数字图书馆中虚拟现实技术的应用研究

（湖北省图书馆，湖北武汉 430071）

虚拟现实技术（virtual reality，VR）是信息时代新兴的一种技术，起源于20世纪60年代，起初发展较为迟缓。到了80年代，该技术已发展为较成熟的技术体系。进入信息时代后，虚拟现实技术发展更为迅速，同时，被应用于计算机科学、教育、管理、金属、信息科学与情报学各个方面。从组合方面来看，VR技术属于一项高度集成技术，该技术汲取了计算机技术、人工智能、人体工程学、人机交互技术、人类行为学、多媒体技术和计算机图形学等多种技术与多学科因素，不同技术与学科互相融合、互相渗透，可给予用户良好的体验。目前，虚拟现实技术被广泛应用于数字图书馆服务管理工作中，有效促进了数字图书资源共享，能够为读者提供更好的阅读体验，使图书管理结构更为完善合理。

1 虚拟现实技术的基本定义

虚拟现实技术的英文名被正式提出于1989年，美国VPL公司的创始人之一Jaron Lanier，首次提出Virtual Reality，即虚拟现实技术，简称VR技术。此后，人们会在电视、报纸、电影、网络上频繁地接触VR技术，该技术被应用于各个领域。从基本定义来看，VR技术有广义和狭义之分。狭义视角下的VR技术是多功能化传感式交互技术、计算机三维图形自动生成和高分辨率快速显示技术的有机组合。

从结构层次来看，虚拟现实技术系统主要分为三层：第一层，输入输出设备层，该层次主要辅助设备包括显示器、数字数套、头部跟踪系统设备和立体耳机。第二层，虚拟化环境与软件系统，该层次能够具体描述虚拟环境结构及其动态特征、交互规则。第三层，计算机系统与外部设备，主要设备包括图形设备与声音合成设备。从总体系统来看，当代VR系统属于人造世界中的计算机系统，基于VR技术人们可以创设人造世界，并进行体验，感受人造世界漫游，操纵内部物体。

广义视角下的VR技术主要运用计算机技术，创建三维环境，对真实且具有多重感官的三维虚拟世界及想象中的世界进行模拟，实现三维可视化。此定义中的VR技术属于人机交互接口技术，是一种虚拟世界模拟技术。在进行人机交互接口之后，用户会通过启用VR技术再现某一特定环境，享受模拟环境带来的感官刺激，与虚拟世界内部物体进行交流，体验身临其境的效果。

从VR技术系统结构类型来看，该系统共分为四种：第一，桌面型VR技术系统。该系统以计算机或简易的图形工作站为主要支撑设备，使用计算机显示器为用户提供一个窗口体验虚拟世界。第二，沉浸式VR系统。该系统细分为投影仪VR系统、远程化VR系统、头盔式VR系统。相比而言，沉浸式VR系统的体验交互效果较好，能够为用户提供视觉、听觉、嗅觉、味觉与触觉等多重感官的良好体验，交互虚拟环境逼真、生动。第三，增强版VR系统。该系统又名增强现实化VR系统，启用该系统能够将虚拟环境与现实环境相叠加，达到虚实结合、虚中有实、实中有虚、亦真亦幻的效果。第四，分布式VR系统。该系统是将VR技术与互联网技术相结合，有效连接不同位置、不同区域内的多个用户，使广大用户共同参与同一VR环境，实现信息交互与共享。

2 数字图书馆中虚拟现实技术的应用价值

2.1 顺应社会发展需要

图书馆是保存民族文化和优秀典籍的重要机构，从基本业务内容来看，图书馆主要业务包括文献资源收集、文献资料整理、文献馆藏和书籍借阅服务。在信息时代，文献资源收集是借助信息技术对各种有价值的文献资源进行收集和提取。文献资料整理分为对根据文献内容进行分类，做好主题标引，编辑著录与目录。文献馆藏依据馆藏组织对书库进行划分，按照同类书籍排列法做好图书排列工作，清点馆藏资源，做好文献保护工作。书籍借阅工作是通过提高数据检索、查询、导读、借阅和归还等服务，满足读者的阅读需求。在信息时代，传统纸质版数据已经无法满足广大读者对海量信息资源的阅读需求，建设数字图书馆是优化图书馆服务结构、顺应时代发展趋势的最佳选择。数字图书馆属于信息资源建设基础，保存了大量的优秀文化遗产，可为广大读者提供大众化学习空间，将优秀传统文化信息化建设推广到世界各地。

数字图书馆属于大规模的信息中心平台，没有严格的时空限制，分布合理，可为读者提供更优的阅读体验。图书馆在启用四种VR技术系统的过程中可让读者体验漫游虚拟化情境，读者在阅读数字图书的同时能体验书中情境，与物体进行交互。例如，在阅读《水浒传》的同时能实现“穿越宋朝”，体验北宋时期的汴梁城，了解北宋自然环境与人文景观。

