元宇宙视域下虚拟数字人在图书馆服务场景中的应用研究

摘要：2021年掀起元宇宙热潮，虚拟数字人是人类应用元宇宙的初阶方式。文章基于图书馆的服务场景划分，结合元宇宙技术特征，将虚拟数字人分为四类：借阅型、咨询型、陪伴型和教育型。在此基础上，通过真人模拟和计算机模拟的方式构建虚拟数字人，最后总结分析元宇宙视域下虚拟数字人在图书馆服务场景中的应用范围，旨在为图书馆创新服务方式和提高服务质量提供借鉴参考。

关键词：元宇宙；虚拟数字人；图书馆；服务场景

中图分类号：G250.7   文献标识码：A

DOI：10.13897/j.cnki.hbkjty.2023.0009

虚拟数字人是指具有数字化外形的虚拟人物，具有一定的感知、表达和互动能力 ［1］。2021年掀起元宇宙热潮，元宇宙技术实现现实世界与虚拟世界的映射，从而构建一个与现实世界息息相关的虚拟世界。在元宇宙中，虚拟数字人作为人类应用元宇宙技术的初阶，在虚拟场景中的互动交流以及服务创新等方面发挥着重要作用。目前虚拟数字人主要应用于医疗、文娱、航空航天等领域，研究重点主要集中在案例研究［2］、技术探究［3］、模型构建［4］等方面，研究人员通过构建虚拟数字人，实现智能化创作、个性化生产、虚拟诊断等。相较于文娱、医疗等领域，虚拟数字人在图书馆领域的应用研究相对较少［5］，尚处于探索阶段。

元宇宙是指利用数字信息技术将自然世界拓展为虚拟世界和实体世界，即将单一世界变为双重世界［6］。元宇宙技术包含5G、人工智能、数字孪生等技术，具有沉浸体验、虚实相生、群体创造、虚拟社交、去中心化、人人可及等特征［7］。目前元宇宙在图书馆领域的研究主要集中在智慧图书馆建设［8］、资源管理［9］、系统设计［10］等方面，图书馆利用元宇宙技术构建智慧图书馆，实现资源自动处理和系统优化升级，为用户提供沉浸式学习体验。

因此，本文结合元宇宙的技术特征以及元宇宙视域下图书馆服务场景划分，将虚拟数字人进行功能定位，构建了符合图书馆服务场景的虚拟数字人，最后总结分析了元宇宙视域下虚拟数字人在图书馆的应用范围，旨在为图书馆的服务创新提供借鉴参考。

1 元宇宙视域下的虚拟数字人

虚拟数字人主要通过语音识别、合成、理解等多项技术构建虚拟数字形象，目前主要有两种构建方式［11］：一是真人虚拟，通过CG建模等方式创造虚拟形象，借助真人进行动作和面部捕捉完成虚拟数字人创造；二是自然虚拟，从创建、驱动、生成到交互全程通过人工智能技术完成，不需要自然人参与。虚拟数字人是人类应用元宇宙的初阶方式，在元宇宙中，虚拟数字人成为用户与虚拟世界的入口，用户可以通过与虚拟数字人进行交互，从而形成虚拟世界中的社会关系和架构［12］。

与自然人相比，虚拟数字人在图书馆知识服务、资源管理、参考咨询、学科服务等方面具有一定的优势［5］。元宇宙技术为图书馆数字化转型、服务优化升级提供有利契机。通过元宇宙技术实现多源、多模资源整理、知识发现、知识关联等，虚拟数字人可以为用户提供高质量的知识服务，促进资源共建共享，有效缓解现阶段图书馆不同系统间资源关联不强的现状；通过元宇宙技术实现精准用户画像分析，虚拟数字人可以为用户提供准确且符合个性化需求的信息服务，有效缓解现阶段图书馆用户分析不透彻的现状；元宇宙技术具有交互性强、沉浸体验等特点，虚拟数字人在虚拟世界中可以及时响应用户需求，与用户进行虚拟对话，有效消除图书馆与用户之间的屏障，缓解图书馆馆员响应不及时的现状。

