混合現實技術在圖書館中的應用探討

摘"要：當前，圖書館海量實體館藏的不斷增加使館舍空間日趨緊張，此外，傳統讀者服務模式也難以適應讀者差異化、多元化的文化需求。隨著圖書館建設水平的提升，混合現實技術開始逐漸走進人們視野，該技術將虛擬與現實的交互提升到新的層次，未來或能改善圖書館物理空間不足之處，也能夠讓讀者在導讀、閱覽以及個性化定制等方面得到更好的體驗。因此，探討混合現實技術在圖書館中的應用，對于今后我國圖書館建設發展有重要的意義。

關鍵詞：混合現實；圖書館；互動體驗

隨著人們生活水平的提高，大眾對精神文化的需求進一步強烈。圖書館作為社會文化領域的重要場所，近些年來借力科技的發展，不斷融合各種先進多媒體技術，為大眾帶來了充滿科技感的生動體驗，進一步拉近了人們與圖書館的距離。毫無疑問，多媒體技術與圖書館的融合已經成為一種必然趨勢。

近幾年來頻繁出現于大眾視野的混合現實技術，將現實和虛擬的交互提升到新的水平，讓體驗者仿佛置身其中產生更好的感官體驗，已實際運用于醫療、教育、工業制造、建筑等眾多領域。2022年，在工業和信息化部等五部委聯合發布的《虛擬現實與行業應用融合發展行動計劃（2022—2026年）》中指出，虛擬現實、增強現實、混合現實融合了多媒體、傳感器、新型顯示、互聯網和人工智能等多領域技術是數字經濟的重大前瞻領域，是新一代信息技術的重要前沿方向，它們將深刻改變人類的生產生活方式。其中，混合現實技術融合了虛擬現實與增強現實的優點，屬于下一代通用計算平臺，讓數字與真實世界的交互更加生動，其整個生態鏈廣闊的輻射范圍將從上至下地推動從基礎科技產業到新經濟、新產業的發展，給社會提供大量的就業機會。本文首先介紹了混合現實技術的發展過程，然后由當前運用的實例引出并分析了該技術在圖書館中的運用場景，最后提出了未來面臨的挑戰。

一、混合現實技術的產生及概念

“混合現實”一詞最先出現于1994年Paul"Milgram和Fumio"Kishino共同發表的論文“A"Taxonomy"of"Mixed"Reality"Visual"Displays”（混合現實視頻顯示的分類法）中，該文以“虛擬連續體”的概念為基礎闡述了虛擬性是介于真實環境與虛擬環境之間的連續統一體，虛擬化的現實的兩端是物質世界與虛擬世界，兩端之間所有同時具有真實與虛擬屬性的現實稱為“混合現實”［1］。混合現實技術的發展經歷并包含了虛擬現實與增強現實技術，這三者既有關聯又存在本質區別，因此如果要對混合現實技術進行進一步闡述，就很有必要辨析VR、AR和MR的概念。

虛擬現實（Virtual"Reality，VR）的概念早在20世紀80年代就被提出，但經過數年的發展才逐步成熟，開始具體應用到人們的生活中。VR指以計算機仿真、圖像處理和視覺傳達等技術為基礎模擬用戶對物質世界的感官體驗而構成的虛擬環境，該技術讓用戶通過各種感官感知虛擬世界以提供身臨其境的沉浸感，并能利用具備虛擬功能頭盔、手柄等設備與虛擬的場景、物品、人物等交互。

增強現實（Augmented"Reality，AR）又稱擴展顯示，其概念于1992由波音公司研究人員T.P.Caudell和D.W.Mizell提出，用來描述將計算機生成的元素疊加在現實世界上的技術。AR技術是廣泛運用了多媒體、三維建模、實時跟蹤及注冊、智能交互、傳感等多種技術手段，將計算機生成的文字、圖像、三維模型、音樂、視頻等虛擬信息模擬仿真后應用到真實世界中，讓虛擬的物象和真實世界相融合，兩種信息互為補充，從而實現對真實世界的“增強”讓觀者獲得超越現實感知的體驗［2］。混合現實（Mixed"Reality，MR）技術是將虛擬的數字世界與真實的物質世界相融合，在VR和AR的基礎上發展出的一種新的真實世界場景可視化方式，使虛擬的、數字化存在空間和現實世界之間的信息實現同步，在此技術框架中真實的實體與數字對象能夠實現互動。

綜上所述，VR技術提供用戶的是一種在虛擬環境中沉浸式的體驗，特點在于完全置身于虛擬場景中，不與現實世界關聯；AR技術在于將數字的元素疊加到現實世界中，在現實世界中疊加圖形、視頻流或全息影像，虛實結合產生以現實世界為基礎的新世界；MR介于AR和VR中間，追求現實世界與虛擬世界的高度融合，能夠實現真實實體與虛擬元素的并存與互動，其中的虛擬信息不一定作為輔助存在，也可以是主體，甚至于有時候可以反虛擬化，即擺脫現實畫面的束縛對影像進行刪減更改，人眼看到的將是經過計算機渲染后新的“現實畫面”［3］。

