虚拟现实技术在图书馆中的应用

陈 飚

（湖北经济学院图书馆，湖北 武汉 430205）

1 虚拟现实技术概述

1.1 虚拟现实技术含义

虚拟现实技术是利用计算机生成一种模拟环境（如飞机驾驶舱、操作现场等），通过多种传感设备使用户“投入”到该环境中，实现用户与该环境直接进行自然交互的技术， 是一种可以创建和体验虚拟环境的计算机系统技术。 用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟世界中的物体进行交互，相互影响，从而产生如亲临真实环境的感受和体验。 虚拟现实技术通过构建一个文字(Text)、图形(Graph)、图像(Image)、动画(Animation)、声音(Audio)、视频(Video)等不同信息为一体的人机交互系统，营造出一个内容丰富、色彩缤纷、图文并茂、动静相融的虚拟情景，促使人们脑、眼、手、口等多种器官接受刺激， 使人们产生一种身临其境的近乎完全真实的感觉。 虚拟现实技术主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面。 模拟环境是由计算机生成的、 实时动态的三维立体逼真图像。感知是指应该具有一切人所具有的感知。除计算机图形技术所生成的视觉感知外，还有听觉、触觉、力觉、运动等感知，甚至还包括嗅觉、味觉等感知。 自然技能是指人的头部转动，眼睛、手势或其他人体行为动作， 由计算机来处理与参与者的动作相适应的数据，并对用户的输入做出实时响应，分别反馈到用户的五官上。 传感设备是指三维交互设备。 按照虚拟现实系统功能和实现方式的不同，虚拟现实技术可划分：（1）桌面虚拟现实系统，如基于静态图像的虚拟现实QuickTim vR、虚拟现实造型语言vRML、桌面三维虚拟现实等，主要是利用一些小型计算机工作站来实现虚拟仿真，使用者主要是通过计算机屏幕来实现对虚拟环境的观察， 利用相关的输入设备来进行与虚拟环境的相互交流。 （2)沉浸式虚拟现实系统。 如基于头盔式显示器的系统、投影式虚拟现实系统、远程存在系统。这类系统除配置计算机的标准设备外，还要增加一些特殊的外部设备，如三维立体显示器、数字手套、操纵杆等，体验者可以感知视觉、触觉、嗅觉、味觉等多种信息。（3）增强式虚拟现实系统。该系统允许参与者看见现实环境中的物体， 同时又把虚拟环境的图形叠加在真实的物体上。 如穿透型头戴式显示器可将计算机产生的图形和参与者实际的即时环境重叠在一起。 （4)网络分布式虚拟现实系统。 目前最典型的网络分布式虚拟现实系统是SIMNET。

1.2 虚拟现实技术特征

虚拟现实技术有以下基本特征：（1） 沉浸性。沉浸性是指用户作为一个主角而不是旁观者沉浸于计算机创建的三维虚拟环境的真实度， 用户在该环境中感受到的一切都像是真的， 有身临其境之感。 （2）交互性。 交互性指的是用户与计算机生成的虚拟环境内的各种对象以自然方式进行交互，用户对模拟环境中的物体都是可操作的，用户从环境得到的反馈是自然而实时的。 用户可以在虚拟环境中用肢体去碰触任何物体， 会得到与实体一样的反应。 如用户用脚去踢虚拟环境中的足球，他的脚会感觉到踢球的力度，足球会飞出去并在地上弹跳。 （3）构想性。 构想性指的是虚拟环境是被想象出来的， 它应该具有广阔的可想象的空间，可以以夸大的形式表现出来，不局限于对已存在的真实环境虚拟， 而可以任意地构想不存在或者根本不可能发生的环境。 （4）多感知性。 由于虚拟现实系统中装有视、听、触、动觉的传感及反应装置，参与者在虚拟环境中可以获得视觉、听觉、触觉、动觉等多种感知。

2 虚拟现实技术在图书馆中的应用

2.1 构建虚拟图书馆场景， 利于读者了解图书馆内外布局

随着国家对图书馆建设投入的加大， 现在不少地方在新建或扩建图书馆， 利用虚拟现实技术构建虚拟图书馆场景， 可让读者尽早了解图书馆的功能结构、馆藏布局、服务场所设置。 虚拟场景的实现是虚拟现实技术应用的一种， 是在虚拟现实建模语言的基础上建立的。 在虚拟图书馆环境中，读者可以随意走动、浏览等，得到与现实生活中一样的真实感受。 图书馆可采用VRML 语言和3DSMAX 相结合的办法， 构建效果逼真、 数据量小、适于网络传输的图书馆三维模型。 在场景构建完后，系统还必须实现实时的场景调度管理，并在显示设备上实时绘制输出实景画面。 国家图书馆虚拟现实系统的投入使用， 使读者能在专门的虚拟现实体验区或通过点击国家图书馆网页左下角的“新馆漫步”栏目，利用特定设备实现虚拟环境的体验，虚拟地“参观”、了解国家图书馆新馆的建筑和业务布局， 并且读者还能通过动作与虚拟环境发生交互，如变换视觉、自由漫游等。 国家图书馆虚拟场景的构建，不仅实现图书馆场景的漫游，而且以虚拟场景的形象展示出图书的上架整理、架位的调整、阅览室位置的选择等具体工作，方便馆员的工作，节省实物调整设计时所消耗的人力、物力。

