虚拟仿真技术在图书馆的应用模式研究

虚拟仿真技术在图书馆的应用模式研究

黄燕

(广州工程技术职业学院， 510075)

摘要：虚拟仿真技术是利用虚拟现实技术和增强现实技术将现实中的场景搬到具有沉浸感的虚拟环境中,可以实现与使用者的交互。文章通过探索虚拟仿真技术在图书馆漫游展示、读者借阅指引、馆藏资源重塑、提升读者体验、信息交流等方面的应用，提出构建以虚拟洞穴为核心,桌面平台、网络平台、移动平台为支点的跨平台图书馆虚拟仿真应用模式，可有效促进馆藏资源的开发与利用，有力提升图书馆的服务能力。

关键词：图书馆；虚拟仿真；虚拟现实；增强现实；虚拟洞穴；数字图书馆

中图分类号：G250.76

作者简介：黄燕，女，馆员。

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

虚拟仿真技术包括虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)技术和增强现实(Augmented Reality，简称AR)技术，前者是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身临其境一般，可以及时无限制地观察三维空间的事物；后者是前者的延伸和发展，在前者基础上增加了真实环境，从而创造出全新的体验[1]。利用虚拟仿真技术对推进图书馆资源的开发与利用，提升用户的各项体验，改进图书馆的服务有现实的意义。

2虚拟仿真技术应用现状

虚拟仿真技术已经存在多年，起初只是用于军事，随后推广到民用，但由于受计算机硬件水平和高昂成本的限制，一直未能大规模应用。2014年3月，Facebook公司花费20亿美元收购了从事虚拟现实的Oculus公司，这一举动再次将虚拟仿真技术拉回人们的视野。特别是近几年，虚拟仿真技术在教学培训、模拟训练、产品展示等各行各业都取得了很好的应用。

2.1 虚拟仿真技术在教学培训中的应用

近年来，虚拟仿真技术在教育培训领域的应用如火如荼，教育部从2013年起开始进行全国虚拟仿真教学示范中心的评审，未来几年将选出具有示范作用的上千所虚拟仿真教学示范中心。由此可见虚拟仿真技术在教育领域的快速发展和重要作用。在实际应用中，也有不少虚拟仿真教学系统在高校中获得了广泛应用。例如：笔者所在馆为高职国家教学资源库项目研发的综合布线虚拟仿真实训系统，可以以三维实景的形式实现对综合布线技能进行综合训练和考核，配合虚拟仿真设备，犹如在真实环境中训练一样，不仅降低了实训成本，而且实现了个性化教学。

2.2 虚拟仿真技术在模拟训练中的应用

虚拟仿真技术在模拟训练中应用较为广泛。如在军事领域，虚拟仿真技术常用来模拟军事训练；此外，在一些高危行业也经常采用虚拟仿真技术进行模拟训练，如火灾的应急演练、地震的应急演练、煤矿采掘的训练、石油化工的事故演练、医学实验等等。通过虚拟仿真技术大大地降低了训练的成本，提高了训练的效率。

2.3 虚拟仿真技术在产品展示中的应用

在一款产品即将推出或推出的产品比较庞大或功能比较复杂的情况下，利用传统方法难以进行产品展示，这时虚拟仿真展示是较好的解决办法。例如：近日，奥迪公司针对奥迪A3推出一款iOS增强现实应用，利用iOS设备的摄像头，帮助用户发现并了解汽车的功能。如果发动机太热，打开应用把摄像头对准引擎就可以找到放冷却液的地方；又如要为庞大的家具寻找合适的摆放位置，利用实物操作是比较困难的，为了解决这一问题，可以利用增强现实技术将家具转换成一张张小纸片，只需手机下载相应App，然后用手机镜头对纸片进行识别，将会出现和真实家具一样三维图案，可以自由交互摆放，从而找到最佳摆放位置。

