数字图书馆中虚拟现实技术的应用

2022-07-07王游滨

电子技术与软件工程 2022年6期

王游滨

（贵州财经大学贵州省贵阳市 550004）

所谓虚拟现实技术（Virtual Reality）最早起源于美国，随后在日本、英国等各个发达国家全面发展普及。作为一种全新的实用性技术，虚拟现实技术其中囊括了大量智能化技术内容，例如人工智能技术、电子信息技术、计算机技术以及仿真技术等等。该技术的基本实现方式就是通过计算机模拟虚拟环境为人类带来一种环境沉浸感体验，确保虚拟与现实相互结合，创建虚拟世界背景下的计算机仿真系统。目前，虚拟现实技术已经被广泛应用于各个行业领域，例如军事、医疗、工业、游戏娱乐以及公共服务领域中。

1 虚拟现实技术的基本特征与分类类型

1.1 虚拟现实技术的基本特征

虚拟现实技术所创建的多重感知虚拟世界是全方位的，它能够从视、听、感、触、嗅等多重方面创建完全虚拟世界，甚至实现现实世界的虚拟化再现，即“实中有虚、虚中有实”，如此所营造的沉浸式体验遍及人类五感，这种沉浸交互式体验需要计算机系统具有强大的处理能力。如果从技术实现狭义角度来谈，目前的虚拟现实技术还专门设置了人间动作计算侧脸系统，它能够实现人类与VR技术的相互互动作用，主要对动作进行实时计算测量，体现传感器技术应用的巨大优势。主要是基于人类感官优化信息显示机制，确保输出设备构成模拟系统。再者就是利用虚拟现实技术来生成虚拟世界，分析虚拟动作的执行与反馈过程，形成因果关系机制，构建虚拟现实技术系统。

可以了解到，虚拟现实技术中就表现出三大突出特征，分别是沉浸感（Immersion）、交互感（Interaction）以及想象力（Imagination），它们也被称之为虚拟现实技术的“3I”特征。就这一“3I”特征来看，它主要是利用计算机图形学来构造高真实度的仿真模拟世界，其中的所有合成技术都并非静态技术，而是对于用户所做出的输入动态响应，如此就能体现出技术应用的实时交互性。当然，这些实时交互性技术命令也会随时变化。目前，在数字图书馆参考咨询服务模块中就大量采用到了可视化技术内容，例如将传统馆藏中的某些珍贵古籍善本进行三维信息化转化处理，确保读者在打开古籍善本后能够获得相对逼真体验。

1.2 虚拟现实技术的分类类型

就虚拟现实技术的沉浸感与交互感程度不同，技术本身也能实现各种类型分类，其中就包括了桌面式VR系统、增强式VR系统、沉浸式VR系统以及分布式VR系统。就以桌面式VR系统为例，它就广泛被应用于计算机图形工作站中，目前也是数字图书馆中的主要技术设备，能够为用户体验虚拟世界创建窗口，因此它也被称之为“窗口VR系统”，这一系统所构建的三维虚拟空间需要体验者充分借助各种技术工具展开操作。例如桌面式VR系统就是如此，体验者能够与现实环境相互隔离，并完全沉浸于虚拟世界中，同时配合系统所提供的空间跟踪功能来实现对桌面式VR系统的有效应用，体现技术应用优越性。再者就是分布式VR系统，它直接与互联网相互结合，将VR技术应用又提升到一个新高度上，它在充分利用分布性技术内容过程中也能实现对于信息资源的有效推送，确保数字图书馆参考咨询功能模块能够协同服务于系统中。在数字图书馆中，分布式VR系统的应用前景相当广阔，它在通过网络为用户提供信息服务同时，构建虚拟空间，实现部分三维信息资源服务，并确保VR技术参考咨询服务功能应用到位。

