虚拟现实技术在图书馆服务创新中的应用*

薛　涵朱娜娜（.哈尔滨工程大学图书馆；.哈尔滨学院图书馆，黑龙江哈尔滨5000）



虚拟现实技术在图书馆服务创新中的应用*

薛涵1朱娜娜2
（1.哈尔滨工程大学图书馆；2.哈尔滨学院图书馆，黑龙江哈尔滨150001）

[摘要]从阐述虚拟现实技术在图书馆的应用意义入手，分析虚拟现实技术在国内外图书馆的应用现状，并介绍虚拟现实技术在图书馆的主要应用形式，通过与图书馆的业务实际相结合，探讨虚拟现实技术在图书馆服务创新中的4种应用，即导引服务、信息检索可视化、智能导航和资源整合。 图书馆网页设计应严格遵循Web标准，以提高网页的规范性、灵活性和易用性，以适应移动互联应用的发展。Web标准的设计技巧包括：应用三层模型设计；应用语义标识构造网页文档；应用灵活布局。最后以新书推介页面设计为例，分析了Web标准在图书馆网页设计中的应用。

[关键词]虚拟现实技术图书馆服务创新 图书馆网页设计移动互联Web标准

[分类号]G250.7

*本文系黑龙江省高校图工委重点项目“虚拟现实技术在图书馆服务创新中的应用研究——以哈尔滨工程大学图书馆为例”（项目编号：2013-B-020）；中央高校自由探索计划图书馆科学研究项目“移动增强现实技术推动图书馆体验创新”（项目编号：HEUCF20156010）；黑龙江省高教学会“十二五”规划课题“资源共享及其知识产权保护机制研究”（项目编号：HGJXHB2110959）；黑龙江省教育科学“十二五”规划课题“基于数字化的高校图书馆社会服务模式研究”（项目编号：GBC1213081）成果之一。

随着信息技术的快速发展，读者对数字图书馆的建设和服务提出了更高的要求，现在基于互联网的图书馆2.0正面临着挑战，以文字、图片、视频等信息资源为主的二维空间的信息服务模式已不能满足读者的需求；读者获取信息的途径出现多样化的趋势，入馆读者不断流失；图书馆吸引读者、创新读者服务急需新亮点、新途径。

新技术带来挑战的同时，也是图书馆转变服务方式、创新发展的突破口，更是图书馆事业蓬勃发展的助力。以虚拟现实技术为代表的高新技术在图书馆的应用，能构建直观的虚拟场景，增添亲切感、趣味性；使图书馆二维的、平面的数字资源还原原始形态，变为三维的、立体的数字资源等，这些拓展了数字图书馆的服务内容与方式，给数字图书馆带来根本性的变革。尤其是当前的三网融合和物联网建设，为虚拟现实技术的发展提供了高效快速的网络基础设施和价格低廉的传感设备，给虚拟现实技术在图书馆中的应用带来新的发展契机。研究探讨虚拟现实技术在图书馆的应用，将改变读者对图书馆陈旧的印象和看法，留住并吸引更多读者以保持图书馆信息主体地位，在为读者提供更加人性化和个性化服务的同时也推动图书馆服务方式与服务理念的变革，是图书馆改善读者服务的重要手段，能够极大地促进图书馆事业的发展。

1虚拟现实技术

虚拟现实技术（Virtual Reality，简称VR）是一种融合了多学科、多领域的综合技术，以其独特的沉浸感、交互性和构想性特征，受到国内外研究者的广泛关注，与互联网和多媒体技术并称为21世纪的三大关键技术。通过生成一种模拟环境，使用户可以借助传感设备等以直观自然的方式与虚拟世界中的物体进行交互，如亲临真实环境，甚至能够突破时空和其他客观限制，感受在真实世界中无法亲身经历的体验。

