論虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在博物館情境設(shè)計(jì)應(yīng)用中的困境與前景

卜 琳，童睿研

(陜西師范大學(xué) 歷史文化學(xué)院，西安 710119)

自南通博物苑成立以來(lái)，中國(guó)博物館業(yè)已經(jīng)發(fā)展了100多年．在新的時(shí)代背景下，博物館的展示理念逐漸朝著多元化轉(zhuǎn)變．高科技、新媒體的介入，為博物館的情境設(shè)計(jì)注入了強(qiáng)大的動(dòng)力．虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(VR)因其靈巧的交互性、超越真實(shí)世界的沉浸感而逐漸出現(xiàn)在博物館的展陳設(shè)計(jì)中．2020年9月國(guó)家文物局在官網(wǎng)上公布的一批關(guān)于政協(xié)十三屆全國(guó)委員會(huì)第三次會(huì)議提案的回復(fù)函，其中對(duì)《關(guān)于大力加強(qiáng)文物數(shù)字化建設(shè)的提案》的回復(fù)提到“推動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)在文物保護(hù)和展示利用中的創(chuàng)新應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)發(fā)展”[1]．

但是，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在經(jīng)歷了海量資本涌入的2016年后，預(yù)想中的產(chǎn)業(yè)爆發(fā)期并未來(lái)臨．隨著暴風(fēng)魔鏡的裁員風(fēng)波和上海市靜安區(qū)檢察院以涉嫌對(duì)非國(guó)家工作人員行賄罪、職務(wù)侵占罪逮捕暴風(fēng)影音CEO馮鑫，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的熱潮在曇花一現(xiàn)后迅速退去．自2018年開(kāi)始出貨量雖有所好轉(zhuǎn)，但影響力逐漸限制在一小部分硬件和游戲愛(ài)好者中．究其原因，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)本身難以突破的技術(shù)限制和內(nèi)容困局是重中之重．

對(duì)于博物館來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用還存在著各種缺陷．相較于盲目引進(jìn)這一尚不成熟的技術(shù)來(lái)追求所謂的科技感，更應(yīng)該仔細(xì)思考這一技術(shù)與博物館展陳設(shè)計(jì)相配合的得失．片面地去追求創(chuàng)新，博物館之間盲目攀比跟風(fēng)，必然會(huì)導(dǎo)致展示手段的千篇一律．

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述

1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)的概念

1989年，美國(guó)VPL公司創(chuàng)建人之一拉尼爾(Jaron Lanier)提出虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality)，這是虛擬現(xiàn)實(shí)首次作為完整的科學(xué)技術(shù)概念而被提出．目前對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的定義尚無(wú)定論，但一般而言，虛擬現(xiàn)實(shí)指“采用計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的現(xiàn)代高新技術(shù)，生成逼真的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等一體化的虛擬環(huán)境，參與者可以借助必要的裝備，以自然的方式與虛擬環(huán)境中的物體進(jìn)行交互，并相互影響，從而獲得等同真實(shí)環(huán)境的感受和體驗(yàn)”[2]．

1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)的原理及關(guān)鍵技術(shù)

1994年，Grigore C.Burdea等在《虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)》一書中提出“虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的三角形”，概括了虛擬現(xiàn)實(shí)的“3I”特征，即沉浸感(Immersion)、交互性(Interaction)和構(gòu)想性(Imagination)[3]．

沉浸感是指使用者在虛擬環(huán)境中獲得的類似于真實(shí)環(huán)境的感官體驗(yàn)；交互性是指使用者通過(guò)與輸入設(shè)備和輸出設(shè)備之間的交流獲取信息，并進(jìn)行下一步動(dòng)作，這是人機(jī)和諧的關(guān)鍵因素；構(gòu)想性是指在虛擬環(huán)境中，參與者根據(jù)感官獲取信息，并通過(guò)邏輯判斷和聯(lián)想感知虛擬系統(tǒng)中各種環(huán)境的合理性．因此，虛擬現(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵技術(shù)最終目的都在于提升“3I特征”．

1.2.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的原理

人類通過(guò)感官獲取外界信息，其中80%的信息都是由視覺(jué)獲取的．所以，模擬用戶的視覺(jué)感知是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的重中之重，而三維視覺(jué)信息又是其中最逼真的信息形態(tài)．人類判斷三維物體的大小、距離主要通過(guò)以下幾種方式：

