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        5G時(shí)代的圖書館多場(chǎng)景VR服務(wù)體系建設(shè)研究

        2021-05-14 08:52:22譚衍慧
        黑河學(xué)院學(xué)報(bào) 2021年3期
        關(guān)鍵詞:服務(wù)體系圖書館算法

        譚衍慧

        (黑河學(xué)院 圖書館,黑龍江 黑河 164300)

        5G技術(shù)的出現(xiàn),標(biāo)志著我國(guó)信息互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展邁向了更高臺(tái)階,引入物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)理念,將“物”與“人”各自交互、彼此交互變?yōu)楝F(xiàn)實(shí),開啟了數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展階段,以數(shù)字生態(tài)系統(tǒng)作為信息交流工具,驅(qū)動(dòng)著個(gè)性化服務(wù)、智能感知服務(wù)的進(jìn)一步發(fā)展[1]。在此時(shí)代背景下,智慧圖書館服務(wù)成為該領(lǐng)域重要發(fā)展方向,通過建設(shè)多個(gè)場(chǎng)景,為讀者提供VR服務(wù)[2]。

        一、5G技術(shù)的內(nèi)涵

        (一)5G技術(shù)定義

        5G技術(shù)是移動(dòng)通信的第五代技術(shù),“G”的英文全稱為Generation,意為“代”。不同通信技術(shù)可以為用戶提供的業(yè)務(wù)類型存在較大差異,并且信息傳輸速率、信息延遲、信息轉(zhuǎn)換成功率等均不同,從最初的1G發(fā)展到當(dāng)前的5G通信技術(shù),這個(gè)過程是耗費(fèi)了大量時(shí)間探究數(shù)字延伸問題的技術(shù)改革過程[3]。

        與4G通信技術(shù)相比,5G技術(shù)的信息傳輸速率有了很大幅度的提升,支持10Gbps速率的信息傳輸,平均信息傳輸速率高達(dá)1.5Gbps左右,上下浮動(dòng)范圍在0.5Gbps以內(nèi),在支持視頻拍攝的同時(shí),完成視頻的傳送[4]。其中,視頻規(guī)格為1 080P。

        (二)5G技術(shù)演變

        1G通信技術(shù)到5G通信技術(shù)的演變,經(jīng)歷了2G、3G、4G發(fā)展階段,每一種通信技術(shù)適合應(yīng)用的場(chǎng)景不同。

        1G通信技術(shù):該項(xiàng)技術(shù)于1980年前后誕生,采用無線電波傳播技術(shù)和通信模擬技術(shù),建立了通信橋梁,為用戶提供電話通信服務(wù),但是信號(hào)不穩(wěn)定。

        2G通信技術(shù):該項(xiàng)技術(shù)于1990年前后誕生,采用無線傳輸數(shù)字技術(shù),為用戶提供上網(wǎng)沖浪、短消息通信、電話通信服務(wù),通信安全性有所提升,但是網(wǎng)速較慢,網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行不穩(wěn)定。

        3G通信技術(shù):該項(xiàng)技術(shù)于2009年前后誕生,采用數(shù)字信號(hào)技術(shù),研發(fā)了智能手機(jī),為用戶提供視頻通話、電子商務(wù)、微博信息發(fā)布服務(wù),數(shù)據(jù)傳輸效率有所提升,但是產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)流量費(fèi)用較高,使用的用戶較少。

        4G通信技術(shù):該項(xiàng)技術(shù)于2013年前后誕生,同樣采用數(shù)字信號(hào)技術(shù),改進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),使得信息傳輸效率有所提高,并且網(wǎng)絡(luò)覆蓋面比較大,支持不同種類智能手機(jī)運(yùn)營(yíng),大大提高了電話通信、網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)質(zhì)量,通信費(fèi)用降低,但是仍然存在不足[4]。

        5G通信技術(shù):該項(xiàng)技術(shù)于2019年前后誕生,提高了數(shù)據(jù)信息傳輸效率的同時(shí),將互聯(lián)網(wǎng)真正融入到通信技術(shù)中,研發(fā)了無人駕駛技術(shù)、智能服務(wù)技術(shù)、無人機(jī)操控技術(shù)、VAR技術(shù)等,豐富了服務(wù)功能,改變了社會(huì)發(fā)展現(xiàn)狀[5]。

