孔祥鑌

遼寧錦州渤海大學(xué)信息科技與技術(shù)學(xué)院

基于多網(wǎng)合一的漫游式虛擬圖書館設(shè)計(jì)

孔祥鑌

遼寧錦州渤海大學(xué)信息科技與技術(shù)學(xué)院

現(xiàn)代高校中圖書資源緊缺，基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)虛擬化的自主漫游式圖書館設(shè)計(jì)，能夠有效地解決圖書資源緊缺的問題，實(shí)現(xiàn)圖書館虛擬化，讀者在虛擬圖書館中實(shí)現(xiàn)自主漫游式閱覽，通過自主漫游式獲得對(duì)文獻(xiàn)的虛擬化閱讀?！岸嗑W(wǎng)合一”使得讀者不受環(huán)境的約束，讓多網(wǎng)合一實(shí)現(xiàn)的虛擬圖書資源進(jìn)行有效地整合，讀者通過多網(wǎng)合一的方式能輕松地享受虛擬化閱讀?；谔摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)為現(xiàn)代圖書館帶來的技術(shù)創(chuàng)新，它更能促進(jìn)現(xiàn)代圖書館向自主漫游式的方向發(fā)展具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 多網(wǎng)合一 自主漫游式 三維圖書館

1 引言

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality：VR），實(shí)質(zhì)上是實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的一種先進(jìn)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)一種構(gòu)建虛擬環(huán)境中的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)?！岸嗑W(wǎng)合一”使得讀者不受環(huán)境的約束，在“多網(wǎng)合一”基礎(chǔ)下，讓多網(wǎng)和資源有效地整合，通過多網(wǎng)合一方式讀者能輕松地享受電子書提供數(shù)字化文獻(xiàn)資料。

所謂“多網(wǎng)合一”：多網(wǎng)指“寬帶互聯(lián)網(wǎng)，數(shù)字化電視網(wǎng)，下一代移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)”逐步演變過程，其實(shí)現(xiàn)的是多種技術(shù)和相似業(yè)務(wù)功能趨于一致的網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)?！岸嗑W(wǎng)合一”基于同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)線路實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)共享共建，能為用戶提供多種多媒體服務(wù)方式，其中包括：語音、電視和服務(wù)。即把現(xiàn)有的下一代互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字化電視網(wǎng)絡(luò)相互融合，形成統(tǒng)一虛擬化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。使用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，該數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)支持電子數(shù)據(jù)、期刊、會(huì)議、文獻(xiàn)、視頻和音頻影像資料等，在內(nèi)的全部業(yè)務(wù)，最終形成適應(yīng)范圍廣、費(fèi)用低、易維護(hù)的多媒體網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。

“多網(wǎng)合一”與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有效的結(jié)合能夠?qū)崿F(xiàn)用戶“多網(wǎng)合一”，以IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為支撐，將移動(dòng)數(shù)據(jù)、視頻網(wǎng)絡(luò)信號(hào)、電子數(shù)據(jù)等以某種標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一編碼再進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和交換的過程，所有用戶都能享受到“多網(wǎng)合一”功能。

現(xiàn)代高校圖書館管理中，由于圖書館資源緊缺，基于VR技術(shù)網(wǎng)絡(luò)化圖書館能夠解決圖書館資源緊缺的問題，其優(yōu)點(diǎn)突破了以往的管理方式，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)使得用戶交互和體驗(yàn)方面不斷提升，更重要的是在技術(shù)方面有了質(zhì)的提高，實(shí)現(xiàn)三維性的數(shù)字圖書館虛擬化，實(shí)現(xiàn)虛擬數(shù)字化圖書館自主漫游式，通過自主漫游式獲得對(duì)文獻(xiàn)的虛擬式閱讀。

2 “多網(wǎng)合一”條件下的虛擬圖書館技術(shù)分析

2.1 “多網(wǎng)合一”條件下的優(yōu)勢(shì)

實(shí)現(xiàn)虛擬圖書館需要結(jié)合“多網(wǎng)合一”和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，而這二者則是現(xiàn)代多媒體技術(shù)主要力量?！岸嗑W(wǎng)合一”優(yōu)勢(shì)更有利于國(guó)家建設(shè)新型虛擬圖書館需求，以滿足人民群眾不斷增長(zhǎng)的文化需求。其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)下面幾點(diǎn)：

