué)會隨機應(yīng)變，增強處事和溝通能力，總經(jīng)理則體會到了作為企業(yè)的高層領(lǐng)導(dǎo)的那種應(yīng)有的責(zé)任感，提高了面對突發(fā)事件所應(yīng)具有的危機處理能力。

最后是虛擬企業(yè)的學(xué)習(xí)管理?！皠痈性∈摇笔钦鎸嵉膶W(xué)習(xí)團隊，在企業(yè)運作之余團隊要開展結(jié)合實際的理論學(xué)習(xí)，要以構(gòu)建學(xué)習(xí)型組織為目標(biāo)，開展團隊學(xué)習(xí)。在創(chuàng)建初始，根據(jù)各成員提議“動感浴室”制定以下計劃：每學(xué)年讀完兩本管理學(xué)名著，增加自己的理論知識；每人準(zhǔn)備有關(guān)管理理論的寓言故事，增強思考能力；每學(xué)期出游兩次，增進成員之間的感情；每學(xué)期進行一次情景劇表演，增強成員的默契；學(xué)期期末由總經(jīng)理對小組成果進行總結(jié)并制成學(xué)期報告書。在執(zhí)行過程中也會發(fā)生一些無法預(yù)料的問題，比如在去參觀紀(jì)念館時，由于時間掌握不當(dāng)，錯過第一班車，耽誤太多時間，團隊及時反思總結(jié)，在回來時加強了時間控制。課堂上，在教師提出問題后，團隊成員根據(jù)“動感浴室”管理現(xiàn)狀，帶著問題進行討論，體悟其中的管理科學(xué)與藝術(shù)。

三、虛擬企業(yè)案例在管理學(xué)教學(xué)中的分析與評價

案例教學(xué)法，被廣泛運用在管理類課程中，但以學(xué)生自行組建的虛擬企業(yè)作為教學(xué)案例則更具有針對性與趣味性。教師以虛擬企業(yè)為教學(xué)案例，運用管理學(xué)基本原理與知識分析虛擬企業(yè)中的種種管理現(xiàn)象，與學(xué)生共同解決管理難題。在對“動感浴室”的分析評價過程中，學(xué)生結(jié)合組織環(huán)境分析方法，對該團隊的宏觀一般環(huán)境、行業(yè)環(huán)境、目標(biāo)市場進行了認(rèn)真分析，并對企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計與產(chǎn)品價格等進行了評估。學(xué)生充分地認(rèn)識了組織環(huán)境對于開展組織管理活動的意義，深刻了解了產(chǎn)品設(shè)計與市場開發(fā)對于企業(yè)應(yīng)對競爭的意義。虛擬企業(yè)構(gòu)建與運作這種新型的教學(xué)方式，容易讓學(xué)生有興趣參與進去，增強學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，讓學(xué)生從中鍛煉、提高自己的創(chuàng)新、實踐能力外，也讓學(xué)生有信心嘗試做更多的事。

四、結(jié)論

第4篇：虛擬實驗論文范文

【關(guān)鍵詞】開放式實驗；自主式；醫(yī)學(xué)生；機能實驗學(xué)

醫(yī)學(xué)機能實驗學(xué)根據(jù)我校對衛(wèi)生部和國家教委的教改項目而創(chuàng)立的一門新的人體機能實驗學(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)三門實驗課程，這三門課程綜合概述了人體正常和疾病狀態(tài)下的生理機能機制、疾病發(fā)生的基本機制和藥物治療學(xué)原理[1]，因此醫(yī)學(xué)機能實驗學(xué)將三門學(xué)科的知識和內(nèi)容融會貫通、精煉精華而形成的新的實驗課程體系。面對21世紀(jì)的醫(yī)學(xué)培養(yǎng)需要堅實理論基礎(chǔ)、良好的醫(yī)學(xué)機能素質(zhì)的需求，醫(yī)學(xué)機能實驗學(xué)以培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、獨立操作、團隊合作和綜合分析能力為目標(biāo)[2]，通過近幾年的醫(yī)學(xué)實驗教學(xué)模式改革，同時通過對醫(yī)學(xué)機能實驗課的研究，進行了開放式自主式實驗教學(xué)的探索，使醫(yī)學(xué)生對醫(yī)學(xué)機能課的學(xué)習(xí)產(chǎn)生了濃厚的興趣和動力，參考我校的具體應(yīng)用情況提出幾點具體方法并對其實踐的意義作一簡單概括。

1 開放式教學(xué)模式的建立和運轉(zhuǎn)

