微美全息科學(xué)院：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在數(shù)字圖書(shū)館建設(shè)中的應(yīng)用

    摘要：近年來(lái),虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)成為備受關(guān)注的新興技術(shù),并被應(yīng)用到社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域,其中就包括圖書(shū)館。作為納斯達(dá)克上市企業(yè)“微美全息US.WIMI”旗下研究機(jī)構(gòu)“微美全息科學(xué)院”的科學(xué)家們分析了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的要點(diǎn),并從數(shù)字圖書(shū)館建設(shè)出發(fā),總結(jié)了數(shù)字圖書(shū)館建設(shè)中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀,探討了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在圖書(shū)館的應(yīng)用前景和方向。

    引言

    目前,科技的快速發(fā)展帶來(lái)了諸多新技術(shù),這些新技術(shù)逐步被應(yīng)用到數(shù)字圖書(shū)館建設(shè)中,其中就包括虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。與其他新技術(shù)相比,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在圖書(shū)館建設(shè)中的應(yīng)用還不夠成熟,尚處于摸索階段。虛擬仿真技術(shù)融合了仿真、計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)等,可以助力數(shù)字圖書(shū)館建設(shè)�，F(xiàn)階段,圖書(shū)館對(duì)于如何利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還有許多值得探索的地方,在應(yīng)用過(guò)程中也存在不少問(wèn)題,因此,筆者針對(duì)當(dāng)前數(shù)字圖書(shū)館建設(shè)中的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用問(wèn)題進(jìn)行探討,以期提高該技術(shù)在數(shù)字圖書(shū)館建設(shè)發(fā)展中的應(yīng)用效果。

    1. 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述

    虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(Virtual Reality, VR) 又被稱為虛擬環(huán)境、人造現(xiàn)實(shí),包含了仿真、交互、人造、沉浸、認(rèn)知、遠(yuǎn)程呈現(xiàn)和網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)內(nèi)容。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)從誕生之日起就被看作是“下一代計(jì)算平臺(tái)”。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過(guò)技術(shù)模擬打造了一個(gè)虛擬世界,通過(guò)先進(jìn)的設(shè)備讓使用者能夠在逼真的虛擬世界中實(shí)現(xiàn)交互式體驗(yàn)。近年來(lái),虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)逐步被應(yīng)用到醫(yī)療、游戲、教育等領(lǐng)域,與之相配套的立體眼鏡、頭盔顯示器、三維鼠標(biāo)、遙控器、計(jì)算機(jī)視覺(jué)等設(shè)備設(shè)施也得到蓬勃發(fā)展。

    盡管當(dāng)前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展尚未成熟,但相關(guān)研究和應(yīng)用的步伐在不斷加快,中商產(chǎn)業(yè)研究院的數(shù)據(jù)顯示,我國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)市場(chǎng)規(guī)模從2015年的15.8億元迅速增長(zhǎng)至2017年的52.8億元,年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)82.8%�！短摂M現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書(shū)(2019年)》預(yù)測(cè),2019年這一數(shù)字有望超過(guò)500億元。此外,虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品也在不斷迭代升級(jí),越來(lái)越多的VR設(shè)備正走進(jìn)千家萬(wàn)戶。

    2.數(shù)字圖書(shū)館建設(shè)中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

    在圖書(shū)館領(lǐng)域,我國(guó)早在2008年就誕生了第一家虛擬現(xiàn)實(shí)網(wǎng)上書(shū)店,讀者進(jìn)入虛擬書(shū)店后點(diǎn)擊鼠標(biāo)即可隨意瀏覽、翻閱,其逼真的場(chǎng)景體驗(yàn)仿若置身于實(shí)體書(shū)店。近年來(lái),虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在圖書(shū)館的應(yīng)用也越來(lái)越多樣化,如:讀者戴上VR眼鏡后,就可以在上海交通大學(xué)的“閱讀隧道”VR圖書(shū)館體驗(yàn)到不同于平面閱讀的三維立體全新閱讀模式。

