林綺屏

（華南師范大學(xué)圖書館，廣東廣州510631）

機(jī)構(gòu)博物類資源數(shù)字化服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

林綺屏

（華南師范大學(xué)圖書館，廣東廣州510631）

〔摘要〕分析機(jī)構(gòu)成員產(chǎn)出的藝術(shù)作品、標(biāo)本、各種設(shè)計(jì)實(shí)物模型等博物類智力產(chǎn)品，在管理和共享傳播方面存在的問題。探索一種有效的博物類數(shù)字化資源組織與展示方式，建設(shè)一個(gè)可動(dòng)態(tài)布展的機(jī)構(gòu)博物類數(shù)字化資源建設(shè)系統(tǒng)，對這些資源的數(shù)字化對象進(jìn)行收集、傳播與共享，以提升它們在學(xué)術(shù)成果交流中的作用。已完成原型系統(tǒng)的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)作品提交、動(dòng)態(tài)布展與發(fā)布、交互展示等功能，系統(tǒng)試運(yùn)行中，包含50多個(gè)作品的場景在普通PC或移動(dòng)設(shè)備上均可實(shí)現(xiàn)流暢的交互。

〔關(guān)鍵詞〕博物資源；機(jī)構(gòu)庫；數(shù)字化系統(tǒng)

1　問題的提出

機(jī)構(gòu)庫是收集和保存大學(xué)等學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)成員智力產(chǎn)品的數(shù)字館藏[1]，以及向機(jī)構(gòu)成員提供用于管理和傳播機(jī)構(gòu)及成員所創(chuàng)造的數(shù)字資源的服務(wù)集合[2]。機(jī)構(gòu)成員的智力產(chǎn)品除了著作類成果外，還有大量實(shí)物類成果作品。著作類產(chǎn)品經(jīng)過高度符號化，表現(xiàn)為期刊論文、學(xué)位論文、會議論文、研究報(bào)告、專著等相對統(tǒng)一的形式，有成熟的共享傳播渠道和較完善的收藏和管理機(jī)制。實(shí)物類（以下統(tǒng)稱為博物類）智力產(chǎn)品，如成員設(shè)計(jì)的藝術(shù)作品、制作的標(biāo)本、實(shí)驗(yàn)實(shí)物模型、工業(yè)設(shè)計(jì)模型、各種攝影作品、書畫作品、學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)作品等，其表現(xiàn)形式千變?nèi)f化。共享傳播渠道受到各種因素的限制，收藏和管理機(jī)制也有待完善。如美術(shù)、工業(yè)設(shè)計(jì)等專業(yè)的畢業(yè)生作品，往往由于場地等因素的限制未能得到有效的展示，這些作品也未能像其它普通專業(yè)的畢業(yè)論文一樣，得到機(jī)構(gòu)的統(tǒng)一收集、保存和共享。人們通過網(wǎng)絡(luò)對這類信息的獲取也逐步由閱讀型轉(zhuǎn)變?yōu)楦惺苄蚚3]。在數(shù)字圖書館數(shù)字資源建設(shè)中嘗試融合博物類資源的案例并不鮮見，如歐洲虛擬博物館（Europeana），世界數(shù)字圖書館，德國圖書館檔案館和博物館門戶（BAMP），丹麥文化搜索（NOKS），俄羅斯國家數(shù)字圖書館，澳大利亞國家圖書館等，都在不同程度上加入博物館類資源的建設(shè)[4]。

成員創(chuàng)作的博物類作品同樣是機(jī)構(gòu)的智力產(chǎn)品，是研究成果的另一種表現(xiàn)形式。在有些學(xué)科或?qū)I(yè)中比著作類產(chǎn)品能更加貼切表達(dá)智力研究者的思想和創(chuàng)意。現(xiàn)有的機(jī)構(gòu)知識庫建設(shè)主要是圍繞著機(jī)構(gòu)成員著作類智力產(chǎn)品進(jìn)行建設(shè)，博物類智力產(chǎn)品子庫的建設(shè)仍處于探索階段。本文將通過分析博物類資源的特點(diǎn)，探索一種有效的博物類資源組織與展示方式，以提升成員實(shí)物類智力產(chǎn)品在推動(dòng)學(xué)術(shù)成果交流以及教學(xué)科研方面發(fā)揮的作用。

