虚拟现实技术在图书馆的应用

徐 斌

（邯郸职业技术学院图书馆，河北邯郸 056005）

1 前言

虚拟现实技术（Virtual Reality，简称 VR），又称“灵境技术”、“虚拟环境”、“赛伯空间”等，这项技术原来是美国军方开发研究出来的一项计算机技术，主要用于军事上的仿真。一直到20世纪80年代末，虚拟现实技术才开始作为一个较完整的体系而受到人们的极大关注。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。它是科学技术进步的结晶，集中体现了计算机技术、计算机图形学、传感技术、人体工程学、人机交互理论等多个领域的最新成果。虚拟现实技术的发展与普及，对我们有十分重大的意义。它改变了过去人与计算机之间枯燥、生硬、被动的交流方式，使人机之间的交互变得更加人性化，为人机交互界面开创了新的研究领域，为数字工程的应用提供了新的界面平台，为各行各业提供了新的拓展方式。

2 虚拟现实技术

2.1 虚拟现实技术的概念

虚拟现实技术的概念分为狭义和广义两种。所谓狭义的，被认为是一种先进的人机交互方式，在此环境中，用户看到的是彩色的、立体的景象，听到的是虚拟环境中的声响，手、脚等可以感受到虚拟环境反馈给他的作用力，由此使用户产生一种身临其境的感觉。广义上解释，即对三维可视化的或真实三维世界的模拟。它不仅仅是一种界面，更主要的部分是内部的模拟。就目前虚拟现实技术的应用来看，更多的技术体现的是狭义的概念，而且更容易实现和应用。其概念中所提到人机交互界面采用虚拟现实的方式界面，对某个特定环境真实再现后，用户通过自然的方式接受和响应模拟环境的各种感官刺激，与虚拟世界中的人及物体进行思想和行为等方面的交流，使用户产生身临其境的感觉。虚拟现实的最大特点是用户可以用自然方式与虚拟环境进行交互操作，改变了过去人类除了亲身经历，就只能间接了解环境的模式，从而有效地扩展了自己的认知手段和领域。虚拟技术在各行各业都得到了不同程度的发展，并且越来越显示出广阔的应用前景。虚拟现实技术将使众多传统行业和产业发生革命性的改变。

2.2 虚拟现实技术的分类

按狭义的概念描述的虚拟现实技术也有较多种类，我们从使用角度出发，按照使用者感受的投入程度以及规模由小到大分类，大体上可以分为三类。

2.2.1 桌面级虚拟现实

桌面级技术主要利用个人计算机来实现，使用者通过屏幕或投影等来观看所虚拟的环境，一般使用第一人称视角或可以切换第三人称视角观看。利用键盘，鼠标等外部设备操控虚拟世界中的物体，比如行走轨迹、门窗等。桌面级技术主要特点是成本较低，容易实现。但使用者在虚拟环境中的投入程度较小。在这一级技术中较为成熟的有基于静态图像的虚拟现实技术。它采用连续拍摄的图像和视频，在计算机中拼接以建立实景化虚拟空间，比如360全景技术。通过在图像或视频中建立链接和操控按钮，来实现对场景的变化和物体的控制。而另一种技术VRML（虚拟现实造型语言）则适用于网络环境，它采用描述性的文本语言描述基本的三维物体的造型，通过一定的控制，将这些基本的三维造型组合成虚拟场景，当浏览器浏览这些文本描述信息时，在本地进行解释执行，生成虚拟的三维场景。VRML的最大特点在于利用文本描述三维空间，使得虚拟现实得以在互联网网上实现。另外还有桌面CAD系统，利用Open GL、DirectDraw等桌面三维图形绘制技术对虚拟世界进行建模。桌面级虚拟技术较为成熟和易于实现，但此种技术较多受制于计算机的计算性能。

2.2.2 投入的虚拟现实

相比桌面级虚拟技术，这一级的虚拟技术给使用者一种完全投入的体验。它利用头盔式显示器或其它设备，把参与者的视觉、听觉和其它感觉封闭起来，并提供一个新的、虚拟的感觉空间，并利用位置跟踪器、数据手套、其它手控输入设备、声音等使得参与者产生一种身在虚拟环境中、并能全心投入和沉浸其中的感觉。利用多种数据采集设备，可以将自身数据化虚拟化成为虚拟世界的一份子，让使用者有很强的代入感，也称之为沉浸式的虚拟现实。由于设备和应用环境的构建问题，实现难度较大。在实现方式上分为投影式、头盔式、远程存在等几类。

