环境虚拟技术在图书馆中的应用研究.doc

1、环境虚拟技术在图书馆中的应用研究摘 要：随着国家图书馆使用可交互的虚拟数字图书馆系统以后，虚拟现实技术在图书馆中的应用也越来越被重视。虚拟技术的应用可以为图书馆增添了新的多维感触和人机交互方式。但现阶段虚拟现实技术在图书馆应用中遇到了虚拟现实技术设备商业化程度不高、视景生成技术自身还不够成熟等问题，因此图书馆应积极关注虚拟现实技术、两种视景生成技术交互使用，推广虚拟现实技术。 关键词：虚拟现实技术；图书馆；Unity3D 1 虚拟现实技术概述 虚拟现实是由高速计算机系统创建的一种令人感到身临其境、可以获得与环境交互体验的虚拟世界，它将计算机处理的数字化信息变为人们所能感受的具有各种表现形式的多

2、维信息，通过视、听、触觉等作用于使用者，对使用者的控制行为做出动态的交互反应。沉浸感、交互性、思维构想性是虚拟现实的主要特点。 沉浸感，指用户作为主角存在于虚拟环境中的真实程度。理想的虚拟环境应该达到使用户难以分辨真假的程度，甚至超越真实；交互性，指用户对虚拟环境内的物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度；思维构想性，指用户沉浸在多维信息空间中，依靠自己的感知和认知能力全方位地获取知识，发挥主观能动性，寻求解答，形成新的概念。 2 虚拟现实技术在图书馆的应用 虚拟现实技术最主要的就是导读功能。引导读者去阅读那些质量比较好的文献，使得读者更有阅读的欲望，与此同时，也不断的增强着读者的阅读能力

3、。虚拟现实技术作为基于自然的人机界面，强调以人为中心，让读者身临虚拟现场，对信息分类组织和服务内容一目了然，以最短时间、能最大限度地满足自身的信息需求，因此有必要在图书馆界推广虚拟现实技术。 在虚拟现实系统中，首先要建立对象物体的几何模型，确定其空间位置和几何元素的属性，然后在其基础上进行模型创建为了增强虚拟场景的真实性。建设图书馆虚拟场景， 不仅可以实现图书馆场景漫游，同时可以将图书的上架整理、架位的调整、阅览室位置的选择等具体工作，以虚拟场景的形象展示出来，方便馆员的工作，节省实物调整设计时所消耗的人力物力。漫游动画技术，主要通过对现实空间采样图像序列生成新视景的图像。首先在源场景中布置，

4、灯光，设置材质，然后设置相机动画再渲染出序列帧，最后再后期合成视频。用户可以通过视频动画来浏览图书馆，其中应用最广的是虚拟漫游和交互技术，我们把场景，灯光，材质做好以后。用户可以通过键盘或鼠标进行上下、左右的移动，选择自己的视角，对该场景进行 360 度视角实时的任意虚拟浏览。 3 关键技术 3.1.场景建模技术 对于场景建模有两种方式，一种是利用 Unity3D 本身的功能建模，另一种是从外部导入模型，以导入 3dmax 软件的模型来说，可以直接将.max 文件存入到 Unity3D 项目文件夹中，或者将其导出.fbx 的文件格式.被导入的信息包括物体的空间位置，名称材质，动画等。 图书馆模

5、型构建是包括馆内和馆外的地形、建筑物以及图书馆工具。地形和建筑在有了具体的数据之后，可以在 3DMAX 中构建，馆内环境部分主要包括大厅的吧台、隔断、查询机、书架、书等馆外环境部分主要包括天空、树木和花草，这些在 unity3d 中有多种模型供选择。在模型的构建中需要注意的是多边形模型的优化.一个虚拟图书馆系统还是比较大的，对模型充分的优化可以减小最后网络文件的大小，利于用户浏览. 除模型优化外，在贴图上除了要注意尽量真实，还应注意贴图的命名不能用中文，以免日后不能识别。此系统中部分模型如下： 3.2 交互技术 漫游是虚拟图书馆的关键， 交互是实现漫游的方式.简单的交互用JavaScript

6、就可以实现，比如我们在任何漫游系统中都要用到的鼠标按键行走功能，在 unity3d 中是可以以 WSAD 分别实现上下左右，相对应的代码在 FPScontral.js 脚本语言中，从文件的命名 FPScontral 就可以看出这是第一人称视角控制，下面例举向前行走的代码： function Update （） if（Input.GetKey（KeyCode.W） ） transform.Translate（Vector3.forward * Time.deltaTime * -speed） ； 另一种重要的交互功能是 GUI 界面设计，在虚拟图书馆中，可以选择自动导航、手动导航和退出导航按钮，

7、根据选择进入场景，实现相应的漫游模式.这也需要代码实现跳转场景的功能。 以“自动导航”的代码为例，具体如下： function OnGUI（） if（menuShow=false） return； if （GUI.Button （Rect （Screen.width/2-30，Screen.height/2-50， 80， 30 ） ，“自动导航“） ） print （“You clicked the button！“） ； Application.LoadLevel（1） ； menuShow=false； 3.3 碰撞检测技术 碰撞检测最基本的是模拟现实环境中的物体在遇到障碍物时发生的本能

8、反应，比如遇到墙壁时，不能前行，好的碰撞检测对一个漫游系统的基本条件。在 Unity3D 中也可以在脚本语言中实现控制： function OnCollisionEnter（obj：Collision） Debug.Log（obj.gameObject.name） ； 4 虚拟视景生成技术存在的问题 目前在虚拟漫游动画和虚拟交互方面还有这很大的区别，主要的就是场景的真实感，由于收到模型面数的限制再虚拟交互的场景中模型面数较少，所以场景的真实性不如漫游，但它的优点是用户可以在场景中随心所欲地“漫步” 。漫游动画追求真实感我们可以再 3Ds max 中制作，对模型的面数相对不是很高，这样做出的模型

9、就很真实，但是它的缺点是用户只能根据制作者设置的路径进行观看，用户不能随心所欲地“漫步”其中，交互感差。在解决如何构造既可以实时交互，同时又具有沉浸感的虚拟现实环境方面存在很多问题。要实现实时虚拟交互，场景的面数就会增多，否则用户就会感到画面不平滑，而目前的硬件状况，只有高性能的图形工作站才能满足以上要求。因此构建能够实现实时交互的虚拟场景，存在着编程量大，对计算机的硬件要求高等问题。 5 结语 虚拟现实技术作为一门集合了各种高新技术的交叉学科，通过发挥其沉浸性、交互性和想象性三大主要特征，为图书馆工作的各个环节带来革命性的变化。因此针对图书馆中应用虚拟现实技术所存在的问题时，图书馆界应以积极的态度，高度关注虚拟现实技术的发展。各图书馆应根据本馆实际情况，探索如何将虚拟现实技术与本馆工作有机结合。 参考文献 1李雪，虚拟现实技术在国家图书馆的应用，科技情报开发与经济，2009（19）：27-28. 2冯凤娟.永丰大厦虚拟漫游数字平台的设计与实现.北京：北京交通大学，2010.