任娟莉?王若鴻

【摘 要】隨著5G網(wǎng)絡(luò)與VR的發(fā)展，公眾對圖書館VR服務(wù)無限憧憬。多場景融合的VR服務(wù)可以升級圖書館服務(wù)效率與效能，滿足用戶更高層次的體驗需求，但其對圖書館硬智慧、軟智慧都提出了更高的要求。在多場景VR體驗服務(wù)構(gòu)建的進(jìn)程中，圖書館不僅需要基于5G網(wǎng)絡(luò)的信息高速高效傳播機(jī)制、移動VR技術(shù)對虛擬空間進(jìn)行拓展，并搭建圖書館多終端VR系統(tǒng)架構(gòu)，以解決戰(zhàn)略性、技術(shù)性問題，還需要從資源、設(shè)備、智力等維度持續(xù)升級圖書館智慧，以確保VR館能夠為用戶提供多終端、多場景、高效率的VR服務(wù)，確保真正發(fā)揮圖書館作為智慧城市功能體的作用。

【關(guān)? 鍵? 詞】5G布局;圖書館;VR服務(wù);多場景;多終端

【作者單位】任娟莉，西安工業(yè)大學(xué)藝術(shù)與傳媒學(xué)院;王若鴻，西安工業(yè)大學(xué)。

【基金項目】陜西省社科界2019年度重大理論與現(xiàn)實問題研究項目（2019Z077）。

【中圖分類號】G250.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【DOI】10.16491/j.cnki.cn45-1216/g2.2019.18.021

圖書館領(lǐng)域已有利用VR技術(shù)提供智慧化管理和人性化感知的成功案例。早在2008年，中國國家圖書館就上線了我國第一套可交互的虛擬數(shù)字圖書館系統(tǒng)，隨后，國內(nèi)圖書館領(lǐng)域VR體驗服務(wù)迅速增多，如湖南圖書館數(shù)字閱讀體驗區(qū)、天津圖書館數(shù)字體驗區(qū)、電子科技大學(xué)VR圖書館、昆明少年兒童圖書館科普VR體驗活動、寧波市圖書館VR體驗活動等。尤其是近年來，隨著信息通信技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及大數(shù)據(jù)云計算技術(shù)的飛速發(fā)展，社會正快速邁入5G互聯(lián)網(wǎng)時代[1—2]。在5G網(wǎng)絡(luò)總體布局下，人們工作與生活中的數(shù)據(jù)信息采集與信息交流融通效率會得到根本性提升，信息傳遞與共享的途徑也會更加多樣化。在5G網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動下，VR技術(shù)亦得到了長足發(fā)展，將AI、AR、VR等統(tǒng)籌融合已不再是天方夜譚。5G網(wǎng)絡(luò)、VR、AI、大數(shù)據(jù)、云計算等科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，一定程度上模糊了虛擬與現(xiàn)實之間的界限，人類文學(xué)、影視作品中所暢想的智慧星球、智慧國家和智慧城市正一步步地變?yōu)楝F(xiàn)實[3—4]。智慧城市是離普通居民很近的5G網(wǎng)絡(luò)紅利，智慧交通、智慧學(xué)校、智慧圖書館等已經(jīng)開始在部分大城市實施。在5G網(wǎng)絡(luò)布局與構(gòu)建智慧城市的進(jìn)程中，公眾對圖書館跨終端、多場景VR體驗服務(wù)無限憧憬——暢想著在圖書館、在家中、在辦公室、在寢室、在地鐵里動動手指、戴上VR設(shè)備，就能得到如邁進(jìn)實體圖書館一樣的體驗。

一、5G網(wǎng)絡(luò)布局下圖書館多場景VR服務(wù)構(gòu)建意義

依托5G網(wǎng)絡(luò)、VR等新興科技，圖書館將被打造成智能化、高效化的信息與知識傳播中心，滿足用戶對智能化、高效化信息獲取的需求及更高層次的體驗需求。充分激活圖書館作為智慧城市功能體的作用，是圖書館多場景VR服務(wù)構(gòu)建的基本目標(biāo)。

1.滿足用戶對智能化、高效化信息獲取的需求

互聯(lián)網(wǎng)與通信產(chǎn)業(yè)的爆炸式發(fā)展，使信息規(guī)模達(dá)到了空前水平，這對信息采集、傳播、存儲和使用的效率與智能化水平都提出了更高的要求[5]。在5G網(wǎng)絡(luò)布局下，借助VR技術(shù)及其設(shè)備為用戶提供融合多場景的知識體驗服務(wù)，可以更好地將圖書館打造成智能、高效的知識傳播中心，以滿足用戶對智能化、高效化信息獲取的需求。