(1)靜態(tài)深度

人眼通過(guò)觀察靜態(tài)物體的相對(duì)大小、陰影遮擋等獲得的信息稱為靜態(tài)深度，這是最基本的信息獲取方式．

(2)運(yùn)動(dòng)深度

一些運(yùn)動(dòng)的物體，人們可以通過(guò)判斷其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來(lái)獲取深度信息．如駛向遠(yuǎn)處的汽車，在人們的視覺(jué)里越變?cè)叫?，即可判斷其離人越來(lái)越遠(yuǎn)．

(3)雙目視差

正常情況下，成年人兩眼間的距離為55-68厘米，因此左右兩眼的視野范圍就存在著差異，看到的圖像也不是完全相同．就水平方向來(lái)說(shuō)，人的右眼的視野范圍為中心線左偏70°到右偏104°，左眼的視野范圍是中心線左偏104°到右偏70°[4]．人腦將左右眼看到的不完全相同的圖像融合，就得到了物體的立體圖像．原理圖如圖1所示.

圖1 雙目視差成立體圖像原理圖 [4]

1.2.2 三維立體視覺(jué)技術(shù)

雙目視差是產(chǎn)生立體感的重要因素，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也是利用這一原理來(lái)進(jìn)行模擬仿真．具體是用兩個(gè)虛擬攝像機(jī)分別對(duì)左右眼看到的圖像進(jìn)行渲染，使左右眼看到不同的圖像，這一算法被稱為雙視點(diǎn)投影算法．

圖2 雙視點(diǎn)投影算法原理圖

P點(diǎn)與A點(diǎn)連線的參數(shù)方程為：

y=yp+t(0-yp)

(1)

z=zp+t(0-zp)

由于在投影平面xy上z=s，可得：

(2)

將t的值帶入式2-1中，得以A點(diǎn)為投影中心，P在投影平面的坐標(biāo)(xA，yA)為：

(3)

同理，以B點(diǎn)為投影中心，P在投影平面的坐標(biāo)(xB，yB)為：

(4)

由此可得，水平視差D

(5)

由上文中的計(jì)算可知，當(dāng)zp>s時(shí)，水平視差D>0，這時(shí)為正視差；當(dāng)zp

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與博物館情境設(shè)計(jì)融合困境分析

雖然目前虛擬現(xiàn)實(shí)可以提高公眾在參觀博物館過(guò)程中的沉浸感，但虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展并不令人滿意，其實(shí)際的體驗(yàn)也和一場(chǎng)場(chǎng)新品發(fā)布會(huì)所描繪的藍(lán)圖相距甚遠(yuǎn)，主要問(wèn)題出現(xiàn)在硬件、內(nèi)容、眩暈問(wèn)題三個(gè)方面．

2.1 嚴(yán)苛的硬件要求

任何一個(gè)電子產(chǎn)品都逃不出三大系統(tǒng)：輸入系統(tǒng)、處理系統(tǒng)、輸出系統(tǒng)．計(jì)算機(jī)如此，VR設(shè)備也是如此．

輸入系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)信息輸入的設(shè)備，類似于電腦的鍵盤，VR的信息輸入方式更加多樣化和智能化，包含動(dòng)作捕捉、體感識(shí)別、手勢(shì)識(shí)別、眼球追蹤等；輸出系統(tǒng)是將輸出信號(hào)傳遞給用戶，類似于電腦的顯示屏，VR輸出系統(tǒng)通過(guò)屏幕與眼睛近距離的接觸，暫時(shí)屏蔽眼睛對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的感知，使用戶沉浸在虛擬世界中；處理系統(tǒng)是將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)化成所需的輸出信號(hào)，類似于電腦的主板，VR的處理系統(tǒng)更強(qiáng)調(diào)芯片對(duì)視頻圖像的運(yùn)算處理．將處理系統(tǒng)進(jìn)一步細(xì)分，可分為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實(shí)軟件、虛擬現(xiàn)實(shí)世界三部分．其中計(jì)算機(jī)軟件用于處理信息并反饋給用戶，虛擬現(xiàn)實(shí)軟件完成虛擬現(xiàn)實(shí)世界的構(gòu)建，虛擬現(xiàn)實(shí)世界為用戶提供交互界面．所以，視頻處理芯片、顯示器、傳感器是虛擬現(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵硬件．完整的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)構(gòu)成如圖3所示.