VR技术为用户所熟知的典型案例之一：2014年6月席卷全球的世界杯，除了绿茵场上真实的厮杀与拼夺，国内收视率最高的世界杯直播节目《豪门盛宴》中惊艳亮相的虚拟球场、虚拟球员以及虚拟阵容也令球迷们大呼过瘾。其中增强现实技术的应用增强了节目的可看性和观众互动，得到了广泛的关注和好评。增强现实是虚拟现实的延伸，就是虚拟现实再加上现实场景，也即增强式虚拟现实。当然，由于成本、技术和环境等条件制约，增强式虚拟现实技术应用到图书馆目前还不成熟。

2虚拟现实技术在图书馆的应用分析

VR技术应用于图书馆，能创造一个虚拟的“真实”图书馆，给读者完美的视觉环境、文化环境和自由轻松的氛围，为读者提供多样化服务，愉悦读者心情，增强读者获取知识的意愿。

2.1虚拟现实技术在国内外图书馆的应用现状

通过对国内外有关VR技术期刊论文的检索发现，总的说来，国内外研究VR技术的期刊文献数量还是比较多的，在城市规划、场景展示等漫游浏览方面应用广泛，在医疗、军事、航空航天等尖端领域也有相关应用，但由于软硬件以及显示设备等方面的限制，将VR技术应用于图书馆加以研究的并不多见，VR技术在图书馆的应用还处于起步期。通过对国外EI、SCI数据库的检索，获得VR技术与图书馆相关的期刊文献共404篇；对国内三大中文期刊全文数据库（CNKI、维普、万方）进行检索，将检索结果去重，获得VR技术与图书馆相关的文献等共197篇，如表1所示。

表1 VR技术在国内外图书馆应用的现状分析

按照年份——发表文献数量对检索到的结果进行统计，如图1所示。截至2014年6月，20年来，VR技术在国内外图书馆中应用研究的发展现状有以下几个特点：

①从数量上看，国外文献数量较多，国内文献相对较少。当前国内已对VR技术应用在图书馆展开一定研究，虽然研究较少，但这也说明国内开展这方面的研究潜力巨大。

②从趋势上看，国内外研究变化的趋势相似，整体呈稳步增长态势。20世纪90年代起步，中间过程有起落，最近几年稳步增长，但国内较国外有滞后性。说明国内外研究历程相似，在技术新兴时，研究兴趣逐渐增长，但受限于技术条件，研究过程受阻，研究进展时快时慢，直到最近几年趋于稳定。对于“舶来的”VR，国内研究起步较晚，在思想、技术等方面落后于国外，所以发展缓慢，但最近几年随着技术的进步，成果稳步增长，逐渐在缩小与国外的差距。

③从应用现状上看。通过VR技术真实而又生动地模拟现实世界，国外尤以Second life（第二人生，简称SL）最为典型，它是2003年林登实验室开发的一个基于Internet的3D虚拟世界，其中内容由用户创造，并可买卖。由于它的创造性、开放性、交互性等特征，已成为国外主流现象并被广泛应用，截至2014年6月，全球已有注册用户3800万，共有800多个图书馆在SL虚拟空间中建立了自己的虚拟图书馆[1-2]。Sirsi⁃Dynix创新副总裁Stephen Abram列举了26个可以在SL中开展的图书馆应用，包括科学中心、培训与教育场所等[3]。它的飞速发展以及良好前景使得以SL等应用VR技术为代表的虚拟世界所实现的服务称为Library3.0或Lib3D[4]。美国知名大学多已在SL中建立虚拟图书馆，提供的服务大致有图书馆建筑、馆藏资源、参考咨询、培训学习等，其中斯坦福大学图书馆已提供虚拟典藏、参考服务、展览、授课等，读者甚至可以浏览珍贵的不对外开放的馆藏原稿[5]。