二、混合現實技術的應用現狀

2023年6月，某公司在全球開發者大會上推出了首款MR頭戴式設備，該設備可以跟蹤用戶的聲音、眼睛、雙手這些人類最直觀而自然的行為，將周圍的環境變成了一個“無限的畫布”，操作者可以在任何地方使用應用程序，使用戶與數字世界的距離更加貼近。除這家公司外，其他知名公司也先后推出安卓MR設備。

隨著配套設施與近眼顯示、感知交互、渲染處理、內容制作等技術逐漸完善，MR技術也日益廣泛地改善人們的生活。現階段，較為主流的設備是Hololens與Magic"Leap的Magic"Leap1。以Hololens運用為例，混合現實是由應用系統、平臺、設備組合而成，其中圖形處理實際是通過Mesh平臺在后端進行的，這使設備有的運算能力提取不同來源的數據；此外，Mesh平臺也能對接PC、移動設備等，擴展了MR運用的范圍，在建筑、藝術、教育、醫學等領域都有較好的應用前景。

在建筑行業，某些公司已實現將MR技術運用于地產項目建設中，在項目設計階段甲方就可以戴上Hololens眼鏡進入1∶1比例的虛擬建筑里，身臨其境與設計方、建設方面對面溝通項目方案，以往有的項目一個細節的設計變更就得花費幾十萬元，遠比使用MR眼鏡的成本高，而使用了MR技術就前期避免了施工中設計反復變更修改，能免去一大筆費用，大大節約了工程管理溝通成本和工期。在工業制造領域，MR也有用武之地，比如某汽車公司以往只能在昂貴的專業設施里制作開發車輛的原型，現在利用MR的顯示和跟蹤技術全球的開發人員可以直接在自己的辦公室使用3D頭顯實時參與到決策過程中，而不必長途跋涉，節省大量的時間和成本的同時，給公司帶來了更大的靈活性。在衛生領域，我國醫療人員三年內運用MR做了超過200臺臨床手術［4］。

三、混合現實技術在圖書館的應用前景

當前，由于技術、經費等因素限制，MR在國內圖書館中的應用還剛起步，但借助其高度融合現實世界與虛擬世界并實時互動的能力，一旦相關配套條件成熟后，未來該技術就必定能夠在圖書館領域大有作為，為廣大讀者帶來前所未有的求知體驗。

（一）增強閱讀體驗

MR技術可以給讀者帶來全新的閱讀體驗。通過穿戴設備，書本的信息由傳統的文字、圖像、聲音等形式變成“真實”的場景，讀者進入其中就能身臨其境地體驗書中的內容，同時還可以在混合現實空間里與他人互動交流，讓閱讀形式由接受二維信息轉變成進入三維場景的體驗，大幅提升讀者閱讀的興趣與效率。例如，在2019年上海書展的童書展部分，陳伯吹童書屋為小讀者們打造的一個科技感十足的“未來閱讀體驗艙”，新奇的閱讀方式引得在場小朋友們爭相體驗。“閱讀艙”內，藍色墻面與閃爍的點點光芒，營造出溫馨、靜謐的星光夜空，小讀者們戴上有MR技術加持的頭顯，聆聽故事的同時，自己以主人翁視角置身于書本的情節之中，沉浸在大興安嶺的林間感受鄂溫克馴鹿人的生活。

（二）拓展館藏空間

圖書館實體館藏是開展讀者服務的基礎，但隨著紙質文獻不斷增加，一方面會占用越來越多的物理空間，讓本就有限的館舍捉襟見肘，難以開拓其他服務；另一方面偌大的館藏也不方便讀者查找，部分文獻的利用率偏低。未來，MR技術可以為解決上述問題帶來新方案，通過對紙質圖書數字化后進行3D渲染引擎重新制作，經過采集、整理、再現等步驟后完成虛擬化處理，打造出虛擬化的圖書館［5］，所有的書籍都按照實際位置擺放在虛擬書架上，既解放了物理空間對紙質館藏的限制，又滿足了讀者對館藏復本數的需求，在活靈活現展示書本內容的同時還能根據讀者興趣、專業等屬性推薦圖書，為每一本書找到合適的人。

（三）助力讀者引導與咨詢

在MR技術支持下，當讀者入館后就可以佩戴設備與虛擬的館員對話交流，解答讀者的各種問題。虛擬館員可以和讀者握手、交談，讀者能夠360度、真切地聽到、看到、觸碰到虛擬真人館員，同時虛擬館員可以隨時調用各種物品與場景，生動直觀地解答讀者的問題，降低虛擬服務的機械感，這種優勢是當前各種Famp;Q系統所無法比擬的［6］。此外，MR技術可以立體直觀展現圖書館各種設備的使用說明與操作流程，讀者只需隨著“真人”演示“實物”一步步操作即可，極大地降低了讀者的學習成本，也讓圖書館各種設備得到更有效地利用。