2.2 构建立体化的虚拟馆藏资源，方便读者浏览、借阅

在纸质文献资源和数字文献资源并存的格局下， 图书馆利用虚拟现实技术构建立体化的虚拟馆藏资源，便于读者查阅文献、了解文献的外部特征，从而选择借阅所需文献。 将OPAC 系统与虚拟现实技术实现深度挂接， 实现在虚拟场景中对纸质文献书目的查询与借阅、归还功能；将虚拟现实技术与RFID 系统挂接，实现与真实书架一致的虚拟场景排架，读者可了解纸质文献的排架位置、复本信息等，实现场景化书架。 对文献资源的物理载体进行虚拟现实技术的处理， 使读者可以产生如同在现实世界中翻阅图书的感觉， 同时还可以将书中的知识以虚拟世界的形式展现出来， 使读者在生动形象的场景中更易于吸收知识。 在数字化馆藏的基础上， 利用虚拟现实技术为读者提供立体资源服务。 对数字图片资源采用虚拟现实技术处理为三维数字资源，更直观、更准确将图片资源信息传送给读者，对读者起到更好的教育效果。

目前， 许多图书馆都加大了对数字资源的建设力度， 购买了各种数据库。 因数据库的数据结构、组织方式、应用程序、运行平台不同，读者需要安装各种各样的阅读器才能利用这些数据库，这给读者利用数据库资源带来了困难。 虚拟现实技术支持数据的转换功能， 可以将专有格式的虚拟场景文件转换为符合ISO 标准VRML97 格式。 读者只需下载一个阅览器插件即可访问所有的VR场景资料。 如国家图书馆构建的 “虚拟现实阅读站”借助Flash 技术与人体手势识别系统，为读者提供数字图书的浏览服务与交互体验， 读者可以通过非接触式的虚拟交互方式在计算机上翻阅电子图书，实现对电子图书的虚拟阅读。 在大学数字图书馆国际合作计划（CADAL）项目中，书架上呈列的图书在书脊处标明作者和书名信息， 用户只需用鼠标点击图书，便可以获取全文，或者加入个人收藏夹，操作简便易行。 利用虚拟现实技术，将信息资源由原本的平面化显示转化为立体化显示，可以增加读者阅读的乐趣，激发读者的阅读欲望。

2.3 利用虚拟现实技术，提高读者服务质量

2.3.1 参考咨询

随着读者信息意识的增强， 图书馆传统的参考咨询服务难以满足读者个性化的信息需求。 以QQ、MSN、ICQ 等聊天工具开展的网络参考咨询因受时空限制、咨询内容表达不清楚的影响，其咨询质量也大打折扣。 利用虚拟现实技术构建虚拟咨询场景， 读者与参考咨询馆员之间的交流不再是简单的文字间的传递，而是“面对面”地实景对视，并且参考咨询馆员通过控制读者的浏览器， 同步利用彼此的浏览器， 轻松直观地看到对方正在浏览的页面，进行主、被动方角色互换。 参考咨询馆员可利用推送技术向读者推送资源， 甚至还可以在读者的电脑上进行相关指导性操作， 演示整个检索过程，使二者同步使用浏览器。

传统的文献检索的流程是： 当读者有了图书借阅需求时， 先通过计算机图书检索系统查询图书的流通状态及索书号， 然后依据索书号进入开架的书库中进行实物图书获取。 这种传统的检索方式会给读者获取所需图书造成一定的障碍，如：读者因不熟悉馆藏分布而耗费大量的时间寻找图书所在的书架及图书的具体位置； 所需图书未被其他读者放回原位， 馆员未将归还的图书及时放回书架，将导致读者无法获取所需图书。 虚拟现实技术可将图书馆的整体建筑以及每本图书的三维位置详细地在三维环境中显示出来， 读者首先查询到所需图书的具体位置， 同时可以生成最优化导航路径， 即从读者当前位置到相应图书的书架位置，从而使读者能以最短的时间获取文献。

2.3.2 读者教育与培训

开展读者教育与培训，提高读者信息素养，是图书馆的一项基本职能。 目前，高校图书馆都要对新生开展入馆培训工作，如通过讲座、报告会、网络视频等形式重点向他们介绍图书馆馆藏分布及文献检索知识。 利用虚拟现实技术，建立图书馆虚拟学习系统，以情景式认知为学习形式，重点介绍图书馆服务、数字资源平台等。 这种集文字、声音、动画及手控操作于一体的学习新体验， 可提高学习者对图书馆的认知水平。 同时，基于虚拟现实技术的学习虚拟场景，节省读者到馆学习所需费用，扩大培训规模。

2.3.3 提供个性化服务

目前图书馆的个性化服务主要是通过有效地整合各个渠道的资源后向读者推荐相关信息的方式，存在着服务手段落后、资源平面化的问题。 虚拟现实技术的应用将会为图书馆为读者提供个性化服务增加新方法。 越来越多的图书馆引入了“我的图书馆”服务理念，使读者能个性化地收集组织数字资源，利用虚拟现实技术，可以给“我的图书馆”设计虚拟的馆舍，并为读者提供人物设置。 读者访问“我的图书馆”时，如同走进了摆满图书资料的小型图书馆， 通过鼠标移动就能实现人物移动和图书的取阅，使读者身临其境，直观有效地访问和利用好资源。 虚拟现实技术更贴近以人为本的理念，强调读者的使用感受。

3 结束语

虚拟现实技术的应用， 真实展现了图书馆的建筑特色、阅览环境和馆藏资源，丰富了图书馆的服务方式，扩大了图书馆的服务范围，拓展了图书馆的功能。 但因虚拟现实系统所需要的设备大都处于试验研发阶段，且设备价格普遍较高，目前只有国家图书馆和CADAL 项目采用了虚拟现实技术构建虚拟场景。 随着科技的不断进步，虚拟现实技术将“走进”图书馆，成为图书馆技术应用新的亮点。 图书馆界要关注虚拟现实技术的发展，探索虚拟现实技术在图书馆中的应用， 为读者提供更加人性化和个性化的服务， 以体现图书馆的核心价值。

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