5G布局下图书馆多场景VR服务构建

图书馆领域已有利用VR技术提供智慧化管理和人性化感知的成功案例。早在2008年,国家图书馆就上线了我国第一套可交互的虚拟数字图书馆系统,随后,国内图书馆领域VR体验服务迅速增多,如湖南图书馆数字阅读体验区、天津图书馆数字体验区、电子科技大学VR图书馆、昆明少年儿童图书馆科普VR体验活动、宁波市图书馆VR体验活动等。尤其是近年来,随着信息通信技术、计算机网络技术及大数据云计算技术的飞速发展,社会正快速迈入5G互联网时代［1—2］。在5G网络总体布局下,人们工作与生活中的数据信息采集与信息交流融通效率会得到根本性提升,信息传递与共享的途径也会更加多样化。在5G网络驱动下,移动VR技术亦得到了长足发展,将AI、AR、VR等统筹融合已不再是天方夜谭。5G网络、VR、AI、大数据、云计算等科学技术的快速发展,一定程度上模糊了虚拟与现实之间的界限,人类文学、影视作品中所畅想的智慧星球、智慧国家和智慧城市正一步步地变为现实［3—4］。智慧城市是离普通居民很近的5G网络红利,智慧交通、智慧学校、智慧图书馆等已经开始在部分大城市实施。在5G网络布局与构建智慧城市的进程中,公众对图书馆跨终端、多场景VR体验服务无限憧憬--畅想着在图书馆、在家中、在办公室、在寝室、在地铁里……动动手指、戴上VR设备,就能得到如迈进实体图书馆一样的体验。

一.5G网络布局下图书馆多场景VR服务构建意义

依托5G网络、VR等新兴科技,图书馆将被打造成智能化、高效化的信息与知识传播中心,满足用户对智能化、高效化信息获取的需求及更高层次的体验需求。充分激活图书馆作为智慧城市功能体的作用,是图书馆多场景VR服务构建的基本目标。

1.满足用户对智能化、高效化信息获取的需求

互联网与通信产业的爆炸式发展,使信息规模达到了空前水平,这对信息采集、传播、存储和使用的效率与智能化水平都出了更高的要求［5］。在5G网络布局下,借助VR技术及其设备为用户提供融合多场景的知识体验服务,可以更好地将图书馆打造成智能、高效的知识传播中心,以满足用户对智能化、高效化信息获取的需求。

一方面,这样的服务能满足用户智能化获取信息的需求。5G网络布局下,图书馆的社会功能与角色定位将越来越丰富、多元,为了应对和处理海量的数据信息,满足用户更个性化的信息获取需求,图书馆采用更智能化的知识传播方式是必选选择。首先,基于VR、借助智能辅助设备,

模拟现实场景,其目的是提升图书馆用户服务体验,使用户沉浸于一种多元信息融合的环境当中,帮助用户更好地选择、调取和使用各类信息资源。其次,依托大数据、云计算等技术,图书馆提供的VR服务能提供基于用户阅读偏好与行为追踪的个性化知识体验。再次,在5G网络时代,利用移动智能小程序、客户端等新媒体端口,将推动具有智能化特征的移动VR图书馆走进用户的生活之中,全面提升用户的信息获取体验。

另一方面,这样的服务能满足用户高效化信息获取需求。5G网络使图书馆数据信息的处理和输出效率得到显著提升,图书馆通过信息的归类和系统性整合,可以将自身打造成高效的知识传播中心。在5G网络布局下,VR在知识、信息获取渠道与效率方面的优势将得以彰显,建设VR馆可以将泛化、相分离的海量数据整合成完整、直观、亲近的"沉浸式全感官数据",进而提升用户的信息获取体验,以满足用户对高效化信息获取的需求。

2.为用户提供跨终端、多场景的VR体验服务

一方面,随着VR的发展,未来图书馆VR服务除了打造实体VR馆、VR体验区,还将打造"最小移动可行产品"--VR馆客户端,以满足用户多终端、多场景的VR体验需求。VR立足于用户实体行为与全感官虚拟体验的统一,将多维信息以一种动态化、立体化的三维方式呈现,使用户沉浸于虚拟仿真的场景之中。在5G网络布局下,虚拟仿真的立体图书馆,将不再受时空的限制,VR馆客户端将给用户带来更好的使用体验:采用主流网络数据传输协议和通用型数据传输接口的VR馆客户端,具备系统兼容性和网络兼容性,用户经过网络授权之后,便可以在PC端、移动智能终端及其他电子设备上进入移动VR馆,为用户提供跨终端的全方位服务。

另一方面,"多场景融合服务"是图书馆VR服务的核心目标。毋庸置疑,在5G网络环境下,用户对图书馆多场景VR服务充满无限憧憬,他们急切需要图书馆提供多场景VR服务,为其带来便捷、智能化、充满乐趣的VR体验。5G网络大幅度提高了移动信息传输速度,即用户基于5G