    在近年來(lái)的中國(guó)圖書(shū)館年會(huì)上,基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的VR文津誦經(jīng)典、專(zhuān)業(yè)古籍?dāng)?shù)字化掃描、開(kāi)放式智能書(shū)架等一大批圖書(shū)館數(shù)字產(chǎn)品相繼與讀者見(jiàn)面。其中,VR文津誦經(jīng)典屬于一款文化創(chuàng)意產(chǎn)品,該產(chǎn)品充分融入數(shù)字資源,讀者在佩戴VR頭顯后,就能在觸覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和視覺(jué)上感受身臨其境的詩(shī)詞誦讀模式。

    目前,有不少高校圖書(shū)館開(kāi)始建設(shè)虛擬現(xiàn)實(shí)圖書(shū)館,其主要目的是通過(guò)融入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)幫助高校教育教學(xué)工作實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新,提升圖書(shū)館的學(xué)科服務(wù)水平。例如,針對(duì)建筑學(xué)專(zhuān)業(yè)的平面設(shè)計(jì)知識(shí),教師運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以使知識(shí)變得更加立體化,原本晦澀難懂的理論知識(shí)經(jīng)過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的“加工”變得生動(dòng)形象, 學(xué)生甚至能從虛擬情境中看到設(shè)計(jì)圖如何一步步變成“建筑物”, 并能清晰呈現(xiàn)建筑的地基建造、管道布置、墻體施工等環(huán)節(jié)。

    還有部分圖書(shū)館與出版社合作,將艱澀的名著閱讀變成了暢快的虛擬體驗(yàn)。例如,在閱讀古典名著《紅樓夢(mèng)》時(shí),讀者佩戴VR眼鏡就可以進(jìn)入虛擬世界,從人物角色的角度上親臨其境體驗(yàn)書(shū)中描繪的秀水名山和文采風(fēng)流,使靜止的文字頓時(shí)變得生動(dòng)起來(lái)。

    圖書(shū)館借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠使科技更具現(xiàn)實(shí)感和數(shù)字感,打造一個(gè)可聽(tīng)可視、體驗(yàn)多樣數(shù)字閱讀環(huán)境。比較典型的是蘇州市圖書(shū)館,該館運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)打造數(shù)字體驗(yàn)館,讀者在體驗(yàn)館系上安全帶、戴上VR眼鏡后,月球表面仿若就在眼前,無(wú)垠宇宙近在咫尺,萬(wàn)丈海底任意徜徉。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將原本乏味的靜態(tài)閱讀方式轉(zhuǎn)變?yōu)槿�維立體演示模式,不論是天文地理知識(shí),還是人文旅游知識(shí),讀者都可以身臨其境地體驗(yàn),從而提升了知識(shí)體驗(yàn)的深度和廣度。顯然,成功運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的圖書(shū)館已經(jīng)不再是傳統(tǒng)意義上的圖書(shū)館,已成為讀者休閑、閱讀、交流、互動(dòng)的平臺(tái)。

    雖然我國(guó)數(shù)字圖書(shū)館建設(shè)中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越多,但虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在圖書(shū)館的應(yīng)用還不夠深入和廣泛,特別是對(duì)一些專(zhuān)業(yè)化技術(shù)的應(yīng)用稍顯粗糙,如桌面虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、虛擬漫游等。同時(shí),圖書(shū)館在運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的過(guò)程中普遍存在雷同化和同質(zhì)化現(xiàn)象,缺乏對(duì)當(dāng)前新興技術(shù)的融合,在一定程度上影響了圖書(shū)館的數(shù)字化。

    3.數(shù)字圖書(shū)館建設(shè)中的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用前景和方向分析

    3.1依托5G網(wǎng)絡(luò),打造智慧型VR服務(wù)

