混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)在圖書(shū)館中的應(yīng)用探討

摘"要：當(dāng)前，圖書(shū)館海量實(shí)體館藏的不斷增加使館舍空間日趨緊張，此外，傳統(tǒng)讀者服務(wù)模式也難以適應(yīng)讀者差異化、多元化的文化需求。隨著圖書(shū)館建設(shè)水平的提升，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)開(kāi)始逐漸走進(jìn)人們視野，該技術(shù)將虛擬與現(xiàn)實(shí)的交互提升到新的層次，未來(lái)或能改善圖書(shū)館物理空間不足之處，也能夠讓讀者在導(dǎo)讀、閱覽以及個(gè)性化定制等方面得到更好的體驗(yàn)。因此，探討混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)在圖書(shū)館中的應(yīng)用，對(duì)于今后我國(guó)圖書(shū)館建設(shè)發(fā)展有重要的意義。

關(guān)鍵詞：混合現(xiàn)實(shí)；圖書(shū)館；互動(dòng)體驗(yàn)

隨著人們生活水平的提高，大眾對(duì)精神文化的需求進(jìn)一步強(qiáng)烈。圖書(shū)館作為社會(huì)文化領(lǐng)域的重要場(chǎng)所，近些年來(lái)借力科技的發(fā)展，不斷融合各種先進(jìn)多媒體技術(shù)，為大眾帶來(lái)了充滿(mǎn)科技感的生動(dòng)體驗(yàn)，進(jìn)一步拉近了人們與圖書(shū)館的距離。毫無(wú)疑問(wèn)，多媒體技術(shù)與圖書(shū)館的融合已經(jīng)成為一種必然趨勢(shì)。

近幾年來(lái)頻繁出現(xiàn)于大眾視野的混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)，將現(xiàn)實(shí)和虛擬的交互提升到新的水平，讓體驗(yàn)者仿佛置身其中產(chǎn)生更好的感官體驗(yàn)，已實(shí)際運(yùn)用于醫(yī)療、教育、工業(yè)制造、建筑等眾多領(lǐng)域。2022年，在工業(yè)和信息化部等五部委聯(lián)合發(fā)布的《虛擬現(xiàn)實(shí)與行業(yè)應(yīng)用融合發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2022—2026年）》中指出，虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、混合現(xiàn)實(shí)融合了多媒體、傳感器、新型顯示、互聯(lián)網(wǎng)和人工智能等多領(lǐng)域技術(shù)是數(shù)字經(jīng)濟(jì)的重大前瞻領(lǐng)域，是新一代信息技術(shù)的重要前沿方向，它們將深刻改變?nèi)祟?lèi)的生產(chǎn)生活方式。其中，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)融合了虛擬現(xiàn)實(shí)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的優(yōu)點(diǎn)，屬于下一代通用計(jì)算平臺(tái)，讓數(shù)字與真實(shí)世界的交互更加生動(dòng)，其整個(gè)生態(tài)鏈廣闊的輻射范圍將從上至下地推動(dòng)從基礎(chǔ)科技產(chǎn)業(yè)到新經(jīng)濟(jì)、新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，給社會(huì)提供大量的就業(yè)機(jī)會(huì)。本文首先介紹了混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展過(guò)程，然后由當(dāng)前運(yùn)用的實(shí)例引出并分析了該技術(shù)在圖書(shū)館中的運(yùn)用場(chǎng)景，最后提出了未來(lái)面臨的挑戰(zhàn)。

一、混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的產(chǎn)生及概念

“混合現(xiàn)實(shí)”一詞最先出現(xiàn)于1994年P(guān)aul"Milgram和Fumio"Kishino共同發(fā)表的論文“A"Taxonomy"of"Mixed"Reality"Visual"Displays”（混合現(xiàn)實(shí)視頻顯示的分類(lèi)法）中，該文以“虛擬連續(xù)體”的概念為基礎(chǔ)闡述了虛擬性是介于真實(shí)環(huán)境與虛擬環(huán)境之間的連續(xù)統(tǒng)一體，虛擬化的現(xiàn)實(shí)的兩端是物質(zhì)世界與虛擬世界，兩端之間所有同時(shí)具有真實(shí)與虛擬屬性的現(xiàn)實(shí)稱(chēng)為“混合現(xiàn)實(shí)”［1］。混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷并包含了虛擬現(xiàn)實(shí)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，這三者既有關(guān)聯(lián)又存在本質(zhì)區(qū)別，因此如果要對(duì)混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步闡述，就很有必要辨析VR、AR和MR的概念。