人體機能學(xué)實驗室是教學(xué)科研的重要場所，為鼓勵學(xué)生在課余時間參加開放式實驗，進而加強學(xué)生的素質(zhì)培養(yǎng)，同時也充分的發(fā)揮實驗室資源，從2007年起，機能學(xué)教研室就開展了開放式實驗教學(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)模式的順利進行：①總體上提高實驗室的開放率和開放內(nèi)涵，充分發(fā)揮教學(xué)實驗資源效益。②綜合設(shè)計實驗內(nèi)容，統(tǒng)計可能的實驗材料。在每學(xué)期開學(xué)初，要求統(tǒng)計開放實驗的內(nèi)容、學(xué)生數(shù)量、實驗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)格落實開放式實驗的預(yù)約申請登記制度。在實驗開始之初，由于忽視了預(yù)約的重要性，導(dǎo)致實驗的進展緩慢。④執(zhí)行嚴(yán)格的實驗操作記錄管理程序。

2 自主性實驗的設(shè)計和執(zhí)行

自主性實驗是培養(yǎng)學(xué)生獨立學(xué)習(xí)和自主思維的有效途徑[3]，但是不能偏離實際教學(xué)內(nèi)容。因此在我們實踐過程中結(jié)合醫(yī)學(xué)生學(xué)科特點，設(shè)計了幾種模式的實驗板塊，分別為：①基礎(chǔ)生理學(xué)實驗板塊，在這個實驗?zāi)Ｊ街锌梢蕴剿魅梭w各大系統(tǒng)的生理機能機制，同時可通過對實驗動物的生理機能研究，加深醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)知識理解的程度；②綜合實驗手術(shù)機能操作板塊，可以通過各種實驗部分的外科手術(shù)操作，加強醫(yī)學(xué)生實踐操作技能培訓(xùn)，為以后綜合實驗的開展奠定良好的基礎(chǔ)；③驗證性實驗板塊，設(shè)立驗證醫(yī)學(xué)知識點的范圍和程度，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綜合性實驗板塊，綜合以上3門學(xué)科的知識點，融會貫通，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，由承擔(dān)國家、省自然科學(xué)基金的項目負(fù)責(zé)教師帶教培訓(xùn)，提高學(xué)生對未知領(lǐng)域的積極探索，進一步加強學(xué)生的科研興趣與技能，培養(yǎng)學(xué)生的合作能力、團隊意識和科研創(chuàng)新意識有重要的推進作用。

3 結(jié)合開放式虛擬實驗的補充作用

近年來，隨著醫(yī)學(xué)改革體制的深入發(fā)展，如招生規(guī)模的擴大，師資力量的薄弱、實驗室資源的配備數(shù)量不足等客觀因素的作用，制約了開放式實驗的進展。因此我校引進了VBL-100虛擬實驗實驗系統(tǒng)，建立了標(biāo)準(zhǔn)的實驗室，同時也對全校醫(yī)學(xué)生開放，有力的補充了開放式實驗物質(zhì)上的不足。虛擬實驗作為傳統(tǒng)實驗教學(xué)的一種有效的補充，虛擬實驗教學(xué)已經(jīng)成為加強實踐教學(xué)、提高教學(xué)質(zhì)量的重要手段[4]。引進數(shù)年來，深受學(xué)生和老師的好評。主要優(yōu)勢如下：①豐富了教學(xué)實驗內(nèi)容，尤其是對那些現(xiàn)有條件缺乏實驗對象和器材，完全彌補了這方面的不足；②節(jié)省了教學(xué)資源和提高了教學(xué)效果，在此教學(xué)實驗中無需任何實際的實驗器材、實驗對象和耗材，無論開設(shè)多少實驗，均不需準(zhǔn)備任何材料，因此節(jié)省了大量的教學(xué)資源；同時在實驗過程中，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 開放自主性實驗在醫(yī)學(xué)機能實驗學(xué)中的意義和應(yīng)用前景開放自主性實驗打破了在傳統(tǒng)實驗教程模式下，教師把實驗?zāi)康摹嶒炘砗蛯嶒灢襟E設(shè)備的使用方法全部灌輸給學(xué)生的模式，學(xué)生被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)樽灾髦鲃訉W(xué)習(xí)，在實驗過程發(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。在實踐過程中，學(xué)生對醫(yī)學(xué)的未知領(lǐng)域也產(chǎn)生了濃厚的科研興趣。比如，自主書寫實驗論文，部分學(xué)生的實驗發(fā)現(xiàn)論文也在省級以上刊物發(fā)表?？傊鶕?jù)近幾年開放性自主實驗的運行和實施，它對實驗教學(xué)改革，尤其在學(xué)生獨立、主動學(xué)習(xí)方面，起到了積極的推動作用，非常有必要進行廣泛的推廣。

