數(shù)字圖書館中虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用研究

（湖北省圖書館，湖北武漢 430071）

虛擬現(xiàn)實技術(shù)（virtual reality，VR）是信息時代新興的一種技術(shù)，起源于20世紀(jì)60年代，起初發(fā)展較為遲緩。到了80年代，該技術(shù)已發(fā)展為較成熟的技術(shù)體系。進(jìn)入信息時代后，虛擬現(xiàn)實技術(shù)發(fā)展更為迅速，同時，被應(yīng)用于計算機科學(xué)、教育、管理、金屬、信息科學(xué)與情報學(xué)各個方面。從組合方面來看，VR技術(shù)屬于一項高度集成技術(shù)，該技術(shù)汲取了計算機技術(shù)、人工智能、人體工程學(xué)、人機交互技術(shù)、人類行為學(xué)、多媒體技術(shù)和計算機圖形學(xué)等多種技術(shù)與多學(xué)科因素，不同技術(shù)與學(xué)科互相融合、互相滲透，可給予用戶良好的體驗。目前，虛擬現(xiàn)實技術(shù)被廣泛應(yīng)用于數(shù)字圖書館服務(wù)管理工作中，有效促進(jìn)了數(shù)字圖書資源共享，能夠為讀者提供更好的閱讀體驗，使圖書管理結(jié)構(gòu)更為完善合理。

1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的基本定義

虛擬現(xiàn)實技術(shù)的英文名被正式提出于1989年，美國VPL公司的創(chuàng)始人之一Jaron Lanier，首次提出Virtual Reality，即虛擬現(xiàn)實技術(shù)，簡稱VR技術(shù)。此后，人們會在電視、報紙、電影、網(wǎng)絡(luò)上頻繁地接觸VR技術(shù)，該技術(shù)被應(yīng)用于各個領(lǐng)域。從基本定義來看，VR技術(shù)有廣義和狹義之分。狹義視角下的VR技術(shù)是多功能化傳感式交互技術(shù)、計算機三維圖形自動生成和高分辨率快速顯示技術(shù)的有機組合。

從結(jié)構(gòu)層次來看，虛擬現(xiàn)實技術(shù)系統(tǒng)主要分為三層：第一層，輸入輸出設(shè)備層，該層次主要輔助設(shè)備包括顯示器、數(shù)字?jǐn)?shù)套、頭部跟蹤系統(tǒng)設(shè)備和立體耳機。第二層，虛擬化環(huán)境與軟件系統(tǒng)，該層次能夠具體描述虛擬環(huán)境結(jié)構(gòu)及其動態(tài)特征、交互規(guī)則。第三層，計算機系統(tǒng)與外部設(shè)備，主要設(shè)備包括圖形設(shè)備與聲音合成設(shè)備。從總體系統(tǒng)來看，當(dāng)代VR系統(tǒng)屬于人造世界中的計算機系統(tǒng)，基于VR技術(shù)人們可以創(chuàng)設(shè)人造世界，并進(jìn)行體驗，感受人造世界漫游，操縱內(nèi)部物體。

廣義視角下的VR技術(shù)主要運用計算機技術(shù)，創(chuàng)建三維環(huán)境，對真實且具有多重感官的三維虛擬世界及想象中的世界進(jìn)行模擬，實現(xiàn)三維可視化。此定義中的VR技術(shù)屬于人機交互接口技術(shù)，是一種虛擬世界模擬技術(shù)。在進(jìn)行人機交互接口之后，用戶會通過啟用VR技術(shù)再現(xiàn)某一特定環(huán)境，享受模擬環(huán)境帶來的感官刺激，與虛擬世界內(nèi)部物體進(jìn)行交流，體驗身臨其境的效果。

從VR技術(shù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)類型來看，該系統(tǒng)共分為四種：第一，桌面型VR技術(shù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)以計算機或簡易的圖形工作站為主要支撐設(shè)備，使用計算機顯示器為用戶提供一個窗口體驗虛擬世界。第二，沉浸式VR系統(tǒng)。該系統(tǒng)細(xì)分為投影儀VR系統(tǒng)、遠(yuǎn)程化VR系統(tǒng)、頭盔式VR系統(tǒng)。相比而言，沉浸式VR系統(tǒng)的體驗交互效果較好，能夠為用戶提供視覺、聽覺、嗅覺、味覺與觸覺等多重感官的良好體驗，交互虛擬環(huán)境逼真、生動。第三，增強版VR系統(tǒng)。該系統(tǒng)又名增強現(xiàn)實化VR系統(tǒng)，啟用該系統(tǒng)能夠?qū)⑻摂M環(huán)境與現(xiàn)實環(huán)境相疊加，達(dá)到虛實結(jié)合、虛中有實、實中有虛、亦真亦幻的效果。第四，分布式VR系統(tǒng)。該系統(tǒng)是將VR技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，有效連接不同位置、不同區(qū)域內(nèi)的多個用戶，使廣大用戶共同參與同一VR環(huán)境，實現(xiàn)信息交互與共享。