图1：VR虚拟现实技术图书馆基本功能示意图

2 虚拟现实技术在数字图书馆中的应用可行性

在数字图书馆中，虚拟现实技术被广泛应用，在建立“三网”融合与物联网建设体系中确保网络与传感设备应用支持到位。在这其中，VR技术就与RFID技术相互融合。

就数字图书馆而言，他们希望运用到增强虚拟现实技术系统，由此构建相对完整的知识定位系统，面向未来互联网发展机制分析信息模块技术模式，如此确保该技术被广泛应用于社会文化与大众媒介中，确保图书馆中公众信息传播技术应用到位，这也是对于传统图书馆在信息时代的一种有效延伸。当然，为了发展数字图书馆，还必须解决信息孤岛问题，利用信息处理技术获取并组织优化信息服务内容，确保数字图书馆中大型业务处理系统能够被有效开发，彻底改善信息服务技术方式，不断提高数字图书馆的社会影响力，如此对于加快数字图书馆发展建设作用较大，体现了虚拟现实技术在数字图书馆中的应用可行性。当然，虚拟现实技术也能被更好应用于数字图书馆的资源建设过程中，保证各种公共信息管理与数据传播过程有效优化，体现数字图书馆的现实社会服务属性，在利用新型信息资源组织与信息传播服务技术内容过程中实现对传统图书馆资源组织模式的有效突破。在借助计算机网络与虚拟现实技术创建图书馆中知识分类与精准检索技术手段过程中，也基本实现了对于数据信息的有效整序，确保配置VR技术运行环境与实际服务环境基本一致，满足数字化资源与用户、图书馆管理人员的亲密接触。例如VR数字手套就是如此，它在指引用户翻阅图书馆古籍善本过程中就利用VR系统创建三维虚拟物体，这其中就包括了一维符号、二维表格图片以及三维立体信息，真正追求并实现了数字图书馆的馆藏内容立体化服务。

3 虚拟现实技术在数字图书馆中的应用实践要点

虚拟现实技术目前已经被广泛应用于数字图书馆中，其实践技术应用要点大体有三：虚拟空间中的技术应用、信息资源建设的技术应用以及信息检索、参考咨询的技术应用，下文就结合这3点技术实践要点展开详细分析。

3.1 虚拟空间中的虚拟现实技术应用

数字图书馆希望利用虚拟现实技术创建虚拟空间，其中就包括了经典的VRML图书馆虚拟空间设计。所谓VRML（Virtual Reality Modeling Language）即虚拟现实建模语言。该语言不同于传统的HTML语言，它所描述的并非是2D的Web Page格式内容，而是3D环境下的基础目标布局，结合数字化信息技术内容创建虚拟现实世界，基于技术交叉点内容分析虚拟现实建模语言，形成VRML。所以说，VRML技术也是目前数字图书馆创建虚拟空间中所运用到的最有效、最快捷技软件实现技术方法。

具体来讲，在数字图书馆中所创建的虚拟空间交互环境中，主要通过多领域技术分析来实现虚拟服务，参考图2。

图2：VRML技术的基本工作原理示意图

如图2，VRML技术所提供的交互动画全由事件驱动完成，分别是从路由语句传输事件数据功能、外部程序接口写入直接事件数据功能。

在数字图书馆的虚拟空间设计过程中，利用VRML技术就能创建软件瀑布开发模型，其中还能衍生出渐进式开发模型，这里着重分析软件瀑布开发模型。为高效率且快速创建数字图书馆中的逼真三维立体图，形成图书馆虚拟场景，还需要利用软件瀑布开发模型。在利用VRML技术中的软件瀑布开发模型时，需要保证计算机实现视觉为主的全方位交互机制，确保读者能够利用数字图书馆这一智能化工具来设计虚拟场景，它其中就遵循了软件瀑布开发模型开发技术理念，其中就包括了详细设计和编程设计等设计项目。在软件瀑布开发模型设计开发过程中，主要运用到了计算机建模语言VRML的VRMLPad开发工具设计编码，集成测试机制展开图书馆虚拟空间的综合测试过程，在调试数据过程中解决错误问题，满足虚拟空间中的某些新增功能开发过程。

图3：基于虚拟现实技术的远程实验教育策略模型

在数字图书馆中，VRML主要被运用于二维平面图像（图书馆地图指示）以及三维场景建模（图书检索）服务体系中，确保为数字图书馆创建虚拟场景，让读者用户更加直观、清晰认识馆内虚拟空间，进而产生一种线上浏览图书馆服务就有身临其境的临场感。就功能模块体现来讲，数字图书馆中就包括了VRML技术支持下的网上馆舍漫游模块、自助服务模块等等，如此可确保读者用户通过更多方式享受来自于数字图书馆的各种服务项目，使得阅读浏览体验更加畅快。