（1）實(shí)現(xiàn)“多網(wǎng)合一”使得編碼的數(shù)據(jù)交互與應(yīng)用通過唯一的“線路”進(jìn)行傳輸。只要選擇某個(gè)運(yùn)營(yíng)商即可實(shí)現(xiàn)接入多網(wǎng)的環(huán)境下。“多網(wǎng)合一”為用戶提供更多的選擇方案和更多應(yīng)用服務(wù)方式，極大便利地獲得數(shù)據(jù)、圖像、視頻等有效地多媒體數(shù)據(jù)服務(wù)方式。

（2）實(shí)現(xiàn)“多網(wǎng)合一”有效地實(shí)現(xiàn)低成本、高服務(wù)的愿景?！岸嗑W(wǎng)合一”為了極大地滿足公共事業(yè)的需求、降低了虛擬化建設(shè)的服務(wù)成本，這便是低投入、高產(chǎn)出的多媒體虛擬化服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。

（3）實(shí)現(xiàn)“多網(wǎng)合一”使得網(wǎng)絡(luò)帶寬和整體性能大步提升?！岸嗑W(wǎng)合一”打破了網(wǎng)絡(luò)行業(yè)因壟斷形成的惡性競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)，數(shù)據(jù)資源進(jìn)行合理整合，高新科學(xué)技術(shù)得到充分發(fā)揮，網(wǎng)絡(luò)帶寬和性能大步提升。

（4）實(shí)現(xiàn)“多網(wǎng)合一”使得現(xiàn)實(shí)業(yè)務(wù)的功能增多，從而衍生出了更加多業(yè)務(wù)需求，有效地促進(jìn)虛擬化發(fā)展與應(yīng)用。

2.2 “多網(wǎng)合一”條件下的虛擬圖書館創(chuàng)新性發(fā)展

“多網(wǎng)合一”條件下實(shí)現(xiàn)漫游式虛擬圖書館作為虛擬化閱讀的一種創(chuàng)新的數(shù)字圖書館，虛擬化圖書館的實(shí)現(xiàn)需要以多網(wǎng)合一為依托，是虛擬化圖書館的重要組成部分，創(chuàng)新性的突破有下面幾點(diǎn)：

2.2.1 為圖書發(fā)行創(chuàng)造新思路

“多網(wǎng)合一”打破了網(wǎng)絡(luò)行業(yè)因壟斷形成的惡性競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)，數(shù)據(jù)資源進(jìn)行合理整合，高新科學(xué)技術(shù)得到充分發(fā)揮，網(wǎng)絡(luò)帶寬和性能大步提升，通過多網(wǎng)合一方式讀者能輕松地享受電子書提供的數(shù)字化文獻(xiàn)資料。

2.2.2 使得多媒體技術(shù)層面上的更新

“多網(wǎng)合一”條件下漫游式虛擬圖書館，在技術(shù)層面上進(jìn)行創(chuàng)新，選擇某個(gè)發(fā)展趨勢(shì)較好、應(yīng)用前景寬廣的“多網(wǎng)合一”虛擬化平臺(tái)的構(gòu)架。該技術(shù)被廣泛普及于工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑工程、科研教育、醫(yī)療器械、軍事等領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)利用圖形圖像學(xué)、仿真學(xué)、多媒體學(xué)、數(shù)據(jù)并行處理與管理、AI領(lǐng)域和傳感技術(shù)，通過多種技術(shù)結(jié)合模擬人類的視覺、聽覺、觸覺等各種功能，構(gòu)建一種人機(jī)交互的多維數(shù)據(jù)空間，使人類通過計(jì)算機(jī)能夠模擬現(xiàn)實(shí)世界生成的虛擬環(huán)境，猶如一種親臨其景的感覺，這種以虛擬性、交互性、多維性為其基本特征。