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual"Reality，VR）的概念早在20世紀(jì)80年代就被提出，但經(jīng)過(guò)數(shù)年的發(fā)展才逐步成熟，開(kāi)始具體應(yīng)用到人們的生活中。VR指以計(jì)算機(jī)仿真、圖像處理和視覺(jué)傳達(dá)等技術(shù)為基礎(chǔ)模擬用戶(hù)對(duì)物質(zhì)世界的感官體驗(yàn)而構(gòu)成的虛擬環(huán)境，該技術(shù)讓用戶(hù)通過(guò)各種感官感知虛擬世界以提供身臨其境的沉浸感，并能利用具備虛擬功能頭盔、手柄等設(shè)備與虛擬的場(chǎng)景、物品、人物等交互。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented"Reality，AR）又稱(chēng)擴(kuò)展顯示，其概念于1992由波音公司研究人員T.P.Caudell和D.W.Mizell提出，用來(lái)描述將計(jì)算機(jī)生成的元素疊加在現(xiàn)實(shí)世界上的技術(shù)。AR技術(shù)是廣泛運(yùn)用了多媒體、三維建模、實(shí)時(shí)跟蹤及注冊(cè)、智能交互、傳感等多種技術(shù)手段，將計(jì)算機(jī)生成的文字、圖像、三維模型、音樂(lè)、視頻等虛擬信息模擬仿真后應(yīng)用到真實(shí)世界中，讓虛擬的物象和真實(shí)世界相融合，兩種信息互為補(bǔ)充，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)世界的“增強(qiáng)”讓觀(guān)者獲得超越現(xiàn)實(shí)感知的體驗(yàn)［2］。混合現(xiàn)實(shí)（Mixed"Reality，MR）技術(shù)是將虛擬的數(shù)字世界與真實(shí)的物質(zhì)世界相融合，在VR和AR的基礎(chǔ)上發(fā)展出的一種新的真實(shí)世界場(chǎng)景可視化方式，使虛擬的、數(shù)字化存在空間和現(xiàn)實(shí)世界之間的信息實(shí)現(xiàn)同步，在此技術(shù)框架中真實(shí)的實(shí)體與數(shù)字對(duì)象能夠?qū)崿F(xiàn)互動(dòng)。

綜上所述，VR技術(shù)提供用戶(hù)的是一種在虛擬環(huán)境中沉浸式的體驗(yàn)，特點(diǎn)在于完全置身于虛擬場(chǎng)景中，不與現(xiàn)實(shí)世界關(guān)聯(lián)；AR技術(shù)在于將數(shù)字的元素疊加到現(xiàn)實(shí)世界中，在現(xiàn)實(shí)世界中疊加圖形、視頻流或全息影像，虛實(shí)結(jié)合產(chǎn)生以現(xiàn)實(shí)世界為基礎(chǔ)的新世界；MR介于AR和VR中間，追求現(xiàn)實(shí)世界與虛擬世界的高度融合，能夠?qū)崿F(xiàn)真實(shí)實(shí)體與虛擬元素的并存與互動(dòng)，其中的虛擬信息不一定作為輔助存在，也可以是主體，甚至于有時(shí)候可以反虛擬化，即擺脫現(xiàn)實(shí)畫(huà)面的束縛對(duì)影像進(jìn)行刪減更改，人眼看到的將是經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)渲染后新的“現(xiàn)實(shí)畫(huà)面”［3］。

二、混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

2023年6月，某公司在全球開(kāi)發(fā)者大會(huì)上推出了首款MR頭戴式設(shè)備，該設(shè)備可以跟蹤用戶(hù)的聲音、眼睛、雙手這些人類(lèi)最直觀(guān)而自然的行為，將周?chē)沫h(huán)境變成了一個(gè)“無(wú)限的畫(huà)布”，操作者可以在任何地方使用應(yīng)用程序，使用戶(hù)與數(shù)字世界的距離更加貼近。除這家公司外，其他知名公司也先后推出安卓MR設(shè)備。

