計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)分析及其應(yīng)用的探究

羅婷 關(guān)德君

摘 要：現(xiàn)代技術(shù)的快速發(fā)展，使得各個(gè)領(lǐng)域都已應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，這使得人們的生活越來越離不開計(jì)算機(jī)技術(shù)所提供的各種便利服務(wù)。對(duì)于計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)來說，其作為仿真中的一個(gè)重要分支，在各個(gè)行業(yè)中都隨處可見其應(yīng)用場景。鑒于此，本文便對(duì)計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行分析，并深入探究計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活中的相關(guān)應(yīng)用，以便于對(duì)該技術(shù)在生產(chǎn)生活中所具有的積極意義有一個(gè)深入的了解。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī);虛擬仿真;技術(shù)應(yīng)用

DOI：10.12249/j.issn.1005-4669.2020.27.329

自21世紀(jì)以來，我國電子產(chǎn)業(yè)得到了非常迅猛的發(fā)展，其市場前景仍舊無比光明。現(xiàn)階段，我國已成為世界第一制造業(yè)大國，各種電子產(chǎn)品也得以被應(yīng)用于人們生活中的方方面面。計(jì)算機(jī)技術(shù)的大范圍普及，也促進(jìn)了虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)化與完善，并在各行各業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，例如房屋建設(shè)、城市規(guī)劃、旅游教學(xué)、電氣電路仿真以及設(shè)計(jì)制造等，這些行業(yè)在計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用下得以快速發(fā)展，并越來越離不開計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)的支持。

1 虛擬仿真技術(shù)的表述

對(duì)于虛擬仿真技術(shù)來說，其所涉學(xué)科眾多，如AI技術(shù)、交互技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及傳感技術(shù)等。可以說，人們可以將虛擬仿真看作是一個(gè)多學(xué)科相互交叉和綜合而形成的全新技術(shù)領(lǐng)域。以廣義角度而言，可從三個(gè)層面來對(duì)虛擬仿真技術(shù)所具有的意義進(jìn)行解釋：其一，虛擬仿真技術(shù)需要以計(jì)算機(jī)技術(shù)為依托來進(jìn)行虛擬化環(huán)境的生成，這種環(huán)境是具有虛擬性特點(diǎn)的。其二，由于人是具備感知功能的，這使其能夠在一定程度上實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬環(huán)境的感知，所以生成的虛擬環(huán)境是非常逼真的。其三，由于人需要通過虛擬系統(tǒng)來進(jìn)行交互作業(yè)，所以該系統(tǒng)能夠?qū)θ怂鞒龅闹甘竞筒僮鬟M(jìn)行快速響應(yīng)與反應(yīng)。通常而言，在虛擬仿真技術(shù)中，主要包括有PS軟件、電力系統(tǒng)原理圖的程序編輯器以及Edison，其是一種具有明顯綜合性的軟件。

簡單而言，該仿真技術(shù)具有綜合性，其采取動(dòng)態(tài)性方法，并借助于計(jì)算機(jī)與其他設(shè)備來測試系統(tǒng)的理論知識(shí)以及信息技術(shù)。在信息化時(shí)代下，虛擬仿真技術(shù)的出現(xiàn)，使得人們?cè)趹?yīng)用虛擬仿真技術(shù)過程中，需要應(yīng)用仿真硬件及軟件。其中，硬件是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，比如數(shù)字計(jì)算機(jī)、模擬計(jì)算機(jī)等，這些均可看作是一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的形式。

現(xiàn)階段，虛擬仿真技術(shù)已經(jīng)得以在教育、電力、道路乃至油礦等諸多行業(yè)中廣泛應(yīng)用，并在應(yīng)用過程中逐步具備了較為明顯的特點(diǎn)：首先，其軟件圖形界面更加清晰明了，易于操作，在進(jìn)行操作時(shí)只需對(duì)相應(yīng)的功能模塊進(jìn)行點(diǎn)擊或拖拽即可，而學(xué)習(xí)者只需要具備一些基本的計(jì)算機(jī)操作能力，便可對(duì)虛擬仿真技術(shù)的具體操作快速掌握。其次，無論是在哪種項(xiàng)目工程，其均有著較為相似的仿真步驟，通常來說，采用虛擬仿真軟件時(shí)，要先對(duì)相應(yīng)的仿真工程文件進(jìn)行生成，然后對(duì)相關(guān)元件進(jìn)行連接，最后模擬運(yùn)行數(shù)據(jù)。再次，計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用可大幅節(jié)約物力，所謂的物力便是各種儀器設(shè)備，在電路模擬中，往往需要對(duì)電路參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，還要對(duì)相應(yīng)的電路元件進(jìn)行更換后方可分析，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)科學(xué)、合理的仿真，使操作步驟得到極大簡化。最后，計(jì)算機(jī)虛擬仿真系統(tǒng)具有快速的升級(jí)速度，而且每次升級(jí)均會(huì)使模型數(shù)量增加與優(yōu)化，而且不必消耗很長時(shí)間。