圖3 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.1.1 對(duì)屏幕的要求

屏幕的刷新率和分辨率決定了成像效果．刷新率依賴于屏幕像素顏色切換的時(shí)間，切換的時(shí)間越短，圖像閃爍的頻率越高，刷新率越高，人眼也越不容易感到疲勞．分辨率越低，用戶越容易感受到屏幕上的像素顆粒，沉浸感很容易被破壞．

史蒂夫·喬布斯在iphone4發(fā)布時(shí)提出了“視網(wǎng)膜”效果的概念，它是指在10-12英寸的距離上，設(shè)備的像素密度達(dá)到300 ppi(Pixels Per Inch)[5]，即每英寸300個(gè)像素，這時(shí)用戶是看不見(jiàn)顯示屏上的像素顆粒的．一定距離下的像素密度，通常可用PPD(pixel pel degree)即每一度視場(chǎng)角的像素?cái)?shù)來(lái)衡量．

ppd=2drtan(0.5°)

(6)

即一個(gè)頂角為1°的等腰三角形，d為頂角到底邊的距離，等效為眼睛與屏幕的距離，r為其底邊覆蓋的像素?cái)?shù)量，要獲得“視網(wǎng)膜”效果，需要獲得的ppd數(shù)為：

2×10×300×tan(0.5°)≈53

(7)

對(duì)于HTV最先產(chǎn)品 VIVE Focus3來(lái)說(shuō)，其FOV(Field of view，視場(chǎng)角，即用戶使用時(shí)能看到的視角)為120°．據(jù)此計(jì)算，它需要

(120×53)*(120×53)=6 360*6 360

(8)

的分辨率才能達(dá)到“視網(wǎng)膜”效果，即一塊12 720*6 360分辨率的屏幕．按照目4K屏幕分辨率為4 096*2 160的說(shuō)法，這一塊屏幕為12 K．

第一代VR產(chǎn)品Oculus Rft和HTC Vive均為單眼1 200*1 080分辨率，相當(dāng)于雙眼2K屏，算是VR分辨率的最低限．目前主流的顯示屏分辨率仍是以1 920*1 080為主，只達(dá)到了這一標(biāo)準(zhǔn)的1/6．從DOS(Disk Operating System、磁盤操作系統(tǒng))時(shí)代320*200的分辨率到如今的1 920*1 080，上一次6倍的提升花費(fèi)了20多年．

就刷新率而言，盡管24 fps(Frames Per Second、每秒傳輸幀數(shù))已經(jīng)可以提供連續(xù)圖像，手機(jī)屏幕的刷新率大多為60 fps，但就VR產(chǎn)品距離眼睛很近的特性而言，圖像需要達(dá)到150-240 fps能足夠逼真．

目前主流VR產(chǎn)品的單眼分辨率、視場(chǎng)角、刷新率如表1所示.

表1 部分主流VR產(chǎn)品基本參數(shù)

由上表可以看出，目前主流VR產(chǎn)品的分辨率、刷新率仍然停留在可以使用的及格線上，距離真正的沉浸式體驗(yàn)所要求的的數(shù)值仍有不小的差距．

2.1.2 對(duì)處理器的要求

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的重點(diǎn)就是對(duì)圖像的處理，當(dāng)大量信息以視頻的形式出現(xiàn)在使用者眼前時(shí)，其背后的數(shù)據(jù)量是十分龐大的．然后再將這些海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行渲染處理，最后傳輸并實(shí)時(shí)顯示在虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的顯示器上面．這種運(yùn)算處理不是一般的GPU(graphics processing unit，圖形處理器)可以做到的，甚至可以說(shuō)目前任何一款GPU都不能很好地實(shí)現(xiàn)VR技術(shù)最初所描繪的藍(lán)圖．

然而最大的問(wèn)題在于，虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的更新迭代頻率很高，相應(yīng)的對(duì)于GPU的要求也越來(lái)越高．2016年，第一代HTC Vive發(fā)布，對(duì)GPU提出的最低要求是英偉達(dá)公司的NVIDIA GeForce GTX960，該獨(dú)立顯卡在3DMARK的性能得分為3 500．而三年后發(fā)布的HTC Vive Pro，對(duì)GPU的最低要求則變成了NVIDIA GeForce GTX 1 080Ti，該獨(dú)立顯卡在3DMARK的性能得分為11 559[6]．僅僅三年時(shí)間虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備對(duì)圖像處理器的最低性能要求提高了2.3倍．