【參考文獻】

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

第5篇：虛擬實驗論文范文

長期以來，經(jīng)濟學(xué)被廣泛地認(rèn)為是一門非實驗的科學(xué)。似乎經(jīng)濟學(xué)研究只能借助于對真實經(jīng)濟生活的觀察，而與可控的實驗室實驗無關(guān)。但今天的經(jīng)濟學(xué)研究己經(jīng)開拓出新的領(lǐng)域?qū)嶒灲?jīng)濟學(xué)。如今，實驗經(jīng)濟學(xué)和行為經(jīng)濟學(xué)己經(jīng)成為經(jīng)濟學(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，被稱為實驗經(jīng)濟學(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)濟學(xué)家丹尼爾.卡涅曼分享了2002年的諾貝爾經(jīng)濟學(xué)獎金。實驗經(jīng)濟學(xué)現(xiàn)階段己發(fā)展成為一個獨立的經(jīng)濟學(xué)分支，2002年弗農(nóng).史密斯被授予諾貝爾經(jīng)濟學(xué)獎，標(biāo)志著實驗經(jīng)濟學(xué)作為一門獨立的學(xué)科己步入主流經(jīng)濟學(xué)舞臺。起初，人們希望借助在課堂上做實驗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)濟學(xué)理論。隨著實驗基數(shù)的增大，人們發(fā)現(xiàn)大量的經(jīng)濟學(xué)理論可以通過實驗來證明，研究隊伍逐漸擴大，擴散到個人決策實驗、市場實驗以及博弈實驗，越來越多的西方國家主流經(jīng)濟學(xué)雜志不斷刊登有關(guān)實驗論文，實驗經(jīng)濟專刊、專著和論文集等相繼出版，2002年的諾貝爾經(jīng)濟學(xué)獎就充分說明了世人對實驗經(jīng)濟學(xué)的重視。

1931年，瑟斯通使用系力學(xué)研究中通用的實驗技術(shù)，探討關(guān)于偏好的無差異曲線是否確切地代表了個人的選擇行為，由此揭開了經(jīng)濟學(xué)實驗的序幕。1948年，著名經(jīng)濟學(xué)家E.張伯倫在哈佛大學(xué)創(chuàng)造了第一個課堂市場實驗，用以驗證市場的不完全性。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用實驗來引導(dǎo)自己的學(xué)生通過自身的體驗進行學(xué)習(xí)，并且同時驗證經(jīng)濟學(xué)理論。在我國，金雪軍教授在2003年向浙江大學(xué)研究生院申報了經(jīng)濟學(xué)教學(xué)案例與案例實驗室建設(shè)項目，成立了實驗經(jīng)濟學(xué)研究項目小組，建立了經(jīng)濟學(xué)實驗室并且編寫了一套經(jīng)濟學(xué)教學(xué)案例叢書。2005年以來東北財經(jīng)大學(xué)經(jīng)濟學(xué)院的教師們在教學(xué)過程中積極探索并嘗試運用經(jīng)濟學(xué)課堂實驗教學(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)濟學(xué)。2008年北京信息科技大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院建立實驗經(jīng)濟學(xué)實驗室，為教師和學(xué)生提供更好的學(xué)習(xí)平臺。

二、經(jīng)濟學(xué)實驗的運用完全競爭市場均衡實驗

筆者嘗試運用經(jīng)濟學(xué)家查爾斯.A.霍爾特曾在自己課堂上所做的一個實驗，運用需求與供給理論在競爭市場中展開口頭雙向拍賣，進行課堂實驗，以此驗證經(jīng)濟學(xué)實驗在經(jīng)濟學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用。學(xué)生為實驗者，分別扮演需求方與供給方，雙方在市場中口頭叫價，模擬日常生活中的市場，再現(xiàn)市場這只看不見的手的神奇力量。此次實驗參與人員共24人(4名實驗工作人員，20名實驗參與者),20名實驗參與者中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。買入方的同學(xué)每人會得到一張紅色手牌(紅桃或方塊)，手牌上的數(shù)字代表每單位商品對應(yīng)的價值;賣出方的同學(xué)每人會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。實驗開始后，買賣雙方開始報價和出價，報價出價應(yīng)當(dāng)遵守以下規(guī)則:1.報價必須是0. 5的倍數(shù)。2.買入方的出價應(yīng)小于手牌數(shù)字，叫價同時要大于己有的商品出價。3.賣出方的要價應(yīng)大于手牌數(shù)字。實驗共分3個階段，每階段5輪，完成15次的交易后進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，依據(jù)數(shù)據(jù)完成供給與需求曲線。依據(jù)曲線進行解說:在教室中有眾多的實驗參與者，現(xiàn)試想將整個市場擴大開來，有更多的需求者供給者。實驗中，可以感受到自身在交易時被動地接受市場己經(jīng)給出的價格，如想要在交易中有利可圖只能被動接受由市場決定的價格。在虛擬的市場中，如有學(xué)生在交易中途退出競拍，或又有學(xué)生加入競拍，不會影響正常交易，不會因為加入或者退出新的交易者而使交易無法進行下去，這說明虛擬市場是完全自由的市場。實驗中所想象的是圓珠筆買賣市場，商品具有同質(zhì)性和替代性，故虛擬的完全競爭市場中同類商品可進行互換。在我們實驗的過程中，買方和賣方通過口頭喊價的方式報價能夠自由活動且沒有任何交易限制，商品信息、交易人員、價格完全無阻礙自由流動，使得實驗所得數(shù)據(jù)具有參考性和真實性，真實地反映出需求與供給的規(guī)律，這些都是可以通過實驗而總結(jié)出有關(guān)完全競爭市場的相關(guān)特點。

