數字圖書館中虛擬現實技術的應用研究

（湖北省圖書館，湖北武漢 430071）

虛擬現實技術（virtual reality，VR）是信息時代新興的一種技術，起源于20世紀60年代，起初發展較為遲緩。到了80年代，該技術已發展為較成熟的技術體系。進入信息時代后，虛擬現實技術發展更為迅速，同時，被應用于計算機科學、教育、管理、金屬、信息科學與情報學各個方面。從組合方面來看，VR技術屬于一項高度集成技術，該技術汲取了計算機技術、人工智能、人體工程學、人機交互技術、人類行為學、多媒體技術和計算機圖形學等多種技術與多學科因素，不同技術與學科互相融合、互相滲透，可給予用戶良好的體驗。目前，虛擬現實技術被廣泛應用于數字圖書館服務管理工作中，有效促進了數字圖書資源共享，能夠為讀者提供更好的閱讀體驗，使圖書管理結構更為完善合理。

1 虛擬現實技術的基本定義

虛擬現實技術的英文名被正式提出于1989年，美國VPL公司的創始人之一Jaron Lanier，首次提出Virtual Reality，即虛擬現實技術，簡稱VR技術。此后，人們會在電視、報紙、電影、網絡上頻繁地接觸VR技術，該技術被應用于各個領域。從基本定義來看，VR技術有廣義和狹義之分。狹義視角下的VR技術是多功能化傳感式交互技術、計算機三維圖形自動生成和高分辨率快速顯示技術的有機組合。

從結構層次來看，虛擬現實技術系統主要分為三層：第一層，輸入輸出設備層，該層次主要輔助設備包括顯示器、數字數套、頭部跟蹤系統設備和立體耳機。第二層，虛擬化環境與軟件系統，該層次能夠具體描述虛擬環境結構及其動態特征、交互規則。第三層，計算機系統與外部設備，主要設備包括圖形設備與聲音合成設備。從總體系統來看，當代VR系統屬于人造世界中的計算機系統，基于VR技術人們可以創設人造世界，并進行體驗，感受人造世界漫游，操縱內部物體。

廣義視角下的VR技術主要運用計算機技術，創建三維環境，對真實且具有多重感官的三維虛擬世界及想象中的世界進行模擬，實現三維可視化。此定義中的VR技術屬于人機交互接口技術，是一種虛擬世界模擬技術。在進行人機交互接口之后，用戶會通過啟用VR技術再現某一特定環境，享受模擬環境帶來的感官刺激，與虛擬世界內部物體進行交流，體驗身臨其境的效果。

從VR技術系統結構類型來看，該系統共分為四種：第一，桌面型VR技術系統。該系統以計算機或簡易的圖形工作站為主要支撐設備，使用計算機顯示器為用戶提供一個窗口體驗虛擬世界。第二，沉浸式VR系統。該系統細分為投影儀VR系統、遠程化VR系統、頭盔式VR系統。相比而言，沉浸式VR系統的體驗交互效果較好，能夠為用戶提供視覺、聽覺、嗅覺、味覺與觸覺等多重感官的良好體驗，交互虛擬環境逼真、生動。第三，增強版VR系統。該系統又名增強現實化VR系統，啟用該系統能夠將虛擬環境與現實環境相疊加，達到虛實結合、虛中有實、實中有虛、亦真亦幻的效果。第四，分布式VR系統。該系統是將VR技術與互聯網技術相結合，有效連接不同位置、不同區域內的多個用戶，使廣大用戶共同參與同一VR環境，實現信息交互與共享。

2 數字圖書館中虛擬現實技術的應用價值

2.1 順應社會發展需要

圖書館是保存民族文化和優秀典籍的重要機構，從基本業務內容來看，圖書館主要業務包括文獻資源收集、文獻資料整理、文獻館藏和書籍借閱服務。在信息時代，文獻資源收集是借助信息技術對各種有價值的文獻資源進行收集和提取。文獻資料整理分為對根據文獻內容進行分類，做好主題標引，編輯著錄與目錄。文獻館藏依據館藏組織對書庫進行劃分，按照同類書籍排列法做好圖書排列工作，清點館藏資源，做好文獻保護工作。書籍借閱工作是通過提高數據檢索、查詢、導讀、借閱和歸還等服務，滿足讀者的閱讀需求。在信息時代，傳統紙質版數據已經無法滿足廣大讀者對海量信息資源的閱讀需求，建設數字圖書館是優化圖書館服務結構、順應時代發展趨勢的最佳選擇。數字圖書館屬于信息資源建設基礎，保存了大量的優秀文化遺產，可為廣大讀者提供大眾化學習空間，將優秀傳統文化信息化建設推廣到世界各地。

數字圖書館屬于大規模的信息中心平臺，沒有嚴格的時空限制，分布合理，可為讀者提供更優的閱讀體驗。圖書館在啟用四種VR技術系統的過程中可讓讀者體驗漫游虛擬化情境，讀者在閱讀數字圖書的同時能體驗書中情境，與物體進行交互。例如，在閱讀《水滸傳》的同時能實現“穿越宋朝”，體驗北宋時期的汴梁城，了解北宋自然環境與人文景觀。

