數(shù)字化虛擬現(xiàn)實圖書館的設(shè)計與實現(xiàn)

郭鑒欣

摘 要： 文章從圖書館業(yè)務(wù)發(fā)展需要和讀者需求出發(fā)，將虛擬現(xiàn)實技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、軟件開發(fā)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、多媒體技術(shù)等多項技術(shù)結(jié)合起來，全面地闡述了如何利用目前流行的.Net框架、Oracle數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)結(jié)合虛擬現(xiàn)實技術(shù)搭建數(shù)字化虛擬現(xiàn)實圖書館平臺。

關(guān)鍵詞： 虛擬現(xiàn)實；虛擬現(xiàn)實圖書館；數(shù)字化圖書館；信息化建設(shè)；大數(shù)據(jù)

中圖分類號：G258；TN919.82 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7615（2018）04-0022-04

DOI：10.15958/j.cnki.jywhlt.2018.04.005

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，計算機技術(shù)的迅速更新，利用軟件平臺整合教學(xué)資源進行輔助教學(xué)已成為教育發(fā)展的必然趨勢，各種新穎的計算機技術(shù)（虛擬現(xiàn)實、人工智能等等）漸漸進入人們的視野，現(xiàn)代教育和知識傳播已步入以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)輔助的新階段。

近幾年，雖然數(shù)字化圖書館或?qū)I(yè)檢索在一些大學(xué)已經(jīng)開始研究并予以實施，但在信息化發(fā)展的同時也面臨著一些問題，讀者只能通過數(shù)據(jù)庫瀏覽關(guān)于圖書的靜態(tài)文字及圖片，讀者與知識之間缺乏一種靈活的互動方式，且因數(shù)據(jù)庫廠家不同、技術(shù)不同，單一受限的信息來源和數(shù)據(jù)呈現(xiàn)形式衍生出許多信息孤島，無法通過一套完整的系統(tǒng)實現(xiàn)人性化的智能檢索，更無法透徹的展示圖書館的文化建設(shè)和人文氛圍。之上所述，是所有圖書館在建設(shè)發(fā)展過程中都會遇到的難題甚至是瓶頸，而虛擬現(xiàn)實技術(shù)的出現(xiàn)可讓這一切得到改變。

一、 平臺開發(fā)方法及相關(guān)技術(shù)

（一）開發(fā)方法

針對上述問題，圖書館擬設(shè)計并搭建一個基于B/S（即Browser/Server，瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu)）構(gòu)架的三維虛擬現(xiàn)實圖書館：數(shù)字化虛擬現(xiàn)實圖書館DVRL（Digitalize Virtual Reality Library），平臺基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)，通過三維建模將實景拍攝的素材組建成360°立體三維視野的虛擬圖書館，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、多媒體技術(shù)，將圖書館現(xiàn)有實體資源和現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫整合于平臺中，把可交互式的模擬場景、數(shù)字文獻、圖像、視頻、音頻等更好地展現(xiàn)在讀者面前。主要實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實漫游和圖書館實體業(yè)務(wù)（如館藏展示、參考咨詢、讀者導(dǎo)航、學(xué)科服務(wù)等）的信息化，同時，實現(xiàn)從虛擬空間到數(shù)字資源（書籍、期刊、視頻等等）的類現(xiàn)實檢索過程，進入虛擬現(xiàn)實的場景后，讀者的感官和思維活動能全面、直觀的對圖書館所有樓層進行身臨其境的漫游，在形象的時空中獲得生動的感官體驗，就如同真的到了實體圖書館一樣，可快速了解圖書館內(nèi)部環(huán)境、書籍擺架位置，并通過標識的移動參觀漫游圖書館的每一個角落，點選平臺中的書架或應(yīng)用互動區(qū)，實現(xiàn)讀者在圖書館中自主學(xué)習(xí)、導(dǎo)覽以及查詢資料。

