智慧博物館展陳技術(shù)的研究分析

摘 要 技術(shù)是推動(dòng)博物館發(fā)展的重要?jiǎng)恿Γ褂[陳列是博物館發(fā)展的重點(diǎn)，本文簡(jiǎn)要分析并實(shí)證舉例了在博物館展覽陳列中使用的虛擬現(xiàn)實(shí)、3D打印、屏幕與光影、智能動(dòng)感影院、人工智能等技術(shù)，并對(duì)五種展陳技術(shù)展開應(yīng)用意見和應(yīng)用場(chǎng)館調(diào)查分析。在調(diào)查中不但對(duì)技術(shù)應(yīng)用調(diào)查總結(jié)了企業(yè)觀點(diǎn)和觀眾觀點(diǎn)，而且對(duì)技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)館調(diào)查總結(jié)了國(guó)內(nèi)外若干典型場(chǎng)館的技術(shù)應(yīng)用情況，調(diào)查結(jié)果可為推行智慧博物館建設(shè)的展覽陳列技術(shù)升級(jí)改造提供參考。

關(guān)鍵詞 智慧博物館 展陳技術(shù) 調(diào)查分析

0 引言

隨著社會(huì)的發(fā)展，人民日益增長(zhǎng)的美好生活的文化需求促進(jìn)了博物館的空前繁榮，如何讓博物館更加具有吸引力？如何讓博物館更有效的實(shí)現(xiàn)人類物質(zhì)文明和非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的保護(hù)、研究和傳播？這是我們未來(lái)發(fā)展博物館事業(yè)必須要思考的問(wèn)題。

1 智慧博物館概況

智慧城市的發(fā)展使智慧博物館的概念產(chǎn)生，信息的互聯(lián)、通信的發(fā)展將傳統(tǒng)數(shù)字博物館和信息化工程帶入新的高度，同時(shí)也促進(jìn)智慧博物館的發(fā)展演化。博物館策展者們將先進(jìn)的管理手段和黑科技引入到博物館系統(tǒng)中，將人、物和數(shù)據(jù)緊密結(jié)合，運(yùn)用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)、人工智能等技術(shù)融入和深化博物館的應(yīng)用，在數(shù)字化、信息化的基礎(chǔ)上逐漸完善和發(fā)展智慧博物館體系。

自從2012年國(guó)際信息巨頭IBM要將法國(guó)盧浮宮打造成第一家智慧博物館開始，智慧博物館的發(fā)展風(fēng)起云涌。中國(guó)國(guó)家文物局抓住契機(jī)，在2014年將廣東省博物館、秦始皇帝陵博物院、蘇州博物館等六家博物館確定為智慧博物館試點(diǎn)單位，助力智慧博物館發(fā)展。智慧博物館的發(fā)展是一個(gè)動(dòng)態(tài)發(fā)展的概念，也是一個(gè)系統(tǒng)工程。

如圖1所示，其將智慧博物館的重要功能集成于框架下，即實(shí)現(xiàn)文物保管、文化研究、陳列展覽、教育服務(wù)和行政管理于一體，實(shí)現(xiàn)博物館的智慧管理、智慧保護(hù)和智慧服務(wù)的統(tǒng)一。智慧博物館是一個(gè)不斷完善的過(guò)程，在不斷完善的過(guò)程中，新技術(shù)的應(yīng)用對(duì)智慧博物館的發(fā)展扮演著舉足輕重的角色，并成為了智慧博物館的基礎(chǔ)。

2 智慧博物館五種展陳技術(shù)概述

展覽陳列是博物館的最重要功能之一，也是體現(xiàn)智慧博物館建設(shè)的重要窗口。博物館陳列展覽中，內(nèi)容是展覽的靈魂，而新技術(shù)是展覽的翅膀，新技術(shù)的范圍非常廣泛，而且種類繁多，對(duì)于智慧博物館展陳新技術(shù)而言，至少包括虛擬現(xiàn)實(shí)、3D打印、屏幕與光影、智能動(dòng)感影院、人工智能等技術(shù)，以下就這五種技術(shù)的具體情況展開論述。