2.1.3 分布式虚拟现实

这一级的技术实际上可以看做是虚拟现实技术和网络通信技术的有机融合。它是基于网络的虚拟环境，在这个环境中，位于不同物理环境位置的多个用户或多个虚拟环境通过网络相连接，或者多个用户同时参加一个虚拟现实环境，通过计算机与其他用户进行交互，并共享信息。在这一级系统中，多个用户可通过网络对同一虚拟世界进行观察和交互，以达到协同工作的目的。

3 虚拟现实技术的应用

虚拟现实技术使参与者处于一个身临其境的、具有完善交互作用能力的、能帮助启发构思的信息环境。使人不仅仅通过听读文字来获取信息，而是通过与所处环境的交互作用，利用人本身接触事物的感知和认知能力，以全方位的方式获得各式各样的信息。随着数字图书馆的成熟和图书馆馆舍面积不断增大，在对读者服务的诸多方面可以借助虚拟现实技术来为读者提供更好的体验。中国国家图书馆已经应用了虚拟现实技术，使用一块长7米宽3米的巨型屏幕，利用手势识别技术控制。可以使读者虚拟的参观整个图书馆，可以实现与虚拟环境的交互和自由漫游，以了解新图书馆的布局和业务分部，犹如身临其境。

3.1 读者的入馆培训

入馆培训是提高图书馆使用效率和让读者充分利用图书馆的重要途径。不管对于公共馆还是高校图书馆，读者的入馆培训都是十分重要的。培训内容主要有图书馆重要性、借阅图书的流程方法、馆藏分布、规章制度等。以往的培训往往是以课堂式教学的方式进行。这种利用文字和图片的平面形式，读者并不能很快接受，更不能很快“对号入座”。而借助于虚拟现实技术，通过虚拟路径演示可以把各个部门的职能和借阅图书的流程用更为直观的方式介绍给读者，与真实馆建一模一样的虚拟化场景让读者身临其境，可以使读者对图书馆有个整体的认识，这对于一些场馆面积较大和馆藏结构较复杂的图书馆尤为适用。将一些规章制度的介绍用音频或动画的形式体现在虚拟环境里，这样能让读者更加容易接受和理解。

3.2 馆内导航

现在的图书馆，不论是公共图书馆还是高校图书馆，随着读者多种需求的增加，馆舍面积和藏书规模也大大增加。图书馆的功能也从单一的借阅图书拓展成了集合多种学习功能的综合信息中心。图书馆越来越大、功能越来越强大、结构也越来越复杂。对于初入图书馆的读者而言，想要迅速地使用好图书馆得到自己所需的资料是相当困难的。而使用虚拟现实技术对图书馆的各功能部门进行细致化的建模，使读者可以更方便、全面、快速地认识图书馆。随着移动智能设备的广泛应用，可以让读者在图书馆游览时通过手机来访问虚拟图书馆，随时定位自己的位置和所需访问部门的位置，来大大提高读者使用图书馆的效率。

3.3 馆藏分布优化

随着图书馆的发展，馆舍面积增大，图书分类上架可以安排的更加细致。因为图书上架后不容易再大规模地调整，所以，图书排架定位这样的工作要一开始就做好。但如何定位排架，这样的安排是否更能被读者所接受还不好确定。现在，可以借助于虚拟现实技术，将藏书排架工作在虚拟图书馆中去做，并通过网络开放给读者，通过虚拟环境中的使用，让读者们有一个切实的体会。最后可以汇总读者们的建议再进行调整，并根据最优方案最终确定实际馆藏的排架方案，由此可以使图书馆馆藏分布更加贴近读者的使用，更人性化，并且也节约了大量时间和人力。

4 展望

虚拟现实技术这种呈现了多维度信息的虚拟环境，将为参与者以最直观的最有效的方式接触新事物、掌握新技能提供前所未有的新途径。虚拟现实技术出现的较早，发展到现在也比较成熟，在很多领域得到了应用。而随着移动智能技术和网络技术的高速发展，虚拟现实技术也在不断融合和进步，可以想象，手持终端结合虚拟现实技术将在个人体验和便利导航定位服务方面获得更大的发展;全息投影和智能语音服务与虚拟现实相结合，在图书馆这样的场馆中会发挥更大的作用，提供给读者更加便捷和有效率的服务。使得去图书馆不仅仅是获取知识，也是一次体验科技改变生活的旅程。

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