2 元宇宙视域下图书馆服务场景中的虚拟数字人功能定位

元宇宙视域下图书馆的服务内容更加多元化，借助元宇宙技术为读者提供虚实结合的服务场景。图书馆主要的服务场景分为图书借阅服务场景、参考咨询服务场景、阅览服务场景和教育培训场景等。本文根据图书馆服务场景划分，结合元宇宙的技术特点，将虚拟数字人定位为借阅型、咨询型、陪伴型和教育型虚拟数字人（见图1）。借阅型虚拟数字人主要为用户提供图书文献等借阅辅助服务；咨询型虚拟数字人主要为用户提供工具书咨询、学科咨询等服务；陪伴型虚拟数字人主要陪伴用户进行自主学习和自主创造；教育型虚拟数字人主要为用户提供讲座、培训、知识竞赛、文化沙龙等服务。

2.1 借阅型虚拟数字人

借阅服务作为图书馆基础服务内容之一，借阅型虚拟数字人主要功能就是为用户提供书籍、资源等借阅服务，能够与用户进行简单对话，交互性相对较低。在此服务场景中，用户更多期望虚拟数字人能够像真实的图书馆馆员一样提供借阅服务［13］。借阅型虚拟数字人的外形需要做到与真实的图书馆馆员无差别，避免引起用户视觉不适，同时该类型的虚拟数字人可以协助用户进行资源检索和虚拟找书等服务，便于用户以最快的速度找到所需要的资源。

2.2 咨询型虚拟数字人

图书馆的参考咨询服务包含两方面内容，一是根据用户需求提供优质的工具书和检索工具，方便用户了解和利用图书馆资源；二是图书馆馆员利用参考工具书解决用户在学习、工作中遇到的问题。在此服务场景中，咨询型虚拟数字人主要功能就是为用户提供实时的参考咨询服务，与用户进行虚拟交流。在服务过程中，用户更期望虚拟数字人能够做到“随叫随到”，因此，咨詢型虚拟数字人需要充分利用元宇宙技术的实时性和交互性，及时响应用户的咨询需求，为用户提供实时的问题解答服务，增强图书馆服务场景的人性化。

2.3 陪伴型虚拟数字人

图书馆阅览服务是指图书馆提供阅览室、相关设施设备以便读者利用图书馆资源。元宇宙视域下图书馆的阅览服务更加灵活，实体空间与虚拟空间相结合，用户可以不受时空限制地进行自主学习和自主创造。在此服务场景中，陪伴型虚拟数字人主要的功能是主动提供引导服务，与用户进行交互，增强用户在场景中的熟悉感和亲切度，陪伴用户进行自主学习以及实践创造。陪伴型虚拟数字人要充分利用元宇宙技术中的深度学习、大数据、5G等技术，深入了解读者的阅读需求，实时为用户提供阅读资源、知识服务以及情感陪护，从而用户可以沉浸式体验阅览服务和创客空间服务，减少对陌生场景的不适和排斥。

2.4 教育型虚拟数字人

图书馆的教育培训服务主要通过举办各种讲座、知识竞赛等活动，以提高公众的信息素养。元宇宙去中心化和人人可及的技术特征促进图书馆的教育培训服务更加科学和人性化，用户可以实时交流，进行思想碰撞，促进用户深入了解主题活动内容。在此服务场景中，教育型虚拟数字人主要的功能是进行教育教学活动，与用户进行虚拟交流、头脑风暴、研究支持等，同时可以模拟相关主题场景，协助用户进行实践操作，增强用户的体验感。同时教育型虚拟数字人需要充分理解图书馆的主题活动目的，利用元宇宙技术增强自身知识储备，为用户提供专业知识服务以及实践辅助服务。

3 元宇宙视域下图书馆服务场景中的虚拟数字人构建流程

目前，虚拟数字人建设仍处于探索阶段，主要有两种构建方式，分别是真人模拟和计算机模拟。真人模拟的构建方式相对简单，但普适性不强，而计算机模拟的方式前期准备比较复杂，但可以应用于不同服务场景中。本文结合元宇宙视域下图书馆服务场景中的虚拟数字人定位，借鉴这两种构建方式构建元宇宙视域下图书馆服务场景中的虚拟数字人。借阅型虚拟数字人和咨询型虚拟数字人主要采用真人驱动的方式构建，陪伴型虚拟数字人和教育型虚拟数字人主要采用计算机模拟的方式构建。

3.1 真人模拟的虚拟数字人

真人模拟的虚拟数字人主要是将动作捕捉和3D仿真模拟相结合，利用摄像机捕捉图书馆馆员的一举一动，再映射到虚拟形象上。元宇宙技术下只需要借助普通相机即可精确捕捉到图书馆馆员的动作和神情，具体构建步骤如下：