三、經(jīng)驗總結(jié)與啟發(fā)

在整個實驗中可以發(fā)現(xiàn)，實驗教學(xué)方法不但讓學(xué)生們擺脫了以往學(xué)習(xí)經(jīng)濟學(xué)理論的枯燥感，而且大大激發(fā)了學(xué)生利用經(jīng)濟學(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性。此次實驗不僅僅是要讓學(xué)生學(xué)習(xí)完全競爭市場理論這一知識要點，而且在學(xué)習(xí)知識點的同時利用實驗本身具有的趣味性提高學(xué)生學(xué)習(xí)西方經(jīng)濟學(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)知識內(nèi)容以及運用所學(xué)，而且能夠提升學(xué)生的積極性與主動性，讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)。通過在本次實驗中進行觀察總結(jié)，可以發(fā)現(xiàn)實驗教學(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)運用能力方面也有很好的效果。

當(dāng)然實驗教學(xué)也有它的不足之處，首先，由于前人較少運用實驗教學(xué)此種方式進行授課與教學(xué)，所以實驗教學(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)致實驗前的每一步準(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)方法都是按照課時進行安排，具體的時間完成具體教學(xué)任務(wù)，但實驗教學(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，所以在實驗前讓學(xué)生很好地理解實驗規(guī)則很重要。但在熟悉規(guī)則的同時又不能因為教師的解說而影響實驗結(jié)果，這一點關(guān)系到實驗的真實性，把握好解說的度很重要，對于教師自身的能力有較高要求。再次是，實驗方法授課的活動性很大，對于課堂秩序有很大挑戰(zhàn)，要使得學(xué)生能夠自如地進行實驗，但同時不能影響課堂教學(xué)質(zhì)量，在這一點上對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，實驗教學(xué)也是如此。實驗教學(xué)雖然能夠很好地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性以及學(xué)習(xí)興趣，但對教師的專業(yè)、組織等能力有更高的要求。通過本次實驗案例得到相關(guān)啟示如下:

1.在實驗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，編寫適合于授課班級的詳細(xì)教案。

2.實驗前提前熱身，使學(xué)生能夠?qū)嶒炓?guī)則有更好的理解。

第6篇：虛擬實驗論文范文

圖書館是搜集、整理、收藏圖書資料以及向讀者提供文獻資料的科學(xué)、文化、教育機構(gòu)，具有傳承人類文化、開發(fā)信息資源、參與社會教育、傳遞學(xué)術(shù)情報、加強學(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)新能力是我國高等教育發(fā)展的主要目標(biāo)，是實現(xiàn)科技強國的重要途徑。高校圖書館為科研人員提供信息搜集及科研情報傳遞等方面的服務(wù)，是科研工作順利進行的重要保障。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)來進行信息搜集，這一方面造成了圖書館資源的巨大浪費；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，必須對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)的被動式服務(wù)理念，要求嵌入式館員主動融入用戶工作環(huán)境，挖掘用戶真實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，圖書館需要對嵌入式館員在科研活動中的角色進行合理定位。筆者從高校科研人員的信息需求狀況分析入手，對面向科研人員的嵌入式服務(wù)模式和館員角色定位進行了研究，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?？蒲腥藛T的信息需求特點

