楊博?蔡百川?曹芳

摘 要：隨著國家圖書館使用可交互的虛擬數(shù)字圖書館系統(tǒng)以后，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在圖書館中的應(yīng)用也越來越被重視。虛擬技術(shù)的應(yīng)用可以為圖書館增添了新的多維感觸和人機交互方式。但現(xiàn)階段虛擬現(xiàn)實技術(shù)在圖書館應(yīng)用中遇到了虛擬現(xiàn)實技術(shù)設(shè)備商業(yè)化程度不高、視景生成技術(shù)自身還不夠成熟等問題，因此圖書館應(yīng)積極關(guān)注虛擬現(xiàn)實技術(shù)、兩種視景生成技術(shù)交互使用，推廣虛擬現(xiàn)實技術(shù)。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實技術(shù)；圖書館；Unity3D

1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)概述

虛擬現(xiàn)實是由高速計算機系統(tǒng)創(chuàng)建的一種令人感到身臨其境、可以獲得與環(huán)境交互體驗的虛擬世界，它將計算機處理的數(shù)字化信息變?yōu)槿藗兯芨惺艿木哂懈鞣N表現(xiàn)形式的多維信息，通過視、聽、觸覺等作用于使用者，對使用者的控制行為做出動態(tài)的交互反應(yīng)。沉浸感、交互性、思維構(gòu)想性是虛擬現(xiàn)實的主要特點。

沉浸感，指用戶作為主角存在于虛擬環(huán)境中的真實程度。理想的虛擬環(huán)境應(yīng)該達到使用戶難以分辨真假的程度，甚至超越真實；交互性，指用戶對虛擬環(huán)境內(nèi)的物體的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程度；思維構(gòu)想性，指用戶沉浸在多維信息空間中，依靠自己的感知和認知能力全方位地獲取知識，發(fā)揮主觀能動性，尋求解答，形成新的概念。

2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在圖書館的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實技術(shù)最主要的就是導(dǎo)讀功能。引導(dǎo)讀者去閱讀那些質(zhì)量比較好的文獻，使得讀者更有閱讀的欲望，與此同時，也不斷的增強著讀者的閱讀能力。虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為基于自然的人機界面，強調(diào)以人為中心，讓讀者身臨虛擬現(xiàn)場，對信息分類組織和服務(wù)內(nèi)容一目了然，以最短時間、能最大限度地滿足自身的信息需求，因此有必要在圖書館界推廣虛擬現(xiàn)實技術(shù)。

在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，首先要建立對象物體的幾何模型，確定其空間位置和幾何元素的屬性，然后在其基礎(chǔ)上進行模型創(chuàng)建為了增強虛擬場景的真實性。建設(shè)圖書館虛擬場景， 不僅可以實現(xiàn)圖書館場景漫游，同時可以將圖書的上架整理、架位的調(diào)整、閱覽室位置的選擇等具體工作，以虛擬場景的形象展示出來，方便館員的工作，節(jié)省實物調(diào)整設(shè)計時所消耗的人力物力。漫游動畫技術(shù)，主要通過對現(xiàn)實空間采樣圖像序列生成新視景的圖像。首先在源場景中布置，燈光，設(shè)置材質(zhì)，然后設(shè)置相機動畫再渲染出序列幀，最后再后期合成視頻。用戶可以通過視頻動畫來瀏覽圖書館，其中應(yīng)用最廣的是虛擬漫游和交互技術(shù)，我們把場景，燈光，材質(zhì)做好以后。用戶可以通過鍵盤或鼠標進行上下、左右的移動，選擇自己的視角，對該場景進行360度視角實時的任意虛擬瀏覽。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1.場景建模技術(shù)

對于場景建模有兩種方式，一種是利用Unity3D本身的功能建模，另一種是從外部導(dǎo)入模型，以導(dǎo)入3dmax軟件的模型來說，可以直接將.max文件存入到Unity3D項目文件夾中，或者將其導(dǎo)出.fbx的文件格式.被導(dǎo)入的信息包括物體的空間位置，名稱材質(zhì)，動畫等。