（1）根据图书馆的借阅服务和参考咨询场景构思虚拟数字人的形象，对动作、神情的关键点进行3D建模；（2）对图书馆馆员和虚拟数字人关键点进行对应，关键点的数量越多，模拟的虚拟数字人的形象就会更逼真、更真实；（3）利用照相机实时捕捉图书馆馆员在借阅和参考咨询过程中不同的肢体动作、神态，完成动作和表情数据采集；（4）对虚拟数字人的语音进行仿真，合成理想状态下的语音；（5）最终合成虚拟数字人的形象，与图书馆用户进行实时互动。

3.2 计算机模拟的虚拟数字人

计算机模拟的虚拟数字人相较于真人驱动的虚拟数字人更为复杂，主要是利用深度学习算法对真人的肢体动作、神态表情、声音进行建模，具体构建步骤如下：

（1）形象设计。通过摄像头对图书馆馆员的形态、表情进行打点扫描，接着按照需求进行局部和全局扫描，重点是对眼神、神情等细节进行数据采集。（2）形象建模。主要是基于特定形象进行建模，这种建模方式是将真人与虚拟形象进行匹配，生成动漫类、卡通类形象，以适用于图书馆阅览服务和教育培训服务场景。（3）细节处理。利用深度学习算法进行细节处理，让虚拟形象更接近于真实人物的动作、表情等，高度还原真实人物的表情、肌肉的细微变化，从而可以在教育培训和阅览服务场景中自然地展现动作和表情。（4）语音合成。以语音合成技术为底层技术，根据教育培训场景和阅览服务场景设计对话文本，生成对话语音，接着将面部表情和唇部动作与生成的语音进行匹配，从而将语音和虚拟数字人进行完美融合。（5）渲染。通过计算机进行虚拟数字人在线或离线渲染，针对教育培训场景，图书馆可结合专业知识、知识图谱、语义理解等对虚拟数字人进行深度训练。

4 元宇宙视域下虚拟数字人在图书馆服务场景中的应用范围分析

虚拟数字人主要应用于图书馆的借阅服务、参考咨询服务、阅览服务和教育培训服务。根据元宇宙技术构建的虚实空间，虚拟数字人在图书馆的应用范围主要包含三方面内容：一是为用户提供符合需求的资源服务，提高用户的信息素养和数据素养；二是增进相互间的互动交流，满足用户的社交需求；三是协助研究人员进行数字人文研究，为数字人文研究提供新的概念模型和框架。

4.1 利用虚拟数字人提供资源服务

图书馆可以利用元宇宙技术创建孪生和虚拟场馆，虚拟数字人在此场馆中进行资源和知识服务。一方面，虚拟数字人作为虚拟图书馆馆员，可以为用户提供书籍导航、参考咨询、知识检索等服务，在服务过程中实时记录服务数据，为虚拟数字人深入理解用户需求奠定数据基础，不断增强虚拟数字人的互动交流能力，促进虚拟数字人升级换代。另一方面，虚拟数字人作为一种综合性数字媒介，是具备语言、行动、思考的数字人，在虚拟场景中将用户所需的资源通过图文、影像、声音等形式呈现出来，用户可以身临其境感受和利用图书馆资源，满足用户的沉浸式学习体验。

4.2 利用虚拟数字人增进互动交流

傳统服务模式下，图书馆与用户间的互动交流形式比较单一，主要是通过参考咨询的方式进行互动。元宇宙视域下图书馆通过构建虚实结合的空间，为用户搭建了实时互动交流的平台。一方面，虚拟数字人可以利用5G、大数据技术实时获取到用户需求，与用户进行实时沟通交流，以便提供最符合需求的服务，用户对服务进行评价，形成双向交流互动。同时虚拟数字人通过收集到的用户信息，针对用户特征主动提供信息服务，促进图书馆资源共享。另一方面，在虚拟场景中，用户可以以数字身份自由出入，虚拟数字人作为中间人搭建起用户间的交流桥梁，用户可以在此场景中自由发表感想、心得，产生思想碰撞，促进知识迸发。同时虚拟数字人可以利用自身庞大的数据积累实时提供知识服务，解答用户在互动交流中遇到的问题，提高图书馆的服务质量。