此外，高分辨率同樣為GPU提出了很高的要求．從1080P(1920*1080)到4K(3840*2160)，再到8K(7680*4320)，像素的數(shù)量是按平方順序增加．4K是1080P的4倍，8K是1080P的16倍．如果想提供與之匹配視頻內(nèi)容，GPU性能需要相應(yīng)的提高．由摩爾定律的內(nèi)容可知，集成電路上可以容納的晶體管數(shù)目在大約每經(jīng)過(guò)18個(gè)月便會(huì)增加一倍[7]．因此，想要達(dá)到“視網(wǎng)膜”效果，仍需要十多年的發(fā)展．

因此對(duì)博物館而言，盲目引進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備將會(huì)成為一個(gè)負(fù)擔(dān)．不更新?lián)Q代意味著性能逐漸落后于時(shí)代，進(jìn)而滋生出卡頓、眩暈等問(wèn)題，而更新?lián)Q代又需要投入大量的成本．

2.1.3 對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求

高刷新率和高分辨率內(nèi)容的數(shù)據(jù)量是很龐大的，因此對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膸捯蔡岢隽撕芨叩囊?，具體要求如表2所示.

表2 虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬能力的要求

同時(shí)為了避免較大延遲帶來(lái)的卡頓感，提升交互體驗(yàn)，還需要將網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)的時(shí)延控制在10 ms以內(nèi)．

然而就目前網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況來(lái)看，我國(guó)尚未完成帶寬100 Mbit/s的普及，大部分網(wǎng)絡(luò)環(huán)境處于可以流暢觀看4 K分辨率、60 fps視頻的水平，傳輸虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容這種高分辨率、多畫面、高刷新率內(nèi)容仍是力有不逮，時(shí)延10 ms以內(nèi)也是5G普及后的愿景．因此網(wǎng)絡(luò)傳輸能力也限制著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在博物館情境設(shè)計(jì)中的應(yīng)用．

2.2 展示內(nèi)容生成困難

目前體驗(yàn)最好的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備均配備4K分辨率的屏幕，那么對(duì)博物館而言，就需要制作與之匹配的4K分辨率的視頻素材．但若想拍攝4K分辨率的視頻素材，則至少面臨以下幾個(gè)問(wèn)題：一是需要專業(yè)的多目拼接相機(jī)或多目一體相機(jī)，并且需要專業(yè)的拍攝人才，這又是一筆成本支出．以官方售價(jià)95 000美元的Jaunt ONE為例，該機(jī)器由24個(gè)鏡頭構(gòu)成，最大分辨率達(dá)到7 680*4 320，最高幀率達(dá)120幀每秒[8]，二是多目拼接相機(jī)還需要采用多個(gè)相機(jī)協(xié)同拍攝的形式．這對(duì)博物館的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間提出了極高的要求．

2.3 難以避免的眩暈問(wèn)題

VR產(chǎn)生眩暈的原理與暈車相似，主要是因?yàn)樯眢w的前庭系統(tǒng)獲取的信息與和視覺(jué)系統(tǒng)獲取的信息不一致，大腦處理兩者反饋的信息時(shí)產(chǎn)生了沖突，就會(huì)產(chǎn)生眩暈的感覺(jué)[9]．

眩暈感的影響因素包含硬件、軟件、內(nèi)容、刷新率、延時(shí)、內(nèi)容清晰度、視角等諸多方面．《虛擬現(xiàn)實(shí)——開(kāi)啟現(xiàn)實(shí)與夢(mèng)想之門》一書對(duì)2016年主流的8款產(chǎn)品進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)均存在眩暈感較強(qiáng)的現(xiàn)象，平均佩戴超過(guò)10分鐘便會(huì)出現(xiàn)不同程度的眩暈感且很難繼續(xù)使用[2]．連續(xù)30分鐘VR的使用可能導(dǎo)致人眼出現(xiàn)內(nèi)斜視、視疲勞及暈圖像癥狀等功能性眼病[10]．

眩暈感是所有虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品存在的共性問(wèn)題，若不控制好內(nèi)容設(shè)計(jì)與使用時(shí)長(zhǎng)，使觀眾產(chǎn)生嚴(yán)重的眩暈感，反倒會(huì)對(duì)觀眾體驗(yàn)產(chǎn)生負(fù)面的影響．