2　機(jī)構(gòu)博物類資源的特點(diǎn)及其數(shù)字化建設(shè)存在的困境

2.1機(jī)構(gòu)博物類資源的特點(diǎn)與展示要求

博物類作品主要以作品的原創(chuàng)實(shí)物方式存在，有些只有一個(gè)復(fù)件，且不可復(fù)制。作品數(shù)字化展示共享過程中對作品的形狀、顏色、材質(zhì)、紋理等屬性的表現(xiàn)有較高要求，并需要一定的環(huán)境襯托。同時(shí)還要求能對作品進(jìn)行多角度或全方位展示、多個(gè)作品同場組合展示，組合展示時(shí)能對場景內(nèi)每個(gè)展示對象均可被單獨(dú)識別和操作，并可實(shí)現(xiàn)實(shí)物與描述信息的關(guān)聯(lián)。

2.2機(jī)構(gòu)博物類資源數(shù)字化建設(shè)存在的困境

實(shí)物作品表現(xiàn)形式多樣，難以采用統(tǒng)一的方式進(jìn)行批量數(shù)字化。而且出于對作品保護(hù)考慮，往往難以批量集中給外部機(jī)構(gòu)統(tǒng)一進(jìn)行數(shù)字化處理。不同作品在表現(xiàn)形上的差異決定了其數(shù)字化對象的展示方式和要求也有所不同，如字、畫等平面類的作品，可以用拍照或掃描的方式即可實(shí)現(xiàn)較好的展示效果，雕刻類作品需要對作品的不同角度作全位的展示，機(jī)械模型類的作品可能還要對內(nèi)部結(jié)構(gòu)展示等。

雖然有些作品在設(shè)計(jì)過程中是用軟件工具設(shè)計(jì)，其數(shù)字化對象在作品實(shí)物產(chǎn)生之前已產(chǎn)生，但不同作者不同類型作品可能采用不同的數(shù)字化對象格式，制作的規(guī)范不盡相同，使得資源的整合與管理存在一定的困難。

目前網(wǎng)上數(shù)字博物館建設(shè)中，由于制作成本、制作技術(shù)、管理方式等原因，通常只對少數(shù)有代表性的作品/藏品制作包含各種互動(dòng)內(nèi)容、可全方位展示的模型或場景，作為特色展示服務(wù)，而對大多數(shù)作品的展示采用文字描述和二維照片的統(tǒng)一條目方式展示。而機(jī)構(gòu)成員制作各種博物類作品都有其特色，有其不同的學(xué)術(shù)和研究價(jià)值，這種單一的條目展示不能充分體現(xiàn)每件博物作品的特點(diǎn)，達(dá)不到應(yīng)有的作用。

3　目前網(wǎng)上數(shù)字博物館采用的展示技術(shù)

3.1目前博物展示的主流技術(shù)

根據(jù)展示對象的不同，目前博物展示技術(shù)主要采用二維圖像、視頻、動(dòng)畫、網(wǎng)絡(luò)三維等展示技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)三維展示始于20世紀(jì)90年代未，經(jīng)過十多年的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)三維展示技術(shù)逐步走向成熟，WebGL技術(shù)的出現(xiàn)及其應(yīng)用的普及，使得三維網(wǎng)絡(luò)展示技術(shù)的應(yīng)用出現(xiàn)新的高峰。WebGL完美地解決了現(xiàn)有的Web交互式三維動(dòng)畫的兩個(gè)問題：第一，作為一種新興的Web技術(shù)，WebGL向?yàn)g覽器添加了基于硬件加速的3D圖形功能，且用戶無須安裝附加軟件；第二，它利用底層的圖形硬件加速功能進(jìn)行圖形渲染，并通過統(tǒng)一的、標(biāo)準(zhǔn)的、跨平臺的OpenGL接口加以實(shí)現(xiàn)[5]。從實(shí)現(xiàn)的技術(shù)特點(diǎn)分，網(wǎng)絡(luò)三維展示技術(shù)主要分為兩個(gè)大方向：二維圖像三維視覺模擬技術(shù)和真實(shí)三維模型展示技術(shù)[6]。二維圖像三維視覺模擬技術(shù)一般應(yīng)用于對細(xì)節(jié)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)表達(dá)要求不高的外觀或整體效果的展示場合。如：360度全景圖、實(shí)景三維地圖、Flash三維動(dòng)畫等。真實(shí)三維模型展示技術(shù)可實(shí)現(xiàn)任意角度展示、場景漫游等豐富的交互。如：VRML、Java3D、Cult3D、TutnTool、Unity3D、ViewPoint、Adobe Atmosphere、WebGL等。

