數字化虛擬現實圖書館的設計與實現

郭鑒欣

摘 要： 文章從圖書館業務發展需要和讀者需求出發，將虛擬現實技術、網絡技術、軟件開發技術、數據庫技術、多媒體技術等多項技術結合起來，全面地闡述了如何利用目前流行的.Net框架、Oracle數據庫管理系統結合虛擬現實技術搭建數字化虛擬現實圖書館平臺。

關鍵詞： 虛擬現實；虛擬現實圖書館；數字化圖書館；信息化建設；大數據

中圖分類號：G258；TN919.82 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7615（2018）04-0022-04

DOI：10.15958/j.cnki.jywhlt.2018.04.005

隨著科學技術的不斷發展，計算機技術的迅速更新，利用軟件平臺整合教學資源進行輔助教學已成為教育發展的必然趨勢，各種新穎的計算機技術（虛擬現實、人工智能等等）漸漸進入人們的視野，現代教育和知識傳播已步入以計算機技術為基礎輔助的新階段。

近幾年，雖然數字化圖書館或專業檢索在一些大學已經開始研究并予以實施，但在信息化發展的同時也面臨著一些問題，讀者只能通過數據庫瀏覽關于圖書的靜態文字及圖片，讀者與知識之間缺乏一種靈活的互動方式，且因數據庫廠家不同、技術不同，單一受限的信息來源和數據呈現形式衍生出許多信息孤島，無法通過一套完整的系統實現人性化的智能檢索，更無法透徹的展示圖書館的文化建設和人文氛圍。之上所述，是所有圖書館在建設發展過程中都會遇到的難題甚至是瓶頸，而虛擬現實技術的出現可讓這一切得到改變。

一、 平臺開發方法及相關技術

（一）開發方法

針對上述問題，圖書館擬設計并搭建一個基于B/S（即Browser/Server，瀏覽器/服務器結構）構架的三維虛擬現實圖書館：數字化虛擬現實圖書館DVRL（Digitalize Virtual Reality Library），平臺基于虛擬現實技術，通過三維建模將實景拍攝的素材組建成360°立體三維視野的虛擬圖書館，結合網絡技術、數據庫技術、多媒體技術，將圖書館現有實體資源和現有數據庫整合于平臺中，把可交互式的模擬場景、數字文獻、圖像、視頻、音頻等更好地展現在讀者面前。主要實現虛擬現實漫游和圖書館實體業務（如館藏展示、參考咨詢、讀者導航、學科服務等）的信息化，同時，實現從虛擬空間到數字資源（書籍、期刊、視頻等等）的類現實檢索過程，進入虛擬現實的場景后，讀者的感官和思維活動能全面、直觀的對圖書館所有樓層進行身臨其境的漫游，在形象的時空中獲得生動的感官體驗，就如同真的到了實體圖書館一樣，可快速了解圖書館內部環境、書籍擺架位置，并通過標識的移動參觀漫游圖書館的每一個角落，點選平臺中的書架或應用互動區，實現讀者在圖書館中自主學習、導覽以及查詢資料。

平臺將分為幾部分進行建設：虛擬現實場景開發、虛擬現實環物開發、前臺界面開發、邏輯代碼開發、支撐數據庫開發、數據采集與整合、接口開發。

（二） 平臺相關技術

1虛擬現實技術

虛擬現實技術（Virtual Reality，簡稱VR）起源于1965年Ivan Sutherland在IFIP會議上所作的“終極的顯示” 的報告。20世紀80年代美國VPL公司的創建人之一Jaron Lanier正式提出了“Virtual Reality”一詞[1]。虛擬現實是利用計算機模擬產生一個三維空間的虛擬世界，而這個三維空間的虛擬世界取材于現實里面的場景，跟現實非常類似，是對現實世界的一種模擬，提供使用者關于視覺、聽覺、觸覺等感官的感受，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時、沒有限制地瀏覽觀察這個三維空間內的所有事物。虛擬現實技術的基本特征是Immersion-Interaction-Imagination（沉浸-交互-構想） [2]。