高?？茖W(xué)研究團隊主要以教師、博士生、碩士生為主，在信息需求方面常存在以下幾個方面的特點：①在確定研究方向階段，科研人員需要通過查閱大量的國內(nèi)外文獻來了解該學(xué)科領(lǐng)域的前沿?zé)狳c、研究動態(tài)及發(fā)展趨勢，為研究方向的確立提供科學(xué)依據(jù)。②在項目申報階段，科研人員需要閱讀和分析大量該領(lǐng)域內(nèi)的國內(nèi)外文獻并進行分類管理，針對當(dāng)前研究中存在的問題找準(zhǔn)自己的研究切入點，確定研究方案、技術(shù)路線及實驗方法。③項目實施階段，科研人員需要時刻對該領(lǐng)域的研究進展進行密切關(guān)注，對實驗數(shù)據(jù)進行及時分析總結(jié)，并對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)表及項目結(jié)題階段，科研人員需要掌握該領(lǐng)域的研究動態(tài)，將自己的研究結(jié)果與前人研究結(jié)果進行比較分析，在充分閱讀大量相關(guān)文獻的基礎(chǔ)上撰寫結(jié)題材料及實驗論文。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)用情況等來對自己的研究成果在學(xué)術(shù)界的影響力進行追蹤，及時關(guān)注相關(guān)的研究進展，確定后續(xù)的研究方向。

1.2 高?？蒲腥藛T信息獲取現(xiàn)狀

筆者采取隨機調(diào)查問卷和個別訪談相結(jié)合的方法，對包括教師、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，導(dǎo)致圖書館資源在一定程度上的浪費。②信息化時代科研信息增長迅速，對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，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，而文獻分類等途徑很少被采用，導(dǎo)致對科研信息的掌握不夠全面，影響科研效率。③大多數(shù)科研人員疏于文獻的分類整理，僅有7%的人員在日?？蒲兄惺熘⑦\用Endnote、NoteExpress等專業(yè)的文獻管理軟件來管理文獻，更多的人僅聽說過文獻管理軟件，但因不會操作而未使用。隨著文獻數(shù)量的增加及時間的積累，導(dǎo)致很多前人的研究結(jié)論找不到相應(yīng)的文獻出處。④在實驗實施階段，科研人員常將大量的時間用于實驗研究，忽視了對該領(lǐng)域研究動態(tài)的追蹤，不能及時調(diào)整實驗方案及技術(shù)路線，導(dǎo)致在撰寫論文時有可能發(fā)現(xiàn)別人已經(jīng)發(fā)表相似的結(jié)果，浪費人力物力。上述問題的存在對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，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體或環(huán)境中的一種狀態(tài)。自嵌入式理論在1985年被美國斯坦福大學(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，國內(nèi)外圖書館學(xué)家對于圖書館未來的發(fā)展方向進行了較多的思考，嵌入式服務(wù)正式進入圖書館學(xué)領(lǐng)域，國外關(guān)于圖書館嵌入式服務(wù)做了大量研究。1950年，美國內(nèi)布拉斯加大學(xué)首次正式設(shè)立學(xué)科館員，針對特定學(xué)科進行專門服務(wù)；1981年，美國卡內(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、荷蘭等國圖書館得到了大力推行。2007年，David Shumaker等[2]從不同的維度對“嵌入式圖書館服務(wù)”進行了詳細(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)運而生[4]。2007年，郭文麗等在《現(xiàn)代圖書情報技術(shù)》雜志發(fā)表了題為《嵌入式數(shù)字圖書館工具條的設(shè)計與實現(xiàn)》的研究報告，首次在國內(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，主動了解客戶的實際需求，利用自身信息化方面的特長為客戶提供個性化服務(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，充分了解其真實需求，利用自身特長解決其在信息方面面臨的難題。首先，在項目申報初期，圖書館員可以充分利用其信息檢索技巧方面的特長為科研人員提供該研究領(lǐng)域最新最全的研究進展，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，在項目實施過程中，科研人員可將主要精力放在實驗研究方面，而圖書館員作為信息專家可將主要精力放在國內(nèi)外研究動態(tài)的追蹤方面，及時為科研人員提供最新的研究動態(tài)，提高科研效率；最后，在論文撰寫和項目結(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)助其對實驗結(jié)果進行分析，然后給出相應(yīng)的寫作和投稿意見。總之，在整個科技創(chuàng)新活動中，圖書館員應(yīng)始終與科研人員密切合作，充分發(fā)揮其在文獻檢索、追蹤、分析、管理方面的特長，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，主動為科研人員進行廣泛的學(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)識到該模式存在的優(yōu)勢并廣為應(yīng)用，方便科研人員進行學(xué)術(shù)交流活動，提升開放存取資源的利用率；其次，圖書館員針對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)勢對海量的開放存取資源進行分類、整理，構(gòu)建個性化的信息資源庫。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中的地位，是未來圖書館發(fā)展的必然趨勢。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，必須對嵌入式館員的角色進行重新定位。