3虚拟仿真技术在图书馆中的应用分析

当前虚拟仿真技术已经从昔日的神坛走向了大众，不再是高不可攀的前缘技术。特别是随着虚拟仿真引擎Unity的日益普及，虚拟仿真产品的开发将变得更加容易。图书馆作为对外服务的窗口，如何有效地进行资源开发与整合、如何更好地开展服务、如何根据社会变化改变职能等都是图书馆当前要面对的问题。虚拟仿真技术的应用，对解决图书馆这些问题有重要的帮助作用。

3.1 虚拟仿真技术在图书馆漫游展示方面作用

一般平面化的数字图书馆其可视化、交互性等不如传统图书馆，在一定程度上影响了数字图书馆的服务，而加入虚拟仿真技术可以实现立体化的交互图书馆，弥补平面化数字图书馆的不足。当前，新加坡国立大学图书馆、中国国家图书馆、清华大学图书馆、上海交通大学图书馆、温州市图书馆等均推出了图书馆虚拟漫游，通过直观的方式展示图书馆的特色与服务。例如：中国国家图书馆的虚拟现实漫游系统[2]，在大屏幕前通过体感姿势，可以进入各个馆舍漫游，自由选择路线，并且可以看到图书馆整体情况，犹如置身真实图书馆一样，不能亲身来到中国国家图书馆的读者，可以通过互联网访问中国国家图书馆网站，有链接进入这个漫游系统，体验中国国家图书馆的宏伟壮观。

3.2 虚拟仿真技术在读者借阅指引方面的作用

在传统图书馆，读者借阅指引通过指示牌进行，对结构复杂和馆藏资源较多的图书馆，要找到符合要求的资源确实不易。通过虚拟仿真技术，可以真实模拟图书馆的馆舍及馆藏资源的摆放位置，读者可以先通过虚拟图书馆快速查询到所需资源的位置，然后利用移动设备的定位功能找到资源。

3.3 虚拟仿真技术在馆藏资源重塑方面的作用

重塑馆藏资源有利于提高资源的利用率，需要重塑的资源一是一些珍贵的绝版资源，由于其价格昂贵、容易损坏等原因，不便于外借，要满足读者需求必须另想他法。利用虚拟仿真技术，可以将诸如字画之类的珍贵馆藏资源搬到屏幕上，读者通过交互设备可以全方位浏览查看这些资源，有效解决资源的保护问题。二是一些不易用文字和图表等直接表达清楚的资源，采用虚拟仿真技术会有很好的效果，比如对月食和日食之类的原理性资源，建立三维的立体模型，运用仿真引擎完成交互设计，通过动画等形式开发生动形象的仿真软件，这样的资源重塑，将更加有利于读者的理解。三是科学类或儿童类图书，因受理解能力等因素的限制，这类图书中的不少知识理解起来有一定的难度。对这类图书可以联合出版社，将其重塑成增强现实版的图书，不仅有很好的销量预期，而且生动形象。例如：企鹅出版集团与增强现实娱乐频道Zappar合作，推出了增强现实图书，用户下载免费的app应用程序，安装到手机并启动后，将手机摄像头对着企鹅图书的封面扫描，屏幕上就会出现视觉和互动元素，如对着图书《莫比·狄克》(Moby dick)扫描，屏幕上就会出现一条游动的鲸鱼。[3]

3.4 虚拟仿真技术在提升读者体验方面的作用

随着网络信息技术的发展，传统图书馆的生存空间面临巨大的挑战，如何改进图书馆的服务以提高读者的体验已经成为一项长期的课题，值得同行认真研究。虚拟仿真技术在提高读者体验方面有天生的优势[4]。例如：近期《东京新闻》推出一款将报纸期刊融入AR技术的软件，当读者利用移动设备的摄像头扫描报纸的版面时，将会根据报纸的内容在移动设备屏幕上出现相应的动画、视频、交互按钮等，当扫描到报纸上白宫的图片时会在屏幕上出现三维白宫实景；当扫描到报纸上奥巴马图片时会在屏幕上出现奥巴马向您微笑的三维动画。这使得传统只有文字和图片的报纸变得鲜活起来，给予读者全新的体验。