2 軟件開發技術

Microsoft .NET Framework是用于Windows的新托管代碼編程模型。它將強大的功能與新技術結合起來，用于構建具有視覺上引人注目的用戶體驗的應用程序，實現跨技術邊界的無縫通信，并且能支持各種業務流程[3]。

3 數據庫技術

Oracle數據庫系統是一個功能強大和靈活的關系型數據庫，它的安全、可靠、高效，以及對各種高端硬件平臺、網絡和存儲技術的支持，使其成為業界主流數據庫系統之一[4]。

4古籍文獻加工技術

為了保證中醫藥古籍文獻數據的完好性，數據加工采用V型冷光源掃描系統，根據專業古籍保護方法，在數據采集時對原古籍進行專業保護，可保證古籍文獻在采集時不被損壞。V型冷光源掃描儀由V型玻璃架、LED冷光源照明和兩臺單反照相機組成，鏡頭選用標準定焦鏡頭，采集的素材進入軟件系統后可對素材進行加工處理，加工好的數據文件會自動通過系統接口導入數據庫。

二、平臺建設目標

本平臺的建設可以實現圖書館館藏資源的集成化、立體化、數字化，一方面為教學、科研提供更好、更豐富、形式更多樣化的信息服務，讀者能夠熟練掌握數字化圖書館信息資源分布，提高資源利用率。另一方面可以改變圖書館原有沉悶、枯燥的印象，采用一種全新的方式展示圖書館，以吸引更多的讀者關注數字化圖書館，進而喜愛數字化圖書館。為實現資源共享及高校圖書館向社會開放提供新的途徑。具體來說，平臺的要達到以下建設目標：

第一，平臺使讀者有真實、身臨其境的體驗。這種體驗就是“沉浸”或“投入”，讓進入虛擬現實圖書館的讀者，可以視覺旋轉、視覺縮放、全景漫游，提供一個虛擬的超感知的檢索及分析空間，如同真正的進入了現實圖書館一樣身臨其境，增加讀者漫游和使用的存在感，通過感官啟發讀者思維的方式去加強多用戶交流，提高服務質量[5]。

第二，平臺提供從現實空間到資源（書籍、期刊等等）的類現實檢索過程，讀者進入到虛擬現實圖書館之后可以根據自己的需求選擇樓層，在各個樓層書庫的書架上能清晰的看見整個書庫的分類情況以及各個書架的書籍分類目錄，點擊進入分類目錄后可以閱讀每本書的內容，通過虛擬和實景的結合，數據庫技術、計算機編程技術和虛擬現實技術結合，讀者查閱書籍和資料不需到圖書館就能通過計算機和網絡能直接查閱館藏書籍、閱讀電子書籍，有身臨其境之感，既方便了讀者，又有效的降低了圖書館傳統服務工作（如：排架、上架）的工作量。

第三，平臺采用圖標化設計，操作便捷。傳統軟件平臺或數據庫都需要較長的熟悉過程，往往功能越是強大的軟件平臺或者數據庫其操作就越復雜，而平臺在虛擬現實技術的技術上，在互動區和功能區采用圖標化設計，解決了傳統軟件平臺或數據庫操作繁瑣、熟悉時間較長的不足，給讀者提供便捷的人性化服務。

第四，平臺能提供豐富的、可共享的、多種形式的電子資源。平臺不僅僅提供書籍和期刊的電子資源，還提供大量的圖片、音像、視頻、虛擬環物數據，電子資源與館藏書籍的隨書光盤資源結合起來，將隨書光盤的內容打包與書籍整合在一起，讀者在瀏覽書籍內容的同時還可以瀏覽、下載隨書光盤的資料。

第五，平臺不間斷、無地點限制的開放各種資源，尤其是貴陽中醫學院古籍館、民族醫藥文化館和校史陳列室等一些極其珍貴的資源，為了保護這些珍貴的資源，我院圖書館部分的展館是分時開放的，讀者不能在任意的時間查閱、瀏覽這些資源，而數字化虛擬現實圖書館的搭建完美的解決了這一問題，既能保護珍貴資源，又能通過計算機和互聯網技術，平臺是24小時不間斷的開放、用戶或讀者沒有地點限制的網上圖書館，真正做到人性化服務，既彌補經費不足和人才資源緊缺的問題，又提高了讀者查閱文獻的速度和效率。