        從上述發(fā)展歷程來看,我國(guó)通信技術(shù)的改進(jìn)對(duì)人類生活和社會(huì)發(fā)展均具有較大影響。1G通信技術(shù)到3G通信技術(shù)的發(fā)展,使得人們的通信需求基本得到滿足,但因信息傳輸速率有限,所以,信息傳輸延遲較為嚴(yán)重,4G技術(shù)的出現(xiàn),大大提高了信息傳輸效率,給人類的生活和工作提供了便利條件,而5G時(shí)代的到來,則加快了社會(huì)發(fā)展步伐。

        二、5G技術(shù)在信息服務(wù)中的變革及應(yīng)用場(chǎng)景

        (一)5G技術(shù)在信息服務(wù)中的變革

        自3G技術(shù)的出現(xiàn),我國(guó)開始為用戶提供互聯(lián)網(wǎng)服務(wù),在智能手機(jī)中添加多項(xiàng)服務(wù)功能,從而豐富人們的生活和工作。例如,看小說、語音聊天、視頻聊天、搜索微博消息等服務(wù)。雖然信息傳輸速率較慢,但經(jīng)過多年研究改進(jìn),提出了4G技術(shù),實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)化、智能化發(fā)展。用戶在使用體驗(yàn)中感受到4G技術(shù)的高質(zhì)量服務(wù),不僅網(wǎng)速提升幅度較大,而且實(shí)現(xiàn)了促進(jìn)社交網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展[6]。5G技術(shù)的到來,使得信息認(rèn)知更加智能化,通過信息感知,為用戶提供所需服務(wù),包括信息發(fā)送與知識(shí)發(fā)送等[7]。目前,5G技術(shù)普及范圍逐漸擴(kuò)大,為用戶帶來更加便利的服務(wù)。

        (二)5G技術(shù)在信息服務(wù)中的應(yīng)用場(chǎng)景

        1.虛擬/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)

        該應(yīng)用場(chǎng)景指的是VR/AR,選取計(jì)算機(jī)技術(shù)作為現(xiàn)代信息化技術(shù),將觸覺、聽覺、視覺聚集到一體,在某一范圍內(nèi)打造一體化虛擬環(huán)境,通過物體之間的交互和影響,從中獲取一些體驗(yàn)和感受[8]。與4G技術(shù)相比,5G技術(shù)對(duì)提升用戶的體驗(yàn)評(píng)價(jià)作用更大,使得用戶在VR/AR中沉浸到體驗(yàn)當(dāng)中。目前,部分圖書館已經(jīng)開始向讀者提供VR/AR服務(wù)。

        2.超高清視頻

        5G技術(shù)提高了信息傳輸速率,使得超高清視頻發(fā)展成為現(xiàn)實(shí)。2019年,我國(guó)多個(gè)地區(qū)開始測(cè)試超高清視頻傳輸情況,2020年,超高清視頻播放技術(shù)應(yīng)用覆蓋面越來越大。

        3.智慧閱讀

        將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和5G技術(shù)融為一體,建立全連接網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),通過監(jiān)測(cè)移動(dòng)閱讀數(shù)據(jù),獲取讀者的閱讀喜好信息,從而為其推薦一些所需書籍[9]。另外,研發(fā)智能閱讀輔助設(shè)備,開發(fā)VAR閱讀資源,打造虛擬化閱讀服務(wù)場(chǎng)景,擴(kuò)寬資源應(yīng)用領(lǐng)域。

        從5G技術(shù)當(dāng)前應(yīng)用情況來看,對(duì)圖書館發(fā)展非常有利,可以嘗試將智能場(chǎng)館建設(shè)提上日程,設(shè)置多個(gè)VR場(chǎng)景,提高圖書館服務(wù)質(zhì)量。

        三、5G時(shí)代的圖書館多場(chǎng)景VR服務(wù)體系建設(shè)方案

        (一)圖書館多場(chǎng)景VR服務(wù)邏輯架構(gòu)設(shè)計(jì)