由于SL中建设运营虚拟图书馆需要大量资金以及不支持中文的原因，国内除了香港、台湾的极个别大学建设外，目前大陆的大学并没有在SL中建立自己的虚拟图书馆。因为没有像国外SL这样的统一平台，国内大学图书馆以自建为主，但研究VR技术居多，应用较少；即使建设虚拟图书馆，也多是虚拟漫游、场景浏览，开展的服务较少。例如介绍VR技术及其在图书馆应用的意义[6-7]；研究数字图书馆的场景建模、漫游系统[8-10]；探讨VR技术在图书馆的应用[11-13]。国家图书馆、高等教育数字图书馆、清华大学图书馆、上海交通大学图书馆、温州市图书馆等少数图书馆已开展了VR技术的应用，其中典型应用是2008年国家图书馆上线的我国第一套可交互的图书馆虚拟现实系统，包括虚拟漫游、虚拟现实读者站、网上漫游三部分，通过建设漫游体验区、读者站，借助外部传感设备等，体验虚拟漫游和非触摸屏式馆藏浏览，对无法亲临现场的读者，可安装Quest3D组件网上漫游虚拟图书馆。这些为今后的研究和应用普及做了有益的探讨和尝试，预示着VR技术在国内图书馆应用的美好前景。

2.2虚拟现实技术在图书馆的主要应用形式

通过对目前VR技术在图书馆应用开展的调查研究，可以总结出以下几种应用形式。

2.2.1场景建设

VR技术应用于虚拟空间，可以构建生动鲜活的三维立体场景，带给读者深层的沉浸和自然的交互。利用VR技术可以创建两种不同的虚拟场景，一种是与实体场景不同的，如SL中斯坦福大学虚拟图书馆，其场景布局结构简单，应用展现一目了然，但“漫游”作用弱化，也不方便读者了解现实图书馆，不过此类造型简单、结构统一的场景适合在图书馆界推广应用；另一种是生动逼真地再现实体场景，方便潜在的读者了解图书馆的馆藏布局、功能结构等，对现实图书馆获得感性的认识，从而在现实中更好地利用它，对已有的读者来说如同访问实体图书馆一样，极大地便利了读者对图书馆的访问与利用，虚拟的真实场景对图书馆起到了积极宣传的作用。在虚拟图书馆环境中，读者可以随意走动、浏览，直观感受图书馆的布局结构，还能通过动作与虚拟环境发生交互，如变换视觉、自由漫游等。

图1 VR技术在国内外图书馆应用的现状分析

2.2.2数字资源建设

现有数字资源除音视频资源外多是二维的，可视化程度较弱，表现效果和教育效果差，影响了资源的利用。VR技术兼有三维建模与可视化的功能，很好地解决了数字资源的三维“还原”与可视化的难题，是一种延伸数字资源的方式。目前有两种方式对数字资源进行处理：一种是对数字资源的物理载体进行虚拟现实技术的处理，使读者可以产生如同在现实世界中翻阅图书的感觉，带来阅读物理书籍的感受，大大增强读者的阅读兴趣；另一种是将某些数字资源处理为三维数字资源，使信息资源由原本的平面化显示转化为立体化显示，资源形象丰富可视化，激发读者的阅读意愿，对读者起到更好的教育效果，比如使难以理解的数字图像变得生动逼真，使珍贵的历史文献鲜活地展现。

2.2.3参考咨询

数字图书馆提供的参考咨询服务有很多，包括网站留言、E-mail、QQ等即时通讯工具、微博、微信等。采用VR技术也能实现参考咨询，其可视化虚拟互动参考咨询效果与QQ视频等有着本质的不同，更加灵活生动。利用VR技术构建虚拟咨询场景，读者与馆员进入虚拟场景如同在现实世界中一样，“面对面”地交流咨询，其效果超过一般的实时咨询，很多问题更有方向性、更具体，而读者却不用亲临图书馆。虚拟馆员拥有自己的形象为用户服务，与现在冷冰冰的咨询网页和真实视频画面相比，更加人性化，更有亲和力，读者尽可以充分地咨询自己感兴趣的问题。虚拟参考咨询拉近了图书馆与读者之间的距离，加深了与读者的感情。