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，對圖書館員角色的重新定位，它要求館員主動深入科研工作一線，積極參與科研活動，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和潛在需求，利用其在資源信息方面的優(yōu)勢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

在項目起始立項階段，科研人員需要通過閱讀相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的大量國內(nèi)外文獻，掌握該領(lǐng)域的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，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，并與其詳細(xì)溝通，掌握其在文獻資源方面的真實和潛在需求，利用其在文獻檢索技能方面的優(yōu)勢對科研人員進行檢索技巧培訓(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，力爭全面準(zhǔn)確地搜集文獻資料。另外，嵌入式館員還應(yīng)加入科研人員的學(xué)術(shù)研討活動中，對其文獻資料方面遇到的問題給予及時解決。

3.2 資源信息的分析者

信息分析是一項具有科研性質(zhì)的活動，是根據(jù)特定需求對相關(guān)文獻資源進行搜集、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學(xué)和信息學(xué)方面的知識，對一般的科研人員來說具有一定難度。嵌入式館員具有情報學(xué)和信息學(xué)方面的專業(yè)知識，可以用文獻信息計量、引文分析法及先進的信息技術(shù)對海量的資源信息進行分析，挖掘重要文獻，協(xié)助科研人員確立研究的切入點，提升科研質(zhì)量。因此，嵌入式館員是科研團隊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，文獻資料的積累會越來越多，如果不能對文獻資料進行高效的管理，常會造成文獻資料的紊亂，先前的研究結(jié)果找不到相應(yīng)的文獻出處，耗費大量的時間和精力。嵌入式館員在科學(xué)研究的過程中應(yīng)充當(dāng)文獻管理者的角色，充分利用其在Endnote、NoteExpress等專業(yè)文獻管理軟件應(yīng)用方面的技能，為科研人員提供文獻資料管理服務(wù)，提高科研效率。

3.4 研究動態(tài)的追蹤者

在科學(xué)研究過程中，科研人員需對該領(lǐng)域的研究動態(tài)進行實時追蹤，并對自己的研究方案和技術(shù)路線做相應(yīng)調(diào)整，提升項目的科研價值，避免重復(fù)研究。科研人員可以承擔(dān)起研究動態(tài)追蹤者的角色，及時為科研人員提供最新動態(tài)，節(jié)省科研人員在信息追蹤方面的時間，讓他們把更多的精力放到實驗研究中，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。嵌入式館員應(yīng)作為學(xué)術(shù)交流的組織者對海量的信息資源進行分類、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行過濾、取精、分類、整理，為用戶提供個性化服?眨?構(gòu)建個性化的信息資源庫。

第7篇：虛擬實驗論文范文

作者簡介:彭偉（1984-）,男,江蘇啟東人，碩士研究生，主要研究方向：科學(xué)計算可視化、虛擬現(xiàn)實； 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: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，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)點編號紋理和改進距離模板設(shè)計的方法進一步提高了基于八叉樹的分塊體繪制算法的繪制速度。實驗結(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)點編號紋理;距離模板

中圖分類號: TP391.413文獻標(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，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，便于人們對三維目標(biāo)進行觀察、理解和分析，在醫(yī)學(xué)、生物、無損檢測等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用［1］。

近年來，利用GPU對體繪制進行加速已成為實現(xiàn)實時體繪制的主要方法［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，是常用而有效的體繪制加速方法［5］187。該方法的實現(xiàn)過程主要分為3步。

1）八叉樹分級數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的生成。

八叉樹分級數(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原始數(shù)據(jù)的存儲方式。剖分過程中改變數(shù)據(jù)存儲方式，會產(chǎn)生許多獨立的分塊數(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)點信息［8］524-525,［9］74,［10］1686,［11］237，傳遞函數(shù)改變時，不需要重新剖分，但是預(yù)處理時間較長，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)點剔除［12］3,［13］58-59，預(yù)處理時間短，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［12-13］首先將體數(shù)據(jù)分成盡量少的數(shù)據(jù)塊，然后對各分塊進行不改變數(shù)據(jù)存儲方式的八叉樹組織，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。

2）采樣點的判斷。

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

判斷采樣點有效性的通常做法是：首先得到采樣點所屬的子節(jié)點，然后根據(jù)該子節(jié)點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)點信息，比如：子節(jié)點的位置信息、子節(jié)點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。