2 數(shù)字圖書館中虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用價值

2.1 順應(yīng)社會發(fā)展需要

圖書館是保存民族文化和優(yōu)秀典籍的重要機構(gòu)，從基本業(yè)務(wù)內(nèi)容來看，圖書館主要業(yè)務(wù)包括文獻(xiàn)資源收集、文獻(xiàn)資料整理、文獻(xiàn)館藏和書籍借閱服務(wù)。在信息時代，文獻(xiàn)資源收集是借助信息技術(shù)對各種有價值的文獻(xiàn)資源進(jìn)行收集和提取。文獻(xiàn)資料整理分為對根據(jù)文獻(xiàn)內(nèi)容進(jìn)行分類，做好主題標(biāo)引，編輯著錄與目錄。文獻(xiàn)館藏依據(jù)館藏組織對書庫進(jìn)行劃分，按照同類書籍排列法做好圖書排列工作，清點館藏資源，做好文獻(xiàn)保護(hù)工作。書籍借閱工作是通過提高數(shù)據(jù)檢索、查詢、導(dǎo)讀、借閱和歸還等服務(wù)，滿足讀者的閱讀需求。在信息時代，傳統(tǒng)紙質(zhì)版數(shù)據(jù)已經(jīng)無法滿足廣大讀者對海量信息資源的閱讀需求，建設(shè)數(shù)字圖書館是優(yōu)化圖書館服務(wù)結(jié)構(gòu)、順應(yīng)時代發(fā)展趨勢的最佳選擇。數(shù)字圖書館屬于信息資源建設(shè)基礎(chǔ)，保存了大量的優(yōu)秀文化遺產(chǎn)，可為廣大讀者提供大眾化學(xué)習(xí)空間，將優(yōu)秀傳統(tǒng)文化信息化建設(shè)推廣到世界各地。

數(shù)字圖書館屬于大規(guī)模的信息中心平臺，沒有嚴(yán)格的時空限制，分布合理，可為讀者提供更優(yōu)的閱讀體驗。圖書館在啟用四種VR技術(shù)系統(tǒng)的過程中可讓讀者體驗漫游虛擬化情境，讀者在閱讀數(shù)字圖書的同時能體驗書中情境，與物體進(jìn)行交互。例如，在閱讀《水滸傳》的同時能實現(xiàn)“穿越宋朝”，體驗北宋時期的汴梁城，了解北宋自然環(huán)境與人文景觀。

2.2 加強圖書館建設(shè)

數(shù)字圖書館館藏資源豐富，保存了大量的傳統(tǒng)書籍，可對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行珍藏、存儲與保護(hù)，且也延伸了信息時代的圖書館服務(wù)功能，館內(nèi)有大量的集成化與數(shù)字媒體圖書，讀者可通過遠(yuǎn)程閱讀了解圖書館及其內(nèi)部藏書。

針對圖書館的館藏建設(shè)與服務(wù)工作，國家圖書館學(xué)會頒布了《圖書館服務(wù)宣言》，指出圖書館屬于開放化知識與信息中心平臺，兼具實現(xiàn)全民閱讀，構(gòu)建學(xué)習(xí)型社會，提高全民文化素養(yǎng)和促進(jìn)社會進(jìn)步的責(zé)任。構(gòu)建數(shù)字圖書館將VR技術(shù)應(yīng)用于該圖書館工作中有助于加強現(xiàn)代圖書館建設(shè)，促進(jìn)圖書館的和諧發(fā)展，充分履行圖書館社會教育功能，滿足全民精神文化需求。

2.3 實現(xiàn)資源優(yōu)勢互補

基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)下的數(shù)字圖書館，打破了傳統(tǒng)圖書館的獨立式、界限式經(jīng)營管理結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)各圖書館的有機聯(lián)合，促進(jìn)館藏資源共享，實現(xiàn)資源優(yōu)勢互補。當(dāng)代各高校圖書館開設(shè)了數(shù)字圖書館，同時，各數(shù)字圖書館借助VR技術(shù)互相連接，有效實現(xiàn)了館藏資源互補與共享。例如，清華大學(xué)的學(xué)生可以借助VR技術(shù)，閱讀武漢大學(xué)圖書館內(nèi)的書籍，深度體驗書中內(nèi)容。例如，在閱讀關(guān)于武漢大學(xué)櫻花研究書籍的過程中，借助VR技術(shù)系統(tǒng)深度體驗武漢大學(xué)櫻花季，欣賞櫻花，從多重感官感知櫻花的美麗與芳香。

