虛擬現實技術在圖書館中的應用

陳 飚

（湖北經濟學院圖書館，湖北 武漢 430205）

1 虛擬現實技術概述

1.1 虛擬現實技術含義

虛擬現實技術是利用計算機生成一種模擬環境（如飛機駕駛艙、操作現場等），通過多種傳感設備使用戶“投入”到該環境中，實現用戶與該環境直接進行自然交互的技術， 是一種可以創建和體驗虛擬環境的計算機系統技術。 用戶借助必要的設備以自然的方式與虛擬世界中的物體進行交互，相互影響，從而產生如親臨真實環境的感受和體驗。 虛擬現實技術通過構建一個文字(Text)、圖形(Graph)、圖像(Image)、動畫(Animation)、聲音(Audio)、視頻(Video)等不同信息為一體的人機交互系統，營造出一個內容豐富、色彩繽紛、圖文并茂、動靜相融的虛擬情景，促使人們腦、眼、手、口等多種器官接受刺激， 使人們產生一種身臨其境的近乎完全真實的感覺。 虛擬現實技術主要包括模擬環境、感知、自然技能和傳感設備等方面。 模擬環境是由計算機生成的、 實時動態的三維立體逼真圖像。感知是指應該具有一切人所具有的感知。除計算機圖形技術所生成的視覺感知外，還有聽覺、觸覺、力覺、運動等感知，甚至還包括嗅覺、味覺等感知。 自然技能是指人的頭部轉動，眼睛、手勢或其他人體行為動作， 由計算機來處理與參與者的動作相適應的數據，并對用戶的輸入做出實時響應，分別反饋到用戶的五官上。 傳感設備是指三維交互設備。 按照虛擬現實系統功能和實現方式的不同，虛擬現實技術可劃分：（1）桌面虛擬現實系統，如基于靜態圖像的虛擬現實QuickTim vR、虛擬現實造型語言vRML、桌面三維虛擬現實等，主要是利用一些小型計算機工作站來實現虛擬仿真，使用者主要是通過計算機屏幕來實現對虛擬環境的觀察， 利用相關的輸入設備來進行與虛擬環境的相互交流。 （2)沉浸式虛擬現實系統。 如基于頭盔式顯示器的系統、投影式虛擬現實系統、遠程存在系統。這類系統除配置計算機的標準設備外，還要增加一些特殊的外部設備，如三維立體顯示器、數字手套、操縱桿等，體驗者可以感知視覺、觸覺、嗅覺、味覺等多種信息。（3）增強式虛擬現實系統。該系統允許參與者看見現實環境中的物體， 同時又把虛擬環境的圖形疊加在真實的物體上。 如穿透型頭戴式顯示器可將計算機產生的圖形和參與者實際的即時環境重疊在一起。 （4)網絡分布式虛擬現實系統。 目前最典型的網絡分布式虛擬現實系統是SIMNET。

1.2 虛擬現實技術特征

虛擬現實技術有以下基本特征：（1） 沉浸性。沉浸性是指用戶作為一個主角而不是旁觀者沉浸于計算機創建的三維虛擬環境的真實度， 用戶在該環境中感受到的一切都像是真的， 有身臨其境之感。 （2）交互性。 交互性指的是用戶與計算機生成的虛擬環境內的各種對象以自然方式進行交互，用戶對模擬環境中的物體都是可操作的，用戶從環境得到的反饋是自然而實時的。 用戶可以在虛擬環境中用肢體去碰觸任何物體， 會得到與實體一樣的反應。 如用戶用腳去踢虛擬環境中的足球，他的腳會感覺到踢球的力度，足球會飛出去并在地上彈跳。 （3）構想性。 構想性指的是虛擬環境是被想象出來的， 它應該具有廣闊的可想象的空間，可以以夸大的形式表現出來，不局限于對已存在的真實環境虛擬， 而可以任意地構想不存在或者根本不可能發生的環境。 （4）多感知性。 由于虛擬現實系統中裝有視、聽、觸、動覺的傳感及反應裝置，參與者在虛擬環境中可以獲得視覺、聽覺、觸覺、動覺等多種感知。