平臺將分為幾部分進行建設(shè)：虛擬現(xiàn)實場景開發(fā)、虛擬現(xiàn)實環(huán)物開發(fā)、前臺界面開發(fā)、邏輯代碼開發(fā)、支撐數(shù)據(jù)庫開發(fā)、數(shù)據(jù)采集與整合、接口開發(fā)。

（二） 平臺相關(guān)技術(shù)

1虛擬現(xiàn)實技術(shù)

虛擬現(xiàn)實技術(shù)（Virtual Reality，簡稱VR）起源于1965年Ivan Sutherland在IFIP會議上所作的“終極的顯示” 的報告。20世紀80年代美國VPL公司的創(chuàng)建人之一Jaron Lanier正式提出了“Virtual Reality”一詞[1]。虛擬現(xiàn)實是利用計算機模擬產(chǎn)生一個三維空間的虛擬世界，而這個三維空間的虛擬世界取材于現(xiàn)實里面的場景，跟現(xiàn)實非常類似，是對現(xiàn)實世界的一種模擬，提供使用者關(guān)于視覺、聽覺、觸覺等感官的感受，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時、沒有限制地瀏覽觀察這個三維空間內(nèi)的所有事物。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的基本特征是Immersion-Interaction-Imagination（沉浸-交互-構(gòu)想） [2]。

2 軟件開發(fā)技術(shù)

Microsoft .NET Framework是用于Windows的新托管代碼編程模型。它將強大的功能與新技術(shù)結(jié)合起來，用于構(gòu)建具有視覺上引人注目的用戶體驗的應(yīng)用程序，實現(xiàn)跨技術(shù)邊界的無縫通信，并且能支持各種業(yè)務(wù)流程[3]。

3 數(shù)據(jù)庫技術(shù)

Oracle數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是一個功能強大和靈活的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，它的安全、可靠、高效，以及對各種高端硬件平臺、網(wǎng)絡(luò)和存儲技術(shù)的支持，使其成為業(yè)界主流數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)之一[4]。

4古籍文獻加工技術(shù)

為了保證中醫(yī)藥古籍文獻數(shù)據(jù)的完好性，數(shù)據(jù)加工采用V型冷光源掃描系統(tǒng)，根據(jù)專業(yè)古籍保護方法，在數(shù)據(jù)采集時對原古籍進行專業(yè)保護，可保證古籍文獻在采集時不被損壞。V型冷光源掃描儀由V型玻璃架、LED冷光源照明和兩臺單反照相機組成，鏡頭選用標準定焦鏡頭，采集的素材進入軟件系統(tǒng)后可對素材進行加工處理，加工好的數(shù)據(jù)文件會自動通過系統(tǒng)接口導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫。

二、平臺建設(shè)目標

本平臺的建設(shè)可以實現(xiàn)圖書館館藏資源的集成化、立體化、數(shù)字化，一方面為教學(xué)、科研提供更好、更豐富、形式更多樣化的信息服務(wù)，讀者能夠熟練掌握數(shù)字化圖書館信息資源分布，提高資源利用率。另一方面可以改變圖書館原有沉悶、枯燥的印象，采用一種全新的方式展示圖書館，以吸引更多的讀者關(guān)注數(shù)字化圖書館，進而喜愛數(shù)字化圖書館。為實現(xiàn)資源共享及高校圖書館向社會開放提供新的途徑。具體來說，平臺的要達到以下建設(shè)目標：

第一，平臺使讀者有真實、身臨其境的體驗。這種體驗就是“沉浸”或“投入”，讓進入虛擬現(xiàn)實圖書館的讀者，可以視覺旋轉(zhuǎn)、視覺縮放、全景漫游，提供一個虛擬的超感知的檢索及分析空間，如同真正的進入了現(xiàn)實圖書館一樣身臨其境，增加讀者漫游和使用的存在感，通過感官啟發(fā)讀者思維的方式去加強多用戶交流，提高服務(wù)質(zhì)量[5]。