    當(dāng)前,我國(guó)5G 網(wǎng)絡(luò)布局速度正在加快,5G 網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。圖書(shū)館在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)支撐下,依托5G 網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)越性能可以構(gòu)建智慧型VR服務(wù)。首先,圖書(shū)館依托5G技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)智能化、高效率的信息知識(shí)服務(wù)。當(dāng)前,用戶對(duì)圖書(shū)信息知識(shí)的獲取速度和質(zhì)量有了更高要求,迫切希望圖書(shū)館可以提供便捷快速的知識(shí)檢索、閱讀等功能。圖書(shū)館依托5G網(wǎng)絡(luò)布局,可進(jìn)一步擴(kuò)大信息知識(shí)獲取的方式和途徑,提高獲取的效率和質(zhì)量,更為重要的是,5G網(wǎng)絡(luò)的高速率可以幫助圖書(shū)館VR館快速整合海量信息知識(shí)數(shù)據(jù),打造全面、逼真、生動(dòng)的“沉浸式全感官數(shù)據(jù)”,使知識(shí)檢索、閱讀體驗(yàn)更加高效。

    其次,圖書(shū)館依托5G技術(shù)可以打造跨終端、多場(chǎng)景VR服務(wù)。一方面,在5G網(wǎng)絡(luò)布局下采用主流網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議和通用型數(shù)據(jù)傳輸接口的VR館客戶端,VR圖書(shū)館可以實(shí)現(xiàn)終端遷移,讀者在PC端、移動(dòng)智能終端等電子設(shè)備上即可體驗(yàn) VR閱讀服務(wù),無(wú)需到圖書(shū)館即可體驗(yàn)虛擬仿真立體圖書(shū)館;另一方面,5G網(wǎng)絡(luò)可以使VR服務(wù)更為快速、穩(wěn)定地傳輸信息,不論在圖書(shū)館還是在家里,或者在公共環(huán)境里,讀者都可以實(shí)現(xiàn)多場(chǎng)景VR服務(wù)的快速切換,并保證服務(wù)的效率和質(zhì)量;再次,依托5G網(wǎng)絡(luò),圖書(shū)館將進(jìn)一步凸顯自身在智慧城市建設(shè)中的功能。隨著各地智慧城市建設(shè)工作的推進(jìn),圖書(shū)館VR服務(wù)借助5G網(wǎng)絡(luò)可進(jìn)一步提高軟件和硬件智慧化水平,提升圖書(shū)館的服務(wù)質(zhì)量和管理效率,對(duì)推動(dòng)圖書(shū)館服務(wù)升級(jí)具有重要意義。

    3.2 融合人工智能, 打造“VR+AI 圖書(shū)館”

    當(dāng)前,已有不少圖書(shū)館嘗試將VR或AI技術(shù)應(yīng)用到讀者服務(wù)中,但很少有圖書(shū)館將VR和AI融合起來(lái)開(kāi)展相關(guān)應(yīng)用,究其原因在于圖書(shū)館對(duì)二者融合應(yīng)用的思路還不夠清晰。未來(lái),圖書(shū)館完全可以嘗試將VR和AI進(jìn)行融合應(yīng)用,打造“VR+ AI圖書(shū)館”�！癡R+AI圖書(shū)館”需要圖書(shū)館靈活掌握兩項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì),在服務(wù)中相互配合。一方面,圖書(shū)館利用VR技術(shù)可實(shí)現(xiàn)閱讀服務(wù)的實(shí)物模擬,配合3D技術(shù)打造虛擬的“現(xiàn)實(shí)圖書(shū)館”,向讀者呈現(xiàn)圖書(shū)館的外在形象和特點(diǎn),將數(shù)字圖書(shū)館“表”的要素展示出來(lái);另一方面,圖書(shū)館利用AI技術(shù)可探尋虛擬圖書(shū)館各個(gè)要素的聯(lián)系,進(jìn)而智能分析讀者的閱讀需求和思維,使虛擬圖書(shū)館實(shí)現(xiàn)人性化和智慧化。在這個(gè)過(guò)程中,AI 技術(shù)成為讀者聯(lián)系虛擬世界各個(gè)閱讀要素的橋梁,實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)要素的關(guān)聯(lián),將數(shù)字圖書(shū)館“里”的要素展示出來(lái)。通過(guò)“VR+AI圖書(shū)館”的架構(gòu)思路,數(shù)字圖書(shū)館可實(shí)現(xiàn)“表里結(jié)合”:一方面,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)使圖書(shū)館各個(gè)功能要素變得更加生動(dòng)形象;另一方面,人工智能技術(shù)使圖書(shū)館各個(gè)要素變得智慧靈動(dòng),二者的完美融合使數(shù)字圖書(shū)館在服務(wù)上既能體現(xiàn)科技優(yōu)勢(shì),又能貼合讀者需求。