3.5 虚拟仿真技术在信息交流方面的作用

当前可以通过QQ、微博、微信等网络方式开展读者之间的信息交流，但这样的交流是平面化的，容易造成视觉疲劳。如果利用虚拟仿真技术建立诸如《第二人生》之类的知识交流社区[5]，以三维实景的方式开展信息的交流，时而出现恐龙时代的场景，动画演示各种恐龙的分类及习性，时而迈入浩瀚的宇宙空间，探索各个星球的运动规律，无疑将创新信息交流的方式，提高馆藏资源的利用率。

4虚拟仿真技术在图书馆中的应用模式设计

虚拟图书馆应用模式应该如何设计才能有利于充分利用资源和提升服务，这是当前虚拟图书馆设计面临的挑战。结合上述分析和虚拟仿真技术的发展，笔者认为可以设计如下的应用模式：

4.1 以虚拟洞穴(CAVE)硬件平台为应用核心

当前虚拟仿真沉浸式硬件平台主要有多通道环幕系统、虚拟洞穴、虚拟头盔等，其中虚拟洞穴将人与外界较好地隔离，能有较好的沉浸效果，是主要的虚拟仿真硬件平台。虚拟图书馆采用这一平台，再配合红外定位系统和3D主动立体眼镜，将能再现真实图书馆的实景，相当于以极低的成本将图书馆建在不同区域。

4.2 以成熟的仿真引擎为内容开发平台

选取合适的开发平台，将会达到事半功倍的效果。目前看来，美国Unity公司推出的Unity游戏与仿真引擎是不错的选择。这一引擎自推出以来，近几年风靡全球，获得许多游戏公司和虚拟仿真公司的青睐，已经成为移动平台的3D主流仿真引擎，其渲染效果出色，开发过程简单，对有效加快图书馆资源的重塑和场景的开发有现实意义。

4.3 具备跨平台的应用

目前读者不仅使用桌面电脑，而且还使用互联网络、手机或平板等移动设备来查询和浏览图书馆的资源。虚拟图书馆要能利用这些跨平台的设备才能有实用的意义，Unity是跨平台的引擎，可以满足应用的需要。

5结语

综上所述，虚拟仿真技术正在不断地改变着图书馆的运行模式。当前虚拟仿真技术的应用门槛已经降低，仿真软件的开发成本正在不断下降，虚拟图书馆的建设也日益深入。根据目前的技术发展情况，可以建立一个四到五面的虚拟洞穴，配备红外定位操纵器和3D眼镜，作为虚拟图书馆的核心平台，同时采用当下成熟的跨平台虚拟仿真引擎(如Unity)开发相应的虚拟内容，不仅可以发布到核心平台，而且可以发布到网络平台、移动平台和一般桌面电脑，全方位地为读者提供服务，打造全新的应用模式。

参考文献：

[1] 王晨晨.虚拟现实技术及其在图书馆的应用[J].图书馆学研究,2011，(20):34-37.

[2] 付跃安.移动增强现实(AR)技术在图书馆中应用前景分析[J].中国图书馆学报,2013,(39):34-39.

[3] Christina F．2-D books are over；Augmented reality breathes new life into the classics[EB/OL].http：//venturebeat.com/2012/05/19/2-d-books-are-over-augmented-reality-breathes-new- life-into-the—classics/,2012-12-15．

[4] 刘蕤．虚拟社区知识共享影响因素实证研究[J]．情报科学,2012,(6)：870-871．

[5] 杨丰全,周凤飞,任静.“Second Life”中的图书馆2.0[J].图书与情报,2007,(6):13-25.

(责任编辑：王靖雯)