〔摘 要〕本文从可视化网上书店ZOOMii谈起,介绍了虚拟现实技术的发展和现状,探讨了其在数字图书馆系统中的应用,如人机交互界面,参考咨询,数字资源建设等方面。指出VR技术在数字图书馆中的应用,将对读者服务产生深远影响。
〔关键词〕数字图书馆;虚拟现实;虚拟图书馆
〔中图分类号〕G250.76 〔文献标识码〕B 〔文章编号〕1008-0821(2009)07-0098-04
From Visualized Virtual Bookshop to Virtual Library
——The Using of Virtual Reality in Digital LibrarySu Dongchu
(Library,Pingdingshan Normal College,Pingdingshan 467002,China)
〔Abstract〕In this paper,the development and present situation of“Virtual Reality”was introduced,its using in digital library was discussed,including man-machine conversation,consultation and construction of digital resources etc.It also indicated that the using of VR in digital library would bring far-reaching effects.
〔Key words〕digital library;virtual reality;virtual library
2008年6月,加拿大人Chris Thiessen发布了名为Zoomii的网上书店。访问这个虚拟书店,如同走进摆满图书的实体书店(满墙按类摆放、展示书封的图书),在书店中随便逛(用鼠标放大缩小、上下左右移动),从书封看有点意思的拿下来翻一下(点击看详细信息),再决定是否购买(图1)[1]。
随着网络和三维技术的发展,一些采用WEB3D(网络三维)技术的应用也诞生,比如“虚拟紫禁城”[2]、“虚拟校园等”[3],在这些虚拟场景里面,人们可以像在真正的场景中游览一样,查看周围的环境信息。
这些技术的出现和应用,标志着一种新的WEB交互方式的诞生,而支持其实现的底层技术,则是目前方兴未艾的虚拟现实技术。
1 虚拟现实技术简介
1.1 虚拟现实技术的概念
虚拟现实(英文名Virtual Reality,简称VR)是近年来出现的高新技术,也称灵境技术或人工环境。虚拟现实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,让使用者如同身历其境一般,可以及时、没有限制地观察三维空间内的事物[4]。
VR是一项综合集成技术,涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等领域,它用计算机生成逼真的三维视、听、嗅觉等感觉,使人作为参与者通过适当装置,自然地对虚拟世界进行体验和交互作用。使用者进行位置移动时,电脑可以立即进行复杂的运算,将精确的3D世界影像传回产生临场感。
概括地说,虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式,与传统的人机界面以及流行的视窗操作相比,虚拟现实在技术思想上有了质的飞跃。
1.2 虚拟现实技术的发展和应用
虚拟现实技术经过多年的发展,尤其是随着WEB的发展,目前已经取得了一定的发展。图1 ZOMMii网站演示截图
从开发工具上来讲,已经出现了许多优秀的专业开发工具,比如3DS Max、OpenGVS、Quest3D、以及国产的VRP等,有些产品甚至已经细化到针对不同的应用提供不同的工具包。同时,随着游戏产业的繁荣,一些专门应用于游戏开发的3D引擎和开发技术也逐渐被借鉴、引入到VR的开发中来,比如常用的OpenGL、烘焙贴图技术等。
从应用上来讲,VR技术已经应用到我们生活的许多方面,典型的应用比如:
1.2.1 在城市规划中的应用
VR不仅可以给用户带来身临其境的体验感,而且能搜集规划数据,规避城市规划的风险。
1.2.2 在医学中应用
VR在医学方面的应用具有十分重要的现实意义。在虚拟环境中,可以建立虚拟的人体模型,借助于跟踪球、感觉手套,学生可以很容易了解人体内部各器官结构,这比现有的采用教科书的方式要有效得多。