2.1 虛擬現(xiàn)實(shí)

虛擬現(xiàn)實(shí)是首先在20世紀(jì)80年代初被美國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)家提出，涵蓋計(jì)算機(jī)仿真、三維處理、傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等多個(gè)領(lǐng)域，模擬出的虛擬世界極具真實(shí)感，其最大的特征是“3I特性”，即交互性（Interaction）、想象性（Imagination）和沉浸感（Immersion）。

虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展為博物館的發(fā)展提供了很多機(jī)會(huì)與挑戰(zhàn)，計(jì)算機(jī)巨頭IBM公司早在2008年就和故宮博物院展開合作，打造出3D“虛擬紫禁城”的虛擬漫游系統(tǒng)，讓觀眾在世界任何一個(gè)有網(wǎng)絡(luò)的角落也能游覽故宮，領(lǐng)略故宮蘊(yùn)含的精華與文化，自此成為各大博物館，特別是遺址博物館仿效的典型對(duì)象。今天，虛擬現(xiàn)實(shí)正在向縱深方向發(fā)展，并衍生出增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、混合現(xiàn)實(shí)等分支，使冰冷的文物“活”起來(lái)，并配備視頻、聲音、圖片等內(nèi)容輸出，全方位沖擊博物館觀眾的身心感知。

2.2 3D打印

3D打印的實(shí)質(zhì)是通過(guò)不斷將各種特殊打印材料，逐層打印來(lái)構(gòu)造目標(biāo)物體。自20世紀(jì)80年代第一臺(tái)3D打印機(jī)出現(xiàn)，其已成為引導(dǎo)行業(yè)流行、創(chuàng)新發(fā)展方向的重大技術(shù)。據(jù)權(quán)威報(bào)告顯示，2018年3D打印產(chǎn)業(yè)的規(guī)模是96.8億美元，2020年將達(dá)到158億，2024年則飆升至356億美元。

我國(guó)也高度重視3D打印發(fā)展，將其納入“中國(guó)制造2025”等戰(zhàn)略發(fā)展計(jì)劃中，未來(lái)博物館的發(fā)展必然離不開3D打印。采用高新科學(xué)技術(shù)成果保護(hù)文物是未來(lái)的發(fā)展方向，而3D打印是未來(lái)文物保護(hù)的典型應(yīng)用。例如：對(duì)于文物信息的采集和復(fù)制，特別是對(duì)于殘缺的珍貴文物，可通過(guò)先進(jìn)的3D掃描、3D建模和3D打印獲取文物的精確3D數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)精確完美的修復(fù)。部分珍貴文物因?yàn)榘脖?wèn)題等無(wú)法在博物館展廳進(jìn)行展覽，則可采用先進(jìn)的3D打印技術(shù)進(jìn)行成品復(fù)制后展出。目前3D打印技術(shù)應(yīng)用最廣泛的耗材是工程塑料，包括高分子材料PLA樹脂、PCL樹脂、光敏樹脂等。

2017年，全球首家以3D打印為主題的博物館在上海市寶山區(qū)建成開館，精美的展品令觀眾真實(shí)地感受到文化創(chuàng)意與高科技的高度融合，也極大地推動(dòng)了3D打印技術(shù)在博物館的發(fā)展。

2.3 屏幕與光影

當(dāng)今博物館多媒體展示的方式多種多樣，最普遍的是觸摸屏、電視機(jī)、廣告機(jī)、導(dǎo)覽器，但隨著技術(shù)的發(fā)展和革新，常規(guī)的展示方式也在不斷地進(jìn)步和變化。比如播放視頻和音頻，由原來(lái)的顯像管電視演化到液晶電視和觸摸屏，由于液晶電視在使用場(chǎng)景上存在局限性，又發(fā)展出新穎的LED電子顯示屏、OLED弧形屏、工程激光投影等多媒體設(shè)備，應(yīng)用效果受到廣泛好評(píng)。