2.2 加強圖書館建設

數字圖書館館藏資源豐富，保存了大量的傳統書籍，可對這些數據進行珍藏、存儲與保護，且也延伸了信息時代的圖書館服務功能，館內有大量的集成化與數字媒體圖書，讀者可通過遠程閱讀了解圖書館及其內部藏書。

針對圖書館的館藏建設與服務工作，國家圖書館學會頒布了《圖書館服務宣言》，指出圖書館屬于開放化知識與信息中心平臺，兼具實現全民閱讀，構建學習型社會，提高全民文化素養和促進社會進步的責任。構建數字圖書館將VR技術應用于該圖書館工作中有助于加強現代圖書館建設，促進圖書館的和諧發展，充分履行圖書館社會教育功能，滿足全民精神文化需求。

2.3 實現資源優勢互補

基于虛擬現實技術下的數字圖書館，打破了傳統圖書館的獨立式、界限式經營管理結構，能夠實現各圖書館的有機聯合，促進館藏資源共享，實現資源優勢互補。當代各高校圖書館開設了數字圖書館，同時，各數字圖書館借助VR技術互相連接，有效實現了館藏資源互補與共享。例如，清華大學的學生可以借助VR技術，閱讀武漢大學圖書館內的書籍，深度體驗書中內容。例如，在閱讀關于武漢大學櫻花研究書籍的過程中，借助VR技術系統深度體驗武漢大學櫻花季，欣賞櫻花，從多重感官感知櫻花的美麗與芳香。

3 虛擬現實技術在數字圖書館中的應用方案

3.1 構建數字圖書館虛擬空間

優化虛擬現實技術在數字圖書館中的應用方案，提高數字圖書館服務質量，首先，應充分利用虛擬現實技術，通過三網融合構建良好的虛擬空間?！叭W融合”指互聯網與廣電網、電信網的有機融合，有助于促進網絡建設發展，實現網絡資源整合，延伸網絡空間。其次，應在虛擬空間內搭建完善的三維模型，將書籍信息以圖、文、聲等不同方式納入模型中，為讀者提供虛實結合的閱讀體驗。例如，為關于唐朝大明宮的書籍搭建三維模型，讀者在閱讀該數字書籍的同時可跟隨模型中的圖畫展覽、聲音講解、文字解釋、視頻游覽盛唐時期的大明宮，與各種景物進行交互，與講解教師進行交流。讀者也可以自由選擇一個古代角色進入大明宮，例如，以皇帝、嬪妃、宮女、官員、唐代著名詩人的身份進入虛擬化大明宮，觸摸宮里的飾物，在大明宮題詩等，可增添閱讀體驗樂趣。

3.2 優化數字圖書資源建設結構

提高虛擬現實技術在數字圖書館中的應用效果，滿足廣大讀者對數字書籍的閱讀需求，必須著重優化數字圖書資源建設結構，創設良好的三維虛擬環境，提高圖書館的可視化效果，完善數字圖書館互動與感應系統，使圖書館交互效果更好。

對于當代數字圖書館資源建設結構，在其優化工作中構建虛擬漫游系統較為重要，該系統可讓用戶在本館自由漫步，了解內部館藏書籍和圖書館分布結構，進行直觀體驗，同時享受交互式咨詢服務，深入了解本館運行機制。

讀者點擊屏幕上的左轉、前進、右轉、后退、向上、向下等手勢，便可游覽圖書館各個樓層及其內部結構，了解本館真實情景，自由挑選喜歡的書籍，如同置身真實的圖書館內。

虛擬漫游系統能夠將可視化書籍內容嵌入網頁，讀者在瀏覽網頁的同時很容易激發求知欲，進行點擊閱讀，查詢三維展示信息，體驗虛擬在線服務，獲取海量信息。

3.3 改善數字圖書館信息檢索模式

完善數字圖書館信息檢索模式，優化圖書館借閱服務結構，應充分啟用自動化的軟件檢索、搜尋文獻書籍，為廣大讀者提供便利?；赩R技術的數字圖書館自動化管理，有利于增加圖書館的利用率，節省了人力、物力，拓寬了書籍文獻的選擇空間和閱讀時間。

VR技術能夠合理規劃圖書館24 h的檢索服務，方便讀者前來查閱，保證合理有效的開放時間，簡化數字書籍借閱的流程，增加圖書館的書籍數量，使讀者的借閱行為更加主動、高效。

4 結語

綜上所述，優化虛擬現實技術在數字圖書館中的應用方案，提高數字圖書館服務質量，首先，應充分利用虛擬現實技術，構建良好的虛擬空間，為讀者提供多重感官體驗。其次，須著重優化數字圖書資源建設結構，創設良好的三維虛擬環境，提高圖書館的可視化效果，滿足讀者對海量信息的需求。最后，應注重改善圖書館信息檢索模式，便于讀者借閱書籍。