1.2.3 在娱乐、艺术与教育方面的应用
丰富的感觉能力与3D显示环境使得VR成为理想的视频游戏工具。VR在未来艺术领域方面所具有的潜在应用能力也不可低估。VR所具有的临场参与感与交互能力可以将静态的艺术(如雕刻等)转化为动态的,可以使观赏者更好地欣赏作者的思想艺术。
1.2.4 在军事与航天工业的应用
模拟训练一直是军事与航天工业中的一个重要课题,这为VR提供了广阔的应用前景。美国国防部高级研究计划局DARPA自80年代起一直致力于研究称为SIMNET的虚拟战场系统,以提供坦克协同训练,该系统可联结200多台模拟器。目前,我国的军队也已开始采用VR技术作为军事训练的补充手段。
1.2.5 在室内设计中的应用
虚拟现实不仅仅是一个演示媒体,而且还是一个设计工具。它以视觉形式反映了设计者的思想,使以往只能借助传统的设计模式提升到数字化的即看即所得的完美境界,大大提高了设计和规划的质量与效率。目前,采用VR技术做出的设计效果图,几乎已经逼近真实环境的照片效果。
1.2.6 在工业仿真中的应用
当今世界工业已经发生了巨大的变化,大规模人海战术早已不再适应工业的发展,先进科学技术的应用显现出巨大的威力,特别是虚拟现实技术的应用正对工业进行着一场前所未有的革命。虚拟现实已经被世界上一些大型企业广泛地应用到工业的各个环节,对企业提高开发效率,加强数据采集、分析、处理能力,减少决策失误,降低企业风险起到了重要的作用。
1.2.7 在文物古迹中的应用
利用虚拟现实技术,结合网络技术,可以将文物的展示、保护提高到一个崭新的阶段。通过网络在大范围内来利用虚拟技术更加全面、生动、逼真地展示文物,从而使文物脱离地域限制,实现资源共享,真正成为全人类可以“拥有”的文化遗产。使用虚拟现实技术可以推动文博行业更快地进入信息时代,实现文物展示和保护的现代化。
尽管VR技术目前已经得到了很大的发展,并应用到了我们生活工作的方方面面,但是遗憾的是,在图书馆界,VR技术的应用到目前为止却仍然是一片空白。因此,如何发挥这项技术的威力,使之更好的为我们构建新一代的数字图书馆系统服务,是本文探讨的核心问题。
2 虚拟现实技术在图书馆中的应用
任何技术的应用,基本上都离不开图书馆业务的两大核心:“资源”和“服务”,因此本文将从这两方面探讨VR技术在我们构建数字图书馆系统中的应用。
2.1 VR技术在数字图书馆资源构建方面的应用
从传统的图书馆到数字化图书馆,图书馆的馆藏资源类型虽然经历了从以传统的纸质类型为主到数字类型并重的转变,但是存在着诸如形式单一、整合度低等缺点,而应用VR技术的数字资源,则没有这些不足,具体包括以下几个方面的优点:
2.1.1 改善资源类型过于平面化的缺点
目前的图书馆数字资源,除音视频资源外,无论是数字图书、数字期刊还是数字化的图像资源,统一的特点就是“平面化”(这些资源只能提供二维的显示方式)。出现此问题的原因固然有资源特点的因素,比如数字图书本身不适合处理为三维的实时数字资源。但是一些图片资源,如果能采用虚拟现实技术处理为三维数字资源,则表现效果和教育效果无疑会更好。比如人体解剖图,试想一个医学专业的读者在访问这类资源时,基于虚拟现实技术的三维人体解剖图无疑会更直观,更准确,也更能达到教育的目的。
2.1.2 提高不同数字资源的整合度
随着虚拟馆藏建设受到重视,许多图书馆在收藏传统数字资源的同时,也开始注意收藏一些网络上的数字资源(比如图像,音频、视频等)作为本馆馆藏资源的补充。目前的图书馆系统对这些资源的处理还仅仅停留在分类管理的阶段,类似一些下载网站的做法,这样的做法虽然有其优点,也符合当前的编程主流,但是资源的整合利用率比较低,没有挖掘出他们之间的相互关系。事实上,有些看起来毫无关联的资源,如果稍加挖掘和编辑,并利用VR技术加以整合,就能形成新的资源,并直观的解释资源之间的联系。比如网络上搜集的一些“壁纸“图片,如果结合到一个采用VR技术设计的房间装修场景里,读者就可以在房间漫游的同时,实时的更换壁纸的类型,看到最终设计效果。
2.1.3 具有跨平台的优势
目前许多图书馆都加大了对数字资源的建设,投入巨资购买了各种各样的数字文献数据库,不幸的是,这些资源格式不同,互不兼容,利用起来需要安装各种各样的阅读器,比如清华学术期刊需要安装他们的caj阅读器,维普咨询需要安装VIP阅读器,万方博硕士论文数据需要安装PDF阅读器,方正数据需要安装Apabi阅读器。这就给读者利用资料带来了困难,许多读者(包括高校的教师),甚至都不清楚自己要使用什么阅览器。