2 虛擬現實技術在圖書館中的應用

2.1 構建虛擬圖書館場景， 利于讀者了解圖書館內外布局

隨著國家對圖書館建設投入的加大， 現在不少地方在新建或擴建圖書館， 利用虛擬現實技術構建虛擬圖書館場景， 可讓讀者盡早了解圖書館的功能結構、館藏布局、服務場所設置。 虛擬場景的實現是虛擬現實技術應用的一種， 是在虛擬現實建模語言的基礎上建立的。 在虛擬圖書館環境中，讀者可以隨意走動、瀏覽等，得到與現實生活中一樣的真實感受。 圖書館可采用VRML 語言和3DSMAX 相結合的辦法， 構建效果逼真、 數據量小、適于網絡傳輸的圖書館三維模型。 在場景構建完后，系統還必須實現實時的場景調度管理，并在顯示設備上實時繪制輸出實景畫面。 國家圖書館虛擬現實系統的投入使用， 使讀者能在專門的虛擬現實體驗區或通過點擊國家圖書館網頁左下角的“新館漫步”欄目，利用特定設備實現虛擬環境的體驗，虛擬地“參觀”、了解國家圖書館新館的建筑和業務布局， 并且讀者還能通過動作與虛擬環境發生交互，如變換視覺、自由漫游等。 國家圖書館虛擬場景的構建，不僅實現圖書館場景的漫游，而且以虛擬場景的形象展示出圖書的上架整理、架位的調整、閱覽室位置的選擇等具體工作，方便館員的工作，節省實物調整設計時所消耗的人力、物力。

2.2 構建立體化的虛擬館藏資源，方便讀者瀏覽、借閱

在紙質文獻資源和數字文獻資源并存的格局下， 圖書館利用虛擬現實技術構建立體化的虛擬館藏資源，便于讀者查閱文獻、了解文獻的外部特征，從而選擇借閱所需文獻。 將OPAC 系統與虛擬現實技術實現深度掛接， 實現在虛擬場景中對紙質文獻書目的查詢與借閱、歸還功能；將虛擬現實技術與RFID 系統掛接，實現與真實書架一致的虛擬場景排架，讀者可了解紙質文獻的排架位置、復本信息等，實現場景化書架。 對文獻資源的物理載體進行虛擬現實技術的處理， 使讀者可以產生如同在現實世界中翻閱圖書的感覺， 同時還可以將書中的知識以虛擬世界的形式展現出來， 使讀者在生動形象的場景中更易于吸收知識。 在數字化館藏的基礎上， 利用虛擬現實技術為讀者提供立體資源服務。 對數字圖片資源采用虛擬現實技術處理為三維數字資源，更直觀、更準確將圖片資源信息傳送給讀者，對讀者起到更好的教育效果。

目前， 許多圖書館都加大了對數字資源的建設力度， 購買了各種數據庫。 因數據庫的數據結構、組織方式、應用程序、運行平臺不同，讀者需要安裝各種各樣的閱讀器才能利用這些數據庫，這給讀者利用數據庫資源帶來了困難。 虛擬現實技術支持數據的轉換功能， 可以將專有格式的虛擬場景文件轉換為符合ISO 標準VRML97 格式。 讀者只需下載一個閱覽器插件即可訪問所有的VR場景資料。 如國家圖書館構建的 “虛擬現實閱讀站”借助Flash 技術與人體手勢識別系統，為讀者提供數字圖書的瀏覽服務與交互體驗， 讀者可以通過非接觸式的虛擬交互方式在計算機上翻閱電子圖書，實現對電子圖書的虛擬閱讀。 在大學數字圖書館國際合作計劃（CADAL）項目中，書架上呈列的圖書在書脊處標明作者和書名信息， 用戶只需用鼠標點擊圖書，便可以獲取全文，或者加入個人收藏夾，操作簡便易行。 利用虛擬現實技術，將信息資源由原本的平面化顯示轉化為立體化顯示，可以增加讀者閱讀的樂趣，激發讀者的閱讀欲望。