2.2.4读者教育、培训与交流

在虚拟世界里举办培训、研讨、读者交流等活动易于组织和节省成本，通过Internet，在虚拟环境里大家就可以在一起讨论，这种面对面、个性化方式会更加吸引读者参与其中。以往图书馆的读者教育与培训多采用开设课程、举办培训班、讲座等方式或以网站为界面的在线教育，前者需要读者亲自到馆参加，培训规模受到限制；后者培训质量不高。VR可以为需要接受培训的读者提供虚拟培训场景，使读者能身临其境地学习，节省读者到馆学习所需时间，同时也能够提高培训质量和扩大培训规模。

虚拟学习环境的寓教于乐形式是一种很好的教育环境和教育方式，运用VR技术构造沉浸式的虚拟环境，学习者置身于这样的环境中能以自然的方式与环境、师生进行实时的交互，全身心投入到学习中去，更有利于获得信息知识。VR技术还提供了建构主义虚拟环境，以促进教学，可以创造任何理想的学习、实验以及教学环境，创造在现实生活中过于昂贵或危险而无法实现的实验环境和教学空间。

作为人性化服务的一部分，图书馆也应当给师生提供交流研讨的空间。目前，许多图书馆安静的学习环境不能提供足够的地点给需要研讨的人员，虚拟讨论会则解决了这个问题，在虚拟的空间中，与会人员可以在完全自由的空间开展讨论，而不受人员所在时间和地点的限制。

3虚拟现实技术在图书馆服务创新中的应用分析

以上介绍了VR技术和VR技术在图书馆的传统应用，下面以哈尔滨工程大学为例，详细阐述VR技术在图书馆服务创新中的应用。

3.1虚拟现实技术在图书馆应用的可行性分析

图书馆应用VR技术时应该因地制宜、量力而行。根据VR技术系统功能和实现方式的不同，以及沉浸感的程度和交互性的差异，分为桌面式VR、分布式VR、沉浸式VR和增强式VR。对于大多数图书馆来说，实现真正意义上的沉浸式或增强式的虚拟现实并不实际，因为立体投影、头盔、手套等显示和传感设备需要大量经费的投入。但是，虚拟现实并非遥不可及，桌面式或者分布式的虚拟现实就是现阶段适合图书馆的经济适用的方式，待虚拟现实技术相关硬件设备随三网融合与物联网发展而逐步平民化时，就可以迅速转换，实现真正意义上的虚拟现实。

在桌面式VR中还有一种特殊的方式称为纯软件VR技术方式，是现阶段VR技术应用的大众化方式[14]，它利用普通计算机、VR技术软件和Internet就能实现VR技术功能，也是VR技术应用投资最少但效果显著的开发方式，对于经费不足的大多数图书馆来说，纯软件VR技术方式无疑是较好的选择。目前，国内许多大学的校园漫游、国家图书馆的馆舍漫步、温州市图书馆的“温馆漫游”都是采用的该方式。在数字图书馆的建设中，可以借鉴这些成功的案例，采用这种经济实惠、性价比高的开发方式。

3.2虚拟现实技术在图书馆服务创新中的应用研究

经过前沿跟踪、案例分析和实践探索，笔者认为虚拟现实技术可以进一步创新图书馆服务、提升读者交互的体验、改善信息推送的形式、丰富信息资源的内涵和揭示学科知识的关联。

3.2.1导引服务

现代图书馆结构的复杂化和功能的多样化一定程度上增加了图书馆的使用难度，不熟悉或不经常来图书馆的读者使用图书馆服务遇到很大困难，如哈尔滨工程大学图书馆目前已经成为集图书、文献、多媒体、学术交流、科研档案、文化休闲为一体的开放型、多功能的综合服务空间。虚拟图书馆的场景建设在与实体图书馆保持高度融合基础上，通过在虚拟馆中的某些“物体”链接到现实图书馆的服务和各种信息资源页面上，为读者提供相应服务和信息资源。例如大厅里设置咨询台，可以向咨询员咨询各种问题；四周的公告牌、自助电脑、演示屏幕等提供各类信息；阅览架上放着馆员推荐的图书供读者翻阅；也可巧妙设计一些“物体”链接到网站、电子资源等。