3 虛擬現(xiàn)實(shí)展示項(xiàng)目的前景展望

雖說(shuō)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)如今尚存在著諸多發(fā)展不成熟之處，但不可否認(rèn)的是，其妥善應(yīng)用必然會(huì)成為博物館展陳設(shè)計(jì)中的閃光點(diǎn)．因此，需要考慮如何在現(xiàn)有技術(shù)條件下發(fā)揮好虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的作用．

3.1 選取適當(dāng)?shù)挠布O(shè)備

由于VR設(shè)備也處于快速發(fā)展階段，因此不建議博物館盲目購(gòu)買新的VR設(shè)備，這樣很容易造成資金浪費(fèi)．博物館應(yīng)根據(jù)自身場(chǎng)地的實(shí)際情況增加虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備．

對(duì)于有足夠空間的大型博物館，可以根據(jù)其個(gè)性化主題設(shè)計(jì)特殊且獨(dú)立的虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)場(chǎng)所．如故宮博物院的“端門數(shù)字展”中，除了明代遺留的銅鑄大鐘之外，沒(méi)有一件可移動(dòng)文物，是完全通過(guò)數(shù)字手段進(jìn)行陳列的展廳[11]．這一設(shè)計(jì)將只能從遠(yuǎn)處觀看的室內(nèi)空間和脆弱的文物以精確的的數(shù)字形式展示出來(lái)，為觀眾了解故宮博物院開(kāi)辟了一條新的途徑．

對(duì)于中小型空間，可以使用便攜式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，結(jié)合物理模型、圖像和聲音可視化，并利用燈光創(chuàng)造氛圍來(lái)展示主題．這種模式需要的空間很小，因此可以配置多個(gè)體驗(yàn)區(qū)，這不僅可以擴(kuò)大虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用范圍，同時(shí)也可以提高同時(shí)體驗(yàn)的游客數(shù)量．例如，首都博物館的“殷墟婦好墓”有幾個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)展位，不僅占用空間不大，但這也讓公眾對(duì)殷墟婦好墓出土的文物有了全面的了解．

3.2 營(yíng)造沉浸感

沉浸的概念最早由美國(guó)心理學(xué)家米哈里·契克森米哈提出，是指?jìng)€(gè)體全身心投入到某項(xiàng)活動(dòng)時(shí)所表現(xiàn)出自我意識(shí)的喪失、感覺(jué)不到時(shí)間流逝、單純地享受活動(dòng)帶來(lái)的樂(lè)趣，完全沉浸在情境當(dāng)中獲得的深層體驗(yàn)[12]．因此在博物館虛擬現(xiàn)實(shí)構(gòu)建的虛擬體驗(yàn)環(huán)境中，需要合理地營(yíng)造沉浸感，使得觀眾的注意力集中在展覽上．

3.2.1 營(yíng)造逼真的臨場(chǎng)感

臨場(chǎng)感是指“個(gè)人作為創(chuàng)造出的場(chǎng)景現(xiàn)象的一部分感覺(jué)”[13]，索尼PlayStation研發(fā)部門的負(fù)責(zé)人Richard Marks認(rèn)為，創(chuàng)造逼真臨場(chǎng)感包括圖像、追蹤、交互、環(huán)境、社交五大要素：一、穩(wěn)定的圖像質(zhì)量，要逼真流暢，無(wú)“紗窗效應(yīng)”(需分辨率達(dá)到16 K，刷新率達(dá)到144 Hz才能避免)；二、對(duì)頭部精確的追蹤；三、交互的流暢性和自主性；四、環(huán)境的真實(shí)性與連貫性，例如有一個(gè)物體存在于畫面中，那么在下一個(gè)畫面中它也應(yīng)該存在，而不是憑空消失；五、社交，與其他人在虛擬空間里產(chǎn)生交流[14]．只有通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)圖像清晰、反饋及時(shí)、交互方式多樣的虛擬環(huán)境，才能更好地營(yíng)造臨場(chǎng)感．

3.2.2 提高交互的自主性

交互的自主性也是營(yíng)造沉浸感的重要因素之一，如果觀眾的注意力集中在于虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的交互上，沉浸感就會(huì)大大降低．越是自主、流暢的交互模式，觀眾也就越能沉浸于虛擬世界中．

因此，在虛擬環(huán)境中，我們應(yīng)該盡量采用符合人體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的交互方式，如顯示內(nèi)容與頭部旋轉(zhuǎn)相匹配，與真實(shí)空間運(yùn)動(dòng)距離相近等．

3.2.3 注重觀眾的感官體驗(yàn)