网络使用VR设备体验VR服务,完全不会感觉到卡顿,这为图书馆VR多场景服务提供了网络硬件支持。借助5G网络、移动终端和移动VR设备,图书馆能为用户提供多场景VR服务,用户在家里、学校、社区等不同场景下,都可以随时享受和体验图书馆VR服务。

3.充分激活图书馆作为智慧城市功能体的作用

智慧城市是基于知识社会创新2.0而提出的一种高级城市形态,建设智慧城市是为了缓解当前城市面临的各种问题,提高城市居民生活质量,目前已开始在部分大城市逐步推广。图书馆是智慧城市建设中的重要组成部分。在智慧城市建设中,无论是城市交通运行,还是政府机构、企事业单位良性运转,都离不开信息和数据的智能化处理。图书馆担负着智慧城市信息处理中心的重任,在5G网络布局下,图书馆引入VR、AI等,有利于充分激活其作为智慧城市功能体的作用。VR在图书馆建设中的应用,不仅可降低智慧图书馆建设中的硬件投入成本,还使原有二维平面数据方式,转变成为更为直观的三维立体模式［6］。可以说,图书馆多场景VR服务的构建,既满足了用户对智能化、高效化的信息获取需求,又有效提升了自身的信息传播与处理效率,还能提高整个城市的运转效率,彰显图书馆作为智慧城市功能体的作用。因此,全位、立体化、多场景的图书馆VR服务构建,势必将成为智慧城市建设的核心工作之一。

二.5G网络布局下构建图书馆多场景VR服务的逻辑架构

构建图书馆多场景VR服务是一项系统工程。图书馆既要依赖5G网络环境下信息的高速、高效传播机制,又要借助VR、AI、大数据、云计算等在图书馆虚拟空间拓展和服务平台建设方面的优势,统筹搭建图书馆多终端、多场景VR服务的逻辑架构。

2015年我国5G网络通信开始统筹布局,2019年6月6日5G商用牌照正式发放,预计2020年5G网络将开始全面商用。5G网络最大的特点就是运行速度快,未来传输速率可达10Gbps以上,人们可以真正地实现无障碍数字通信和网络交流。5G网络通信高效为图书馆多终端、多场景的VR服务提供了网络保障,只有在畅通、高速的网络环境下使用VR服务最小可行产品、穿戴设备,才能给读者带来优越的体验。

在5G网络环境下,用户可以不受时空限制,通过VR系统进入虚拟仿真的世界。VR以计算机虚拟仿真的模式对现实世界中存在的难以实现的情境进行三维仿真模拟,使人体的视觉和心理在虚拟和真实的世界间转换［7］。依托VR我们可以创建虚拟的图书馆空间,当然,要实现图书馆多场景VR服务,需要一系列能实现虚拟现实转换功能的计算机软硬件技术以及系统性的VR服务逻辑架构,如图1所示。图1图书馆多场景VR服务的逻辑架构第一,VR系统以通用型平台(如Windows通用应用平台、安卓系统应用平台、苹果系统应用平台等)为设计框架主体,主要的硬件模块包括系统登录模块、视频浏览模块和文字图片浏览模块。与主要硬件模块相对应,VR系统还应在云端设文字数据库和图像视频数据库,用户进入图书馆VR系统之后,便可以按照自己的需求偏好调用智慧图书馆系统中的VR资源。

第二,在VR系统中,系统硬件模块的性能数据要依赖视觉跟踪算法的应用,如图2。VR视觉跟踪算法的原理是对虚拟过程中的重力数据、旋转数据和空间数据等原始信息进行融合,以获取到与真实情景一致的点云数据集合,并通过图像渲染、虚拟仿真环境,实现与实景相似的情境体验。可见,依托VR系统的图书馆多场景VR服务,在知识提取、信息采集和数据传输的效率和便捷性方面显然优于实体图书馆服务与数字图书馆服务。

为用户提供最优化的虚拟仿真VR图书馆服务,仍需要进行一系列的优化处理。由于视觉传感器所采集的原始数据会包含大量的系统噪声,在运用视觉跟踪算法和视频渲染算法进行信息采集时,需要基于扩展的卡尔曼滤波算法滤除系统白噪声干扰,即对空间维度的方向变化进行全方位的数据处理--在虚拟仿真环境下的卡尔曼滤波系统是一种复杂的非线性系统,为了使采集到的重力数据、旋转数据和空间数据更为真实和准确,要将VR与空间动力运动学相关技术相结合,这样才能使虚拟图书馆的场景与真实的场景更为接近,才能真正给用户带来身临其境的体验［8］。

第四,图书馆多场景VR服务的实现,还必须搭建基于5G网络的跨终端、多场景VR操作系统,即一个兼容的VR服务平台。操作系统应包括智能VR界面单元、VR资源服务单元、用户大数据智能分析单元等基础性模块,以高效实现人机交互、资源获取、用户信息识别等功能［9］。需要强调的是,在5G网络全面布局商用领域的背景下,操作系统"跨终端""多场景"属性的价值应得到充分激发,如在图书馆系统管理员授权的情况下,图书馆赋予用户通过移动终端进入VR服务平台的通路,这样便能够升级图书馆服务效率与效能,满足用户更高层次的体验需求。