    3.3 結(jié)合 AR 技術(shù),打造新一代管理系統(tǒng)

    增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(Augmented Reality, AR)是一種實(shí)時(shí)計(jì)算攝影機(jī)影像位置及角度并加上相應(yīng)圖像的技術(shù), 是一種將真實(shí)世界信息和虛擬世界信息“無(wú)縫”集成的新技術(shù),這種技術(shù)的目標(biāo)是在屏幕上把虛擬世界套在現(xiàn)實(shí)世界并進(jìn)行互動(dòng)。

    由于AR技術(shù)可以充分展示虛擬信息,因此,圖書(shū)館可以將其與VR技術(shù)相結(jié)合,設(shè)計(jì)出符合數(shù)字圖書(shū)館管理需求和要求的新一代管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)以終端設(shè)備、應(yīng)用層、服務(wù)層、數(shù)據(jù)層和物理層等內(nèi)容為主,其中終端設(shè)備包括AR智能眼鏡、VR頭盔、智能手機(jī)等,應(yīng)用層則主要包含各種業(yè)務(wù)內(nèi)容,服務(wù)層包含認(rèn)證服務(wù)、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)、支付服務(wù)等;數(shù)據(jù)層主要用于數(shù)據(jù)的傳輸、分析;物理層以物理保障為目標(biāo),確保感知功能、網(wǎng)絡(luò)功能和服務(wù)器有效運(yùn)作。在系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)、全面的基礎(chǔ)上,圖書(shū)館結(jié)合AR技術(shù)打造的新一代管理系統(tǒng)可以兼具智能管理、VR全景漫游、虛擬社群、智能門(mén)禁、自助借還等功能。

    其中,智能管理可實(shí)現(xiàn)智能檢索和導(dǎo)航,VR全景漫游可實(shí)現(xiàn)圖書(shū)館資源全景體驗(yàn),虛擬社群可提供視頻、語(yǔ)音系列體驗(yàn),AR圖書(shū)可對(duì)珍貴或特定的書(shū)籍進(jìn)行技術(shù)處理從而提升閱讀效果,傳統(tǒng)功能即為圖書(shū)館的傳統(tǒng)功能模塊。結(jié)合AR技術(shù)打造的新一代管理系統(tǒng)不僅融合了新技術(shù),也融合了新理念,符合讀者未來(lái)的閱讀需求以及圖書(shū)館未來(lái)智慧化發(fā)展方向,值得圖書(shū)館人進(jìn)行深入探索和實(shí)踐。

    4.結(jié)束語(yǔ)

    綜上所述,在數(shù)字圖書(shū)館建設(shè)過(guò)程中,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有很高的應(yīng)用價(jià)值和應(yīng)用意義。目前,許多地區(qū)的圖書(shū)館開(kāi)始嘗試將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到圖書(shū)館服務(wù)中,為讀者提供更具時(shí)代感和科技感的閱讀體驗(yàn)。當(dāng)前,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字圖書(shū)館建設(shè)還處于初級(jí)階段,許多技術(shù)和領(lǐng)域需要進(jìn)行深入研究和探索。展望未來(lái),數(shù)字圖書(shū)館建設(shè)中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用前景和方向應(yīng)當(dāng)與更多的新技術(shù)相結(jié)合,如5G網(wǎng)絡(luò)、人工智能、AR技術(shù)等�？梢灶A(yù)見(jiàn),虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為時(shí)下新型的熱門(mén)技術(shù)和話題,必將有效助力圖書(shū)館實(shí)現(xiàn)智慧化和智能化。