4.3 利用虚拟数字人协助数字人文研究

在数智时代，数字人文研究成为业界的研究重点。相较于传统人文研究，数字人文研究更加注重利用数据技术进行量化分析、文本分析、虚拟仿真等。元宇宙视域下，虚拟数字人对数字人文研究范式和研究内容产生了重要影响。图书馆虚拟数字人都是由图书馆馆员、学科老师等形象模拟而来，作为数字化身的虚拟数字人可为数字人文研究提供新的研究模型和框架内容。例如，基于事件描述自动整理案件顺序，方便研究人员进行历史案例梳理；基于历史人物交往范围生成人物关系图，便于研究人员进行历史人物社会关系网络分析；基于家族史自动生成家族树、家谱、人物年谱，有利于研究人员进行知识图谱研究等。

5 结语

元宇宙视域下图书馆的服务内容更加多元化，借助元宇宙技术可以为读者提供虚实结合的服务场景。本文在分析研究现状的基础上，结合元宇宙视域下图书馆四大服务场景，将虚拟数字人定位为借阅型、咨询型、陪伴型和教育型虚拟数字人；结合虚拟数字人构建流程，通过真人模拟的方式构建借阅型、咨询型虚拟数字人以及通过计算机模拟的方式构建陪伴型、教育型虚拟数字人；最后总结分析了元宇宙视域下图书馆虚拟数字人的应用范围：一是提供资源服务，二是促进互动交流，三是协助数字人文研究。由于元宇宙技术仍处于探索阶段，未来虚拟数字人在图书馆的应用中仍需不断加强技术的应用研究以及注重用户隐私保护，不断为用户提供高质量的服务。

参考文献

［1］程思琪，喻国明，杨嘉仪，等.虚拟数字人：一种体验性媒介——试析虚拟数字人的连接机制与媒介属性［J］.新闻界，2022（7）：12-23.

［2］胡筱，薛莲，周隽.虚拟数字人出演网络微短剧国际化传播策略——以“现象级”虚拟数字人柳夜熙为例［J］.編辑学刊，2022（5）：27-33.

［3］杨名宜，喻国明.赋能与“赋魂”：数字虚拟人的个性化建构［J］.编辑之友，2022（9）：44-50.

［4］杨志晓，范艳峰.基于云模型的虚拟人摇头动作不确定性控制［J］.计算机应用研究，2011，28（5）：1718-1720.

［5］杨新涯，涂佳琪.元宇宙视域下的图书馆虚拟服务［J］.图书馆论坛，2022，42（7）：18-24.

［6］黄欣荣，曹贤平.元宇宙的技术本质与哲学意义［J］.新疆师范大学学报（哲学社会科学版），2022，43（3）：119-126.

［7］徐祥伍，葛万宝，黄晓瑜.元宇宙+公共图书馆：虚实融生的社会教育发展新展望［J］.图书馆理论与实践，2022（5）：64-70.

［8］王晔斌，张磊.虚实相生——元宇宙视角下智慧图书馆场景实现［J］.图书馆杂志，2022，41（7）：18-24.

［9］张夏恒，李想.元宇宙概念认知及其在信息资源管理中的作用价值［J］.图书馆理论与实践，2022（5）：57-63.

［10］王效岳，高旭，白如江.面向元宇宙图书馆的增强现实系统设计研究［J］.山东理工大学学报（社会科学版），2022，38（4）：62-69.

［11］郭嘉.虚拟数字人在图书出版领域的多元身份构建研究［J］.科技与出版，2022（8）：56-63.

［12］刘宏宇，张怡然.虚拟媒介观开启的媒介人类学研究进路［J］.当代传播，2021（4）：61-65，68.

［13］Jochen， Wirtz ， et al. Brave new world： service robots in the frontline［J］. Journal of Service Management， 2018， 29（5）：907-931.

作者简介：

邱锦（1984-），女，硕士，渤海大学图书馆馆员。研究方向：读者信息服务。

（收稿日期：2022-08-28 责任编辑：张长安）

Research on the Application of Virtual Digital Human in Library Service

Scene from the Perspective of Metaverse

Qiu Jin

Abstract：2021 is the year of the metaverse. Virtual digital human is the initial way for human beings to apply the metaverse. Based on the service scene division of the library and the characteristics of the metaverse technology， this paper divides virtual digital people into four categories： borrowing type， consulting type， accompanying type and educational type. On this basis， the virtual digital human is constructed by means of human simulation and computer simulation. Finally， the application scope of virtual digital human in the library service scene under the perspective of the metaverse is summarized and analyzed， aiming to provide reference for the library to innovate the service mode and improve the service quality.

Keywords： Metaverse; Virtual Digital Human; Library; Service Scenario