液晶顯示器LCD是利用固態(tài)和液態(tài)的透光率對(duì)光線的調(diào)制實(shí)現(xiàn)顯示。LED顯示屏主要通過(guò)發(fā)光二極管進(jìn)行顯示，具有綠色節(jié)能、亮度高、使用安全、使用壽命長(zhǎng)、安裝方便等特點(diǎn)，致使應(yīng)用場(chǎng)合異常廣泛。深圳博物館的各個(gè)場(chǎng)館安裝了若干的LED屏幕，面積從幾平米到一百多平米，點(diǎn)間距從10 mm到接近1 mm，在亮度、顯示效果等都表現(xiàn)優(yōu)異，LED是博物館展覽陳列必不可少的一種多媒體配套顯示裝置。在1979年已被發(fā)現(xiàn)的OLED則是有機(jī)發(fā)光二極管的縮寫，能自發(fā)光，屏幕具有彎曲的性能，為弧形的顯示屏提供了理想的解決方案。

Micro LED是新一代的顯示技術(shù)，是普通的LED面板的縮小版，對(duì)比現(xiàn)有OLED技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)發(fā)光效率更好、亮度更高、功耗更低的性能，為博物館的展覽陳列提供一條新的技術(shù)渠道。工程投影則由原來(lái)的高壓汞燈發(fā)展而成先進(jìn)的激光工程投影，激光投影的光源壽命可達(dá)20 000 h以上，保障了投影的工作時(shí)間和使用壽命，降低了系統(tǒng)維保的成本，使用更加穩(wěn)定可靠。在深圳改革開放展覽館現(xiàn)場(chǎng)使用了12臺(tái)20 000流明的激光投影機(jī)打造的多媒體藝術(shù)長(zhǎng)卷的展項(xiàng)，投影面積達(dá)500 m2以上，宏大先進(jìn)的展示手段給觀眾帶來(lái)全新的光影體驗(yàn)。此外屏幕與光影技術(shù)至少還包括：異形拼接、多折幕、全息應(yīng)用、3D Mapping等運(yùn)用硬件和軟件融匯結(jié)合的展示技術(shù)，為博物館的展覽展示提供了更廣泛的展示方向和展示選擇。

2.4 智能動(dòng)感影院

4D動(dòng)感影院則源自傳統(tǒng)的3D影院，屬于特種影院。4D動(dòng)感影院是在3D電影基礎(chǔ)上增加特效座椅等特效設(shè)備，并根據(jù)影片的情節(jié)設(shè)計(jì)出煙、霧、雨、閃電、雪花、氣泡、氣味、搔腿、搔頸等各種特效，將觀眾帶入一個(gè)充滿光影變幻的特效虛擬場(chǎng)景之中，目的是充分調(diào)度觀眾的視覺、觸覺、嗅覺等感官，讓觀眾產(chǎn)生身臨其境的感覺。目前，4D動(dòng)感影院已成為大型博物館和科技館的標(biāo)配，也是博物館給觀眾留下深刻印象的重要場(chǎng)景。一個(gè)4D動(dòng)感影院至少由播放系統(tǒng)、投影系統(tǒng)、銀幕系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、音響系統(tǒng)、立體眼鏡、環(huán)境特效等構(gòu)成，每一部分的發(fā)展都影響著系統(tǒng)的整體效果。

