微美全息科學院：虛擬現(xiàn)實技術(shù)在數(shù)字圖書館建設(shè)中的應用

    摘要：近年來,虛擬現(xiàn)實技術(shù)成為備受關(guān)注的新興技術(shù),并被應用到社會各個領(lǐng)域,其中就包括圖書館。作為納斯達克上市企業(yè)“微美全息US.WIMI”旗下研究機構(gòu)“微美全息科學院”的科學家們分析了虛擬現(xiàn)實技術(shù)的要點,并從數(shù)字圖書館建設(shè)出發(fā),總結(jié)了數(shù)字圖書館建設(shè)中虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應用現(xiàn)狀,探討了虛擬現(xiàn)實技術(shù)在圖書館的應用前景和方向。

    引言

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

    1. 虛擬現(xiàn)實技術(shù)概述

    虛擬現(xiàn)實技術(shù)(Virtual Reality, VR) 又被稱為虛擬環(huán)境、人造現(xiàn)實,包含了仿真、交互、人造、沉浸、認知、遠程呈現(xiàn)和網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)內(nèi)容。虛擬現(xiàn)實技術(shù)從誕生之日起就被看作是“下一代計算平臺”。虛擬現(xiàn)實技術(shù)通過技術(shù)模擬打造了一個虛擬世界,通過先進的設(shè)備讓使用者能夠在逼真的虛擬世界中實現(xiàn)交互式體驗。近年來,虛擬現(xiàn)實技術(shù)逐步被應用到醫(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、遙控器、計算機視覺等設(shè)備設(shè)施也得到蓬勃發(fā)展。

    盡管當前虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展尚未成熟,但相關(guān)研究和應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,我國虛擬現(xiàn)實市場規(guī)模從2015年的15.8億元迅速增長至2017年的52.8億元,年均復合增長率達82.8%�！短摂M現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書(2019年)》預測,2019年這一數(shù)字有望超過500億元。此外,虛擬現(xiàn)實產(chǎn)品也在不斷迭代升級,越來越多的VR設(shè)備正走進千家萬戶。

    2.數(shù)字圖書館建設(shè)中虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用現(xiàn)狀

    在圖書館領(lǐng)域,我國早在2008年就誕生了第一家虛擬現(xiàn)實網(wǎng)上書店,讀者進入虛擬書店后點擊鼠標即可隨意瀏覽、翻閱,其逼真的場景體驗仿若置身于實體書店。近年來,虛擬現(xiàn)實技術(shù)在圖書館的應用也越來越多樣化,如:讀者戴上VR眼鏡后,就可以在上海交通大學的“閱讀隧道”VR圖書館體驗到不同于平面閱讀的三維立體全新閱讀模式。

    在近年來的中國圖書館年會上,基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的VR文津誦經(jīng)典、專業(yè)古籍數(shù)字化掃描、開放式智能書架等一大批圖書館數(shù)字產(chǎn)品相繼與讀者見面。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、聽覺和視覺上感受身臨其境的詩詞誦讀模式。

    目前,有不少高校圖書館開始建設(shè)虛擬現(xiàn)實圖書館,其主要目的是通過融入虛擬現(xiàn)實技術(shù)幫助高校教育教學工作實現(xiàn)創(chuàng)新,提升圖書館的學科服務水平。例如,針對建筑學專業(yè)的平面設(shè)計知識,教師運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以使知識變得更加立體化,原本晦澀難懂的理論知識經(jīng)過虛擬現(xiàn)實技術(shù)的“加工”變得生動形象, 學生甚至能從虛擬情境中看到設(shè)計圖如何一步步變成“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。例如,在閱讀古典名著《紅樓夢》時,讀者佩戴VR眼鏡就可以進入虛擬世界,從人物角色的角度上親臨其境體驗書中描繪的秀水名山和文采風流,使靜止的文字頓時變得生動起來。

    圖書館借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠使科技更具現(xiàn)實感和數(shù)字感,打造一個可聽可視、體驗多樣數(shù)字閱讀環(huán)境。比較典型的是蘇州市圖書館,該館運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)打造數(shù)字體驗館,讀者在體驗館系上安全帶、戴上VR眼鏡后,月球表面仿若就在眼前,無垠宇宙近在咫尺,萬丈海底任意徜徉。虛擬現(xiàn)實技術(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,還是人文旅游知識,讀者都可以身臨其境地體驗,從而提升了知識體驗的深度和廣度。顯然,成功運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)的圖書館已經(jīng)不再是傳統(tǒng)意義上的圖書館,已成為讀者休閑、閱讀、交流、互動的平臺。

    雖然我國數(shù)字圖書館建設(shè)中虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應用越來越多,但虛擬現(xiàn)實技術(shù)在圖書館的應用還不夠深入和廣泛,特別是對一些專業(yè)化技術(shù)的應用稍顯粗糙,如桌面虛擬現(xiàn)實技術(shù)、虛擬漫游等。同時,圖書館在運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)的過程中普遍存在雷同化和同質(zhì)化現(xiàn)象,缺乏對當前新興技術(shù)的融合,在一定程度上影響了圖書館的數(shù)字化。

    3.數(shù)字圖書館建設(shè)中的虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用前景和方向分析