現(xiàn)代神經(jīng)科學(xué)告訴我們，基本上我們對(duì)世界的所有體驗(yàn)都是多感知的[15]，多感官沉浸能增加情感的投入，創(chuàng)造更深刻、更難忘的體驗(yàn)．因此，在設(shè)計(jì)虛擬現(xiàn)實(shí)展示項(xiàng)目時(shí)，應(yīng)該從氣味、聲音、觸覺(jué)等角度出發(fā)進(jìn)行考慮，將這些要素都融合到觀眾的認(rèn)知活動(dòng)中．

(1)氣味

不同于其他感覺(jué)器官，嗅覺(jué)信息可以不通過(guò)丘腦而直達(dá)大腦皮層，這就是氣味可以潛在影響我們的意識(shí)、情緒的原因[15]．紐約古根海姆博物館在2011年舉辦過(guò)一次展覽，展廳所有的墻面均被使用過(guò)的1美元覆蓋，同時(shí)一個(gè)裝置持續(xù)散發(fā)著舊美元的氣味．視覺(jué)刺激和氣味刺激能激發(fā)大腦不同的區(qū)域，該展覽將兩種刺激巧妙地結(jié)合合起來(lái)，使觀眾產(chǎn)生了強(qiáng)烈的情感體驗(yàn)．

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)本身就對(duì)觀眾的視覺(jué)產(chǎn)生了強(qiáng)烈的刺激，如果能加上嗅覺(jué)上的沖擊，必然能使體驗(yàn)的觀眾產(chǎn)生難以磨滅的印象．

(2)聲音

正如不同風(fēng)格的音樂(lè)影響著人們情緒變化一樣，哪怕不是置身于真實(shí)場(chǎng)景之中，聲音特效也可以創(chuàng)造一個(gè)環(huán)境．目前流行的白噪音就是利用海浪拍擊礁石、雨滴落在地上等聲音，將聽(tīng)者置身于大自然之中，以達(dá)到平靜聽(tīng)者心情的作用．南京博物院的民國(guó)館除了還原民國(guó)時(shí)期的街道外，還在還原的咖啡店里播放著民國(guó)時(shí)期的歌曲，如《夜來(lái)香》、《夜上?！返龋層^眾仿佛真的回到了民國(guó)時(shí)代．

(3)觸覺(jué)

在大多數(shù)歷史和藝術(shù)博物館中，由于展覽的易碎性和珍貴性，無(wú)法讓觀眾進(jìn)行觸摸．在虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備中，利用線性馬達(dá)等實(shí)現(xiàn)觸覺(jué)反饋功能可以讓用戶真正沉浸于虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)．

目前浙江理工大學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室和上海尚特文化傳播有限公司已研發(fā)出我國(guó)具有獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的圖像觸覺(jué)感知系統(tǒng)．以一件織物的觸覺(jué)感知為例，用戶可以用兩個(gè)手指操作和感知虛擬織物，在觸摸、按壓或牽扯虛擬織物時(shí)，既能觀察到虛擬織物的變形，又能感受到虛擬織物的手感，體驗(yàn)逼真的虛擬織物觸摸過(guò)程[16]．

3.2.4 劃分獨(dú)立的體驗(yàn)空間

在進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)項(xiàng)目展示時(shí)，場(chǎng)地空間也是限制因素之一．多個(gè)觀眾在同一展項(xiàng)前進(jìn)行參觀是十分普遍的現(xiàn)象，若不在保證展項(xiàng)外觀性的同時(shí)對(duì)現(xiàn)實(shí)空間進(jìn)行劃分，就很容易出現(xiàn)因追蹤器被遮擋或是觀眾走出追蹤范圍而導(dǎo)致的畫面卡頓．同時(shí)，為了防止使用者移動(dòng)到活動(dòng)范圍之外，或避免觀眾進(jìn)入活動(dòng)范圍造成的安全風(fēng)險(xiǎn)，需要清楚地標(biāo)明其活動(dòng)范圍．

3.3 把控觀眾的注意力

在博物館參觀時(shí)，人長(zhǎng)時(shí)間處于無(wú)意注意(指?jìng)€(gè)體事先沒(méi)有目的、也不需要意志努力的注意狀態(tài)[17])的狀態(tài)，只有在專注于展項(xiàng)時(shí)才采用有意注意(指有預(yù)定目的、需要一定意志努力的注意[17])，整個(gè)參觀的過(guò)程應(yīng)該是在無(wú)意注意和有意注意之間不斷轉(zhuǎn)化的．有學(xué)者在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，觀眾的其注意力更容易被調(diào)用感官較多的展項(xiàng)所吸引，如包含有互動(dòng)的展項(xiàng)參與率就超過(guò)了30%[18]．