2 計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用

2.1 成像仿真方面的應(yīng)用

對(duì)于虛擬仿真技術(shù)來說，其是通過虛擬系統(tǒng)來對(duì)真實(shí)系統(tǒng)進(jìn)行模仿而形成的技術(shù)。對(duì)于該技術(shù)的解釋，可從狹義和廣義兩個(gè)角度來進(jìn)行。以狹義角度來說，在上世紀(jì)40年代便已出現(xiàn)了虛擬仿真技術(shù)，而計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，使其成為一種試驗(yàn)研究的全新技術(shù)。以廣義角度來說，人類對(duì)自然界進(jìn)行逐步認(rèn)識(shí)的過程以及對(duì)客觀規(guī)律發(fā)現(xiàn)的過程，都離不開虛擬仿真，因計(jì)算機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)，才使得虛擬仿真技術(shù)的體系得到逐步形成，并已經(jīng)成為人們對(duì)世界進(jìn)行認(rèn)識(shí)、創(chuàng)造及改造過程中的一項(xiàng)重要技術(shù)。通過計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用來構(gòu)建模型，能夠使現(xiàn)實(shí)場景被虛擬化生成，然后便可根據(jù)該模型來進(jìn)行不同感知，進(jìn)而使人和人之間得以暢通無阻的交流與互動(dòng)。通過計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用，能夠使人體實(shí)現(xiàn)其感知能力，例如人們可佩戴 VR眼鏡來完美結(jié)合虛擬和現(xiàn)實(shí)。在對(duì)商品陳列進(jìn)行表現(xiàn)過程中，商家可利用計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)來顯示其所出售的商品，并且還能對(duì)商品參數(shù)進(jìn)行變化，從而商品能夠以獨(dú)特的方式進(jìn)行呈現(xiàn)。一直以來，人們?cè)谡故旧唐窌r(shí)，客戶往往需要根據(jù)自身理解來了解商品。目前，計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)不同反饋，從而確保客戶能夠?qū)ι唐酚幸粋€(gè)更加全面、細(xì)致的了解，進(jìn)而增加客戶的購買欲望。

2.2 電子行業(yè)中的應(yīng)用

電子行業(yè)的研發(fā)周期短、產(chǎn)品更新快，在市場的不斷需求之中實(shí)現(xiàn)發(fā)展與更新升級(jí)，近年來，我國電子行業(yè)得以快速發(fā)展，而計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)的出現(xiàn)，也為電子行業(yè)提供了許多新方法和新技術(shù)。對(duì)于計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)來說，其通常要應(yīng)用到三種軟件，即Edison、電力原理圖程序編輯工具以及PSpice 仿真軟件。許多電子設(shè)備及元件都可通過計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)來進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)。在對(duì)計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用過程中，還離不開相應(yīng)的軟硬件，硬件便是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，而軟件則是結(jié)合不同的工作需要來對(duì)相應(yīng)的仿真軟件進(jìn)行選擇。用戶可利用計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)來進(jìn)行電路仿真及分析，并可根據(jù)需要來設(shè)置仿真環(huán)境中的電路參數(shù)，對(duì)電路內(nèi)的特定元器件進(jìn)行更換，或是對(duì)電路各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電流、電壓進(jìn)行測量，以此實(shí)現(xiàn)科學(xué)的電路仿真分析。通過計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用，能夠使實(shí)際電路需要花費(fèi)的物力及時(shí)間得到極大節(jié)約，而且也使電路電子仿真變得更為便捷。隨著仿真軟件的升級(jí)與更新，將使得更多模型和器件能夠被應(yīng)用于電路仿真中，從而使電路仿真過程能夠和實(shí)際操作一般無二。

2.3 三維動(dòng)畫制作方面的應(yīng)用

互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，為我國三維動(dòng)畫制作提供了有力的技術(shù)支持，隨著人們對(duì)動(dòng)畫作品質(zhì)量要求的不斷提高，使得動(dòng)畫制作人員迫切需要將更加先進(jìn)的技術(shù)手段引入到三維動(dòng)畫制作之中，更多豐富的動(dòng)畫制作軟件也需要?jiǎng)赢嬛谱魅藛T進(jìn)行掌握。在設(shè)計(jì)與制作三維動(dòng)畫過程中，可通過計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用來提高三維動(dòng)畫的品質(zhì)，使其具有更加逼真的視覺效果，并且應(yīng)用該技術(shù)還將為使用者提供更多感官上的感受，使用戶在觀看三維動(dòng)畫過程中甚至能夠親身參與其中，進(jìn)而給其帶來身臨其境的感受，在此過程中，就需要確保計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)能夠充分發(fā)揮其人機(jī)交互上的優(yōu)勢，使虛擬環(huán)境能夠按照人的某些行為來發(fā)生相應(yīng)的變化。例如，在一些3D游戲的開發(fā)工作中，便可通過計(jì)算機(jī)虛擬仿真引擎來提高游戲的畫質(zhì)，使游戲畫面更加真實(shí)的同時(shí)，給人們帶來更加逼真的游戲體驗(yàn)。

3 結(jié)語

總而言之，計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展需要以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，并且還要結(jié)合各個(gè)行業(yè)的發(fā)展要求及其領(lǐng)域特征，對(duì)相應(yīng)的軟件進(jìn)行開發(fā)，以確保用戶能夠利用這些軟件來開展虛擬化仿真，從而使人們能夠獲得更多與現(xiàn)實(shí)情境無異的感受和體驗(yàn)。

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作者簡介

羅婷（1980-），女，漢族，遼寧撫順人，碩士，講師，從事計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、人工智能、軟件工程、計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究、遠(yuǎn)程教育研究。

關(guān)德君（1980-），男，滿族，遼寧遼陽人，碩士，副教授，從事遠(yuǎn)程教育、計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究。