探析虛擬現(xiàn)實技術(shù)在文物保護中的應(yīng)用

楊雪

摘要：目前，我國在文物展示和保護方面還不夠完善，存在著種種問題，如陳列方式單一、文物展出率低、保護手段落后等等。通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用，可以有效改善這種情況，促進文物展示和保護的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實技術(shù)；文物保護；應(yīng)用

一、引言

虛擬現(xiàn)實技術(shù)又被稱作靈境技術(shù)，在上世紀(jì)末期受到了廣泛的關(guān)注，隨著該技術(shù)研究的不斷深入，為人機交互界面的發(fā)展提供了全新的研究方向，為各個領(lǐng)域的大規(guī)模數(shù)據(jù)可視化提供了新的描述方法。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是通過計算機圖形建立一個虛擬的環(huán)境，或者將現(xiàn)實環(huán)境輸入到計算機中，從而產(chǎn)生虛擬環(huán)境，讓用戶在視覺上產(chǎn)生一種沉浸于虛擬環(huán)境的感覺。隨著該技術(shù)的全面應(yīng)用，為計算機進行多工程數(shù)據(jù)處理提供了新途徑，特別是針對于大量的抽象數(shù)據(jù)。此外，該技術(shù)還有這較強的經(jīng)濟性，為社會帶來了巨大的利益。

二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)概念和關(guān)鍵技術(shù)

從根本上看，虛擬現(xiàn)實是一種全新的計算機用戶接口，能夠從視覺、聽覺、觸覺等多方面帶給用戶直觀而自然的感受，為用戶的操作提供方便，提高系統(tǒng)的工作效率。

虛擬現(xiàn)實值得是通過計算機應(yīng)用形成模擬環(huán)境，如操作現(xiàn)場，通過多種傳感器設(shè)備讓用戶產(chǎn)生一種設(shè)身處地的感覺，使用戶可以和周圍的環(huán)境進行自然交互，這就是虛擬現(xiàn)實技術(shù)。虛擬現(xiàn)實的特點可以總結(jié)為以下幾方面：第一，存在感?？梢宰層脩舾惺艿江h(huán)境的真是程度，良好的虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以讓用戶難以分辨模擬環(huán)境的真假；第二，交互性。交互性指的是用戶在模擬環(huán)境中，環(huán)境內(nèi)物體的可操作性以及用戶所感受到的反饋，例如在虛擬環(huán)境抓取物體時，用戶能夠感受到物體的存在；第三，多感知性。指的是不僅有視覺感知的功能，還有聽覺感知、觸覺感知等等，完善的虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)當(dāng)具備人所有的感知功能；第四，自主性。虛擬環(huán)境中的物體能夠根據(jù)物理定律進行運動。例如，當(dāng)受到力的作用時，環(huán)境中的物體會朝著力的方向移動。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)主要由檢測模塊、反饋模塊、傳感器模塊、控制模塊和建模模塊組成。其中檢測模塊主要是檢測用戶輸入的命令，將通過傳感器模塊將命令應(yīng)用于虛擬環(huán)境中；反饋模塊主要是接收傳感器模塊發(fā)來的信息，并向用戶提供反饋；傳感器模塊有兩個作用，第一是接收檢測模塊中用戶發(fā)出的命令，并將命令應(yīng)用在模擬環(huán)境中。第二是將模擬后的結(jié)果通過反饋的形式提供給客戶；控制模塊主要是對傳感器進行控制，使其能夠?qū)⒂脩?、虛擬環(huán)境和現(xiàn)實相結(jié)合，從而達到系統(tǒng)的目的；建模模塊是獲取現(xiàn)實世界中的相關(guān)維度參數(shù)，建立虛擬環(huán)境。

三、文物保護現(xiàn)狀

（一）、展出數(shù)量少

目前我國有統(tǒng)計的文物點大約有35萬處，所收藏的各類文物數(shù)量達到1200萬余件，但是展出文物的數(shù)量極少。例如在南京博物院中，藏品一共有41萬件，但是展出的僅僅只有5000余件，數(shù)量甚至不到2%。再加上在文物展覽時需要投入大量的資金，而博物館的籌資途徑比較單一，難以獲得大量的經(jīng)費，導(dǎo)致展品的更換率低。博物館中的藏品一直比較單調(diào)，也難以吸引游客的光顧，長此以往，導(dǎo)致惡性循環(huán)[1]。