        VR服務(wù)體系的建設(shè)是將圖書館服務(wù)看作一項(xiàng)圖書館管理系統(tǒng)工程。在5G時(shí)代背景下,充分利用該時(shí)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù),根據(jù)圖書館服務(wù)需求,開發(fā)系統(tǒng)功能模塊。這些功能模塊的開發(fā),主要利用AI技術(shù)、VR技術(shù)、云計(jì)算等技術(shù),搭建多個(gè)圖書館服務(wù)智能終端,按照服務(wù)邏輯結(jié)構(gòu),建設(shè)VR服務(wù)體系。該服務(wù)體系的建設(shè)基礎(chǔ)為5G網(wǎng)絡(luò),通過為讀者配備穿戴設(shè)備,為其提供VR服務(wù),使得讀者在虛擬環(huán)境中體驗(yàn)到不一樣的閱讀感受。按照操作終端類別的不同,可以將VR服務(wù)邏輯架構(gòu)拆分為VR操作系統(tǒng)、讀者操作界面兩部分。如圖1所示,為多場(chǎng)景VR服務(wù)邏輯架構(gòu)。

        圖1 多場(chǎng)景VR服務(wù)邏輯架構(gòu)

        1.VR操作系統(tǒng)

        此部分為支持VR服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)終端,由多場(chǎng)景VR操作系統(tǒng)和5G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)的跨終端。前者指的是圖書館VR服務(wù)功能實(shí)現(xiàn)的操作系統(tǒng),根據(jù)圖書館服務(wù)系統(tǒng)開發(fā)功能不同,設(shè)計(jì)相應(yīng)的操作命令。后者指的是運(yùn)用5G網(wǎng)絡(luò)作為各個(gè)終端通信連接工具,實(shí)現(xiàn)各個(gè)終端通信連接。

        2.讀者操作界面

        此部分結(jié)構(gòu)是根據(jù)圖書館服務(wù)內(nèi)容,采用通用型操作界面,為讀者設(shè)置系統(tǒng)登錄模塊、文字圖片瀏覽模塊和視頻瀏覽模塊。其中,系統(tǒng)硬件的配置需要根據(jù)視覺跟蹤算法開發(fā)需求進(jìn)行配備。為了改善讀者體驗(yàn)感受,該系統(tǒng)引入VR視覺跟蹤算法,開發(fā)VR視覺服務(wù),將視頻和圖像信息以虛擬化方式呈現(xiàn)在讀者面前,并對(duì)視頻和圖像加以渲染處理,使得VR虛擬體驗(yàn)更加真實(shí)。

        (二)算法流程設(shè)計(jì)

        圖書館VR服務(wù)建立在數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ)上,通過對(duì)圖書館資源數(shù)據(jù)采取不同處理,從而為多場(chǎng)景建設(shè)提供條件支撐。其中,VR視覺跟蹤算法是視覺數(shù)據(jù)信息采集和處理的關(guān)鍵技術(shù),本研究對(duì)該算法的運(yùn)行流程進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì),如圖2所示。

        圖2 VR視覺跟蹤算法流程

        第一步:從不同終端和功能模塊中采集圖書館服務(wù)中的系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)、重力數(shù)據(jù)、旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù),作為視覺跟蹤算法執(zhí)行數(shù)據(jù)支撐;

        第二步:運(yùn)用第一步采集到的數(shù)據(jù)估算視覺空間位置,得到VR服務(wù)初步路徑;

        第三步:采用三維定位技術(shù),確定具體視覺空間位置,生成VR服務(wù)方案,并采用濾波等技術(shù)加以處理,從而得到高質(zhì)量服務(wù)數(shù)據(jù)信息;

        第四步:輸出結(jié)果優(yōu)化處理后的閱讀知識(shí)。

        本系統(tǒng)在應(yīng)用VR視覺跟蹤算法的同時(shí),分析視覺傳感器采集數(shù)據(jù)信息中存在的噪聲干擾問題,添加卡爾曼濾波算法,將該算法與視覺跟蹤算法共同應(yīng)用到VR服務(wù)中,濾除信息中的噪聲。

        四、5G時(shí)代的圖書館多場(chǎng)景VR服務(wù)體系建設(shè)推行路徑

        圖書館VR服務(wù)研發(fā)期間,除了考慮不同VR服務(wù)場(chǎng)景建設(shè)需求以外,為系統(tǒng)開發(fā)配備硬件資源,搭建軟件開發(fā)環(huán)境以外,還需要考慮VR服務(wù)體系的推行路徑,否則該服務(wù)體系建設(shè)便失去了意義。本研究根據(jù)該服務(wù)體系特點(diǎn),提出一些推行路徑。