（四）提供個性化讀者空間

由于圖書館大部分空間都用來存放實體書籍，面積較小的學習場所又多采取開放式，這樣的環境不能完全阻隔外界的干擾，甚至有些時候某些讀者不文明的行為會嚴重影響到其他讀者的學習［3］。混合現實的特性是虛擬與現實交互，讀者可以打造虛擬化的個人學習空間，并能根據自己意愿選擇空間的布局和功能，將自己喜歡的書籍擺放在個人書架上隨時閱讀，不同空間的人還能在授權后互發信息，在真實圖書館身臨其境地擁有了自己的房間，讓讀者沉浸在MR技術創造的良好學習環境中。

（五）促進教育與培訓的開展

借助MR技術虛擬與真實交互的特性，館員可以將讀者感官上帶入根據現實圖書館的實體構建的三維立體虛擬場景，然后通過虛擬圖書館和讀者邊走邊介紹，方便讀者不用真實到館也可以“真實”地了解圖書館的空間結構、館藏資源、服務布局等，對圖書館獲得感性認識，能快速熟悉及利用［7］。對于圖書館的消防培訓，MR技術也能夠在不影響正常開放的條件下，讓培訓學員“遭遇”突發的火情，身臨其境地在自己工作的建筑里選擇最合理通道組織疏散與逃生，實現在“實踐”中檢驗培訓成果。

四、混合現實技術應用普及的阻礙因素

混合現實技術在圖書館領域有廣泛的應用前景，但作為一門新技術，雖然受到很多的關注和很高的重視，但真正落地的應用卻比較少，遠未實現其巨大的潛力，筆者認為存在以下因素影響其發展和普及。

（一）技術水平有待提高

MR技術的特征是虛擬與現實的高度融合與互動，這些功能的實現需要綜合運用依賴近眼顯示、感知交互、渲染處理等技術。一方面，當前的混合現實開發引擎主要是國外公司研發，其關鍵技術并不開放，而國內的研發又起步較晚，我國開發人員難以觸及底層代碼，雖然當前主要面向應用層開發，但技術的不完整還是影響了國內應用開發的數量和質量；另一方面，當前硬件不能支持MR充分實現，例如，視頻透視（VST）和光學透視（OST）是MR在終端展現真實與虛擬交融的兩種手段，前者對芯片的運算速度、圖像處理能力、顯示的標準有極高的要求，后者受光學技術發展水平限制，光路設計復雜、坐標難以統一。當前，受諸如此類的技術因素影響，MR難以高質量地展現。

（二）部署成本有待降低

現階段，MR技術開發與部署成本昂貴，國內各圖書館受所在地區經濟發展水平制約，難以將本就有限的經費投入當前小眾而前沿的MR技術的開發與運用，這也制約了MR技術在圖書館界的應用。

（三）用戶意愿和體驗有待提升

在心態和意愿方面，有的圖書館只側重運用傳統服務手段，忽略了現代技術對提升服務水平的巨大作用，或者單純就是對新技術的接受程度和使用意愿不足，面對新技術的到來總是持者保守與觀望的心態，沒有認識到使用現代技術的必要性；此外，受當前科技水平的制約，一方面，MR設備的體積和顯示效果難以找到理想的平衡點，顯示好的設備體積和重量過大，佩戴起來非常笨重且不自然，而自然、輕盈的設備效果又不佳；另一方面，如果對于鏡頭的移動處理能力不足，就會讓佩戴者感覺視覺失去焦點，產生眩暈感，大大降低用戶使用意愿。

結語

時代在前進，人們對圖書館功能也賦予了更多的期待，混合現實技術打通了數字環境與實體圖書館的界限，拓展了圖書館原有的功能，提升了館內資源的利用率，不但能讓圖書館工作者發揮想象和智慧開展更加豐富的高質量讀者服務，也能讓讀者以全新的視角沉浸式感受圖書館，獲得更加優質的學習與研究體驗。相信隨著經濟的發展與科技的進步，掣肘混合現實技術的問題也會逐步得到解決，該技術會越來越廣泛地應用到現實，讓讀者與圖書館之間的紐帶更緊密相連。

參考文獻：

［1］微軟.什么是混合現實？［EB/OL］.（2022611）［202274］.https：//docs.microsoft.com/zhcn/windows/mixedreality/discover/mixedreality.

［2］胡天宇，張權福，沈永捷，等.增強現實技術綜述［J］.電腦知識與技術，2017，13（34）：194196.

［3］陳晞.混合現實技術在圖書館的應用研究［J］.圖書館研究與工作，2019（2）：4648.

［4］封面.微軟混合現實亞太總經理繆臻穎：賦能一線員工用混合現實助力企業數字化轉型［EB/OL］.（2020922）［2022710］.https：//www.thecover.cn/news/5504152.

［5］付堯.混合現實技術（mixed"reality）在高校非物質文化遺產教育傳承的應用研究［J］.中國多媒體與網絡教學學報（中旬刊），2019（7）：222224.

［6］李慶華.混合現實技術在圖書館中的應用前景分析［J］.四川圖書館學報，2017（2）：2932.

［7］何兆冠.圖書館應用VR技術創新服務的探究［J］.內蒙古科技與經濟，2020（16）：99100.

作者簡介：石巍（1983—"），男，漢族，遼寧遼陽人，計算機應用碩士，館員，研究方向：數據安全、信息管理。