3.2兩種網(wǎng)絡(luò)三維展示技術(shù)比較

表1　兩種網(wǎng)絡(luò)三維展示技術(shù)比較

4　系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

4.1目標(biāo)與技術(shù)路線

利用HTML5＋CSS3＋WwbGL＋JavaScript＋JSP技術(shù)，建設(shè)一個(gè)開放式的博物數(shù)字化系統(tǒng)，系統(tǒng)采用場景集中展示與單個(gè)展品詳細(xì)展示相結(jié)合的方式，以充分體現(xiàn)實(shí)物作品展示的特點(diǎn)，又能方便實(shí)現(xiàn)信息的搜索發(fā)現(xiàn)與關(guān)聯(lián)。提供友好的用戶操作界面，機(jī)構(gòu)成員通過簡單的制作步驟即可實(shí)現(xiàn)對其創(chuàng)作作品的數(shù)字化，并通過系統(tǒng)進(jìn)行提交、展示與共享。通過系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用，促進(jìn)機(jī)構(gòu)博物類作品資源的收集、分享傳播與永久保存。

4.2總體框架

圖1　系統(tǒng)總體框架

作為機(jī)構(gòu)資源庫子庫的建設(shè)與展示交互系統(tǒng)，在信息描述上與總庫采用一致的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，通過元數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)與機(jī)構(gòu)總庫之間的數(shù)據(jù)同步與關(guān)聯(lián)。如圖1所示，系統(tǒng)分為3個(gè)層次：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)邏輯層、用戶交互層。

在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層的設(shè)計(jì)上，作品屬性數(shù)據(jù)信息與作品實(shí)物數(shù)字對象分離，單獨(dú)組織與存放。作品實(shí)物數(shù)字對象以實(shí)物媒體對象屬性進(jìn)行標(biāo)識，通作品對象惟一標(biāo)識號實(shí)現(xiàn)屬性信息與媒體對象的雙向關(guān)聯(lián)。

布展參數(shù)庫保以參數(shù)方式保存用戶布展的結(jié)果，展示模塊通過布展參數(shù)可實(shí)現(xiàn)展覽場景的重現(xiàn)與交互。

用戶通過用戶交互層的界面提交用戶請求，業(yè)務(wù)邏輯層負(fù)責(zé)接收并解釋來自用戶層的業(yè)務(wù)請求，調(diào)用相應(yīng)的業(yè)務(wù)邏輯功能模塊。業(yè)務(wù)邏輯模塊接收到請求后，根據(jù)需要調(diào)度基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層的數(shù)據(jù)，并對數(shù)進(jìn)行計(jì)算、過濾、邏輯組合等處理，把處理結(jié)果返回到回用戶交互層，用戶層根據(jù)返回的結(jié)果對用戶界面和各信息域做出相應(yīng)的更改，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)提交、布展、場景交互、后臺管理等各種交互和業(yè)務(wù)請求。

5　關(guān)鍵問題及解決方案

5.1獨(dú)立提交的作品在場景中組合展示

博物類作品展示的一大特點(diǎn)是在場景中組合展示，目前很多線下主題數(shù)字博物館充分利用虛擬現(xiàn)實(shí)的各種新技術(shù)實(shí)現(xiàn)娛樂性、沉浸性和互動(dòng)性相結(jié)合，提高用戶體驗(yàn)，加深用戶對展品的印象。但這些展示制作規(guī)模大，周期長，成本高，且場景展示系統(tǒng)封閉，一次過成型，難以修改和擴(kuò)展，作品對象在不同場景中不可重用。

機(jī)構(gòu)中成員作品不斷產(chǎn)出和更新，制作經(jīng)費(fèi)有限，很難做到像線下主題數(shù)字博物館中的虛擬現(xiàn)實(shí)大場景交互展示。而且大場景經(jīng)封裝后，文件往往較大，不適合在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下應(yīng)用。

本系統(tǒng)采用對象動(dòng)態(tài)加載技術(shù)，實(shí)現(xiàn)作品對象與展館場景的動(dòng)態(tài)組合，從而實(shí)現(xiàn)獨(dú)立提交的單個(gè)作品對象與展館場景及其它作品對象的組合同場展示與交互。只要符合本系統(tǒng)制作規(guī)范的對象都可以應(yīng)用到不同的展示場景中。作品制作展示流程，如圖2所示。

為了實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一展示，場景采用多角度的二維圖像模擬三維視覺的技術(shù)，單個(gè)對象詳細(xì)展示以WebGl三維對象技術(shù)為主，支持多種媒體技術(shù)并存。

提交到系統(tǒng)的每個(gè)作品包含以下幾個(gè)方面的信息：作品的描述信息、作品的屬性信息、作品各個(gè)側(cè)面的外形圖像、表現(xiàn)作品外形和結(jié)構(gòu)等信息的各種媒體文件。