2.3 利用虛擬現實技術，提高讀者服務質量

2.3.1 參考咨詢

隨著讀者信息意識的增強， 圖書館傳統的參考咨詢服務難以滿足讀者個性化的信息需求。 以QQ、MSN、ICQ 等聊天工具開展的網絡參考咨詢因受時空限制、咨詢內容表達不清楚的影響，其咨詢質量也大打折扣。 利用虛擬現實技術構建虛擬咨詢場景， 讀者與參考咨詢館員之間的交流不再是簡單的文字間的傳遞，而是“面對面”地實景對視，并且參考咨詢館員通過控制讀者的瀏覽器， 同步利用彼此的瀏覽器， 輕松直觀地看到對方正在瀏覽的頁面，進行主、被動方角色互換。 參考咨詢館員可利用推送技術向讀者推送資源， 甚至還可以在讀者的電腦上進行相關指導性操作， 演示整個檢索過程，使二者同步使用瀏覽器。

傳統的文獻檢索的流程是： 當讀者有了圖書借閱需求時， 先通過計算機圖書檢索系統查詢圖書的流通狀態及索書號， 然后依據索書號進入開架的書庫中進行實物圖書獲取。 這種傳統的檢索方式會給讀者獲取所需圖書造成一定的障礙，如：讀者因不熟悉館藏分布而耗費大量的時間尋找圖書所在的書架及圖書的具體位置； 所需圖書未被其他讀者放回原位， 館員未將歸還的圖書及時放回書架，將導致讀者無法獲取所需圖書。 虛擬現實技術可將圖書館的整體建筑以及每本圖書的三維位置詳細地在三維環境中顯示出來， 讀者首先查詢到所需圖書的具體位置， 同時可以生成最優化導航路徑， 即從讀者當前位置到相應圖書的書架位置，從而使讀者能以最短的時間獲取文獻。

2.3.2 讀者教育與培訓

開展讀者教育與培訓，提高讀者信息素養，是圖書館的一項基本職能。 目前，高校圖書館都要對新生開展入館培訓工作，如通過講座、報告會、網絡視頻等形式重點向他們介紹圖書館館藏分布及文獻檢索知識。 利用虛擬現實技術，建立圖書館虛擬學習系統，以情景式認知為學習形式，重點介紹圖書館服務、數字資源平臺等。 這種集文字、聲音、動畫及手控操作于一體的學習新體驗， 可提高學習者對圖書館的認知水平。 同時，基于虛擬現實技術的學習虛擬場景，節省讀者到館學習所需費用，擴大培訓規模。

2.3.3 提供個性化服務

目前圖書館的個性化服務主要是通過有效地整合各個渠道的資源后向讀者推薦相關信息的方式，存在著服務手段落后、資源平面化的問題。 虛擬現實技術的應用將會為圖書館為讀者提供個性化服務增加新方法。 越來越多的圖書館引入了“我的圖書館”服務理念，使讀者能個性化地收集組織數字資源，利用虛擬現實技術，可以給“我的圖書館”設計虛擬的館舍，并為讀者提供人物設置。 讀者訪問“我的圖書館”時，如同走進了擺滿圖書資料的小型圖書館， 通過鼠標移動就能實現人物移動和圖書的取閱，使讀者身臨其境，直觀有效地訪問和利用好資源。 虛擬現實技術更貼近以人為本的理念，強調讀者的使用感受。

3 結束語

虛擬現實技術的應用， 真實展現了圖書館的建筑特色、閱覽環境和館藏資源，豐富了圖書館的服務方式，擴大了圖書館的服務范圍，拓展了圖書館的功能。 但因虛擬現實系統所需要的設備大都處于試驗研發階段，且設備價格普遍較高，目前只有國家圖書館和CADAL 項目采用了虛擬現實技術構建虛擬場景。 隨著科技的不斷進步，虛擬現實技術將“走進”圖書館，成為圖書館技術應用新的亮點。 圖書館界要關注虛擬現實技術的發展，探索虛擬現實技術在圖書館中的應用， 為讀者提供更加人性化和個性化的服務， 以體現圖書館的核心價值。

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