而采用VR技术的数字资料则不然,目前几乎所有的VR开发工具都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。读者只需下载一个阅览器插件即可访问所有的VR场景资料,无需顾虑自己的阅览器类型和操作系统类型。
2.2 VR技术在图书馆服务方面的应用
看过《时间机器》这部电影的人们可能对上面的“虚拟图书馆馆员”印象很深,在这部电影里面,读者只要对虚拟的馆员说出要查找的内容,屏幕上的“虚拟馆员”就可以一边同你交流一边很快的检索出结果,并推放到屏幕上。诚然,现在的VR技术尽管还做不到那样神奇的地步,但是目前的VR技术确实可以在很大程度上改善图书馆的服务方式,甚至可以说是革命性的变化,本文中,笔者探讨了以下几方面的应用:
2.2.1 在参考咨询方面的应用
上面笔者提到的“虚拟图书馆馆员”这个例子,就是VR在参考咨询服务中的一个理想化的特例。另外,在其他参考咨询服务(如馆藏导引服务)中,也可以应用到VR技术,而且效果会更好。比如许多图书馆为了方便新读者更好的利用图书馆,都在显著位置提供了馆藏的平面布局图,标明哪一类书在哪一楼层的具体哪个位置。如果图书馆建筑结构简单,这些布局图确实能起到一定的作用,如果图书馆建筑稍微复杂一些,可能读者看起来就会比较吃力,就像外行人看专业的CAD设计图一样,一头雾水,如平顶山学院图书馆东、西两边是错层结构,读者经常上错楼层。这时,如果采用VR技术,设计一个各个楼层的三维全景漫游,读者在屏幕上操纵摄像机在虚拟图书馆里面漫游,就像在真实的图书馆里面散步一样浏览各个书库,并获得相关咨询,将更直观更有效。
2.2.2 在虚拟学习上的应用
目前的一些数字资源,虽然已经具备了图文并茂的特征,但是由于这些资源的过于平面化,读者在接受一些知识上面还是存在有困难。利用VR技术,我们完全可以在服务读者,传播知识方面取得更进一步的发展。比如读者在查找地球、月球和太阳之间公转与自转关系的资料时,可以提供一个多镜头、多角度的三维虚拟现实资料,不但可以从地球角度观察天体之间的关系,还可以从月球、太阳的角度进行观察。这样读者就不必到月球和太阳上就能和宇航员看到的一样的效果。这样的知识传播方式无疑会提供更多的知识信息。
2.2.3 在ILS系统的人机交互方面的应用
为了给读者提供更友好更人性化的服务,许多技术人员在ILS(图书馆集成化管理系统)中做了大量有益的研究和尝试,比如引入“智能代理”、“数据推送”以及其他流行的网络技术等。尽管如此,由于在思维上存在着“定势”,因此无论是参考咨询方面还是在读者教育等方面,目前的ILS(包括客户端软件和WEB端的页面程序)在人机交互方面所做的革新并不显著。
一切技术的进步都是以原有的技术为基础的。事实上,在目前的技术条件下,虽然我们开发不出来类似“虚拟图书馆馆员”那样人性化的人机交互界面(目前的语音识别、人工智能技术还很不完善),但是如果我们能结合已有的智能代理技术的经验,以及模糊检索、中文分词技术等,并将这些技术应用到VR的设计中去,完全可以开发一个令人耳目一新的,更人性化的人机交互方式。比如智能代理的设计采用VR技术开发,后台的检索等采用模糊检索和有效的分词技术。这样,读者在检索数字资源数据的时候,面对的不再是冷冰冰的浏览器窗口,也不用选择检索入口是ISBN还是题名,他所需要的只是向代理提供检索词即可。检索结果由代理以动画的方式反馈给读者。这样的服务方式和检索体验无疑更具有吸引力。
3 结 语
随着技术的进步和硬件的发展,基于VR技术的数字图书馆资源和系统无疑将会得到更进一步的发展,未来的数字图书馆VR系统,将不仅仅包含笔者所讨论的这些内容,一定还会有更多的资源类型和更先进的服务方式涌现出来,一些更方便直观的交互式工具(如各种类型的传感器)也将应用到系统中去,可以说,VR技术在数字图书馆系统中大有可为。当然,限于笔者的研究水平,目前探讨的还只有这些,其中也难免有谬误和不足之处,在此抛砖引玉,希望能得到更多专家的指点与帮助。
参考文献
[1]ZOOMii在线书店[EB/OL].http:∥zoomii.com,2008-12-20.
[2]The Forbidden City:Beyond Space and Time[EB/OL].http:∥www.beyondspaceandtime.org,2008-12-26.
[3]南开大学虚拟导航[EB/OL].http:∥202.113.21.169/vnk/sanwei.asp,2008-12-26.
[4]申蔚.虚拟现实技术[M].北京:北京希望出版社,2002.9:1-2.