圖書館模型構(gòu)建是包括館內(nèi)和館外的地形、建筑物以及圖書館工具。地形和建筑在有了具體的數(shù)據(jù)之后，可以在3DMAX 中構(gòu)建，館內(nèi)環(huán)境部分主要包括大廳的吧臺、隔斷、查詢機、書架、書等館外環(huán)境部分主要包括天空、樹木和花草，這些在unity3d中有多種模型供選擇。在模型的構(gòu)建中需要注意的是多邊形模型的優(yōu)化.一個虛擬圖書館系統(tǒng)還是比較大的，對模型充分的優(yōu)化可以減小最后網(wǎng)絡(luò)文件的大小，利于用戶瀏覽. 除模型優(yōu)化外，在貼圖上除了要注意盡量真實，還應(yīng)注意貼圖的命名不能用中文，以免日后不能識別。此系統(tǒng)中部分模型如下：

3.2 交互技術(shù)

漫游是虛擬圖書館的關(guān)鍵， 交互是實現(xiàn)漫游的方式.簡單的交互用JavaScript就可以實現(xiàn)，比如我們在任何漫游系統(tǒng)中都要用到的鼠標按鍵行走功能，在unity3d中是可以以WSAD分別實現(xiàn)上下左右，相對應(yīng)的代碼在FPScontral.js腳本語言中，從文件的命名FPScontral就可以看出這是第一人稱視角控制，下面例舉向前行走的代碼：

function Update （） {

if（Input.GetKey（KeyCode.W））{

transform.Translate（Vector3.forward *

Time.deltaTime * -speed）；}

}

另一種重要的交互功能是GUI 界面設(shè)計，在虛擬圖書館中，可以選擇自動導(dǎo)航、手動導(dǎo)航和退出導(dǎo)航按鈕，根據(jù)選擇進入場景，實現(xiàn)相應(yīng)的漫游模式.這也需要代碼實現(xiàn)跳轉(zhuǎn)場景的功能。

以“自動導(dǎo)航”的代碼為例，具體如下：

function OnGUI（）{

if（menuShow==false）{

return；}

if （GUI.Button （Rect

（Screen.width/2-30，Screen.height/2-50， 80， 30

），"自動導(dǎo)航"）） {

print （"You clicked the button！"）；

Application.LoadLevel（1）；

menuShow=false；

}}

3.3 碰撞檢測技術(shù)

碰撞檢測最基本的是模擬現(xiàn)實環(huán)境中的物體在遇到障礙物時發(fā)生的本能反應(yīng)，比如遇到墻壁時，不能前行，好的碰撞檢測對一個漫游系統(tǒng)的基本條件。在Unity3D中也可以在腳本語言中實現(xiàn)控制：

function OnCollisionEnter（obj：Collision）{

Debug.Log（obj.gameObject.name）；}

4 虛擬視景生成技術(shù)存在的問題

目前在虛擬漫游動畫和虛擬交互方面還有這很大的區(qū)別，主要的就是場景的真實感，由于收到模型面數(shù)的限制再虛擬交互的場景中模型面數(shù)較少，所以場景的真實性不如漫游，但它的優(yōu)點是用戶可以在場景中隨心所欲地“漫步”。漫游動畫追求真實感我們可以再3Ds max中制作，對模型的面數(shù)相對不是很高，這樣做出的模型就很真實，但是它的缺點是用戶只能根據(jù)制作者設(shè)置的路徑進行觀看，用戶不能隨心所欲地“漫步”其中，交互感差。在解決如何構(gòu)造既可以實時交互，同時又具有沉浸感的虛擬現(xiàn)實環(huán)境方面存在很多問題。要實現(xiàn)實時虛擬交互，場景的面數(shù)就會增多，否則用戶就會感到畫面不平滑，而目前的硬件狀況，只有高性能的圖形工作站才能滿足以上要求。因此構(gòu)建能夠?qū)崿F(xiàn)實時交互的虛擬場景，存在著編程量大，對計算機的硬件要求高等問題。

5 結(jié)語

虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為一門集合了各種高新技術(shù)的交叉學(xué)科，通過發(fā)揮其沉浸性、交互性和想象性三大主要特征，為圖書館工作的各個環(huán)節(jié)帶來革命性的變化。因此針對圖書館中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)所存在的問題時，圖書館界應(yīng)以積極的態(tài)度，高度關(guān)注虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展。各圖書館應(yīng)根據(jù)本館實際情況，探索如何將虛擬現(xiàn)實技術(shù)與本館工作有機結(jié)合。

參考文獻

[1]李雪，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在國家圖書館的應(yīng)用，科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2009（19）：27-28.

[2]馮鳳娟.永豐大廈虛擬漫游數(shù)字平臺的設(shè)計與實現(xiàn).北京：北京交通大學(xué)，2010.