一方面，這樣的服務(wù)能滿足用戶智能化獲取信息的需求。5G網(wǎng)絡(luò)布局下，圖書館的社會功能與角色定位將越來越豐富、多元，為了應(yīng)對和處理海量的數(shù)據(jù)信息，滿足用戶更個性化的信息獲取需求，圖書館采用更智能化的知識傳播方式是必選選擇。首先，基于VR、借助智能輔助設(shè)備，模擬現(xiàn)實場景，其目的是提升圖書館用戶服務(wù)體驗，使用戶沉浸于一種多元信息融合的環(huán)境當(dāng)中，幫助用戶更好地選擇、調(diào)取和使用各類信息資源。其次，依托大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)，圖書館提供的VR服務(wù)能提供基于用戶閱讀偏好與行為追蹤的個性化知識體驗。再次，在5G網(wǎng)絡(luò)時代，利用移動智能小程序、客戶端等新媒體端口，將推動具有智能化特征的移動VR圖書館走進(jìn)用戶的生活之中，全面提升用戶的信息獲取體驗。

另一方面，這樣的服務(wù)能滿足用戶高效化信息獲取需求。5G網(wǎng)絡(luò)使圖書館數(shù)據(jù)信息的處理和輸出效率得到顯著提升，圖書館通過信息的歸類和系統(tǒng)性整合，可以將自身打造成高效的知識傳播中心。在5G網(wǎng)絡(luò)布局下，VR在知識、信息獲取渠道與效率方面的優(yōu)勢將得以彰顯，建設(shè)VR館可以將泛化、相分離的海量數(shù)據(jù)整合成完整、直觀、親近的“沉浸式全感官數(shù)據(jù)”，進(jìn)而提升用戶的信息獲取體驗，以滿足用戶對高效化信息獲取的需求。

2.為用戶提供跨終端、多場景的VR體驗服務(wù)

一方面，隨著VR的發(fā)展，未來圖書館VR服務(wù)除了打造實體VR館、VR體驗區(qū)，還將打造“最小移動可行產(chǎn)品”—— VR館客戶端，以滿足用戶多終端、多場景的VR體驗需求。VR立足于用戶實體行為與全感官虛擬體驗的統(tǒng)一，將多維信息以一種動態(tài)化、立體化的三維方式呈現(xiàn)，使用戶沉浸于虛擬仿真的場景之中。在5G網(wǎng)絡(luò)布局下，虛擬仿真的立體圖書館，將不再受時空的限制，VR館客戶端將給用戶帶來更好的使用體驗：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，具備系統(tǒng)兼容性和網(wǎng)絡(luò)兼容性，用戶經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)授權(quán)之后，便可以在PC端、移動智能終端及其他電子設(shè)備上進(jìn)入移動VR館，為用戶提供跨終端的全方位服務(wù)。

另一方面，“多場景融合服務(wù)”是圖書館VR服務(wù)的核心目標(biāo)。毋庸置疑，在5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，用戶對圖書館多場景VR服務(wù)充滿無限憧憬，他們急切需要圖書館提供多場景VR服務(wù)，為其帶來便捷、智能化、充滿樂趣的VR體驗。5G網(wǎng)絡(luò)大幅度提高了移動信息傳輸速度，即用戶基于5G網(wǎng)絡(luò)使用VR設(shè)備體驗VR服務(wù)，完全不會感覺到卡頓，這為圖書館VR多場景服務(wù)提供了網(wǎng)絡(luò)硬件支持。借助5G網(wǎng)絡(luò)、移動終端和移動VR設(shè)備，圖書館能為用戶提供多場景VR服務(wù)，用戶在家里、學(xué)校、社區(qū)等不同場景下，都可以隨時享受和體驗圖書館VR服務(wù)。

