虛擬仿真技術(shù)在圖書館的應(yīng)用模式研究

黃燕

(廣州工程技術(shù)職業(yè)學(xué)院， 510075)

摘要：虛擬仿真技術(shù)是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)將現(xiàn)實(shí)中的場(chǎng)景搬到具有沉浸感的虛擬環(huán)境中,可以實(shí)現(xiàn)與使用者的交互。文章通過探索虛擬仿真技術(shù)在圖書館漫游展示、讀者借閱指引、館藏資源重塑、提升讀者體驗(yàn)、信息交流等方面的應(yīng)用，提出構(gòu)建以虛擬洞穴為核心,桌面平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、移動(dòng)平臺(tái)為支點(diǎn)的跨平臺(tái)圖書館虛擬仿真應(yīng)用模式，可有效促進(jìn)館藏資源的開發(fā)與利用，有力提升圖書館的服務(wù)能力。

關(guān)鍵詞：圖書館；虛擬仿真；虛擬現(xiàn)實(shí)；增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)；虛擬洞穴；數(shù)字圖書館

中圖分類號(hào)：G250.76

作者簡(jiǎn)介：黃燕，女，館員。

收稿日期：2014-11-19

Research on the virtual emulation mode applied in libraries

HUANG Yan

(Guangzhou Institute of Technology, Guangzhou510975, China)

Abstract：Virtual emulation technology will be the reality of the scene with the immersion of the virtual environment by using virtual reality and augmented reality technology so as to achieve interactions with the users. Through the roaming display in libraries of the exploratory virtual emulation technology, the guidance of readers, remodeling of library resources, improving the readers’ experience, and the information exchange, etc., an cross-platform of virtual emulation application mode in library is proposed by taking virtual cave built as the core, and the desktop platform, network platform, mobile platform as fulcra so as to effectively promote the exploitation and utilization of library resources, and to forcefully upgrade the service ability of libraries.

Key words： library; virtual emulation; virtual reality; augmented reality; virtual cave; digital library

1引言

虛擬仿真技術(shù)包括虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality，簡(jiǎn)稱VR)技術(shù)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(Augmented Reality，簡(jiǎn)稱AR)技術(shù)，前者是利用電腦模擬產(chǎn)生一個(gè)三維空間的虛擬世界，提供使用者關(guān)于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身臨其境一般，可以及時(shí)無限制地觀察三維空間的事物；后者是前者的延伸和發(fā)展，在前者基礎(chǔ)上增加了真實(shí)環(huán)境，從而創(chuàng)造出全新的體驗(yàn)[1]。利用虛擬仿真技術(shù)對(duì)推進(jìn)圖書館資源的開發(fā)與利用，提升用戶的各項(xiàng)體驗(yàn)，改進(jìn)圖書館的服務(wù)有現(xiàn)實(shí)的意義。

2虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

虛擬仿真技術(shù)已經(jīng)存在多年，起初只是用于軍事，隨后推廣到民用，但由于受計(jì)算機(jī)硬件水平和高昂成本的限制，一直未能大規(guī)模應(yīng)用。2014年3月，F(xiàn)acebook公司花費(fèi)20億美元收購了從事虛擬現(xiàn)實(shí)的Oculus公司，這一舉動(dòng)再次將虛擬仿真技術(shù)拉回人們的視野。特別是近幾年，虛擬仿真技術(shù)在教學(xué)培訓(xùn)、模擬訓(xùn)練、產(chǎn)品展示等各行各業(yè)都取得了很好的應(yīng)用。

2.1 虛擬仿真技術(shù)在教學(xué)培訓(xùn)中的應(yīng)用

近年來，虛擬仿真技術(shù)在教育培訓(xùn)領(lǐng)域的應(yīng)用如火如荼，教育部從2013年起開始進(jìn)行全國虛擬仿真教學(xué)示范中心的評(píng)審，未來幾年將選出具有示范作用的上千所虛擬仿真教學(xué)示范中心。由此可見虛擬仿真技術(shù)在教育領(lǐng)域的快速發(fā)展和重要作用。在實(shí)際應(yīng)用中，也有不少虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)在高校中獲得了廣泛應(yīng)用。例如：筆者所在館為高職國家教學(xué)資源庫項(xiàng)目研發(fā)的綜合布線虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，可以以三維實(shí)景的形式實(shí)現(xiàn)對(duì)綜合布線技能進(jìn)行綜合訓(xùn)練和考核，配合虛擬仿真設(shè)備，猶如在真實(shí)環(huán)境中訓(xùn)練一樣，不僅降低了實(shí)訓(xùn)成本，而且實(shí)現(xiàn)了個(gè)性化教學(xué)。

