数字化虚拟现实图书馆的设计与实现

郭鉴欣

摘 要： 文章从图书馆业务发展需要和读者需求出发，将虚拟现实技术、网络技术、软件开发技术、数据库技术、多媒体技术等多项技术结合起来，全面地阐述了如何利用目前流行的.Net框架、Oracle数据库管理系统结合虚拟现实技术搭建数字化虚拟现实图书馆平台。

关键词： 虚拟现实；虚拟现实图书馆；数字化图书馆；信息化建设；大数据

中图分类号：G258；TN919.82 文献标识码：A 文章编号：1674-7615（2018）04-0022-04

DOI：10.15958/j.cnki.jywhlt.2018.04.005

随着科学技术的不断发展，计算机技术的迅速更新，利用软件平台整合教学资源进行辅助教学已成为教育发展的必然趋势，各种新颖的计算机技术（虚拟现实、人工智能等等）渐渐进入人们的视野，现代教育和知识传播已步入以计算机技术为基础辅助的新阶段。

近几年，虽然数字化图书馆或专业检索在一些大学已经开始研究并予以实施，但在信息化发展的同时也面临着一些问题，读者只能通过数据库浏览关于图书的静态文字及图片，读者与知识之间缺乏一种灵活的互动方式，且因数据库厂家不同、技术不同，单一受限的信息来源和数据呈现形式衍生出许多信息孤岛，无法通过一套完整的系统实现人性化的智能检索，更无法透彻的展示图书馆的文化建设和人文氛围。之上所述，是所有图书馆在建设发展过程中都会遇到的难题甚至是瓶颈，而虚拟现实技术的出现可让这一切得到改变。

一、 平台开发方法及相关技术

（一）开发方法

针对上述问题，图书馆拟设计并搭建一个基于B/S（即Browser/Server，浏览器/服务器结构）构架的三维虚拟现实图书馆：数字化虚拟现实图书馆DVRL（Digitalize Virtual Reality Library），平台基于虚拟现实技术，通过三维建模将实景拍摄的素材组建成360°立体三维视野的虚拟图书馆，结合网络技术、数据库技术、多媒体技术，将图书馆现有实体资源和现有数据库整合于平台中，把可交互式的模拟场景、数字文献、图像、视频、音频等更好地展现在读者面前。主要实现虚拟现实漫游和图书馆实体业务（如馆藏展示、参考咨询、读者导航、学科服务等）的信息化，同时，实现从虚拟空间到数字资源（书籍、期刊、视频等等）的类现实检索过程，进入虚拟现实的场景后，读者的感官和思维活动能全面、直观的对图书馆所有楼层进行身临其境的漫游，在形象的时空中获得生动的感官体验，就如同真的到了实体图书馆一样，可快速了解图书馆内部环境、书籍摆架位置，并通过标识的移动参观漫游图书馆的每一个角落，点选平台中的书架或应用互动区，实现读者在图书馆中自主学习、导览以及查询资料。

平台将分为几部分进行建设：虚拟现实场景开发、虚拟现实环物开发、前台界面开发、逻辑代码开发、支撑数据库开发、数据采集与整合、接口开发。

（二） 平台相关技术

1虚拟現实技术

虚拟现实技术（Virtual Reality，简称VR）起源于1965年Ivan Sutherland在IFIP会议上所作的“终极的显示” 的报告。20世纪80年代美国VPL公司的创建人之一Jaron Lanier正式提出了“Virtual Reality”一词[1]。虚拟现实是利用计算机模拟产生一个三维空间的虚拟世界，而这个三维空间的虚拟世界取材于现实里面的场景，跟现实非常类似，是对现实世界的一种模拟，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的感受，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地浏览观察这个三维空间内的所有事物。虚拟现实技术的基本特征是Immersion-Interaction-Imagination（沉浸-交互-构想） [2]。

2 软件开发技术

Microsoft .NET Framework是用于Windows的新托管代码编程模型。它将强大的功能与新技术结合起来，用于构建具有视觉上引人注目的用户体验的应用程序，实现跨技术边界的无缝通信，并且能支持各种业务流程[3]。

3 数据库技术

Oracle数据库系统是一个功能强大和灵活的关系型数据库，它的安全、可靠、高效，以及对各种高端硬件平台、网络和存储技术的支持，使其成为业界主流数据库系统之一[4]。

4古籍文献加工技术

为了保证中医药古籍文献数据的完好性，数据加工采用V型冷光源扫描系统，根据专业古籍保护方法，在数据采集时对原古籍进行专业保护，可保证古籍文献在采集时不被损坏。V型冷光源扫描仪由V型玻璃架、LED冷光源照明和两台单反照相机组成，镜头选用标准定焦镜头，采集的素材进入软件系统后可对素材进行加工处理，加工好的数据文件会自动通过系统接口导入数据库。

二、平台建设目标

本平台的建设可以实现图书馆馆藏资源的集成化、立体化、数字化，一方面为教学、科研提供更好、更丰富、形式更多样化的信息服务，读者能够熟练掌握数字化图书馆信息资源分布，提高资源利用率。另一方面可以改变图书馆原有沉闷、枯燥的印象，采用一种全新的方式展示图书馆，以吸引更多的读者关注数字化图书馆，进而喜爱数字化图书馆。为实现资源共享及高校图书馆向社会开放提供新的途径。具体来说，平台的要达到以下建设目标：

第一，平台使读者有真实、身临其境的体验。这种体验就是“沉浸”或“投入”，让进入虚拟现实图书馆的读者，可以视觉旋转、视觉缩放、全景漫游，提供一个虚拟的超感知的检索及分析空间，如同真正的进入了现实图书馆一样身临其境，增加读者漫游和使用的存在感，通过感官启发读者思维的方式去加强多用户交流，提高服务质量[5]。