2.2.3 使得人機(jī)交互操作上的革新

“多網(wǎng)合一”在人機(jī)對(duì)話操作系統(tǒng)上，這種革新是運(yùn)用三維仿真效果的虛擬圖書館，通過計(jì)算機(jī)能夠模擬現(xiàn)實(shí)世界生成的虛擬環(huán)境，突破了傳統(tǒng)二維平面圖書館，使讀者可以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化圖書館的美好愿望。在虛擬化多維數(shù)據(jù)空間中，讀者獲取模擬圖書文獻(xiàn)資料，便于讀者閱讀。

3 “多網(wǎng)合一”條件下的虛擬圖書館設(shè)計(jì)

3.1 虛擬圖書館漫游式系統(tǒng)的總體架構(gòu)

基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為現(xiàn)代圖書館帶來的技術(shù)創(chuàng)新，自主漫游式虛擬圖書館將多種現(xiàn)代技術(shù)進(jìn)行融合使用，基于“多網(wǎng)合一”和虛擬技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，虛擬圖書館漫游式系統(tǒng)和客戶端共同組成。構(gòu)建三維性虛擬化為研究背景、以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為主要支撐力量、以漫游式閱覽方式的全新圖書館，適應(yīng)了人們的文化和知識(shí)獲取需求，在虛擬化多維數(shù)據(jù)空間中，讀者獲取模擬圖書文獻(xiàn)資料，便于閱覽，該技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域具有重要意義和廣闊的發(fā)展前景。

“多網(wǎng)合一”條件下自主漫游式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字圖書館的技術(shù)創(chuàng)新，它依托“多網(wǎng)合一”實(shí)現(xiàn)的互聯(lián)網(wǎng)、電視網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合平臺(tái)，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建與現(xiàn)實(shí)圖書館相似之處，讓讀者享受由“多網(wǎng)合一”和自主漫游式的虛擬化圖書館中，通過自主漫游獲得對(duì)文獻(xiàn)的虛擬式閱讀?！岸嗑W(wǎng)合一”與“VR虛擬現(xiàn)實(shí)”都是數(shù)字化時(shí)代的虛擬產(chǎn)物。

“多網(wǎng)合一”條件下漫游式虛擬圖書館的總體架構(gòu)，是由“多網(wǎng)合一”系統(tǒng)、自主漫游式圖書館系統(tǒng)和多個(gè)計(jì)算機(jī)終端共同組成?！岸嗑W(wǎng)合一”則與通信技術(shù)相關(guān)，漫游式圖書館系統(tǒng)則與數(shù)字顯示技術(shù)有關(guān)。

3.2 自主漫游式虛擬圖書館的構(gòu)建流程

構(gòu)架的虛擬圖書館為核心網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，是基于虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言VRML所實(shí)現(xiàn)的，基于3DS MAX建模與Internet相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。VRML是基于WWW協(xié)議實(shí)現(xiàn)的主流語言。其本質(zhì)特征是面向網(wǎng)頁(yè)和面向?qū)ο蟮娜S語言。虛擬建模語言使用Shape節(jié)點(diǎn)構(gòu)建模型，Shape節(jié)點(diǎn)是VRML中關(guān)鍵的節(jié)點(diǎn)，虛擬圖書館場(chǎng)景，包括：圖書館外觀、材料和內(nèi)部形狀、周邊環(huán)境等，這些基本由Shape節(jié)點(diǎn)生成?；赩RML實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景能通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行傳播，并允許多用戶參與其中，便于更多的應(yīng)用于實(shí)踐中。

虛擬圖書館漫游式系統(tǒng)的構(gòu)建流程如下，主要包含：虛擬體現(xiàn)實(shí)現(xiàn)圖書館的三維場(chǎng)景、構(gòu)建漫游式虛擬圖書館系統(tǒng)。首先，以真實(shí)圖書館的實(shí)體模型為依據(jù)，根據(jù)圖書館的建筑結(jié)構(gòu)、空間模型、材質(zhì)等建造虛擬的模型，構(gòu)成一個(gè)虛擬化圖書館場(chǎng)景模型。然后，設(shè)置漫游系統(tǒng)規(guī)模及其參數(shù)設(shè)置。