（二）、保護手段較為落后

在文物中，有很多文物都是已損壞的，如紙質(zhì)類、織繡類、漆器類等等。在長期的自然環(huán)境中，這些文物受到了大量的侵蝕，出現(xiàn)脆化、脫色等。僅僅通過人工臨摹、修復(fù)的方法難以有效延長文物的壽命，還需要花費大量的時間。而且在大量需要保護的文物方面，也是一筆非常大的開銷，在時間和經(jīng)濟上可行性都較差。

（三）、遷址保護損壞文物

在我國的文物中，有大量文物是不可移動的，但是很多又在交通閉塞的地區(qū)，難以進行有效的就地保護，在展出上也存在一定的困難，無法發(fā)揮出文物所具備的價值。

（四）、陳列手段單調(diào)

我國的博物館在文物陳列方面，大多是使用“通柜、實物以及說明牌”的方式，難以準(zhǔn)確的描繪出文物的價值，也無法吸引到游客。

三、文物保護中虛擬現(xiàn)實技術(shù)的使用

在文物保護中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，能夠有效解決當(dāng)前存在的問題，促進我國博物館和文物保護工作的進展。在文物保護中，所用的關(guān)鍵技術(shù)包括動態(tài)環(huán)境建模技術(shù)、實時三維圖形生成技術(shù)、立體顯示和傳感器技術(shù)、應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)工具、系統(tǒng)集成技術(shù)等。目前虛擬現(xiàn)實的應(yīng)用較為廣泛，有著較為廣闊的發(fā)展前景。

（一）、提高文物的展出率和效果

通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以制作出大量不同類型的影響，包括三維立體的、動畫的、平面連續(xù)的等等，通過這種方式能有效還原文物的原貌。而且，在這種技術(shù)下，可以不需要文物的原件來表現(xiàn)文物的重量、觸覺等多種感受。根據(jù)相關(guān)的研究數(shù)據(jù)，通過模擬尚未挖掘或已消失的遺址，并將這些資源進行整合，可以進行傳播，而且不會對文物本身造成影響。

（二）、豐富文物保護手段

通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠展現(xiàn)出文物修復(fù)后的影響，從而對修復(fù)手段的可行性進行判斷。通過和視圖計算技術(shù)相結(jié)合，能夠?qū)π迯?fù)過程中的各個環(huán)節(jié)以及修復(fù)后的效果進行檢驗。虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠從多個角度對文物進行展示和保護，可以使文物處在更加安全的環(huán)境中，延長文物的壽命。目前我國博物館在該技術(shù)的應(yīng)用方面還處于初步階段，主要原因在于觀念原因，以及資本和人才方面的匱乏。只有故宮博物館在該方面有一定的研究，而國外的研究已經(jīng)取得了一定的成果，我國需要深層次的研究，從而豐富文物保護手段。

（三）、創(chuàng)新應(yīng)用

將虛擬現(xiàn)實技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，能夠?qū)ξ奈锉Ｗo進行創(chuàng)新應(yīng)用。首先，可以通過影像數(shù)據(jù)采集手段，建立起模型數(shù)據(jù)庫，保存文物的各類參數(shù)數(shù)據(jù)，對文物資源進行永久的保存；其次，通過這些數(shù)據(jù)提高文物修復(fù)的精確度，并選擇合適的保護手段，減少修復(fù)所用的時間；第三，通過計算機網(wǎng)絡(luò)整理范圍內(nèi)的文物資源，用虛擬技術(shù)，更加全面、生動的展示文物效果，脫離時間、空間的限制，達到資源共享的目的，為文物的展覽提供基礎(chǔ)[2]。

四、結(jié)語

根據(jù)目前我國文物保護的現(xiàn)狀，開發(fā)出一套可用于博物館展覽的虛擬技術(shù)是很有必要的，包括文物展示、文物保護等各個方面。我國當(dāng)前在該技術(shù)方面的研究還在繼續(xù)，主要集中在大型復(fù)雜場景的三維生產(chǎn)方面，需要進行深層次的研究。可以在某種程度上實現(xiàn)自有知識產(chǎn)權(quán)，推動文博行業(yè)的發(fā)展，實現(xiàn)文物展示和保護的現(xiàn)代化。

參考文獻：

[1]蔡蔡，宋雙雙.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在敦煌壁畫保護中的應(yīng)用研究[J].科技與創(chuàng)新，2015，11：78+81.

[2]牛霞.虛擬現(xiàn)實在展示設(shè)計中的應(yīng)用研究[D].西北大學(xué)，2014.