隨著配套設(shè)施與近眼顯示、感知交互、渲染處理、內(nèi)容制作等技術(shù)逐漸完善，MR技術(shù)也日益廣泛地改善人們的生活。現(xiàn)階段，較為主流的設(shè)備是Hololens與Magic"Leap的Magic"Leap1。以Hololens運(yùn)用為例，混合現(xiàn)實(shí)是由應(yīng)用系統(tǒng)、平臺(tái)、設(shè)備組合而成，其中圖形處理實(shí)際是通過(guò)Mesh平臺(tái)在后端進(jìn)行的，這使設(shè)備有的運(yùn)算能力提取不同來(lái)源的數(shù)據(jù)；此外，Mesh平臺(tái)也能對(duì)接PC、移動(dòng)設(shè)備等，擴(kuò)展了MR運(yùn)用的范圍，在建筑、藝術(shù)、教育、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域都有較好的應(yīng)用前景。

在建筑行業(yè)，某些公司已實(shí)現(xiàn)將MR技術(shù)運(yùn)用于地產(chǎn)項(xiàng)目建設(shè)中，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段甲方就可以戴上Hololens眼鏡進(jìn)入1∶1比例的虛擬建筑里，身臨其境與設(shè)計(jì)方、建設(shè)方面對(duì)面溝通項(xiàng)目方案，以往有的項(xiàng)目一個(gè)細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)變更就得花費(fèi)幾十萬(wàn)元，遠(yuǎn)比使用MR眼鏡的成本高，而使用了MR技術(shù)就前期避免了施工中設(shè)計(jì)反復(fù)變更修改，能免去一大筆費(fèi)用，大大節(jié)約了工程管理溝通成本和工期。在工業(yè)制造領(lǐng)域，MR也有用武之地，比如某汽車(chē)公司以往只能在昂貴的專(zhuān)業(yè)設(shè)施里制作開(kāi)發(fā)車(chē)輛的原型，現(xiàn)在利用MR的顯示和跟蹤技術(shù)全球的開(kāi)發(fā)人員可以直接在自己的辦公室使用3D頭顯實(shí)時(shí)參與到?jīng)Q策過(guò)程中，而不必長(zhǎng)途跋涉，節(jié)省大量的時(shí)間和成本的同時(shí)，給公司帶來(lái)了更大的靈活性。在衛(wèi)生領(lǐng)域，我國(guó)醫(yī)療人員三年內(nèi)運(yùn)用MR做了超過(guò)200臺(tái)臨床手術(shù)［4］。

三、混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)在圖書(shū)館的應(yīng)用前景

當(dāng)前，由于技術(shù)、經(jīng)費(fèi)等因素限制，MR在國(guó)內(nèi)圖書(shū)館中的應(yīng)用還剛起步，但借助其高度融合現(xiàn)實(shí)世界與虛擬世界并實(shí)時(shí)互動(dòng)的能力，一旦相關(guān)配套條件成熟后，未來(lái)該技術(shù)就必定能夠在圖書(shū)館領(lǐng)域大有作為，為廣大讀者帶來(lái)前所未有的求知體驗(yàn)。

（一）增強(qiáng)閱讀體驗(yàn)

MR技術(shù)可以給讀者帶來(lái)全新的閱讀體驗(yàn)。通過(guò)穿戴設(shè)備，書(shū)本的信息由傳統(tǒng)的文字、圖像、聲音等形式變成“真實(shí)”的場(chǎng)景，讀者進(jìn)入其中就能身臨其境地體驗(yàn)書(shū)中的內(nèi)容，同時(shí)還可以在混合現(xiàn)實(shí)空間里與他人互動(dòng)交流，讓閱讀形式由接受二維信息轉(zhuǎn)變成進(jìn)入三維場(chǎng)景的體驗(yàn)，大幅提升讀者閱讀的興趣與效率。例如，在2019年上海書(shū)展的童書(shū)展部分，陳伯吹童書(shū)屋為小讀者們打造的一個(gè)科技感十足的“未來(lái)閱讀體驗(yàn)艙”，新奇的閱讀方式引得在場(chǎng)小朋友們爭(zhēng)相體驗(yàn)。“閱讀艙”內(nèi)，藍(lán)色墻面與閃爍的點(diǎn)點(diǎn)光芒，營(yíng)造出溫馨、靜謐的星光夜空，小讀者們戴上有MR技術(shù)加持的頭顯，聆聽(tīng)故事的同時(shí)，自己以主人翁視角置身于書(shū)本的情節(jié)之中，沉浸在大興安嶺的林間感受鄂溫克馴鹿人的生活。