球幕影院是20世紀(jì)70年代開始出現(xiàn)的一種特種影院。拍攝及放映均采用超廣角魚眼鏡頭，觀影廳為圓頂式結(jié)構(gòu)，銀幕多采用半球形式，以此來(lái)擴(kuò)大沉浸效果。球幕影院原來(lái)一直采用膠片系統(tǒng)，在2003年，世界上推出了第一套數(shù)字球幕影院，標(biāo)志著數(shù)字球幕影院系統(tǒng)的開始。因?yàn)榍蚰挥霸壕哂袘覓煸诎肟?，似球罩形式的銀幕，并可兼容天文效果展示。因此，在許多國(guó)家和地區(qū)建設(shè)博物館和科技場(chǎng)館時(shí)，已作為一個(gè)重點(diǎn)建設(shè)的形式考慮。相對(duì)4D動(dòng)感影院，球幕影院具有更深的沉浸感，更大的技術(shù)難度，可同時(shí)兼有天象演示、圖形數(shù)據(jù)、科學(xué)可視化、虛擬漫游、“云”計(jì)算等先進(jìn)功能。目前國(guó)內(nèi)的典型案例是中國(guó)科學(xué)技術(shù)館球幕影院，其采用世界頂級(jí)True8K Digistar 6數(shù)字球幕系統(tǒng)，配備10臺(tái)大流明激光工程投影機(jī)，球幕直徑居世界前列，配合極高的清晰度、對(duì)比度、亮度等投影效果參數(shù)，極大的增加了現(xiàn)場(chǎng)沉浸感和娛樂性。

2.5 人工智能

人工智能是令機(jī)器能像人類一樣擁有智慧，會(huì)思考的技術(shù)。現(xiàn)在，人工智能已經(jīng)能擊敗人類世界圍棋冠軍，并且其發(fā)展已上升到國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略高度。2017年國(guó)務(wù)院發(fā)布了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，加快布局新一代人工智能創(chuàng)新發(fā)展，為國(guó)家未來(lái)發(fā)展提供源源不斷的動(dòng)力。人工智能的發(fā)展為智慧博物館新階段的發(fā)展提供新機(jī)遇。

人工智能的發(fā)展將使智慧博物館的展品陳列、文物研究、觀眾服務(wù)等發(fā)生根本性的變化，通過(guò)引入人工智能的機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)，對(duì)觀眾與博物館關(guān)聯(lián)的研究數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練處理，通過(guò)算法模型對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷，并識(shí)別出數(shù)據(jù)的適用模式，同時(shí)做出預(yù)測(cè)判斷。強(qiáng)大的人工智能的發(fā)展方向和模式對(duì)博物館的作用也得到了美國(guó)博物館協(xié)會(huì)的認(rèn)同，人工智能將是未來(lái)博物館發(fā)展的最重大的趨勢(shì)之一，人工智能將使智慧博物館發(fā)展出新的高度。

2018年，湖北省博物館使用“講解機(jī)器人”為觀眾導(dǎo)覽講解鎮(zhèn)館之寶“元青花四愛圖梅瓶”，并智慧回答觀眾問(wèn)題，即時(shí)令其成為了網(wǎng)紅。在2018年國(guó)際博物館日，國(guó)家文物局和百度公司聯(lián)合發(fā)布了“用科技傳承文明：AI博物館計(jì)劃”的項(xiàng)目研究成果。當(dāng)用手機(jī)對(duì)文物拍一張照片，就能讓文物“開口說(shuō)話”。這實(shí)際上是通過(guò)智能識(shí)別出圖形的文物信息，并采用語(yǔ)音和圖形技術(shù)播放文物相關(guān)信息，至少能在功能上取代以往的語(yǔ)音導(dǎo)覽設(shè)備。此外，此計(jì)劃也包含了智慧搜索、圖形識(shí)別、機(jī)器翻譯、人工智能教育等等。例如其中一個(gè)功能：機(jī)器翻譯，該功能如果遇到外國(guó)游客，能將介紹頁(yè)面自動(dòng)轉(zhuǎn)換成外國(guó)游客習(xí)慣的語(yǔ)言環(huán)境，而且如果外國(guó)游客想互動(dòng)了解更多，百度公司的虛擬機(jī)器人亦能為客人提供互動(dòng)對(duì)話服務(wù)，讓客人更深入的了解文物具體信息。

3 五種展陳技術(shù)應(yīng)用調(diào)查分析

五種展陳技術(shù)的應(yīng)用是為展覽陳列服務(wù)，而展覽陳列服務(wù)的對(duì)象則是廣大觀眾，下面將對(duì)五種展陳新技術(shù)應(yīng)用意見和應(yīng)用場(chǎng)館的調(diào)查情況展開分析。