        (一)圖書館VR資源庫(kù)的建設(shè)與擴(kuò)建

        VR服務(wù)場(chǎng)景的建設(shè)需要大量的VR資源,并且對(duì)資源更新要求較高,只有以新的圖書館閱讀資源作為數(shù)據(jù)信息支撐,才能夠滿足讀者對(duì)于資源閱讀的需求。所以,圖書館VR服務(wù)發(fā)展,需要擴(kuò)建VR資源庫(kù),并且根據(jù)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀合理選取開發(fā)工具。當(dāng)前資源數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)應(yīng)用比較多的技術(shù)為VRML語言,該語言屬于虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言,滿足虛擬資源模型構(gòu)建需求。在實(shí)際應(yīng)用中,利用多媒體技術(shù)、三維圖像處理技術(shù)、二維圖像處理技術(shù)、動(dòng)態(tài)技術(shù)等工具,將閱讀資源注入到虛擬環(huán)境中進(jìn)行交互,使得讀者在體驗(yàn)中產(chǎn)生身臨其境的感受。該開發(fā)方案滿足VR資源庫(kù)建設(shè)需求,由于圖書資源需要更新,所以,在當(dāng)前數(shù)據(jù)資源基礎(chǔ)上需要擴(kuò)充。在擴(kuò)建之前,評(píng)估圖書館物質(zhì)資源,明確大量資源中可供VR服務(wù)的數(shù)據(jù)資源,將其錄入到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中,并更新數(shù)據(jù)庫(kù)。

        (二)更新圖書館多場(chǎng)景VR服務(wù)設(shè)備

        VR服務(wù)場(chǎng)景的更新,需要根據(jù)VR場(chǎng)景建設(shè)需求,搭建系統(tǒng)作業(yè)硬件架構(gòu),該架構(gòu)對(duì)VR服務(wù)設(shè)備提出了新的要求,從而提高VR服務(wù)質(zhì)量,豐富VR服務(wù)項(xiàng)目。為了實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)發(fā)展目標(biāo),必須根據(jù)VR服務(wù)改進(jìn)需求,為其搭建相應(yīng)的作業(yè)環(huán)境。

        由于更換硬件設(shè)備成本較高,為了有效控制成本,建議從軟件技術(shù)層面出發(fā),依據(jù)VR服務(wù)功能開發(fā)需求,更新系統(tǒng)作業(yè)程序,將這些新的程序嵌入到系統(tǒng)中,提升系統(tǒng)服務(wù)設(shè)備作業(yè)水平,以滿足VR服務(wù)不同場(chǎng)景建設(shè)需求。例如,應(yīng)用AI處理技術(shù)和5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù),對(duì)操控終端的服務(wù)反應(yīng)速度做出調(diào)整,使其滿足VR服務(wù)需求。再如,選取光場(chǎng)攝像技術(shù)作為處理工具,建設(shè)四維空間,在此空間下完成畫面的錄制。

        (三)提高多場(chǎng)景VR服務(wù)體系建設(shè)隊(duì)伍技術(shù)水平

        人才隊(duì)伍是VR服務(wù)體系建設(shè)實(shí)施的基礎(chǔ),只有人才具備VR服務(wù)體系開發(fā)技能,具有較強(qiáng)的創(chuàng)新能力,才能夠完成VR服務(wù)體系建設(shè)工作,豐富服務(wù)場(chǎng)景,改善系統(tǒng)操作性能。因此,為了更好地實(shí)施服務(wù)體系建設(shè)工作,必須引進(jìn)高端技能人才,壯大人才隊(duì)伍。除了要求這些人才來自計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)專業(yè)以外,還必須掌握基本的VR服務(wù)體系建設(shè)技術(shù),熟練AI開發(fā)技術(shù),在創(chuàng)新服務(wù)場(chǎng)景方面有自己獨(dú)到的見解。隨著時(shí)代的不斷進(jìn)步,對(duì)圖書館VR服務(wù)的要求越來越高,從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展角度來看,培養(yǎng)VR服務(wù)人才是當(dāng)前圖書館VR開發(fā)的重要工作,為人才提供更多學(xué)習(xí)機(jī)會(huì),讓其接觸新的事物,從而對(duì)VR服務(wù)開發(fā)產(chǎn)生新的想法。

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