第二，平臺提供從現(xiàn)實空間到資源（書籍、期刊等等）的類現(xiàn)實檢索過程，讀者進入到虛擬現(xiàn)實圖書館之后可以根據(jù)自己的需求選擇樓層，在各個樓層書庫的書架上能清晰的看見整個書庫的分類情況以及各個書架的書籍分類目錄，點擊進入分類目錄后可以閱讀每本書的內(nèi)容，通過虛擬和實景的結(jié)合，數(shù)據(jù)庫技術(shù)、計算機編程技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)結(jié)合，讀者查閱書籍和資料不需到圖書館就能通過計算機和網(wǎng)絡(luò)能直接查閱館藏書籍、閱讀電子書籍，有身臨其境之感，既方便了讀者，又有效的降低了圖書館傳統(tǒng)服務(wù)工作（如：排架、上架）的工作量。

第三，平臺采用圖標化設(shè)計，操作便捷。傳統(tǒng)軟件平臺或數(shù)據(jù)庫都需要較長的熟悉過程，往往功能越是強大的軟件平臺或者數(shù)據(jù)庫其操作就越復(fù)雜，而平臺在虛擬現(xiàn)實技術(shù)的技術(shù)上，在互動區(qū)和功能區(qū)采用圖標化設(shè)計，解決了傳統(tǒng)軟件平臺或數(shù)據(jù)庫操作繁瑣、熟悉時間較長的不足，給讀者提供便捷的人性化服務(wù)。

第四，平臺能提供豐富的、可共享的、多種形式的電子資源。平臺不僅僅提供書籍和期刊的電子資源，還提供大量的圖片、音像、視頻、虛擬環(huán)物數(shù)據(jù)，電子資源與館藏書籍的隨書光盤資源結(jié)合起來，將隨書光盤的內(nèi)容打包與書籍整合在一起，讀者在瀏覽書籍內(nèi)容的同時還可以瀏覽、下載隨書光盤的資料。

第五，平臺不間斷、無地點限制的開放各種資源，尤其是貴陽中醫(yī)學(xué)院古籍館、民族醫(yī)藥文化館和校史陳列室等一些極其珍貴的資源，為了保護這些珍貴的資源，我院圖書館部分的展館是分時開放的，讀者不能在任意的時間查閱、瀏覽這些資源，而數(shù)字化虛擬現(xiàn)實圖書館的搭建完美的解決了這一問題，既能保護珍貴資源，又能通過計算機和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，平臺是24小時不間斷的開放、用戶或讀者沒有地點限制的網(wǎng)上圖書館，真正做到人性化服務(wù)，既彌補經(jīng)費不足和人才資源緊缺的問題，又提高了讀者查閱文獻的速度和效率。

第六，平臺的數(shù)據(jù)層是一個完全開放化的動態(tài)系統(tǒng)，讀者可以不受任何限制地獲取圖書館的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)源隨著時間的推移和知識的更新，不斷淘汰舊數(shù)據(jù)、補充新數(shù)據(jù)，保證平臺信息資和數(shù)據(jù)的使用價值。

三、 平臺詳細設(shè)計

（一）框架設(shè)計

平臺基于B/S（Browser/Server）構(gòu)架，采用.NET構(gòu)架、C#語言進行邏輯代碼開發(fā)，Oracle數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)庫搭建， DIV和CSS的WEB設(shè)計標準實現(xiàn)前臺界面的設(shè)計?？傮w框架上分為以下幾個部分：虛擬現(xiàn)實圖書館、大數(shù)據(jù)應(yīng)用中心、支撐數(shù)據(jù)庫、后臺管理中心、古籍數(shù)據(jù)加工系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫接口、二次開發(fā)接口、支撐硬件系統(tǒng)、備份系統(tǒng)。

（二）功能模塊設(shè)計

為了使讀者有真正身臨其境的體驗，結(jié)合圖書館實體業(yè)務(wù)流程和館藏分布情況，平臺以圖書館實際業(yè)務(wù)功能分區(qū)作為導(dǎo)覽基礎(chǔ)，平臺功能模塊主要分為：