作品的描述信息主要對作品進(jìn)行總體介紹和描述。

圖2　作品制作展示流程

作品的屬性信息包括作品的作者、制作日期、所屬分類、主題、材質(zhì)、規(guī)格等，在交互過程中可通過這些信息進(jìn)一步關(guān)聯(lián)到更多的外部信息。

作品各個(gè)側(cè)面的外形圖像用于場景組合展示及作品詳細(xì)信息展示，每個(gè)作品可提交1～8個(gè)不同側(cè)面的圖像，提交的圖像越齊全，在展示時(shí)就越靈活、豐富。在系統(tǒng)處理規(guī)范中這些文件的格式幾須為PNG或Gif，以便系統(tǒng)在場景整體展示中的統(tǒng)一處理。

表現(xiàn)作品外形和結(jié)構(gòu)等信息的各種媒體文件可以根據(jù)需要選擇是否提交，主要用于作品詳細(xì)信息時(shí)對該對象的深度交互展示，可以為主流瀏覽器支持的各種媒體格式，如二維圖像、三維圖像、視頻、動(dòng)畫等。若作品記錄中未提交這些媒體文件，則系統(tǒng)在詳細(xì)信息展示中對象媒體展示區(qū)域默認(rèn)輪換展示作品各個(gè)側(cè)面的圖像。

5.2場景交互過程對象與外部信息的實(shí)時(shí)關(guān)聯(lián)

系統(tǒng)對學(xué)術(shù)成果的知識傳播與交流的功能，還體現(xiàn)在場景交互過程中可根據(jù)不同需要及上下文關(guān)系，關(guān)聯(lián)多種來源、多種類別的知識[7]。場景中對象可識別以及對象ID在各個(gè)信息域中的有效傳遞，是實(shí)現(xiàn)場景交互過程對象與外部信息的實(shí)時(shí)關(guān)聯(lián)的關(guān)鍵。

場景交互設(shè)計(jì)中設(shè)置兩個(gè)層次：場景容器層和交互窗口層，如圖3所示。其中場景內(nèi)展館對象、作品對象均加載在場景容器中，容器大小設(shè)置為場館的大小，每個(gè)展品對象為容器的子節(jié)點(diǎn)，并由惟一的對象ID標(biāo)識。交互窗口層為邏輯虛擬層，該層次并不包含任何展品對象，而是浮于場景容器上方。容器內(nèi)與交互窗口層重疊位置上的對象被映射到交互窗口中，被映射到交互窗口層的對象對用戶可見，否則不可見。某一時(shí)刻對象是否可見取決于兩個(gè)層次的相對位置。

圖3　場景層次示意圖

在交互過程中處于交互窗口范圍內(nèi)的對象只要未完合被遮擋，均可被用戶選中。系統(tǒng)根據(jù)用戶鼠標(biāo)點(diǎn)按的位置及交互窗口與場景容器的相對位置計(jì)算出是否有對象被選中。若有，則取得該對象的ID，并將該ID傳送至當(dāng)前用戶的公共數(shù)據(jù)域中，并向發(fā)出信息變更通知。各個(gè)信息域的監(jiān)控程序接收到信息變更通知后，做出相應(yīng)的響應(yīng)，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)動(dòng)作獲取數(shù)據(jù)并更新各信息域，從而實(shí)現(xiàn)信息的實(shí)時(shí)同步。

PDCA循環(huán)也叫戴明循環(huán)，是一種廣泛應(yīng)用于質(zhì)量管理的工具，它包括P（Plan，計(jì)劃）、D（Do，執(zhí)行）、C（Check，檢查）、A（Action，行動(dòng)或處置）共4個(gè)階段，是一個(gè)循環(huán)的、持續(xù)向上的、永不停止的過程[1-2]。已有較多研究證實(shí)，該方法也適用于醫(yī)療行業(yè)，可用于提高臨床用藥質(zhì)量、減少醫(yī)療差錯(cuò)[3-5]。

6　系統(tǒng)的主要特點(diǎn)