2.2 虛擬仿真技術(shù)在模擬訓(xùn)練中的應(yīng)用

虛擬仿真技術(shù)在模擬訓(xùn)練中應(yīng)用較為廣泛。如在軍事領(lǐng)域，虛擬仿真技術(shù)常用來模擬軍事訓(xùn)練；此外，在一些高危行業(yè)也經(jīng)常采用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行模擬訓(xùn)練，如火災(zāi)的應(yīng)急演練、地震的應(yīng)急演練、煤礦采掘的訓(xùn)練、石油化工的事故演練、醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)等等。通過虛擬仿真技術(shù)大大地降低了訓(xùn)練的成本，提高了訓(xùn)練的效率。

2.3 虛擬仿真技術(shù)在產(chǎn)品展示中的應(yīng)用

在一款產(chǎn)品即將推出或推出的產(chǎn)品比較龐大或功能比較復(fù)雜的情況下，利用傳統(tǒng)方法難以進(jìn)行產(chǎn)品展示，這時(shí)虛擬仿真展示是較好的解決辦法。例如：近日，奧迪公司針對(duì)奧迪A3推出一款iOS增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用，利用iOS設(shè)備的攝像頭，幫助用戶發(fā)現(xiàn)并了解汽車的功能。如果發(fā)動(dòng)機(jī)太熱，打開應(yīng)用把攝像頭對(duì)準(zhǔn)引擎就可以找到放冷卻液的地方；又如要為龐大的家具尋找合適的擺放位置，利用實(shí)物操作是比較困難的，為了解決這一問題，可以利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)將家具轉(zhuǎn)換成一張張小紙片，只需手機(jī)下載相應(yīng)App，然后用手機(jī)鏡頭對(duì)紙片進(jìn)行識(shí)別，將會(huì)出現(xiàn)和真實(shí)家具一樣三維圖案，可以自由交互擺放，從而找到最佳擺放位置。

3虛擬仿真技術(shù)在圖書館中的應(yīng)用分析

當(dāng)前虛擬仿真技術(shù)已經(jīng)從昔日的神壇走向了大眾，不再是高不可攀的前緣技術(shù)。特別是隨著虛擬仿真引擎Unity的日益普及，虛擬仿真產(chǎn)品的開發(fā)將變得更加容易。圖書館作為對(duì)外服務(wù)的窗口，如何有效地進(jìn)行資源開發(fā)與整合、如何更好地開展服務(wù)、如何根據(jù)社會(huì)變化改變職能等都是圖書館當(dāng)前要面對(duì)的問題。虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)解決圖書館這些問題有重要的幫助作用。

3.1 虛擬仿真技術(shù)在圖書館漫游展示方面作用

一般平面化的數(shù)字圖書館其可視化、交互性等不如傳統(tǒng)圖書館，在一定程度上影響了數(shù)字圖書館的服務(wù)，而加入虛擬仿真技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)立體化的交互圖書館，彌補(bǔ)平面化數(shù)字圖書館的不足。當(dāng)前，新加坡國立大學(xué)圖書館、中國國家圖書館、清華大學(xué)圖書館、上海交通大學(xué)圖書館、溫州市圖書館等均推出了圖書館虛擬漫游，通過直觀的方式展示圖書館的特色與服務(wù)。例如：中國國家圖書館的虛擬現(xiàn)實(shí)漫游系統(tǒng)[2]，在大屏幕前通過體感姿勢(shì)，可以進(jìn)入各個(gè)館舍漫游，自由選擇路線，并且可以看到圖書館整體情況，猶如置身真實(shí)圖書館一樣，不能親身來到中國國家圖書館的讀者，可以通過互聯(lián)網(wǎng)訪問中國國家圖書館網(wǎng)站，有鏈接進(jìn)入這個(gè)漫游系統(tǒng)，體驗(yàn)中國國家圖書館的宏偉壯觀。