3.2 信息资源建设的虚拟技术应用

目前国内许多数字图书馆正在大力开展信息资源建设，这其中也运用到了虚拟现实技术，追求实现可视化三维资源信息建设，有效促进填数字图书馆服务方式多元化发展。在将传统图书馆中许多珍贵馆藏发扬光大过程中，信息资源建设体系就变得格外重要，例如数字图书馆就专门为古籍善本创建了三维建模，确保传统纸本资料不会被物理化学环境所破坏，转化为电子版本继续保存，这也在一定程度上解决了传统图书馆中古籍善本无法对外借阅、其无法实现充分利用的尴尬境遇。具体来讲，在数字图书馆中就利用到了VR三维建模功能，实现馆藏资源三维数字化。而读者用户就能通过互联网配合APP软件随时随地翻阅古籍善本，查阅自己所需要的各种宝贵资料。另外，数字图书馆也会建设“虚拟现实读者站”，为读者用户提供科线装图书书函操作系统，确保读者用户能够通多电子翻书设备，主要来讲还要根据数字图书馆的实际情况配置而定，保证虚拟现实技术能够深度丰富数字图书馆的信息资源内涵。

当然，在利用虚拟现实技术对数字图书馆中的三维信息资源空间进行建设过程中，也希望利用到CADAL项目，配合VRML技术语言来实现对馆藏信息资源的三维建模建设，降低数字化服务难度。比如说某数字图书馆中拥有珍贵的甲骨拓片，为实现其在二维图像下的大量不同角度转换（如三维自由转换），以供读者用户自由全方位观赏，某图书馆就启动了虚拟现实技术支持下的CADAL项目，利用CADAL阅览器来实现对于甲骨拓片书函的有效转化，设计三维立体书架，开启虚拟空间漫游功能，设计虚拟现实图书馆自动排架系统，建立图书馆数据库数据增长模型，进而实现对图书信息的快速完整同步，体现电子资源阅览服务功能有效优化过程。考虑到CADAL项目的桌面VR系统属性，它也能被应用于数字图书馆的其他硬件设备接口中，创建CADAL纯软件VR技术分析机制，确保数字图书馆虚拟服务功能与虚拟资源空间多元化发展建设。

3.3 信息检索与参考咨询模块的虚拟技术应用

在充分这一虚拟现实技术过程中，必须保证数字图书馆可以构建良好的信息检索模块，确保信息可视化技术应用有效实现。简言之，要将数据集中抽象表达出来，并形成语义关系有效转化和展示。在信息检索可视化操作过程中主要结合可视化信息展示与检索过程来建立信息检索与信息组织方式之间的相关关联关系，保证基于信息检索层面展开良好的信息组织优化优势，确保在信息检索功能模块中构建相关技术体系，优化相关功能内容。就目前看来，结合数字图书馆分析虚拟现实技术应用过程，确保提问查询与浏览信息检索机制优化相关技术优化模式，确保结合信息查找分析相关技术手段，优化相关优缺点内容，做到对于技术内容的优化补充过程。在结合提问查询与浏览过程中分析信息检索功能，进而实现对信息检索可视化环境的有效调整，保证创建3种技术模式，具体如下：首先第一种应该是QB模式（Query Searching and Browsing），在这一模式中需要结合信息检索系统创建信息管理过程，优化检索技术模式，获得检索结果有效可视化操作调整；其次第二种是BQ模式（Browsing and Query Searching），结合这一模式可以创建良好的可视化信息集合技术体系，保证用户应用信息检索结果方面游刃有余；最后第三种属于浏览为主的BQ模式，该模式在满足用户上述两种要求方面表现非常出色。