2.2 加强图书馆建设

数字图书馆馆藏资源丰富，保存了大量的传统书籍，可对这些数据进行珍藏、存储与保护，且也延伸了信息时代的图书馆服务功能，馆内有大量的集成化与数字媒体图书，读者可通过远程阅读了解图书馆及其内部藏书。

针对图书馆的馆藏建设与服务工作，国家图书馆学会颁布了《图书馆服务宣言》，指出图书馆属于开放化知识与信息中心平台，兼具实现全民阅读，构建学习型社会，提高全民文化素养和促进社会进步的责任。构建数字图书馆将VR技术应用于该图书馆工作中有助于加强现代图书馆建设，促进图书馆的和谐发展，充分履行图书馆社会教育功能，满足全民精神文化需求。

2.3 实现资源优势互补

基于虚拟现实技术下的数字图书馆，打破了传统图书馆的独立式、界限式经营管理结构，能够实现各图书馆的有机联合，促进馆藏资源共享，实现资源优势互补。当代各高校图书馆开设了数字图书馆，同时，各数字图书馆借助VR技术互相连接，有效实现了馆藏资源互补与共享。例如，清华大学的学生可以借助VR技术，阅读武汉大学图书馆内的书籍，深度体验书中内容。例如，在阅读关于武汉大学樱花研究书籍的过程中，借助VR技术系统深度体验武汉大学樱花季，欣赏樱花，从多重感官感知樱花的美丽与芳香。

3 虚拟现实技术在数字图书馆中的应用方案

3.1 构建数字图书馆虚拟空间

优化虚拟现实技术在数字图书馆中的应用方案，提高数字图书馆服务质量，首先，应充分利用虚拟现实技术，通过三网融合构建良好的虚拟空间。“三网融合”指互联网与广电网、电信网的有机融合，有助于促进网络建设发展，实现网络资源整合，延伸网络空间。其次，应在虚拟空间内搭建完善的三维模型，将书籍信息以图、文、声等不同方式纳入模型中，为读者提供虚实结合的阅读体验。例如，为关于唐朝大明宫的书籍搭建三维模型，读者在阅读该数字书籍的同时可跟随模型中的图画展览、声音讲解、文字解释、视频游览盛唐时期的大明宫，与各种景物进行交互，与讲解教师进行交流。读者也可以自由选择一个古代角色进入大明宫，例如，以皇帝、嫔妃、宫女、官员、唐代著名诗人的身份进入虚拟化大明宫，触摸宫里的饰物，在大明宫题诗等，可增添阅读体验乐趣。

3.2 优化数字图书资源建设结构

提高虚拟现实技术在数字图书馆中的应用效果，满足广大读者对数字书籍的阅读需求，必须着重优化数字图书资源建设结构，创设良好的三维虚拟环境，提高图书馆的可视化效果，完善数字图书馆互动与感应系统，使图书馆交互效果更好。

对于当代数字图书馆资源建设结构，在其优化工作中构建虚拟漫游系统较为重要，该系统可让用户在本馆自由漫步，了解内部馆藏书籍和图书馆分布结构，进行直观体验，同时享受交互式咨询服务，深入了解本馆运行机制。

读者点击屏幕上的左转、前进、右转、后退、向上、向下等手势，便可游览图书馆各个楼层及其内部结构，了解本馆真实情景，自由挑选喜欢的书籍，如同置身真实的图书馆内。

虚拟漫游系统能够将可视化书籍内容嵌入网页，读者在浏览网页的同时很容易激发求知欲，进行点击阅读，查询三维展示信息，体验虚拟在线服务，获取海量信息。

3.3 改善数字图书馆信息检索模式

完善数字图书馆信息检索模式，优化图书馆借阅服务结构，应充分启用自动化的软件检索、搜寻文献书籍，为广大读者提供便利。基于VR技术的数字图书馆自动化管理，有利于增加图书馆的利用率，节省了人力、物力，拓宽了书籍文献的选择空间和阅读时间。

VR技术能够合理规划图书馆24 h的检索服务，方便读者前来查阅，保证合理有效的开放时间，简化数字书籍借阅的流程，增加图书馆的书籍数量，使读者的借阅行为更加主动、高效。

4 结语

综上所述，优化虚拟现实技术在数字图书馆中的应用方案，提高数字图书馆服务质量，首先，应充分利用虚拟现实技术，构建良好的虚拟空间，为读者提供多重感官体验。其次，须着重优化数字图书资源建设结构，创设良好的三维虚拟环境，提高图书馆的可视化效果，满足读者对海量信息的需求。最后，应注重改善图书馆信息检索模式，便于读者借阅书籍。