虛擬現實技術在圖書館的應用

徐 斌

（邯鄲職業技術學院圖書館，河北邯鄲 056005）

1 前言

虛擬現實技術（Virtual Reality，簡稱 VR），又稱“靈境技術”、“虛擬環境”、“賽伯空間”等，這項技術原來是美國軍方開發研究出來的一項計算機技術，主要用于軍事上的仿真。一直到20世紀80年代末，虛擬現實技術才開始作為一個較完整的體系而受到人們的極大關注。虛擬現實是利用電腦模擬產生一個三維空間的虛擬世界，提供使用者關于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時、沒有限制地觀察三度空間內的事物。它是科學技術進步的結晶，集中體現了計算機技術、計算機圖形學、傳感技術、人體工程學、人機交互理論等多個領域的最新成果。虛擬現實技術的發展與普及，對我們有十分重大的意義。它改變了過去人與計算機之間枯燥、生硬、被動的交流方式，使人機之間的交互變得更加人性化，為人機交互界面開創了新的研究領域，為數字工程的應用提供了新的界面平臺，為各行各業提供了新的拓展方式。

2 虛擬現實技術

2.1 虛擬現實技術的概念

虛擬現實技術的概念分為狹義和廣義兩種。所謂狹義的，被認為是一種先進的人機交互方式，在此環境中，用戶看到的是彩色的、立體的景象，聽到的是虛擬環境中的聲響，手、腳等可以感受到虛擬環境反饋給他的作用力，由此使用戶產生一種身臨其境的感覺。廣義上解釋，即對三維可視化的或真實三維世界的模擬。它不僅僅是一種界面，更主要的部分是內部的模擬。就目前虛擬現實技術的應用來看，更多的技術體現的是狹義的概念，而且更容易實現和應用。其概念中所提到人機交互界面采用虛擬現實的方式界面，對某個特定環境真實再現后，用戶通過自然的方式接受和響應模擬環境的各種感官刺激，與虛擬世界中的人及物體進行思想和行為等方面的交流，使用戶產生身臨其境的感覺。虛擬現實的最大特點是用戶可以用自然方式與虛擬環境進行交互操作，改變了過去人類除了親身經歷，就只能間接了解環境的模式，從而有效地擴展了自己的認知手段和領域。虛擬技術在各行各業都得到了不同程度的發展，并且越來越顯示出廣闊的應用前景。虛擬現實技術將使眾多傳統行業和產業發生革命性的改變。

2.2 虛擬現實技術的分類

按狹義的概念描述的虛擬現實技術也有較多種類，我們從使用角度出發，按照使用者感受的投入程度以及規模由小到大分類，大體上可以分為三類。

2.2.1 桌面級虛擬現實

桌面級技術主要利用個人計算機來實現，使用者通過屏幕或投影等來觀看所虛擬的環境，一般使用第一人稱視角或可以切換第三人稱視角觀看。利用鍵盤，鼠標等外部設備操控虛擬世界中的物體，比如行走軌跡、門窗等。桌面級技術主要特點是成本較低，容易實現。但使用者在虛擬環境中的投入程度較小。在這一級技術中較為成熟的有基于靜態圖像的虛擬現實技術。它采用連續拍攝的圖像和視頻，在計算機中拼接以建立實景化虛擬空間，比如360全景技術。通過在圖像或視頻中建立鏈接和操控按鈕，來實現對場景的變化和物體的控制。而另一種技術VRML（虛擬現實造型語言）則適用于網絡環境，它采用描述性的文本語言描述基本的三維物體的造型，通過一定的控制，將這些基本的三維造型組合成虛擬場景，當瀏覽器瀏覽這些文本描述信息時，在本地進行解釋執行，生成虛擬的三維場景。VRML的最大特點在于利用文本描述三維空間，使得虛擬現實得以在互聯網網上實現。另外還有桌面CAD系統，利用Open GL、DirectDraw等桌面三維圖形繪制技術對虛擬世界進行建模。桌面級虛擬技術較為成熟和易于實現，但此種技術較多受制于計算機的計算性能。

2.2.2 投入的虛擬現實

相比桌面級虛擬技術，這一級的虛擬技術給使用者一種完全投入的體驗。它利用頭盔式顯示器或其它設備，把參與者的視覺、聽覺和其它感覺封閉起來，并提供一個新的、虛擬的感覺空間，并利用位置跟蹤器、數據手套、其它手控輸入設備、聲音等使得參與者產生一種身在虛擬環境中、并能全心投入和沉浸其中的感覺。利用多種數據采集設備，可以將自身數據化虛擬化成為虛擬世界的一份子，讓使用者有很強的代入感，也稱之為沉浸式的虛擬現實。由于設備和應用環境的構建問題，實現難度較大。在實現方式上分為投影式、頭盔式、遠程存在等幾類。