場景與展品對象分離，采用松散耦合方式組合，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)布展。作品對象不需經(jīng)過復(fù)雜的加工，即可提交到系統(tǒng)中，由系統(tǒng)生成該作品的數(shù)字化對象記錄，實(shí)現(xiàn)信息的共享，并實(shí)現(xiàn)在場景中與其它對象進(jìn)行虛擬實(shí)物場景的組合展示。系統(tǒng)內(nèi)作品對象與場景對象均可實(shí)現(xiàn)重用，有效縮短數(shù)字化對象制作的周期和成本。對象在場景中相對獨(dú)立，容易實(shí)現(xiàn)交互過程中與外部系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)信息關(guān)聯(lián)。交互場景效果示例如圖4所示，其中小圖①，用戶選擇了左邊第三個(gè)展架中的上面一幅畫，這時(shí)在詳細(xì)域中顯示該畫的大圖及文字說明。小圖②中選擇了展架中的另一幅畫，這時(shí)詳細(xì)域中的大圖及文字說明同時(shí)作出相應(yīng)的變化。小圖③從小圖②中間的燈根據(jù)同類作品作替換后產(chǎn)生的變化。小圖④選擇的金佛像為立體對象，因此除了在詳細(xì)信息域中顯示相應(yīng)的作品信息外，在交互窗品下方出現(xiàn)不同方向的圖案，點(diǎn)中任一個(gè)方向，在場景中即可作出相應(yīng)變化，本示例從原來的側(cè)面變成正面。

系統(tǒng)場景交互功能主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：

（1）組合展示，整體交互：系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)布展功能以邏輯組合的方式進(jìn)行布展，松散分布的獨(dú)立對象，以參數(shù)的方式進(jìn)行調(diào)度，從而實(shí)現(xiàn)多個(gè)作品對象的同場組合展示，用戶在同一場景中對多個(gè)作品對象實(shí)現(xiàn)整體交互與研究。

（2）作品對象可重用性：系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)組合布展技術(shù)使得作品對象和背景對象均可實(shí)現(xiàn)重用。同一作品可以出現(xiàn)在不同的展示場景中，同一背影對象出可以展示不同主題的作品集。

圖4　交互場景效果

（3）場景對象個(gè)體可識別性和可操作性：由于展示場景中的對象與場景背景之間是動(dòng)態(tài)組合，對象之間有獨(dú)立的標(biāo)識和屬性，因此可實(shí)現(xiàn)對單個(gè)對象的識別與選中，并可對選中對象實(shí)現(xiàn)移動(dòng)、放大、方位變換、信息關(guān)聯(lián)等操作，細(xì)化場景內(nèi)可深層次交互的信息粒度。

（4）資源內(nèi)容可持續(xù)更新：可通過簡單的步驟加入到原有的展示場景中或替換原有場景中舊版本的對象。

（5）展示場景中實(shí)物對象與知識信息的動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)：場景與外部系統(tǒng)的開放接口，使得外部信息更新能即時(shí)體現(xiàn)在場景交互過程，而不需對場景本身做相應(yīng)的更改。

7　小結(jié)

博物類作品是機(jī)構(gòu)成員智力產(chǎn)品的一個(gè)重要組成部分，機(jī)構(gòu)博物類資源子庫數(shù)字化系統(tǒng)的建立可促進(jìn)對機(jī)構(gòu)成員博物類作品的收集、傳播與分享。目前系統(tǒng)已完成原型系統(tǒng)的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)作品提交、動(dòng)態(tài)布展與發(fā)布、交互展示等功能。系統(tǒng)試運(yùn)行中，包含50多個(gè)作品的場景在普通PC或移動(dòng)設(shè)備上均可實(shí)現(xiàn)流暢的交互。系統(tǒng)的深入開展的推廣需要有專業(yè)、高效的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行素材制作。著錄規(guī)范和分類規(guī)范、數(shù)據(jù)交換接口等有待進(jìn)一步完善。

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（本文責(zé)任編輯：郭沫含）

Design and Implementation of Digital Resource Service System for Material Objects in Institutional Repositories

Lin Qiping

（Library，South China Normal University，Guangzhou 510631，China）

〔Abstract〕The paper analysed the problems in the management and dissemination of material objects created by community members，such as art works，specimen，design product，etc.An effective organizing mechanism and showing methods is proposed to improve their role in transform of scholarship.A prototype system was built，and individual object could be show separately or be shown together with other objects in any virtual scene created in the system dynamically.

〔Key words〕material object resources；institutional repository；digital system

作者簡介：林綺屏（1970-），女，副研究館員，碩士，研究方向：信息檢索，數(shù)據(jù)處理與分析，Web3D信息處理技術(shù)。

基金項(xiàng)目：廣東省圖書館科研課題“開放web3D技術(shù)在圖博整合建設(shè)中的應(yīng)用研究”（項(xiàng)目編號：GDTK1215）成果之一。

收稿日期：2015-10-07

〔中圖分類號〕G250.78

〔文獻(xiàn)標(biāo)識碼〕A

〔文章編號〕1008-0821（2015）12-0055-05

DOI：10.3969/j.issn.1008－082 1.2015.12.010