跳過無效子節(jié)點的理想辦法是精確計算光線在該子節(jié)點對應(yīng)的包圍盒中穿行的距離，然后跳過該段距離，然而精確計算的代價很高，會導(dǎo)致繪制性能的下降［14］60。通常的做法有：a）增大采樣步長［10］1687,［11］238；b）得到光線在緊致包圍盒中穿越的起始點［13］58-59；c）使用距離模板［14］62-63。方法a）中，如果采樣步長較小則加速效果較差，步長太大又會影響圖像質(zhì)量；方法b）實現(xiàn)方法較為復(fù)雜，并且對于體數(shù)據(jù)的中空部分不能進行跳躍；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，從而減少對無效節(jié)點跳躍距離的計算。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)點的效率太低。

分塊體繪制完整繪制一次的時間主要由兩部分組成：各分塊數(shù)據(jù)的傳輸時間和各分塊的繪制時間。上述研究都是針對減少分塊繪制時間來提高整體速度的，但事實上，分塊的數(shù)量、尺寸對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，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，通過實驗驗證了其正確性；然后利用不改變數(shù)據(jù)存儲和非滿叉樹的方式對各分塊數(shù)據(jù)進行八叉樹組織；在繪制過程中，通過構(gòu)造節(jié)點編號紋理，加快了采樣點有效性的判斷，并改進了原始距離模板的設(shè)計方法，提高了跳過無效子節(jié)點的速度，實現(xiàn)了對大規(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“計算―存儲―通信”（Processing-Memory-Communication, PMC）［15］屬性來求解最優(yōu)化分塊問題。這里，“計算”是指分塊的繪制時間，“通信”是主機向設(shè)備傳輸分塊數(shù)據(jù)的時間，由于“存儲”時間較短，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間為T，體數(shù)據(jù)大小為A×B×C個體素，分塊大小為X×Y×Z個體素，每個體素大小為Mb。為了避免對分塊數(shù)據(jù)的邊界進行插值計算時出現(xiàn)錯誤，需要對每個分塊數(shù)據(jù)向外擴充一個體素，因此分塊的實際大小為（X+1）×（Y+1）×（Z+1）個體素。tC、tP分別表示單個分塊的傳輸時間和繪制時間，sC表示當(dāng)前硬件條件下的主機向設(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間，必須知道數(shù)據(jù)規(guī)模與繪制時間的關(guān)系，通過對傳統(tǒng)基于GPU的光線投射算法進行測試，可以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)規(guī)模與繪制時間存在近似的線性關(guān)系，如圖1所示。因此分塊的繪制時間tPkPM（X+1）×（Y+1）×（Z+1），kP是斜率。

因此總的繪制時間：

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)模與繪制時間的關(guān)系

針對有限的顯存，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（體素個數(shù)）

為了驗證理論的正確性，本文在不同的硬件配置下，如表2，對數(shù)據(jù)規(guī)模相同的實際數(shù)據(jù)進行多種尺寸的分塊實驗。

表2 實驗平臺硬件配置

實際的最優(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)對應(yīng)軸的整數(shù)倍，說明獲得最優(yōu)分塊時應(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)的實際最優(yōu)分塊尺寸相對較小，這是因為配置1中雖然顯存是128MB，但實際上并無法載入大小相當(dāng)?shù)姆謮K數(shù)據(jù)。從這點也可以看出，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，但是其實際的繪制時間與表1中給出的最優(yōu)分塊的繪制時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)的分塊實驗結(jié)果（體素個數(shù)）

為了便于將最優(yōu)化分塊過程與體繪制過程相結(jié)合，通過對理論推導(dǎo)和實驗論證結(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)的條件下再進行等分。

根據(jù)測試可知優(yōu)化分塊方案得到的結(jié)果與理論計算是一致的，因此實際可根據(jù)優(yōu)化分塊方案來實現(xiàn)最優(yōu)化分塊，并且根據(jù)優(yōu)化分塊方案可方便地實現(xiàn)對大規(guī)模數(shù)據(jù)的自動分塊。

本文采用以上優(yōu)化分塊方案對體數(shù)據(jù)進行了分塊，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)的存儲方面，由于主機端的內(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進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r候無需進行頁交換，從而提高傳輸速度。因此，本文在存儲分塊數(shù)據(jù)時，直接利用cudaHostAlloc函數(shù)將分塊數(shù)據(jù)存儲到“頁鎖定內(nèi)存”，從而進一步提高了分塊數(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)下對原始體數(shù)據(jù)進行分塊，并利用八叉樹對各分塊數(shù)據(jù)進行剖分。本文算法采用了從后向前的合成方式，因此需要根據(jù)視點所在位置，對分塊數(shù)據(jù)從遠(yuǎn)及近進行排序，然后依次載入分塊到GPU并進行繪制，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