2.1.3 分布式虛擬現實

這一級的技術實際上可以看做是虛擬現實技術和網絡通信技術的有機融合。它是基于網絡的虛擬環境，在這個環境中，位于不同物理環境位置的多個用戶或多個虛擬環境通過網絡相連接，或者多個用戶同時參加一個虛擬現實環境，通過計算機與其他用戶進行交互，并共享信息。在這一級系統中，多個用戶可通過網絡對同一虛擬世界進行觀察和交互，以達到協同工作的目的。

3 虛擬現實技術的應用

虛擬現實技術使參與者處于一個身臨其境的、具有完善交互作用能力的、能幫助啟發構思的信息環境。使人不僅僅通過聽讀文字來獲取信息，而是通過與所處環境的交互作用，利用人本身接觸事物的感知和認知能力，以全方位的方式獲得各式各樣的信息。隨著數字圖書館的成熟和圖書館館舍面積不斷增大，在對讀者服務的諸多方面可以借助虛擬現實技術來為讀者提供更好的體驗。中國國家圖書館已經應用了虛擬現實技術，使用一塊長7米寬3米的巨型屏幕，利用手勢識別技術控制?？梢允棺x者虛擬的參觀整個圖書館，可以實現與虛擬環境的交互和自由漫游，以了解新圖書館的布局和業務分部，猶如身臨其境。

3.1 讀者的入館培訓

入館培訓是提高圖書館使用效率和讓讀者充分利用圖書館的重要途徑。不管對于公共館還是高校圖書館，讀者的入館培訓都是十分重要的。培訓內容主要有圖書館重要性、借閱圖書的流程方法、館藏分布、規章制度等。以往的培訓往往是以課堂式教學的方式進行。這種利用文字和圖片的平面形式，讀者并不能很快接受，更不能很快“對號入座”。而借助于虛擬現實技術，通過虛擬路徑演示可以把各個部門的職能和借閱圖書的流程用更為直觀的方式介紹給讀者，與真實館建一模一樣的虛擬化場景讓讀者身臨其境，可以使讀者對圖書館有個整體的認識，這對于一些場館面積較大和館藏結構較復雜的圖書館尤為適用。將一些規章制度的介紹用音頻或動畫的形式體現在虛擬環境里，這樣能讓讀者更加容易接受和理解。

3.2 館內導航

現在的圖書館，不論是公共圖書館還是高校圖書館，隨著讀者多種需求的增加，館舍面積和藏書規模也大大增加。圖書館的功能也從單一的借閱圖書拓展成了集合多種學習功能的綜合信息中心。圖書館越來越大、功能越來越強大、結構也越來越復雜。對于初入圖書館的讀者而言，想要迅速地使用好圖書館得到自己所需的資料是相當困難的。而使用虛擬現實技術對圖書館的各功能部門進行細致化的建模，使讀者可以更方便、全面、快速地認識圖書館。隨著移動智能設備的廣泛應用，可以讓讀者在圖書館游覽時通過手機來訪問虛擬圖書館，隨時定位自己的位置和所需訪問部門的位置，來大大提高讀者使用圖書館的效率。

3.3 館藏分布優化

隨著圖書館的發展，館舍面積增大，圖書分類上架可以安排的更加細致。因為圖書上架后不容易再大規模地調整，所以，圖書排架定位這樣的工作要一開始就做好。但如何定位排架，這樣的安排是否更能被讀者所接受還不好確定?，F在，可以借助于虛擬現實技術，將藏書排架工作在虛擬圖書館中去做，并通過網絡開放給讀者，通過虛擬環境中的使用，讓讀者們有一個切實的體會。最后可以匯總讀者們的建議再進行調整，并根據最優方案最終確定實際館藏的排架方案，由此可以使圖書館館藏分布更加貼近讀者的使用，更人性化，并且也節約了大量時間和人力。

4 展望

虛擬現實技術這種呈現了多維度信息的虛擬環境，將為參與者以最直觀的最有效的方式接觸新事物、掌握新技能提供前所未有的新途徑。虛擬現實技術出現的較早，發展到現在也比較成熟，在很多領域得到了應用。而隨著移動智能技術和網絡技術的高速發展，虛擬現實技術也在不斷融合和進步，可以想象，手持終端結合虛擬現實技術將在個人體驗和便利導航定位服務方面獲得更大的發展;全息投影和智能語音服務與虛擬現實相結合，在圖書館這樣的場館中會發揮更大的作用，提供給讀者更加便捷和有效率的服務。使得去圖書館不僅僅是獲取知識，也是一次體驗科技改變生活的旅程。

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