在充分运用虚拟现实技术中的可视化技术过程中，数字图书馆也可以打造OPAC（Online Public Access Catalogue）技术服务体系，如此可以帮助用户在信息检索过程中任意搜索各种图书馆馆藏资源，同时在针对读者用户进行服务过程中，需要保证过滤功能模块发挥出色，结合隐藏图书书目相关信息内容分析其知识体系与信息特征构建过程，这对于提高读者用户的整体信息检索效率帮助较大。在结合可视化多维度视图内容分析语义层面需要结合用户决策有效优化，保证能够从知识层面优化管理技术内容，保证信息与知识内在联系有效优化，保证信息检索查全率与查准率有效提升。在配合可视化技术对OPAC内容进行分析过程，则需要结合整体检索过程中保证传统信息检索技术有效应用，有效提高人机对话与交互环境建设到位，确保用户认知能力融入信息检索过程，确保虚拟现实技术的高度一致性有效体现，如此对于数字图书馆信息检索可视化技术应用非常有利。

在数字图书馆中，基于虚拟现实技术设计的咨询模块也会面向读者用户提供丰富多元的服务功能内容，在深度分析模块相关过程过程中需要结合咨询过程分析用户交互内容，确保读者用户能够在图书馆过程中分析相关问题，建立虚拟现实技术背景下的多媒体技术应用条件，这其中就包括了人工智能AI技术、分布技术等诸多技术内容。在确保体验特征分析到位过程中，需要保证数字图书馆参考咨询服务模块有效调整，满足数字图书馆服务创新到位，结合虚拟现实技术保证数字图书馆参考咨询应用技术有效应用到位。它使得数字图书馆深受软硬件、网络条件的限制。就目前阶段而言，数字图书馆中可以开展基于虚拟现实技术的可视化虚拟互动技术内容结合虚拟空间会议分析相关应用内容，确保数字图书馆参考咨询过程建立可视化技术内容，确保图书馆尝试可视化数字参考咨询到位，例如像美国的俄亥俄州立大学中就专门设计了虚拟空间会议系统，其系统技术应用主要结合数字图书馆参考咨询可视化内容分析数字参考咨询内容，保证创建食品参考咨询系统VIRS（Video IM Reference System）。这一参考咨询系统不仅提供AOL Instant Messenger、Yahoo Messenger、MSN Messenger 3种即时通讯参考咨询方式。总体来讲，就是结合馆内免费电话系统创建“Skype a Librarian”，就是要结合视频即时通讯技术方式来咨询提问内容，确保技术应用服务内容到位。而在美国亚利桑那州立大学中，则需要在大学数字图书馆中建立视频博客服务系统，确保结合图书查询、图书馆开展过程展示短视频内容，确保数字图书馆应用服务优化到位，满足咨询服务技术要求。而在国内，像上海交通大学图书馆中就配合Emaill以及QQ视频相互结合方式提供多元化、多模块参考咨询服务，保证与多个大学建立相互合作关系，确保图书馆宣传过程分析相关视频内容，满足大学中数字图书馆服务的全面升级与优化过程。

在数字图书馆中，也会采用到是随机进入式教育策略，展开图书馆教育过程，更好服务读者用户，这种策略充分考虑到图书馆数字化教育环境中中所涉及事物的复杂性与多面性，它实现了对知识表征的有效呈现，擅长从不同侧面以不同理解方式来考虑理解问题。基于虚拟现实技术的随机进入式实验远程教育过程中，主要包括教育主题确立、创设不同研究侧面、构建实验学习主题的多维虚拟情境、然后让读者用户在情境中自主探索以获得自己中意的学习途径，从而实现最终互动学习交流评价。

基于图3的虚拟现实远程实验教育服务策略模型，本文给出具体的教学流程，如下：

创设虚拟情境，启发引导过程→明确实验目标→锁定实验内容→展开自主学习，独立探索过程→实现交流及协作学习→自我评价及反思。

整个教育服务过程是基于真实人物情境驱动而成的，它能够促进学习者主动参与学习的能力，也能满足远程实验教学所需要的学生自主实践要求，提高学习者自我参与程度，鼓励他们更为客观的看待学习成果和自身经验，从而最终学会如何学习。这里同时也采用到了VRML虚拟实验系统要在远程教育服务系统的基础之上来构建，它应该将实验教学内容、设备、教师指导内容、学生操作、评价考核机制有机融合进去并最终集成形成实验机制。如此对于更好利用数字化虚拟技术服务大众是非常有帮助的，非常值得学习借鉴与实践引用。