（二）拓展館藏空間

圖書(shū)館實(shí)體館藏是開(kāi)展讀者服務(wù)的基礎(chǔ)，但隨著紙質(zhì)文獻(xiàn)不斷增加，一方面會(huì)占用越來(lái)越多的物理空間，讓本就有限的館舍捉襟見(jiàn)肘，難以開(kāi)拓其他服務(wù)；另一方面偌大的館藏也不方便讀者查找，部分文獻(xiàn)的利用率偏低。未來(lái)，MR技術(shù)可以為解決上述問(wèn)題帶來(lái)新方案，通過(guò)對(duì)紙質(zhì)圖書(shū)數(shù)字化后進(jìn)行3D渲染引擎重新制作，經(jīng)過(guò)采集、整理、再現(xiàn)等步驟后完成虛擬化處理，打造出虛擬化的圖書(shū)館［5］，所有的書(shū)籍都按照實(shí)際位置擺放在虛擬書(shū)架上，既解放了物理空間對(duì)紙質(zhì)館藏的限制，又滿(mǎn)足了讀者對(duì)館藏復(fù)本數(shù)的需求，在活靈活現(xiàn)展示書(shū)本內(nèi)容的同時(shí)還能根據(jù)讀者興趣、專(zhuān)業(yè)等屬性推薦圖書(shū)，為每一本書(shū)找到合適的人。

（三）助力讀者引導(dǎo)與咨詢(xún)

在MR技術(shù)支持下，當(dāng)讀者入館后就可以佩戴設(shè)備與虛擬的館員對(duì)話(huà)交流，解答讀者的各種問(wèn)題。虛擬館員可以和讀者握手、交談，讀者能夠360度、真切地聽(tīng)到、看到、觸碰到虛擬真人館員，同時(shí)虛擬館員可以隨時(shí)調(diào)用各種物品與場(chǎng)景，生動(dòng)直觀(guān)地解答讀者的問(wèn)題，降低虛擬服務(wù)的機(jī)械感，這種優(yōu)勢(shì)是當(dāng)前各種Famp;Q系統(tǒng)所無(wú)法比擬的［6］。此外，MR技術(shù)可以立體直觀(guān)展現(xiàn)圖書(shū)館各種設(shè)備的使用說(shuō)明與操作流程，讀者只需隨著“真人”演示“實(shí)物”一步步操作即可，極大地降低了讀者的學(xué)習(xí)成本，也讓圖書(shū)館各種設(shè)備得到更有效地利用。

（四）提供個(gè)性化讀者空間

由于圖書(shū)館大部分空間都用來(lái)存放實(shí)體書(shū)籍，面積較小的學(xué)習(xí)場(chǎng)所又多采取開(kāi)放式，這樣的環(huán)境不能完全阻隔外界的干擾，甚至有些時(shí)候某些讀者不文明的行為會(huì)嚴(yán)重影響到其他讀者的學(xué)習(xí)［3］。混合現(xiàn)實(shí)的特性是虛擬與現(xiàn)實(shí)交互，讀者可以打造虛擬化的個(gè)人學(xué)習(xí)空間，并能根據(jù)自己意愿選擇空間的布局和功能，將自己喜歡的書(shū)籍?dāng)[放在個(gè)人書(shū)架上隨時(shí)閱讀，不同空間的人還能在授權(quán)后互發(fā)信息，在真實(shí)圖書(shū)館身臨其境地?fù)碛辛俗约旱姆块g，讓讀者沉浸在MR技術(shù)創(chuàng)造的良好學(xué)習(xí)環(huán)境中。

（五）促進(jìn)教育與培訓(xùn)的開(kāi)展

借助MR技術(shù)虛擬與真實(shí)交互的特性，館員可以將讀者感官上帶入根據(jù)現(xiàn)實(shí)圖書(shū)館的實(shí)體構(gòu)建的三維立體虛擬場(chǎng)景，然后通過(guò)虛擬圖書(shū)館和讀者邊走邊介紹，方便讀者不用真實(shí)到館也可以“真實(shí)”地了解圖書(shū)館的空間結(jié)構(gòu)、館藏資源、服務(wù)布局等，對(duì)圖書(shū)館獲得感性認(rèn)識(shí)，能快速熟悉及利用［7］。對(duì)于圖書(shū)館的消防培訓(xùn)，MR技術(shù)也能夠在不影響正常開(kāi)放的條件下，讓培訓(xùn)學(xué)員“遭遇”突發(fā)的火情，身臨其境地在自己工作的建筑里選擇最合理通道組織疏散與逃生，實(shí)現(xiàn)在“實(shí)踐”中檢驗(yàn)培訓(xùn)成果。