第六，平臺的數據層是一個完全開放化的動態系統，讀者可以不受任何限制地獲取圖書館的數據，數據源隨著時間的推移和知識的更新，不斷淘汰舊數據、補充新數據，保證平臺信息資和數據的使用價值。

三、 平臺詳細設計

（一）框架設計

平臺基于B/S（Browser/Server）構架，采用.NET構架、C#語言進行邏輯代碼開發，Oracle數據庫系統進行數據庫搭建， DIV和CSS的WEB設計標準實現前臺界面的設計。總體框架上分為以下幾個部分：虛擬現實圖書館、大數據應用中心、支撐數據庫、后臺管理中心、古籍數據加工系統、數據庫接口、二次開發接口、支撐硬件系統、備份系統。

（二）功能模塊設計

為了使讀者有真正身臨其境的體驗，結合圖書館實體業務流程和館藏分布情況，平臺以圖書館實際業務功能分區作為導覽基礎，平臺功能模塊主要分為：

圖書館大廳、社科及自然科學書庫、醫藥衛生書庫、外文書庫、密集書庫、精品書庫、民族醫藥文化館、古籍館、校史成列館、名老中醫展示區、數字體驗區、自助學習區、研討區、學術報告廳。

（三） 數據庫設計

在本平臺的所有動態邏輯功能模塊通過C# ADO.NET邏輯代碼與數據庫表相連。后臺數據庫中邏輯關系通過主鍵、外鍵等聯系起來[3]。平臺讀者與資源的E-R圖如下圖2所示：

（四） 建設效果

數字化虛擬現實圖書館項目已完成一期3層甲秀校區虛擬現實圖書館和二期8層花溪校區虛擬現實圖書館的建設。平臺的建設牢牢把握學校教學科研發展方向，結合圖書館業務需求，將虛擬現實、可視化、智能化、軟件開發、數據庫、多媒體等多項技術引入傳統的圖書館業務及服務領域，通過身臨其境的閱讀感受激發讀者的創造性思維，讓信息技術融于教育的各個環節，使信息工具成為輔助教學、科學研究、圖書管理的重要手段，拓展了讀者的信息渠道和知識視野，幫助讀者更快捷高效的分析信息、處理信息、獲取信息，能有力地促進了信息交換和知識共享，以吸引更多的讀者關注圖書館、喜愛圖書館，為高校圖書館向社會開放提供新途徑。

結語

貴陽中醫學院虛擬現實數字圖書館（D.V.R.L）項目采取與軟件企業聯合開發模式，是貴陽中醫學院圖書館多年在業務和服務發展上努力探索的結果，平臺整合圖書館豐富的現有數字資源，服務功能完善、可視性強，實現從虛擬空間到數字資源的類現實檢索過程，并為讀者提供身臨其境般的閱讀體驗。平臺功能強大，生動直觀，可操作性強，提高了圖書館的影響力和資源利用率，節約了大量的人力資源和培訓成本，對圖書館業務發展和服務建設、中醫藥人才培養、教學科研和重點學科建設方面起到積極推動作用。

參考文獻：

[1] 王健美，張旭，王勇，趙蘊華.美國虛擬現實技術發展現狀、政策及對我國的啟示[J].科技管理研究.2010，30（12）.

[2] 李長山.虛擬現實技術及其應用[M].北京：石油工業出版社，2006.

[3] Christian Nagel.C高級編程（第10版）[M].李銘，譯.北京：清華大學出版社，2017.

[4] Thomas Kyte、Darl Kuhn.Oracle編程藝術：深入理解數據庫體系結構（第 3 版） [M].北京：人民郵電出版社，2016.

[5] 李旭芬，趙建有.虛擬現實圖書館[M].西安：西北工業大學出版社，2014.

（責任編輯 蒲應秋）

Abstract： From the perspective of the needs of library business development and the readers， and combining virtual reality technology， network technology， software development technology， database technology， multimedia technology and other technologies， this paper gives an overall explanation of how to build digital virtual reality library platform by using the currently popular “.Net” framework and the system of managing Oracle DataBank， in combination with virtual reality technology.

Key words： virtual reality； library in virtual reality； digital library； informatization construction； big data