3.充分激活圖書館作為智慧城市功能體的作用

智慧城市是基于知識社會創(chuàng)新2.0而提出的一種高級城市形態(tài)，建設(shè)智慧城市是為了緩解當(dāng)前城市面臨的各種問題，提高城市居民生活質(zhì)量，目前已開始在部分大城市逐步推廣。圖書館是智慧城市建設(shè)中的重要組成部分。在智慧城市建設(shè)中，無論是城市交通運(yùn)行，還是政府機(jī)構(gòu)、企事業(yè)單位良性運(yùn)轉(zhuǎn)，都離不開信息和數(shù)據(jù)的智能化處理。圖書館擔(dān)負(fù)著智慧城市信息處理中心的重任，在5G網(wǎng)絡(luò)布局下，圖書館引入VR、AI等，有利于充分激活其作為智慧城市功能體的作用。VR在圖書館建設(shè)中的應(yīng)用，不僅可降低智慧圖書館建設(shè)中的硬件投入成本，還使原有二維平面數(shù)據(jù)方式轉(zhuǎn)變成為更為直觀的三維立體模式[6]。可以說，圖書館多場景VR服務(wù)的構(gòu)建，既滿足了用戶對智能化、高效化的信息獲取需求，又有效提升了自身的信息傳播與處理效率，還能提高整個城市的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，彰顯圖書館作為智慧城市功能體的作用。因此，全方位、立體化、多場景的圖書館VR服務(wù)構(gòu)建，勢必將成為智慧城市建設(shè)的核心工作之一。

二、5G網(wǎng)絡(luò)布局下構(gòu)建圖書館多場景VR服務(wù)的邏輯架構(gòu)

構(gòu)建圖書館多場景VR服務(wù)是一項系統(tǒng)工程。圖書館既要依賴5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下信息的高速、高效傳播機(jī)制，又要借助VR、AI、大數(shù)據(jù)、云計算等在圖書館虛擬空間拓展和服務(wù)平臺建設(shè)方面的優(yōu)勢，統(tǒng)籌搭建圖書館多終端、多場景VR服務(wù)的邏輯架構(gòu)。

2015年我國5G網(wǎng)絡(luò)通信開始統(tǒng)籌布局，2019年6月6日5G商用牌照正式發(fā)放，預(yù)計2020年5G網(wǎng)絡(luò)將開始全面商用。5G網(wǎng)絡(luò)最大的特點就是運(yùn)行速度快，未來傳輸速率可達(dá)10Gbps以上，人們可以真正地實現(xiàn)無障礙數(shù)字通信和網(wǎng)絡(luò)交流。5G網(wǎng)絡(luò)通信高效為圖書館多終端、多場景的VR服務(wù)提供了網(wǎng)絡(luò)保障，只有在暢通、高速的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下使用VR服務(wù)最小可行產(chǎn)品、穿戴設(shè)備，才能給讀者帶來優(yōu)越的體驗。

在5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，用戶可以不受時空限制，通過VR系統(tǒng)進(jìn)入虛擬仿真的世界。VR以計算機(jī)虛擬仿真的模式對現(xiàn)實世界中難以實現(xiàn)的情境進(jìn)行三維仿真模擬，使人體的視覺和心理在虛擬和真實的世界間轉(zhuǎn)換[7]。我們依托VR可以創(chuàng)建虛擬的圖書館空間，當(dāng)然，要實現(xiàn)圖書館多場景VR服務(wù)，需要一系列能實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實轉(zhuǎn)換功能的計算機(jī)軟硬件技術(shù)以及系統(tǒng)性的VR服務(wù)邏輯架構(gòu)，如圖1所示。

第一，VR系統(tǒng)以通用型平臺（如Windows通用應(yīng)用平臺、安卓系統(tǒng)應(yīng)用平臺、蘋果系統(tǒng)應(yīng)用平臺等）為設(shè)計框架主體，主要的硬件模塊包括系統(tǒng)登錄模塊、視頻瀏覽模塊和文字圖片瀏覽模塊。與主要硬件模塊相對應(yīng)，VR系統(tǒng)還應(yīng)在云端設(shè)文字?jǐn)?shù)據(jù)庫和圖像視頻數(shù)據(jù)庫，用戶進(jìn)入圖書館VR系統(tǒng)之后，便可以按照自己的需求偏好調(diào)用智慧圖書館系統(tǒng)中的VR資源。

第二，在VR系統(tǒng)中，系統(tǒng)硬件模塊的性能數(shù)據(jù)要依賴視覺跟蹤算法的應(yīng)用，如圖2。VR視覺跟蹤算法的原理是對虛擬過程中的重力數(shù)據(jù)、旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)等原始信息進(jìn)行融合，以獲取到與真實情景一致的點云數(shù)據(jù)集合，并通過圖像渲染、虛擬仿真環(huán)境，實現(xiàn)與實景相似的情境體驗?？梢?，依托VR系統(tǒng)的圖書館多場景VR服務(wù)，在知識提取、信息采集和數(shù)據(jù)傳輸?shù)男屎捅憬菪苑矫骘@然優(yōu)于實體圖書館服務(wù)與數(shù)字圖書館服務(wù)。