3.2 虛擬仿真技術(shù)在讀者借閱指引方面的作用

在傳統(tǒng)圖書館，讀者借閱指引通過指示牌進(jìn)行，對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜和館藏資源較多的圖書館，要找到符合要求的資源確實(shí)不易。通過虛擬仿真技術(shù)，可以真實(shí)模擬圖書館的館舍及館藏資源的擺放位置，讀者可以先通過虛擬圖書館快速查詢到所需資源的位置，然后利用移動(dòng)設(shè)備的定位功能找到資源。

3.3 虛擬仿真技術(shù)在館藏資源重塑方面的作用

重塑館藏資源有利于提高資源的利用率，需要重塑的資源一是一些珍貴的絕版資源，由于其價(jià)格昂貴、容易損壞等原因，不便于外借，要滿足讀者需求必須另想他法。利用虛擬仿真技術(shù)，可以將諸如字畫之類的珍貴館藏資源搬到屏幕上，讀者通過交互設(shè)備可以全方位瀏覽查看這些資源，有效解決資源的保護(hù)問題。二是一些不易用文字和圖表等直接表達(dá)清楚的資源，采用虛擬仿真技術(shù)會(huì)有很好的效果，比如對(duì)月食和日食之類的原理性資源，建立三維的立體模型，運(yùn)用仿真引擎完成交互設(shè)計(jì)，通過動(dòng)畫等形式開發(fā)生動(dòng)形象的仿真軟件，這樣的資源重塑，將更加有利于讀者的理解。三是科學(xué)類或兒童類圖書，因受理解能力等因素的限制，這類圖書中的不少知識(shí)理解起來有一定的難度。對(duì)這類圖書可以聯(lián)合出版社，將其重塑成增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)版的圖書，不僅有很好的銷量預(yù)期，而且生動(dòng)形象。例如：企鵝出版集團(tuán)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)娛樂頻道Zappar合作，推出了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)圖書，用戶下載免費(fèi)的app應(yīng)用程序，安裝到手機(jī)并啟動(dòng)后，將手機(jī)攝像頭對(duì)著企鵝圖書的封面掃描，屏幕上就會(huì)出現(xiàn)視覺和互動(dòng)元素，如對(duì)著圖書《莫比·狄克》(Moby dick)掃描，屏幕上就會(huì)出現(xiàn)一條游動(dòng)的鯨魚。[3]

3.4 虛擬仿真技術(shù)在提升讀者體驗(yàn)方面的作用

隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)圖書館的生存空間面臨巨大的挑戰(zhàn)，如何改進(jìn)圖書館的服務(wù)以提高讀者的體驗(yàn)已經(jīng)成為一項(xiàng)長(zhǎng)期的課題，值得同行認(rèn)真研究。虛擬仿真技術(shù)在提高讀者體驗(yàn)方面有天生的優(yōu)勢(shì)[4]。例如：近期《東京新聞》推出一款將報(bào)紙期刊融入AR技術(shù)的軟件，當(dāng)讀者利用移動(dòng)設(shè)備的攝像頭掃描報(bào)紙的版面時(shí)，將會(huì)根據(jù)報(bào)紙的內(nèi)容在移動(dòng)設(shè)備屏幕上出現(xiàn)相應(yīng)的動(dòng)畫、視頻、交互按鈕等，當(dāng)掃描到報(bào)紙上白宮的圖片時(shí)會(huì)在屏幕上出現(xiàn)三維白宮實(shí)景；當(dāng)掃描到報(bào)紙上奧巴馬圖片時(shí)會(huì)在屏幕上出現(xiàn)奧巴馬向您微笑的三維動(dòng)畫。這使得傳統(tǒng)只有文字和圖片的報(bào)紙變得鮮活起來，給予讀者全新的體驗(yàn)。