四、混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用普及的阻礙因素

混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)在圖書(shū)館領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景，但作為一門(mén)新技術(shù)，雖然受到很多的關(guān)注和很高的重視，但真正落地的應(yīng)用卻比較少，遠(yuǎn)未實(shí)現(xiàn)其巨大的潛力，筆者認(rèn)為存在以下因素影響其發(fā)展和普及。

（一）技術(shù)水平有待提高

MR技術(shù)的特征是虛擬與現(xiàn)實(shí)的高度融合與互動(dòng)，這些功能的實(shí)現(xiàn)需要綜合運(yùn)用依賴(lài)近眼顯示、感知交互、渲染處理等技術(shù)。一方面，當(dāng)前的混合現(xiàn)實(shí)開(kāi)發(fā)引擎主要是國(guó)外公司研發(fā)，其關(guān)鍵技術(shù)并不開(kāi)放，而國(guó)內(nèi)的研發(fā)又起步較晚，我國(guó)開(kāi)發(fā)人員難以觸及底層代碼，雖然當(dāng)前主要面向應(yīng)用層開(kāi)發(fā)，但技術(shù)的不完整還是影響了國(guó)內(nèi)應(yīng)用開(kāi)發(fā)的數(shù)量和質(zhì)量；另一方面，當(dāng)前硬件不能支持MR充分實(shí)現(xiàn)，例如，視頻透視（VST）和光學(xué)透視（OST）是MR在終端展現(xiàn)真實(shí)與虛擬交融的兩種手段，前者對(duì)芯片的運(yùn)算速度、圖像處理能力、顯示的標(biāo)準(zhǔn)有極高的要求，后者受光學(xué)技術(shù)發(fā)展水平限制，光路設(shè)計(jì)復(fù)雜、坐標(biāo)難以統(tǒng)一。當(dāng)前，受諸如此類(lèi)的技術(shù)因素影響，MR難以高質(zhì)量地展現(xiàn)。

（二）部署成本有待降低

現(xiàn)階段，MR技術(shù)開(kāi)發(fā)與部署成本昂貴，國(guó)內(nèi)各圖書(shū)館受所在地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平制約，難以將本就有限的經(jīng)費(fèi)投入當(dāng)前小眾而前沿的MR技術(shù)的開(kāi)發(fā)與運(yùn)用，這也制約了MR技術(shù)在圖書(shū)館界的應(yīng)用。

（三）用戶(hù)意愿和體驗(yàn)有待提升

在心態(tài)和意愿方面，有的圖書(shū)館只側(cè)重運(yùn)用傳統(tǒng)服務(wù)手段，忽略了現(xiàn)代技術(shù)對(duì)提升服務(wù)水平的巨大作用，或者單純就是對(duì)新技術(shù)的接受程度和使用意愿不足，面對(duì)新技術(shù)的到來(lái)總是持者保守與觀(guān)望的心態(tài)，沒(méi)有認(rèn)識(shí)到使用現(xiàn)代技術(shù)的必要性；此外，受當(dāng)前科技水平的制約，一方面，MR設(shè)備的體積和顯示效果難以找到理想的平衡點(diǎn)，顯示好的設(shè)備體積和重量過(guò)大，佩戴起來(lái)非常笨重且不自然，而自然、輕盈的設(shè)備效果又不佳；另一方面，如果對(duì)于鏡頭的移動(dòng)處理能力不足，就會(huì)讓佩戴者感覺(jué)視覺(jué)失去焦點(diǎn)，產(chǎn)生眩暈感，大大降低用戶(hù)使用意愿。

結(jié)語(yǔ)

時(shí)代在前進(jìn)，人們對(duì)圖書(shū)館功能也賦予了更多的期待，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)打通了數(shù)字環(huán)境與實(shí)體圖書(shū)館的界限，拓展了圖書(shū)館原有的功能，提升了館內(nèi)資源的利用率，不但能讓圖書(shū)館工作者發(fā)揮想象和智慧開(kāi)展更加豐富的高質(zhì)量讀者服務(wù)，也能讓讀者以全新的視角沉浸式感受圖書(shū)館，獲得更加優(yōu)質(zhì)的學(xué)習(xí)與研究體驗(yàn)。相信隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與科技的進(jìn)步，掣肘混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的問(wèn)題也會(huì)逐步得到解決，該技術(shù)會(huì)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)，讓讀者與圖書(shū)館之間的紐帶更緊密相連。

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作者簡(jiǎn)介：石巍（1983—"），男，漢族，遼寧遼陽(yáng)人，計(jì)算機(jī)應(yīng)用碩士，館員，研究方向：數(shù)據(jù)安全、信息管理。