3.1 展陳技術(shù)應(yīng)用意見

為了解新技術(shù)發(fā)展和博物館關(guān)系，以下通過(guò)電話訪問(wèn)、現(xiàn)場(chǎng)訪問(wèn)和網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)等形式，對(duì)8家企業(yè)和66名觀眾進(jìn)行采訪，整理出技術(shù)企業(yè)觀點(diǎn)和觀眾觀點(diǎn)。

如表1所示，觀眾觀點(diǎn)主要表現(xiàn)為觀眾的直觀感受，包括新技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)和實(shí)際存在的不足，也有觀點(diǎn)包含對(duì)技術(shù)的應(yīng)用期望。對(duì)于技術(shù)的應(yīng)用效果，由于新技術(shù)對(duì)他們認(rèn)知的創(chuàng)意性、娛樂性、教育性等帶來(lái)的沖擊，所以給他們留下深刻印象，也從絕大部分觀眾反饋滿意的調(diào)查情況不難看出。從調(diào)查情況看，影院是比較受歡迎的博物館展覽項(xiàng)目，兩種影院的觀眾量大，排隊(duì)時(shí)間長(zhǎng)，觀眾對(duì)兩種影院的反饋意見描述量最大。企業(yè)觀點(diǎn)是從事相關(guān)技術(shù)的企業(yè)立足于博物館，對(duì)技術(shù)現(xiàn)狀發(fā)展和技術(shù)要求做出的評(píng)價(jià)，具有一定專業(yè)性，也能為博物館工作人員把握博物館的發(fā)展方向提供一定的參考價(jià)值。

這五種展陳技術(shù)都有利于推動(dòng)智慧博物館的發(fā)展，但如果打造有特色的智慧博物館，則需要進(jìn)行更深入的研究考察。每一種技術(shù)，都是一個(gè)領(lǐng)域，以人工智能為例，深圳改革開放展覽館開館前曾經(jīng)設(shè)想以機(jī)器人作為亮點(diǎn)打造特色功能，但經(jīng)過(guò)對(duì)科技企業(yè)和市場(chǎng)產(chǎn)品的考察后，得出結(jié)果為現(xiàn)時(shí)機(jī)器人主要處理形式為語(yǔ)音識(shí)別應(yīng)答操作，機(jī)器人行為動(dòng)作簡(jiǎn)單，行動(dòng)遲緩，行動(dòng)路線單一，與真正的人類相差很遠(yuǎn)，最后迫使深圳改革開放展覽館放棄了初衷。這一例子也從側(cè)面說(shuō)明人工智能技術(shù)尚未成熟，智慧博物館的展陳發(fā)展之路還很長(zhǎng)。

3.2 展陳技術(shù)的場(chǎng)館應(yīng)用

如表2所示，本文采用現(xiàn)場(chǎng)考察和調(diào)查訪問(wèn)的形式，對(duì)國(guó)內(nèi)外11個(gè)博物館和科學(xué)館的上述展陳新技術(shù)的使用進(jìn)行了應(yīng)用分析。其中，V表示曾經(jīng)或正在使用該項(xiàng)技術(shù)，X表示沒有或較少使用該項(xiàng)技術(shù)，*表示至少網(wǎng)站不具有漫游功能的虛擬展覽。結(jié)果顯示，各大場(chǎng)館新技術(shù)應(yīng)用中，虛擬現(xiàn)實(shí)占81.82%，3D打印占45.45%，屏幕光影占100%，4D影院占27.27%，球幕影院占27.27%，人工智能為0。依照比例數(shù)據(jù)大小排列為：屏幕光影>虛擬現(xiàn)實(shí)>3D打印>4D影院>人工智能。