三.5G网络布局下构建图书馆VR服务的保障路径

在图书馆多场景VR服务构建的进程中,除了需要搭建图书馆跨终端VR系统架构,以解决战略性、技术性问题,还需要从资源、设备、智力等维度持续升级图书馆智慧,以确保图书馆能够为用户提供跨终端、多场景、实效性、高效性的VR服务,进而真正激活图书馆作为智慧城市功能体的作用。

1.构建图书馆VR资源库

5G网络时代的到来和VR的发展,为图书馆智慧化服务变革提供了重要发展机遇。然而,无论图书馆形态如何发展,资源建设始终都是用户服务的基础与根本--图书馆要构建融合多场景的VR服务,必须先构建适用于图书馆多场景VR服务的资源库。

基于当前技术环境,图书馆在构建VR资源库时,可采用VRML语言(Virtual Reality Modeling Language,虚拟现实建模语言)。这是一种营造"真实世界的场景"或"虚构世界的场景"的建模语言,支持二维、三维、多媒体与动态技术,可以实现用户与虚拟环境的高效交互,产生临场感。无论是图书馆数字资源,还是图书馆非电子资源,作为主流的三维建模语言,VRML语言通过构建三维虚拟场景,可以使资源栩栩如生地再现,实现文字、图像资源的三维转化,实现"人""物"交互。

构建图书馆VR资源库,重建图书馆资源体系,不仅可以优化各类资源的数字化呈现形式,还可以还原各类资源的原始风貌,立体形象地再现文字、图片、视频场景的虚拟形态,因而,其是图书馆实现多场景VR服务的物质基础。当然,图书馆在建设VR资源库过程中,必须对本馆物质资源进行全面评估,确保在VR资源库建设中有可用数据资源、技术路径及支撑资金,即图书馆在VR资源库建设之前必须评估可行性,并对建设环节进行分解。

2.升级图书馆多场景VR服务设备

现有的头戴式、乘坐体验式VR体验设备,虽然能够给用户一种身临其境的真实感,具有沉浸性和交互性功能,可基本满足图书馆VR服务需求,但存在的问题较多,如设备过重、体积过大,容易让用户产生疲劳或晕动症、画面畸变等,大大影响了用户的体验感。随着5G网络的发展,处于多种场景下的用户对VR设备的要求越来越高,不论是从物质形态层面,还是从软技术层面,打造一系列适合多场景的VR体验设备都是很关键的。

从物质形态方面来看,在5G网络支持下,用户期望图书馆提供的多场景VR服务是开放的、自由的、便捷的,所以未来必须升级VR体验设备,提升其便携性、智能性、友好性、安全性,如开发轻便型头盔、设计友好界面、打造符合人体工程学的设备形态等。在软技术层面,VRML提供了一种全新的、可变的图书馆环境,这种环境是虚拟化的,无需投入过多成本,只要将移动VR系统的软件程序与功能嵌入到图书馆系统之内,用户就能够漫游在虚拟仿真的图书馆环境之中,全景体验图书馆各种场景空间。然而,目前的VR设备在技术上仍难以真正让用户沉浸在VRML构筑的全景世界里,未来仍需不断优化设备软技术,解决VR设备带来的不适感,如利用5G网络、云数据处理技术、AI不断提高VR设备端的智能反映速度;采用光场摄像技术记

录画面四维空间,并通过后期处理,让用户自主选择聚焦位置,使其尽可能接近人类正常视觉,减少因为视觉辐辏所引发的晕眩感。

3.优化图书馆多场景VR服务智力支持

高科技快速发展的背后是人才发挥着关键作用。5G网络基础性作用发挥、图书馆多场景VR服务软硬件系统的搭建、更先进的VR体验设备的研发,都需要高精尖人才的智力支持,尤其需要计算机通信网络及VR、AI领域的顶尖人才,以提供技术保障。为了加快图书馆多场景VR服务各项工作的顺利落地,图书馆可以与计算机通信网络及VR、AI领域的社会机构、人才和专家合作,以保障图书馆多场景VR服务构建与后期维护工作;图书馆也应对馆员进行定期技能培训与考核,并从中选择有发展潜力的年轻人才作为重点培养对象,为图书馆多场景VR服务工作储备人才。

四.结语

VR是新世纪以来最为重要的核心技术之一,尽管世界各国对VR的研究已经取得了阶段性成果,VR与各领域的结合紧密程度也在持续提高,但将VR更深入地应用到图书馆服务领域仍旧是一个具有前瞻性的研究课题。在即将来临的5G网络时代,"5G+VR"势必将改变人们生活的方方面面,助力图书馆服务优化,提升图书馆用户的多场景知识获取体验。

本文来源:《出版广角》:http://www.zzqklm.com/w/zw/7342.html