第三，為用戶提供最優(yōu)化的虛擬仿真VR圖書館服務(wù)，仍需要進(jìn)行一系列的優(yōu)化處理。由于視覺傳感器所采集的原始數(shù)據(jù)會包含大量的系統(tǒng)噪聲，在運(yùn)用視覺跟蹤算法和視頻渲染算法進(jìn)行信息采集時，需要基于擴(kuò)展的卡爾曼濾波算法濾除系統(tǒng)白噪聲干擾，即對空間維度的方向變化進(jìn)行全方位的數(shù)據(jù)處理——在虛擬仿真環(huán)境下的卡爾曼濾波系統(tǒng)是一種復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，為了使采集到的重力數(shù)據(jù)、旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)更為真實和準(zhǔn)確，要將VR與空間動力運(yùn)動學(xué)相關(guān)技術(shù)相結(jié)合，這樣才能使虛擬圖書館的場景與真實的場景更為接近，才能真正給用戶帶來身臨其境的體驗[8]。

第四，圖書館多場景VR服務(wù)的實現(xiàn)，還必須搭建基于5G網(wǎng)絡(luò)的跨終端、多場景VR操作系統(tǒng)，即一個兼容的VR服務(wù)平臺。操作系統(tǒng)應(yīng)包括智能VR界面單元、VR資源服務(wù)單元、用戶大數(shù)據(jù)智能分析單元等基礎(chǔ)性模塊，以高效實現(xiàn)人機(jī)交互、資源獲取、用戶信息識別等功能[9]。需要強(qiáng)調(diào)的是，在5G網(wǎng)絡(luò)全面布局商用領(lǐng)域的背景下，操作系統(tǒng)跨終端、多場景屬性的價值應(yīng)得到充分激發(fā)。如在圖書館系統(tǒng)管理員授權(quán)的情況下，圖書館賦予用戶通過移動終端進(jìn)入VR服務(wù)平臺的通路，這樣便能夠升級圖書館服務(wù)效率與效能，滿足用戶更高層次的體驗需求。

三、5G網(wǎng)絡(luò)布局下構(gòu)建圖書館VR服務(wù)的保障路徑

在圖書館多場景VR服務(wù)構(gòu)建的進(jìn)程中，除了需要搭建圖書館跨終端VR系統(tǒng)架構(gòu)，以解決戰(zhàn)略性、技術(shù)性問題，還需要從資源、設(shè)備、智力等維度持續(xù)升級圖書館智慧，以確保圖書館能夠為用戶提供跨終端、多場景、實效性、高效性的VR服務(wù)，進(jìn)而真正激活圖書館作為智慧城市功能體的作用。

1.構(gòu)建圖書館VR資源庫

5G網(wǎng)絡(luò)時代的到來和VR的發(fā)展，為圖書館智慧化服務(wù)變革提供了重要發(fā)展機(jī)遇。然而，無論圖書館形態(tài)如何發(fā)展，資源建設(shè)始終都是用戶服務(wù)的基礎(chǔ)與根本——圖書館要構(gòu)建融合多場景的VR服務(wù)，必須先構(gòu)建適用于圖書館多場景VR服務(wù)的資源庫。

基于當(dāng)前技術(shù)環(huán)境，圖書館在構(gòu)建VR資源庫時，可采用VRML語言（Virtual Reality Modeling Language，虛擬現(xiàn)實建模語言）。這是一種營造 “真實世界的場景”或“虛構(gòu)世界的場景”的建模語言，支持二維、三維、多媒體與動態(tài)技術(shù)，可以實現(xiàn)用戶與虛擬環(huán)境的高效交互，產(chǎn)生臨場感。無論是圖書館數(shù)字資源，還是圖書館非電子資源，作為主流的三維建模語言，VRML語言通過構(gòu)建三維虛擬場景，可以使資源栩栩如生地再現(xiàn)，實現(xiàn)文字、圖像資源的三維轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)“人”“物”交互。