由表2可知，實(shí)際上虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)在國(guó)內(nèi)場(chǎng)館應(yīng)用已相當(dāng)普遍，包括虛擬場(chǎng)館漫游和佩戴VR頭盔等應(yīng)用。3D打印技術(shù)在國(guó)家級(jí)的場(chǎng)館應(yīng)用較多，省級(jí)或市級(jí)應(yīng)用較少。各種酷炫的屏幕光影技術(shù)應(yīng)用最為普通和普遍，種類品牌價(jià)格從低端到高端一應(yīng)俱全，表中11個(gè)場(chǎng)館無(wú)論國(guó)內(nèi)國(guó)外皆采用了此項(xiàng)技術(shù)。4D影院和球幕影院在國(guó)家級(jí)博物館有應(yīng)用，在省級(jí)和市級(jí)博物館較少應(yīng)用，但在科學(xué)館的應(yīng)用卻較為普遍。人工智能技術(shù)因?yàn)樯婕暗募夹g(shù)復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)難度高，在博物館和科學(xué)館的成功應(yīng)用較少，更不具備大規(guī)模應(yīng)用的場(chǎng)景，但一定是未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)方向。

對(duì)于展陳技術(shù)在博物館上的應(yīng)用，因?yàn)椴煌貐^(qū)和級(jí)別的博物館存在較大差異，包括館藏文物、布展資金、參觀觀眾、科研力量等等，建議在智慧博物館框架上進(jìn)行統(tǒng)一管理。如虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)展陳投資規(guī)模不大，可結(jié)合內(nèi)容進(jìn)行精細(xì)化跟進(jìn);3D打印技術(shù)可進(jìn)行主題互動(dòng)設(shè)計(jì)和文創(chuàng)產(chǎn)品開發(fā);屏幕與光影技術(shù)運(yùn)用廣泛，宜與時(shí)俱進(jìn)，結(jié)合最新產(chǎn)品和技術(shù)開展才更能令觀眾留下深刻印象;4D影院和球幕影院在科技館應(yīng)用較多，但博物館的科學(xué)文化教育推廣不應(yīng)落后于科技館，并且未來(lái)博物館的人工智能技術(shù)發(fā)展將更具代表性。

4 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)智慧博物館和五種展陳技術(shù)應(yīng)用展開研究分析，并對(duì)結(jié)果作了分析比價(jià)和概括總結(jié)，主要目的是研究智慧博物館的發(fā)展，找尋新技術(shù)對(duì)世界范圍內(nèi)博物館系統(tǒng)的影響，發(fā)掘其中的內(nèi)在聯(lián)系，推動(dòng)博物館展覽陳列的創(chuàng)新。每一種創(chuàng)新技術(shù)的成功應(yīng)用都是多項(xiàng)技術(shù)交叉發(fā)展的結(jié)果，比如智能動(dòng)感影院里包含了先進(jìn)的屏幕與光影、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。新技術(shù)只有在具體的應(yīng)用場(chǎng)景解決實(shí)際問(wèn)題，才能得到更有效的發(fā)揮。技術(shù)的發(fā)展同時(shí)能夠深化智慧博物館的概念，讓博物館展陳更智慧性、科學(xué)性和多樣化地為廣大觀眾服務(wù)，也為博物館的管理和研究發(fā)揮更大作用。

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（2020-02-02收稿，2020-04-06修回）

作者簡(jiǎn)介：陳孝全（1979—），男，研究方向?yàn)檎褂[陳列和數(shù)字博物館，E-mail： 385348088@qq.com。

Investigation and analysis of technology in the exhibition of the wisdom museum// CHEN Xiaoquan

Author's Address Shenzhen Museum， E-mail： 385348088@qq.com.

Abstract Technology is an important driving force to promote the development of museums， exhibition and display is the focus of museum development， this paper briefly analyzes and empirically gives examples of the five new technologies used in museum exhibition display， and the five kinds of exhibition technology to carry out technology application advice and technology application venue survey and analysis. In the survey， not only the survey of technology application summarizes the view points of enterprises and audience， but also summarizes the application of new technologies in some typical venues at home and abroad， and the results of the survey can provide a reference for the upgrading of exhibition and display technology to carry out the construction of smart museums.

Keywords wisdom museum， exhibition technology， survey analysis