本文算法在對分塊數(shù)據(jù)進行八叉樹組織時，不改變分塊的數(shù)據(jù)存儲方式，僅僅統(tǒng)計八叉樹各節(jié)點對應(yīng)的分塊數(shù)據(jù)的最大最小值、包圍盒的頂點和深度信息等?？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。圖3中實線對應(yīng)的包圍盒說明了不同剖分深度下有效子節(jié)點對應(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)點對應(yīng)體數(shù)據(jù)大小的變化

2.2 節(jié)點編號紋理的構(gòu)造

傳統(tǒng)采樣點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)點信息。針對這一問題，本文設(shè)計了簡單易行的判斷方法。以八叉樹剖分深度等于3為例，對分塊數(shù)據(jù)各軸按圖4所示方法進行編號，其中黑色部分表示有效子節(jié)點對應(yīng)的數(shù)據(jù)塊，白色部分表示無效子節(jié)點對應(yīng)的數(shù)據(jù)塊。

圖4 節(jié)點編號紋理構(gòu)造方法

通過包圍盒的頂點信息（min,max）可計算出當(dāng)前子節(jié)點的編號（Codex,Codey,Codez），如果當(dāng)前深度為Depth，分塊大小為X×Y×Z，則編號的計算公式如式（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，各軸的編號范圍均為（0～2Depth－1－1）。

如果將所有有效子節(jié)點（圖4中的黑色部分對應(yīng)的子節(jié)點）的編號對應(yīng)的標(biāo)記為1、其余（圖4中的白色部分對應(yīng)的子節(jié)點）編號標(biāo)記為0，則可生成一個同時保存節(jié)點編號信息和節(jié)點有效性信息的體數(shù)據(jù)，該體數(shù)據(jù)的各維度長度均為2Depth－1，其每一個體素的位置就對應(yīng)節(jié)點的編號，其體素的灰度值就對應(yīng)節(jié)點的有效性。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)點編號紋理”。在繪制過程中，每得到采樣點的位置（sx,sy,sz），即可得到該采樣點所在子節(jié)點的編號（Code′x ,Code′y ,Code′z ），計算公式如式（4）：

Code′x 2Depth-1sx /X′

Code′y 2Depth-1sy /Y′

Code′z 2Depth-1sz /Z′（4）

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

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

2.3 改進的距離模板設(shè)計方法

利用距離模板可有效跳過無效子節(jié)點，而無需對跳躍的距離進行計算。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?？梢钥吹剑嚯x模板保存了任意位置的采樣點到子節(jié)點對應(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)點間的邊界處總是需要跳躍兩次，這樣雖然能保證對有效子節(jié)點采樣的連續(xù)性，但是卻需要在無效子節(jié)點內(nèi)采樣多次。由于無效的采樣點仍需首先訪問節(jié)點編號紋理來判斷其有效性，無效采樣點越多則訪問頻率越高，進而影響繪制速度。

圖6 利用距離模板進行空間跳躍示意圖

考慮到與無效節(jié)點相鄰的有效節(jié)點內(nèi)部通常不會完全是有效體素，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。改進的距離模板構(gòu)造方法很簡單，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給出了利用改進的距離模板進行空間跳躍的示意圖?？梢钥吹礁倪M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，從而減少了對無效采樣點的處理，提高了跳過無效子節(jié)點的效率。

圖7 利用改進的距離模板進行空間跳躍示意圖

3 實驗結(jié)果和分析

為了測試本分塊體繪制算法的加速效果，選取4組實驗數(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進行開發(fā)。

表4 實驗數(shù)據(jù)及其優(yōu)化的分塊尺寸

實驗結(jié)果如表5所示。

表5 加速前后各類數(shù)據(jù)繪制時間比較

ms

由實驗結(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，繪制時間并沒有提高或者提高很少，這是因為此時沒有或者只有較少的無效子節(jié)點被剔除；隨著剖分深度的增加，越來越多的無效子節(jié)點被剔除，繪制速度得到迅速提高；而到達一定深度后，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)點的數(shù)量卻越來越多，因而需要在GPU進行更多的操作，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時獲得最好的加速效果，后兩種數(shù)據(jù)在剖分深度為4時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算―存儲―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)點編號紋理，加速采樣點有效性的判斷，并且改進了距離模板的設(shè)計方法，提高了跳過子節(jié)點的速度，從而減少了基于八叉樹的分塊體繪制的繪制時間。通過提高基于八叉樹的分塊體繪制的整體速度，實現(xiàn)了大規(guī)模數(shù)據(jù)分塊體繪制的加速。

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