利用VR技术对图书馆整体环境仿真的同时融入信息推送服务，实现对图书馆服务的导引，让读者更好地获取各类信息，熟悉图书馆环境、馆藏布局和了解相关业务流程。例如读者进入虚拟图书馆时，就出现图书馆最新动态、入馆须知；读者到达书库，就出现此书库藏书信息和借阅规则；读者使用数据库，就出现对应数据库的内容简介和使用帮助；读者到达报告厅，就出现讲座和论坛的实时通报；读者到达阅览室，就出现座位和存包柜的预约系统；读者需要办理业务如开通无线网服务或者开具检索证明，只需要通过简单的检索，就会带领读者到达相应业务部门并提供业务流程和帮助信息。

3.2.2信息检索可视化

VR技术可以进行三维的图形建模，为图书馆信息检索的可视化提供技术支撑。传统的检索服务常常使用文字或文字辅助图片的二维说明，检索结果呈现形式简单，不能给予读者深入的指导。应用VR技术对检索过程和结果进行可视化分析，能引导读者发现学科、知识之间的内在关联。

例如，应用VR技术对本馆借阅书库和样本书阅览室的真实环境按照实际比例进行三维建模，根据中图分类法的大类研发完成触摸屏版的馆藏布局区域定位系统，实现了信息查询的可视化，方便了读者与图书馆环境、图书的直接感知；对汇文OPAC接口进行二次开发，根据每本馆藏图书所在的书架，采用纯软件的方式，研发完成与汇文书目检索系统无缝链接的网页版馆藏图书精确定位系统。不仅可以检索馆藏文献的具体收藏位置，还可以形象化告知读者该文献的三维环境、具体方位以及行进的路线，使读者清楚地了解到图书所在位置，解决了传统借阅服务中读者寻书不便的问题，提高了借阅效率。

通过虚拟现实技术能对传统的检索过程和结果进行多维可视化表征和分析，也能使读者参与到整个检索过程，会给与读者深层次的知识发现和深入的指导，这为图书馆服务学科建设和科研创新提供了有益尝试。

3.2.3智能导航

VR技术与室内定位技术相结合，能带领读者直观体验图书馆资源。基于WLAN的室内定位技术相比成本较高的RFID技术等，可以充分利用现有的无线局域网资源，实现简单、成本较低，具有定位精度高、鲁棒性好、扩展性强、容易应用于手机设备等优点，已经成为室内定位技术的研究热点。室内WLAN定位技术与虚拟的图书馆馆舍内的具体环境信息相结合设计并实现实时虚拟导航的定位系统，可以使读者通过手机等移动智能设备轻松享用图书馆的各种信息资源。此系统可以为读者实时提供所处位置与目标之间的路线导航，方便读者更准确及时地找到目标。应用VR技术不但为读者呈现出逼真的馆藏信息，勾画出简单的寻址路径，而且在对馆藏位置精确定位的基础上更加强调以直观的方式带领读者找到目标的过程体验，帮助读者快速精准地找到目标。相比于传统二维图像为用户提供指引，虚拟导航使整个流程更加直接、更加具体，所带给读者的体验也更加直观与身临其境，这也是虚拟现实技术的特点所在，是以文字、图片呈现的二维说明的传统导航服务无法带来的效果体验。

基于VR技术和基于WLAN的室内定位技术为图书馆开展新的基础服务模式提供了方向，推进了图书馆的创新发展，通过手机等移动智能设备传递图书馆的内容和服务，使读者可以获得更好的使用体验，快速准确地享受到图书馆的服务。