構(gòu)建圖書館VR資源庫，重建圖書館資源體系，不僅可以優(yōu)化各類資源的數(shù)字化呈現(xiàn)形式，還可以還原各類資源的原始風(fēng)貌，立體形象地再現(xiàn)文字、圖片、視頻場景的虛擬形態(tài)，因而，其是圖書館實現(xiàn)多場景VR服務(wù)的物質(zhì)基礎(chǔ)。當(dāng)然，圖書館在建設(shè)VR資源庫過程中，必須對本館物質(zhì)資源進(jìn)行全面評估，確保在VR資源庫建設(shè)中有可用數(shù)據(jù)資源、技術(shù)路徑及支撐資金，即圖書館在VR資源庫建設(shè)之前必須評估可行性，并對建設(shè)環(huán)節(jié)進(jìn)行分解。

2.升級圖書館多場景VR服務(wù)設(shè)備

現(xiàn)有的頭戴式、乘坐體驗式VR體驗設(shè)備，雖然能夠給用戶一種身臨其境的真實感，具有沉浸性和交互性功能，可基本滿足圖書館VR服務(wù)需求，但存在的問題較多，如設(shè)備過重、體積過大，容易讓用戶產(chǎn)生疲勞或暈動癥、畫面畸變等，大大影響了用戶的體驗感。隨著5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，處于多種場景下的用戶對VR設(shè)備的要求越來越高，不論是從物質(zhì)形態(tài)層面，還是從軟技術(shù)層面，打造一系列適合多場景的VR體驗設(shè)備都是很關(guān)鍵的。

從物質(zhì)形態(tài)方面來看，在5G網(wǎng)絡(luò)支持下，用戶期望圖書館提供的多場景VR服務(wù)是開放的、自由的、便捷的，所以未來必須升級VR體驗設(shè)備，提升其便攜性、智能性、友好性、安全性，如開發(fā)輕便型頭盔、設(shè)計友好界面、打造符合人體工程學(xué)的設(shè)備形態(tài)等。在軟技術(shù)層面，VRML提供了一種全新的、可變的圖書館環(huán)境，這種環(huán)境是虛擬化的，無須投入過多成本，只要將移動VR系統(tǒng)的軟件程序與功能嵌入到圖書館系統(tǒng)之內(nèi)，用戶就能夠漫游在虛擬仿真的圖書館環(huán)境之中，全景體驗圖書館各種場景空間。然而，目前的VR設(shè)備在技術(shù)上仍難以真正讓用戶沉浸在VRML構(gòu)筑的全景世界里，未來仍需不斷優(yōu)化設(shè)備軟技術(shù)，解決VR設(shè)備帶來的不適感。如利用5G網(wǎng)絡(luò)、云數(shù)據(jù)處理技術(shù)、AI不斷提高VR設(shè)備端的智能反應(yīng)速度;采用光場攝像技術(shù)記錄畫面四維空間，并通過后期處理，讓用戶自主選擇聚焦位置，使其盡可能接近人類正常視覺，減少因為視覺輻輳所引發(fā)的暈眩感。

3.優(yōu)化圖書館多場景VR服務(wù)智力支持

高科技快速發(fā)展的背后是人才發(fā)揮著關(guān)鍵作用。5G網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)性作用發(fā)揮、圖書館多場景VR服務(wù)軟硬件系統(tǒng)的搭建、更先進(jìn)的VR體驗設(shè)備的研發(fā)，都需要高精尖人才的智力支持，尤其需要計算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)及VR、AI領(lǐng)域的頂尖人才，以提供技術(shù)保障。為了加快圖書館多場景VR服務(wù)各項工作的順利落地，圖書館可以與計算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)及VR、AI領(lǐng)域的社會機(jī)構(gòu)、人才和專家合作，以保障圖書館多場景VR服務(wù)構(gòu)建與后期維護(hù)工作;圖書館也應(yīng)對館員進(jìn)行定期技能培訓(xùn)與考核，并從中選擇有發(fā)展?jié)摿Φ哪贻p人才作為重點培養(yǎng)對象，為圖書館多場景VR服務(wù)工作儲備人才。

四、結(jié)語

VR是新世紀(jì)以來最為重要的核心技術(shù)之一，盡管世界各國對VR的研究已經(jīng)取得了階段性成果，VR與各領(lǐng)域的結(jié)合緊密程度也在持續(xù)提高，但將VR更深入地應(yīng)用到圖書館服務(wù)領(lǐng)域仍舊是一個具有前瞻性的研究課題。在即將來臨的5G網(wǎng)絡(luò)時代，“5G+VR”勢必將改變?nèi)藗兩畹姆椒矫婷妫D書館服務(wù)優(yōu)化，提升圖書館用戶的多場景知識獲取體驗。

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