整個(gè)虛擬化圖書館的構(gòu)建過程中，自主漫游式主要體現(xiàn)在三個(gè)部分：規(guī)劃漫游規(guī)模、設(shè)定選擇漫游的最佳路徑、碰撞檢測(cè)設(shè)計(jì)、三維視覺導(dǎo)航圖設(shè)置等。對(duì)模型數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理操作、模型結(jié)構(gòu)優(yōu)化，創(chuàng)建虛擬化的空間模型，設(shè)置圖書館場(chǎng)景、生成建模應(yīng)用程序、設(shè)定漫游方式和規(guī)模、最后實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬化圖書館模塊進(jìn)行漫游啟動(dòng)。

3.3 自主漫游式虛擬圖書館的建模

漫游式虛擬圖書館的建模，包括圖書館真實(shí)場(chǎng)景獲取、周邊數(shù)據(jù)采集、三維建模等三個(gè)部分組成。真實(shí)場(chǎng)景是為模型的建立提供依據(jù)和數(shù)據(jù)，常常以拍照的方式對(duì)圖書館實(shí)體數(shù)據(jù)信息獲得，同時(shí)將圖書館建筑結(jié)構(gòu)、材質(zhì)顏色的CAD文件導(dǎo)入Cerator模塊匯中生成。周邊數(shù)據(jù)采集包括：建筑結(jié)構(gòu)、建材規(guī)格尺度及其結(jié)構(gòu)，對(duì)形成的圖片三維模型進(jìn)行修正和局部渲染。圖書館的建筑規(guī)格需要從CAD文件導(dǎo)入，建筑規(guī)格和紋理數(shù)據(jù)可以導(dǎo)入計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)中，并通過PS軟件對(duì)三維模型進(jìn)行修正，采集圖書館實(shí)體真實(shí)物件周邊紋理數(shù)據(jù)和建材質(zhì)感。如果建模過程中有特殊需要，獲取建筑結(jié)構(gòu)的特殊紋理，漫游式虛擬圖書館的三維建模以Creator Pro平臺(tái)為建模工具，并以Vega Prime工具和警用地理信息系統(tǒng)地圖對(duì)象組件為輔助。

虛擬圖書館的自主漫游系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)目標(biāo)是：

（1）以第一視角為立足點(diǎn)，從不同角度出發(fā)對(duì)虛擬圖書館的場(chǎng)景進(jìn)行觀察；

（2）選擇任意入口進(jìn)入瀏覽區(qū)域進(jìn)行觀察；

（3）支持漫游式的圖書閱覽互動(dòng)和瀏覽方式；

（4）具備碰撞檢測(cè)功能。

虛擬圖書館的漫游系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)方案如下：

（1）設(shè)置漫游參數(shù)；

（2）規(guī)劃漫游規(guī)模；

（3）設(shè)定選擇漫游的最佳路徑；

（4）碰撞檢測(cè)設(shè)計(jì)；

（5）三維視覺導(dǎo)航圖設(shè)置。

虛擬圖書館的漫游系統(tǒng)支持在線讀者任意進(jìn)入虛擬圖書館的樓層、閱覽室、查詢區(qū)域，從任意方向?qū)ψ灾魈摂M漫游式虛擬圖書館中的數(shù)字化數(shù)據(jù)進(jìn)行瀏覽閱讀、系統(tǒng)功能的操作指南等，虛擬圖書館的漫游系統(tǒng)如在報(bào)刊亭中觀看報(bào)紙，在圖書館的書架上查詢期刊、會(huì)議、文獻(xiàn)和圖書資料，還可以類似于視聽室中觀看視頻音頻影像資料。

4 結(jié)論

盡管“多網(wǎng)合一”條件下漫游式虛擬圖書館的構(gòu)建仍然存在很多問題，但每項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新都是正向的，創(chuàng)新才能解決問題，通過計(jì)算機(jī)的手段將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)融入到其他領(lǐng)域中，使得用戶體驗(yàn)不斷提升，在技術(shù)層次有了質(zhì)的提高。VR為現(xiàn)代圖書館發(fā)展帶來的技術(shù)創(chuàng)新，將多種技術(shù)融合使用，基于“多網(wǎng)合一”和虛擬技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，以三維性的、自主漫游式、虛擬化為研究背景，以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為主要支撐力量，以漫游式閱覽方式的全新圖書館，適應(yīng)了人們的文化和知識(shí)獲取需求，該技術(shù)的應(yīng)用具有重要意義和發(fā)展前景。

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