3.2.4资源整合

传统馆藏资源的保存和利用方式不利于知识的获取和共享。例如，较陈旧的书籍往往是下架到密集书库不便借阅；较珍贵的英文原版书籍是只能看不能借；普通书籍一旦被其他读者借出便无法借用。通过VR技术和翻书软件的处理，不仅可以整合陈旧的书籍、珍贵特藏和普通书籍被广大读者同时使用，还可以体验到和原版书籍一样的效果。此外，我们也可以进一步整合资源，让读者在体验馆藏书籍的同时获得相关的图书、期刊光盘、网络学术资料等。

为加大对数字资源的建设，许多图书馆购买了多种数据库，但数据库的数据结构、组织方式、应用程序等不同，读者需要安装各类阅读器才能利用这些数据库，这给读者利用数据库资源带来了困难。VR技术支持数据的转换功能，可以将专有格式的虚拟场景文件转换为符合ISO标准的VRML97格式，也能将复杂的数据进行来回转换，揭示不同资源之间的联系。读者不需要考虑自己的操作系统类型和阅览器类型，只需下载一个阅览器插件即可访问所有的VR场景资料。

3.3虚拟现实技术在图书馆应用的软件实现方法

在软件实现的选择方面可以考虑VRML方法或360°全景方法。VRML（虚拟现实建模语言）作为一种软件实现方法，软件建模开发难度不大，创建的虚拟环境不需要特别的浏览设备观看，普通的计算机浏览器即可（需要安装插件），虚拟空间的控制与操作，仅仅使用计算机的鼠标和键盘，不需要其他的硬件就能实现。

360°全景以照相机为中心，由前后左右上下6张二维平面照片拼接而成，拍摄和制作比较简单方便，技术要求低，真实度和性价比高，最重要的是数据量很小，适合网络传输，但静态图片拼接导致的缺点是交互性差。

比较VRML建模和360°全景，对于虚拟空间等应用，可以依据二者的特点予以考虑，比如图书馆大厅结构复杂、功能多样，沉浸感要求更高，可以考虑建模方式实现；而像功能单一的自习室等360°全景实现即可。

4　结语

虚拟现实技术的应用为图书馆进行创新服务提供了新途径，为图书馆服务读者提供了新视角。它真实展现了图书馆的建筑特色、阅览环境和馆藏资源，为读者带来身临其境的感受，拓展了图书馆的功能，方便了读者的操作，提高了工作效率。虚拟图书馆作为传统图书馆服务的一个补充，延伸和扩大了图书馆对师生服务的多样性，将会吸引更多读者参与到图书馆中。

可见，图书馆采取开放的态度，结合实际馆情和业务需求，探索虚拟现实技术在图书馆服务创新中的应用，并自主研发综合应用系统，具有重要的理论和实用意义。

[分类号]G252

参考文献：

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[4]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）：13-16.

[5]李凌.高校3D虚拟图书馆建设思路[J].图书馆学研究，2013（5）：52-57.

[6]李雪.虚拟现实技术在国家图书馆的应用[J].科技情报开发与经济，2009（30）：27-28.

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[11]苏东出.从可视虚拟书店到虚拟图书馆——谈虚拟现实技术在数字图书馆的应用[J].现代情报，2009（7）：98-101.

[12]李袁.虚拟现实技术在数字图书馆中的应用[J].科技情报开发与经济，2009（36）：3-5.

[13]任金波.虚拟现实技术在图书馆的应用[J].科技创新与应用，2012（34）：53-54.

[14]陆颖隽.虚拟现实技术在数字图书馆的应用研究[D].武汉：武汉大学，2013.

薛涵女，1982年生。硕士，馆员。研究方向：社会计算、信息抽取、虚拟现实等。

朱娜娜女，1985年生。硕士，馆员。研究方向：知识管理与信息服务。

收稿日期：（2014-12-12；责编：张欣。）