3 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在數(shù)字圖書館中的應(yīng)用方案

3.1 構(gòu)建數(shù)字圖書館虛擬空間

優(yōu)化虛擬現(xiàn)實技術(shù)在數(shù)字圖書館中的應(yīng)用方案，提高數(shù)字圖書館服務(wù)質(zhì)量，首先，應(yīng)充分利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，通過三網(wǎng)融合構(gòu)建良好的虛擬空間?！叭W(wǎng)融合”指互聯(lián)網(wǎng)與廣電網(wǎng)、電信網(wǎng)的有機融合，有助于促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)發(fā)展，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源整合，延伸網(wǎng)絡(luò)空間。其次，應(yīng)在虛擬空間內(nèi)搭建完善的三維模型，將書籍信息以圖、文、聲等不同方式納入模型中，為讀者提供虛實結(jié)合的閱讀體驗。例如，為關(guān)于唐朝大明宮的書籍搭建三維模型，讀者在閱讀該數(shù)字書籍的同時可跟隨模型中的圖畫展覽、聲音講解、文字解釋、視頻游覽盛唐時期的大明宮，與各種景物進(jìn)行交互，與講解教師進(jìn)行交流。讀者也可以自由選擇一個古代角色進(jìn)入大明宮，例如，以皇帝、嬪妃、宮女、官員、唐代著名詩人的身份進(jìn)入虛擬化大明宮，觸摸宮里的飾物，在大明宮題詩等，可增添閱讀體驗樂趣。

3.2 優(yōu)化數(shù)字圖書資源建設(shè)結(jié)構(gòu)

提高虛擬現(xiàn)實技術(shù)在數(shù)字圖書館中的應(yīng)用效果，滿足廣大讀者對數(shù)字書籍的閱讀需求，必須著重優(yōu)化數(shù)字圖書資源建設(shè)結(jié)構(gòu)，創(chuàng)設(shè)良好的三維虛擬環(huán)境，提高圖書館的可視化效果，完善數(shù)字圖書館互動與感應(yīng)系統(tǒng)，使圖書館交互效果更好。

對于當(dāng)代數(shù)字圖書館資源建設(shè)結(jié)構(gòu)，在其優(yōu)化工作中構(gòu)建虛擬漫游系統(tǒng)較為重要，該系統(tǒng)可讓用戶在本館自由漫步，了解內(nèi)部館藏書籍和圖書館分布結(jié)構(gòu)，進(jìn)行直觀體驗，同時享受交互式咨詢服務(wù)，深入了解本館運行機制。

讀者點擊屏幕上的左轉(zhuǎn)、前進(jìn)、右轉(zhuǎn)、后退、向上、向下等手勢，便可游覽圖書館各個樓層及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，了解本館真實情景，自由挑選喜歡的書籍，如同置身真實的圖書館內(nèi)。

虛擬漫游系統(tǒng)能夠?qū)⒖梢暬瘯畠?nèi)容嵌入網(wǎng)頁，讀者在瀏覽網(wǎng)頁的同時很容易激發(fā)求知欲，進(jìn)行點擊閱讀，查詢?nèi)S展示信息，體驗虛擬在線服務(wù)，獲取海量信息。

3.3 改善數(shù)字圖書館信息檢索模式

完善數(shù)字圖書館信息檢索模式，優(yōu)化圖書館借閱服務(wù)結(jié)構(gòu)，應(yīng)充分啟用自動化的軟件檢索、搜尋文獻(xiàn)書籍，為廣大讀者提供便利?；赩R技術(shù)的數(shù)字圖書館自動化管理，有利于增加圖書館的利用率，節(jié)省了人力、物力，拓寬了書籍文獻(xiàn)的選擇空間和閱讀時間。

VR技術(shù)能夠合理規(guī)劃圖書館24 h的檢索服務(wù)，方便讀者前來查閱，保證合理有效的開放時間，簡化數(shù)字書籍借閱的流程，增加圖書館的書籍?dāng)?shù)量，使讀者的借閱行為更加主動、高效。

4 結(jié)語

綜上所述，優(yōu)化虛擬現(xiàn)實技術(shù)在數(shù)字圖書館中的應(yīng)用方案，提高數(shù)字圖書館服務(wù)質(zhì)量，首先，應(yīng)充分利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，構(gòu)建良好的虛擬空間，為讀者提供多重感官體驗。其次，須著重優(yōu)化數(shù)字圖書資源建設(shè)結(jié)構(gòu)，創(chuàng)設(shè)良好的三維虛擬環(huán)境，提高圖書館的可視化效果，滿足讀者對海量信息的需求。最后，應(yīng)注重改善圖書館信息檢索模式，便于讀者借閱書籍。