第二，平台提供从现实空间到资源（书籍、期刊等等）的类现实检索过程，读者进入到虚拟现实图书馆之后可以根据自己的需求选择楼层，在各个楼层书库的书架上能清晰的看见整个书库的分类情况以及各个书架的书籍分类目录，点击进入分类目录后可以阅读每本书的内容，通过虚拟和实景的结合，数据库技术、计算机编程技术和虚拟现实技术结合，读者查阅书籍和资料不需到图书馆就能通过计算机和网络能直接查阅馆藏书籍、阅读电子书籍，有身临其境之感，既方便了读者，又有效的降低了图书馆传统服务工作（如：排架、上架）的工作量。

第三，平台采用图标化设计，操作便捷。传统软件平台或数据库都需要较长的熟悉过程，往往功能越是强大的软件平台或者数据库其操作就越复杂，而平台在虚拟现实技术的技术上，在互动区和功能区采用图标化设计，解决了传统软件平台或数据库操作繁琐、熟悉时间较长的不足，给读者提供便捷的人性化服务。

第四，平台能提供丰富的、可共享的、多种形式的电子资源。平台不仅仅提供书籍和期刊的电子资源，还提供大量的图片、音像、视频、虚拟环物数据，电子资源与馆藏书籍的随书光盘资源结合起来，将随书光盘的内容打包与书籍整合在一起，读者在浏览书籍内容的同时还可以浏览、下载随书光盘的资料。

第五，平台不间断、无地点限制的开放各种资源，尤其是贵阳中医学院古籍馆、民族医药文化馆和校史陈列室等一些极其珍贵的资源，为了保护这些珍贵的资源，我院图书馆部分的展馆是分时开放的，读者不能在任意的时间查阅、浏览这些资源，而数字化虚拟现实图书馆的搭建完美的解决了这一问题，既能保护珍贵资源，又能通过计算机和互联网技术，平台是24小时不间断的开放、用户或读者没有地点限制的网上图书馆，真正做到人性化服务，既弥补经费不足和人才资源紧缺的问题，又提高了读者查阅文献的速度和效率。

第六，平台的数据层是一个完全开放化的动态系统，读者可以不受任何限制地获取图书馆的数据，数据源随着时间的推移和知识的更新，不断淘汰旧数据、补充新数据，保证平台信息资和数据的使用价值。

三、 平台详细设计

（一）框架设计

平台基于B/S（Browser/Server）构架，采用.NET构架、C#语言进行逻辑代码开发，Oracle数据库系统进行数据库搭建， DIV和CSS的WEB设计标准实现前台界面的设计。总体框架上分为以下几个部分：虚拟现实图书馆、大数据应用中心、支撑数据库、后台管理中心、古籍数据加工系统、数据库接口、二次开发接口、支撑硬件系统、备份系统。

（二）功能模块设计

为了使读者有真正身临其境的体验，结合图书馆实体业务流程和馆藏分布情况，平台以图书馆实际业务功能分区作为导览基础，平台功能模块主要分为：

图书馆大厅、社科及自然科学书库、医药卫生书库、外文书库、密集书库、精品书库、民族医药文化馆、古籍馆、校史成列馆、名老中医展示区、数字体验区、自助学习区、研讨区、学术报告厅。

（三） 数据库设计

在本平台的所有动态逻辑功能模块通过C# ADO.NET逻辑代码与数据库表相连。后台数据库中逻辑关系通过主键、外键等联系起来[3]。平台读者与资源的E-R图如下图2所示：

（四） 建设效果

数字化虚拟现实图书馆项目已完成一期3层甲秀校区虚拟现实图书馆和二期8层花溪校区虚拟现实图书馆的建设。平台的建设牢牢把握学校教学科研发展方向，结合图书館业务需求，将虚拟现实、可视化、智能化、软件开发、数据库、多媒体等多项技术引入传统的图书馆业务及服务领域，通过身临其境的阅读感受激发读者的创造性思维，让信息技术融于教育的各个环节，使信息工具成为辅助教学、科学研究、图书管理的重要手段，拓展了读者的信息渠道和知识视野，帮助读者更快捷高效的分析信息、处理信息、获取信息，能有力地促进了信息交换和知识共享，以吸引更多的读者关注图书馆、喜爱图书馆，为高校图书馆向社会开放提供新途径。

结语

贵阳中医学院虚拟现实数字图书馆（D.V.R.L）项目采取与软件企业联合开发模式，是贵阳中医学院图书馆多年在业务和服务发展上努力探索的结果，平台整合图书馆丰富的现有数字资源，服务功能完善、可视性强，实现从虚拟空间到数字资源的类现实检索过程，并为读者提供身临其境般的阅读体验。平台功能强大，生动直观，可操作性强，提高了图书馆的影响力和资源利用率，节约了大量的人力资源和培训成本，对图书馆业务发展和服务建设、中医药人才培养、教学科研和重点学科建设方面起到积极推动作用。

参考文献：

[1] 王健美，张旭，王勇，赵蕴华.美国虚拟现实技术发展现状、政策及对我国的启示[J].科技管理研究.2010，30（12）.

[2] 李长山.虚拟现实技术及其应用[M].北京：石油工业出版社，2006.

[3] Christian Nagel.C高级编程（第10版）[M].李铭，译.北京：清华大学出版社，2017.

[4] Thomas Kyte、Darl Kuhn.Oracle编程艺术：深入理解数据库体系结构（第 3 版） [M].北京：人民邮电出版社，2016.

[5] 李旭芬，赵建有.虚拟现实图书馆[M].西安：西北工业大学出版社，2014.

（责任编辑 蒲应秋）

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