    3.1依托5G網(wǎng)絡(luò),打造智慧型VR服務

    當前,我國5G 網(wǎng)絡(luò)布局速度正在加快,5G 網(wǎng)絡(luò)的應用也越來越廣泛。圖書館在虛擬現(xiàn)實技術(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。首先,圖書館依托5G技術(shù)可以實現(xiàn)智能化、高效率的信息知識服務。當前,用戶對圖書信息知識的獲取速度和質(zhì)量有了更高要求,迫切希望圖書館可以提供便捷快速的知識檢索、閱讀等功能。圖書館依托5G網(wǎng)絡(luò)布局,可進一步擴大信息知識獲取的方式和途徑,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館VR館快速整合海量信息知識數(shù)據(jù),打造全面、逼真、生動的“沉浸式全感官數(shù)據(jù)”,使知識檢索、閱讀體驗更加高效。

    其次,圖書館依托5G技術(shù)可以打造跨終端、多場景VR服務。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圖書館可以實現(xiàn)終端遷移,讀者在PC端、移動智能終端等電子設(shè)備上即可體驗 VR閱讀服務,無需到圖書館即可體驗虛擬仿真立體圖書館;另一方面,5G網(wǎng)絡(luò)可以使VR服務更為快速、穩(wěn)定地傳輸信息,不論在圖書館還是在家里,或者在公共環(huán)境里,讀者都可以實現(xiàn)多場景VR服務的快速切換,并保證服務的效率和質(zhì)量;再次,依托5G網(wǎng)絡(luò),圖書館將進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,圖書館VR服務借助5G網(wǎng)絡(luò)可進一步提高軟件和硬件智慧化水平,提升圖書館的服務質(zhì)量和管理效率,對推動圖書館服務升級具有重要意義。

    3.2 融合人工智能, 打造“VR+AI 圖書館”

    當前,已有不少圖書館嘗試將VR或AI技術(shù)應用到讀者服務中,但很少有圖書館將VR和AI融合起來開展相關(guān)應用,究其原因在于圖書館對二者融合應用的思路還不夠清晰。未來,圖書館完全可以嘗試將VR和AI進行融合應用,打造“VR+ AI圖書館”�！癡R+AI圖書館”需要圖書館靈活掌握兩項技術(shù)的優(yōu)勢,在服務中相互配合。一方面,圖書館利用VR技術(shù)可實現(xiàn)閱讀服務的實物模擬,配合3D技術(shù)打造虛擬的“現(xiàn)實圖書館”,向讀者呈現(xiàn)圖書館的外在形象和特點,將數(shù)字圖書館“表”的要素展示出來;另一方面,圖書館利用AI技術(shù)可探尋虛擬圖書館各個要素的聯(lián)系,進而智能分析讀者的閱讀需求和思維,使虛擬圖書館實現(xiàn)人性化和智慧化。在這個過程中,AI 技術(shù)成為讀者聯(lián)系虛擬世界各個閱讀要素的橋梁,實現(xiàn)對各個要素的關(guān)聯(lián),將數(shù)字圖書館“里”的要素展示出來。通過“VR+AI圖書館”的架構(gòu)思路,數(shù)字圖書館可實現(xiàn)“表里結(jié)合”:一方面,虛擬現(xiàn)實技術(shù)使圖書館各個功能要素變得更加生動形象;另一方面,人工智能技術(shù)使圖書館各個要素變得智慧靈動,二者的完美融合使數(shù)字圖書館在服務上既能體現(xiàn)科技優(yōu)勢,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)

    增強現(xiàn)實(Augmented Reality, AR)是一種實時計算攝影機影像位置及角度并加上相應圖像的技術(shù), 是一種將真實世界信息和虛擬世界信息“無縫”集成的新技術(shù),這種技術(shù)的目標是在屏幕上把虛擬世界套在現(xiàn)實世界并進行互動。

    由于AR技術(shù)可以充分展示虛擬信息,因此,圖書館可以將其與VR技術(shù)相結(jié)合,設(shè)計出符合數(shù)字圖書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)計以終端設(shè)備、應用層、服務層、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、智能手機等,應用層則主要包含各種業(yè)務內(nèi)容,服務層包含認證服務、數(shù)據(jù)庫服務、支付服務等;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,確保感知功能、網(wǎng)絡(luò)功能和服務器有效運作。在系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計科學、全面的基礎(chǔ)上,圖書館結(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、智能門禁、自助借還等功能。

    其中,智能管理可實現(xiàn)智能檢索和導航,VR全景漫游可實現(xiàn)圖書館資源全景體驗,虛擬社群可提供視頻、語音系列體驗,AR圖書可對珍貴或特定的書籍進行技術(shù)處理從而提升閱讀效果,傳統(tǒng)功能即為圖書館的傳統(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,符合讀者未來的閱讀需求以及圖書館未來智慧化發(fā)展方向,值得圖書館人進行深入探索和實踐。

    4.結(jié)束語

    綜上所述,在數(shù)字圖書館建設(shè)過程中,虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有很高的應用價值和應用意義。目前,許多地區(qū)的圖書館開始嘗試將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用到圖書館服務中,為讀者提供更具時代感和科技感的閱讀體驗。當前,虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用于數(shù)字圖書館建設(shè)還處于初級階段,許多技術(shù)和領(lǐng)域需要進行深入研究和探索。展望未來,數(shù)字圖書館建設(shè)中虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應用前景和方向應當與更多的新技術(shù)相結(jié)合,如5G網(wǎng)絡(luò)、人工智能、AR技術(shù)等�？梢灶A見,虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為時下新型的熱門技術(shù)和話題,必將有效助力圖書館實現(xiàn)智慧化和智能化。