3.5 虛擬仿真技術(shù)在信息交流方面的作用

當(dāng)前可以通過QQ、微博、微信等網(wǎng)絡(luò)方式開展讀者之間的信息交流，但這樣的交流是平面化的，容易造成視覺疲勞。如果利用虛擬仿真技術(shù)建立諸如《第二人生》之類的知識(shí)交流社區(qū)[5]，以三維實(shí)景的方式開展信息的交流，時(shí)而出現(xiàn)恐龍時(shí)代的場(chǎng)景，動(dòng)畫演示各種恐龍的分類及習(xí)性，時(shí)而邁入浩瀚的宇宙空間，探索各個(gè)星球的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，無疑將創(chuàng)新信息交流的方式，提高館藏資源的利用率。

4虛擬仿真技術(shù)在圖書館中的應(yīng)用模式設(shè)計(jì)

虛擬圖書館應(yīng)用模式應(yīng)該如何設(shè)計(jì)才能有利于充分利用資源和提升服務(wù)，這是當(dāng)前虛擬圖書館設(shè)計(jì)面臨的挑戰(zhàn)。結(jié)合上述分析和虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展，筆者認(rèn)為可以設(shè)計(jì)如下的應(yīng)用模式：

4.1 以虛擬洞穴(CAVE)硬件平臺(tái)為應(yīng)用核心

當(dāng)前虛擬仿真沉浸式硬件平臺(tái)主要有多通道環(huán)幕系統(tǒng)、虛擬洞穴、虛擬頭盔等，其中虛擬洞穴將人與外界較好地隔離，能有較好的沉浸效果，是主要的虛擬仿真硬件平臺(tái)。虛擬圖書館采用這一平臺(tái)，再配合紅外定位系統(tǒng)和3D主動(dòng)立體眼鏡，將能再現(xiàn)真實(shí)圖書館的實(shí)景，相當(dāng)于以極低的成本將圖書館建在不同區(qū)域。

4.2 以成熟的仿真引擎為內(nèi)容開發(fā)平臺(tái)

選取合適的開發(fā)平臺(tái)，將會(huì)達(dá)到事半功倍的效果。目前看來，美國Unity公司推出的Unity游戲與仿真引擎是不錯(cuò)的選擇。這一引擎自推出以來，近幾年風(fēng)靡全球，獲得許多游戲公司和虛擬仿真公司的青睞，已經(jīng)成為移動(dòng)平臺(tái)的3D主流仿真引擎，其渲染效果出色，開發(fā)過程簡(jiǎn)單，對(duì)有效加快圖書館資源的重塑和場(chǎng)景的開發(fā)有現(xiàn)實(shí)意義。

4.3 具備跨平臺(tái)的應(yīng)用

目前讀者不僅使用桌面電腦，而且還使用互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、手機(jī)或平板等移動(dòng)設(shè)備來查詢和瀏覽圖書館的資源。虛擬圖書館要能利用這些跨平臺(tái)的設(shè)備才能有實(shí)用的意義，Unity是跨平臺(tái)的引擎，可以滿足應(yīng)用的需要。

5結(jié)語

綜上所述，虛擬仿真技術(shù)正在不斷地改變著圖書館的運(yùn)行模式。當(dāng)前虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用門檻已經(jīng)降低，仿真軟件的開發(fā)成本正在不斷下降，虛擬圖書館的建設(shè)也日益深入。根據(jù)目前的技術(shù)發(fā)展情況，可以建立一個(gè)四到五面的虛擬洞穴，配備紅外定位操縱器和3D眼鏡，作為虛擬圖書館的核心平臺(tái)，同時(shí)采用當(dāng)下成熟的跨平臺(tái)虛擬仿真引擎(如Unity)開發(fā)相應(yīng)的虛擬內(nèi)容，不僅可以發(fā)布到核心平臺(tái)，而且可以發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、移動(dòng)平臺(tái)和一般桌面電腦，全方位地為讀者提供服務(wù)，打造全新的應(yīng)用模式。

參考文獻(xiàn)：

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(責(zé)任編輯：王靖雯)