圖書館大廳、社科及自然科學(xué)書庫、醫(yī)藥衛(wèi)生書庫、外文書庫、密集書庫、精品書庫、民族醫(yī)藥文化館、古籍館、校史成列館、名老中醫(yī)展示區(qū)、數(shù)字體驗區(qū)、自助學(xué)習(xí)區(qū)、研討區(qū)、學(xué)術(shù)報告廳。

（三） 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

在本平臺的所有動態(tài)邏輯功能模塊通過C# ADO.NET邏輯代碼與數(shù)據(jù)庫表相連。后臺數(shù)據(jù)庫中邏輯關(guān)系通過主鍵、外鍵等聯(lián)系起來[3]。平臺讀者與資源的E-R圖如下圖2所示：

（四） 建設(shè)效果

數(shù)字化虛擬現(xiàn)實圖書館項目已完成一期3層甲秀校區(qū)虛擬現(xiàn)實圖書館和二期8層花溪校區(qū)虛擬現(xiàn)實圖書館的建設(shè)。平臺的建設(shè)牢牢把握學(xué)校教學(xué)科研發(fā)展方向，結(jié)合圖書館業(yè)務(wù)需求，將虛擬現(xiàn)實、可視化、智能化、軟件開發(fā)、數(shù)據(jù)庫、多媒體等多項技術(shù)引入傳統(tǒng)的圖書館業(yè)務(wù)及服務(wù)領(lǐng)域，通過身臨其境的閱讀感受激發(fā)讀者的創(chuàng)造性思維，讓信息技術(shù)融于教育的各個環(huán)節(jié)，使信息工具成為輔助教學(xué)、科學(xué)研究、圖書管理的重要手段，拓展了讀者的信息渠道和知識視野，幫助讀者更快捷高效的分析信息、處理信息、獲取信息，能有力地促進了信息交換和知識共享，以吸引更多的讀者關(guān)注圖書館、喜愛圖書館，為高校圖書館向社會開放提供新途徑。

結(jié)語

貴陽中醫(yī)學(xué)院虛擬現(xiàn)實數(shù)字圖書館（D.V.R.L）項目采取與軟件企業(yè)聯(lián)合開發(fā)模式，是貴陽中醫(yī)學(xué)院圖書館多年在業(yè)務(wù)和服務(wù)發(fā)展上努力探索的結(jié)果，平臺整合圖書館豐富的現(xiàn)有數(shù)字資源，服務(wù)功能完善、可視性強，實現(xiàn)從虛擬空間到數(shù)字資源的類現(xiàn)實檢索過程，并為讀者提供身臨其境般的閱讀體驗。平臺功能強大，生動直觀，可操作性強，提高了圖書館的影響力和資源利用率，節(jié)約了大量的人力資源和培訓(xùn)成本，對圖書館業(yè)務(wù)發(fā)展和服務(wù)建設(shè)、中醫(yī)藥人才培養(yǎng)、教學(xué)科研和重點學(xué)科建設(shè)方面起到積極推動作用。

參考文獻：

[1] 王健美，張旭，王勇，趙蘊華.美國虛擬現(xiàn)實技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀、政策及對我國的啟示[J].科技管理研究.2010，30（12）.

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[5] 李旭芬，趙建有.虛擬現(xiàn)實圖書館[M].西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2014.

（責(zé)任編輯 蒲應(yīng)秋）

Abstract： From the perspective of the needs of library business development and the readers， and combining virtual reality technology， network technology， software development technology， database technology， multimedia technology and other technologies， this paper gives an overall explanation of how to build digital virtual reality library platform by using the currently popular “.Net” framework and the system of managing Oracle DataBank， in combination with virtual reality technology.

Key words： virtual reality； library in virtual reality； digital library； informatization construction； big data