论文导读：目前虚拟实验室的系统设计方案从实现技术的角度可分为两大类：一类是纯软件方式。Java技术和VRML技术之间的关键区别就在于VRML可以生成网络上的三维场景。也没有VRML技术那么成熟。QTVR技术使参与者可以自己控制体验的进程和顺序。ActiveX技术是Microsoft为适应网络发展的需要而将OLE技术在Internet上的重定义。
关键词：虚拟实验室，Java技术，VRML技术，QTVR技术，ActiveX技术
1 构建远程虚拟实验室的技术方案
目前虚拟实验室的系统设计方案从实现技术的角度可分为两大类：一类是纯软件方式；另一类是软件结合硬件的方式。二者的最大不同的是后者在服务器端加入了硬件设备来完成仿真过程，而前者则采用软件模拟的方式来完成仿真过程，在功能上是等效的。二者在客户端采用的技术基本是相同的，常见的软件技术有以下几种。
1.1 基于Java技术的虚拟实验室
Java是最重要的一种网上通用语言。Java具有简单、面向对象、分布式、解释型、健壮、安全以及可移植等多种特性，其跨平台的特性满足了“网络计算”的思想。使用Java开发的程序具有两种层次上的可移植性能，即源代码级可移植性和二进制级可移植性。Java不仅是一种语言，还是一个动态代码系统，它对运行对象来说是一个可移植的虚拟机（JVM）。Java虚拟机的存在使得这种可移植性成为了可能。Java Applet可下载到客户端的浏览器中执行，极大地丰富客户端接口的表现形式，提高了交互能力。用Java语言开发的软件可以具有可视化、可操作化的交互动画。Java的这些特性对基于Web虚拟实验室的构建相当有用。另外Java语言的下标检查机制和自动内存管理机制也为其增加了较强的稳定性和安全性，这一点对于构建远程虚拟实验室系统来说也是非常关键的。
目前利用这种技术开发的系统有：美国普渡大学的交互式硬件实验系统、北京大学的3WNVLAB系统等。利用Java 技术难以实现3D 效果，一般采用Java + VRML 混合编程。
1.2 基于VRML技术的虚拟实验室
VRML（Virtual Reality Modeling Language，虚拟现实建模语言）是一种三维场景的描述性语言，也是在Internet上实现虚拟现实的关键性技术。其基本原理是用文本信息描述三维场景，在客户端由VRML的浏览器解释生成三维场景。这种思想使得在Internet上传输很少的数据，就可以在Web上实现三维虚拟场景浏览成为可能。Java技术和VRML技术之间的关键区别就在于VRML可以生成网络上的三维场景。虽然Java技术现在也支持三维场景的创建，但是使用Java 3D创建虚拟场景相对复杂，和VRML相比它的开发周期较长，也没有VRML技术那么成熟。用VRML实现与Internet虚拟现实交互有下面几个好处：丰富了媒体表现形式、具有协同工作角色的可视化管理、改善了协同环境的用户界面、增强了协同环境的交互性。可见，将VRML融合到远程虚拟实验室的开发过程中，既可以增强表现力和用户的接受力，又可以实现较好的协同工作虚拟化环境。国内外一些高等院校利用VRML2.0语言，已成功开发了基于集成声音、图像及其他多媒体技术的三维空间的虚拟实验中心。
VRML 技术适宜构建虚拟实验室中的所谓“硬件”部分（虚拟实验场景），在实验数据处理方面尚有不足，需要与其他语言结合才能完成数据处理。而且，基于VRML虚拟现实的虚拟实验在制作上较复杂，并且运行VRML对客户端计算机的性能要求很高。
1.3 基于QuickTime VR技术的虚拟实验室
QTVR（Quick Time VR，快速虚拟系统）是新一代的、基于静态图像处理的实景建模虚拟现实技术，在普通的 PC机或Macintosh机上即可实现虚拟现实的效果。和传统影视媒体相比，传统影视媒体只能按照录制的顺序播放，参与者不可改变其播放顺序，缺乏交互性；QTVR系统软件处理离散的图像，即可完成三维空间、三维物体的造型；然后操纵普通鼠标、键盘实现对三维造型的全方位观察。
QTVR有三个核心概念：全景图像、对象和场景。全景图像是空间中的一个视点对周围环境的360°视图，用户可在360°范围内任意切换视线，也可在一个视线上改变视角，来获得距离远近的视觉效果。对象是从分布在以一件物体为中心的360°球面上的众多视点来看一件物体，从而生成的对该物体全方位的图像信息，经QTVR系统软件的处理，形成用户可观察的各个视点。场景是利用热点手段将一个或多个全景图像或对象电影进行连接，从而生成的有序集合体。在场景中，用户可在很多全景图像和对象电影中漫游。QTVR技术使参与者可以自己控制体验的进程和顺序，也可以挑选自己感兴趣的环节而略过其他部分。QTVR可应用照片、录像或数字图像来创建虚拟环境，使它较之多媒体技术、传统虚拟现实技术有着更高的真实感、更丰富的图像和更鲜明的细节特征。此外，QTVR制作简单，制作周期较短，制作的可控性也很强，要开发一些简单的网络实验教学软件，难度不大。
QTVR虽然是初级的虚拟现实技术，但它以其独特的技术特色与优势，开创了多媒体技术与仿真技术相结合的新途径，为建立基于Web虚拟实验室展示了广阔的前景。
1.4 基于Flash技术的虚拟实验室
Flash作为一种矢量多媒体技术是为创作网络交互式动画所开发的，在Flash MX版本中的脚本语言（Action Script）功能强大，最新的Flash版本支持面向对象技术，通过它可开发出具有很强功能的交互式网络动画。免费论文。这就意味着，当特定的事件发生时，动作控制对象。这种特性特别适合交互式虚拟实验室的建立。而且，Action Script提供了XML Socket组件，它支持将XML对象通过Socket发送出去，并可以从服务器接收数据。这为客户端直接与服务器通信提供条件，也为实时仿真提供了可能。它在远程虚拟实验室的应用中，具有开发速度快，界面美观，视觉冲击效果强，体积小，不需要安装，可以直接在浏览器中进行操作，图形可无级放大不失真等特点。
Flash的交互性不如VRML，数据处理能力不如Java，我们认为它比较适合做演示性的虚拟实验。
1.5 基于ActiveX技术的虚拟实验室
ActiveX技术是Microsoft为适应网络发展的需要而将OLE技术在Internet上的重定义，是一组使用COM/DCOM模型使得软件部件在网络环境中进行交互的技术集，被广泛应用于Web服务器以及客户端的各个方面。通过构建ActiveX控件，允许不同软件开发的组件在网络上可以互操作，使得本地的组件可以和网络上的组件进行通信；用ActiveX技术进行开发的另一个好处在于其代码复用性，也就是说在虚拟实验室的开发过程中，一个实验仪器可以在多个实验环境中重复使用，这一点对于持续开发过程尤为重要。虚拟实验室实际上就是依据一定数学模型关系而建立的专业性ActiveX控件，能够完成特定的任务。这种技术可使一个大的工程项目划分为小块组件进行开发，而后将每个组件集成就可以组成最终的项目。用以开发ActiveX控件的环境有很多，使用VB，VC，Delphi等任何一种支持COM/DCOM规范的开发工具都可以。免费论文。
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