虛擬現(xiàn)實(shí)展示能夠?qū)⒂^眾與外界環(huán)境隔絕開(kāi)，攫住人的全部注意力，最大化學(xué)習(xí)的效率．但是其的負(fù)面影響同樣值得考慮．由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)目前還沒(méi)有大規(guī)模進(jìn)入日常生活中，觀眾基本上沒(méi)有操作經(jīng)驗(yàn)，需要學(xué)習(xí)相關(guān)的交互動(dòng)作才能進(jìn)行體驗(yàn)，若交互動(dòng)作太過(guò)復(fù)雜、學(xué)習(xí)成本太高，就會(huì)降低觀眾參與的興趣．目前，虛擬現(xiàn)實(shí)移動(dòng)設(shè)備笨重、交互不自然的問(wèn)題短期內(nèi)無(wú)法改變．因此，確保顯示信息的清晰性、改善界面的友好性和虛擬環(huán)境中交互的靈活性已成為設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的關(guān)鍵因素．

3.4 重視展示內(nèi)容的設(shè)計(jì)

相較于以展廳、展品為載體的博物館實(shí)物陳列而言，內(nèi)容設(shè)計(jì)是虛擬現(xiàn)實(shí)展陳設(shè)計(jì)的靈魂，它決定了向觀眾傳遞的信息內(nèi)容、情感色彩等，因此相較于實(shí)物陳列而言對(duì)整個(gè)展覽設(shè)計(jì)的要求更高，否則只能淪為枯燥無(wú)味的電子圖片展示．

3.4.1 用敘事激發(fā)觀眾的興趣

美國(guó)博物館聯(lián)盟認(rèn)為，在博物館文化體驗(yàn)上出現(xiàn)一個(gè)結(jié)構(gòu)性的轉(zhuǎn)變，那就是以情景式、敘事性故事為主來(lái)驅(qū)動(dòng)文化消費(fèi)的模式[19]．用“講故事”的方式可以讓觀眾更加沉浸在展覽之中，增強(qiáng)展覽的效果．觀眾會(huì)以自己的方式回憶起自身經(jīng)歷過(guò)的故事，故事已經(jīng)成為觀眾記憶的一部分，這將成為一種獨(dú)特的敘事模式．博物館虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)造的情境將觀眾置于故事所處的時(shí)空中，在虛擬現(xiàn)實(shí)項(xiàng)目中，觀眾不再是聽(tīng)故事、看故事的人，而是故事的主角．他們可以直觀地體驗(yàn)歷史，并直接感受歷史．

3.4.2 內(nèi)容緊扣自身特點(diǎn)

展示內(nèi)容是展示設(shè)計(jì)定位和創(chuàng)意的根本，是升華內(nèi)涵的基礎(chǔ)．目前雖然越來(lái)越多的博物館開(kāi)始采用新技術(shù)為自己的展陳設(shè)計(jì)添磚加瓦，但大都容易陷入“同質(zhì)化”的怪圈．應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的設(shè)計(jì)方法與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法有很大的不同，它與真實(shí)環(huán)境的隔離、完整三維特征的特點(diǎn)使許多設(shè)計(jì)師無(wú)法上手，只能照搬傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的舊觀念，所以一些設(shè)計(jì)師仍然在虛擬環(huán)境中使用大量的文字和圖像．因此，不能為了盲目的追求技術(shù)手段，而遺忘了技術(shù)是為藏品服務(wù)的原則，反倒是以藏品迎合技術(shù)，空有華麗的外觀而無(wú)深刻的內(nèi)涵，長(zhǎng)久以來(lái)難免會(huì)讓觀眾失去參觀興趣．

3.4.3 避免展示中的娛樂(lè)化傾向

博物館的情境設(shè)計(jì)必須讓觀眾產(chǎn)生興趣，將娛樂(lè)作為博物館展覽設(shè)計(jì)的首要目標(biāo)，一味的迎合觀眾的喜好并不能使觀眾產(chǎn)生深刻的印象．正如《娛樂(lè)至死》作者尼爾·波茲曼所說(shuō)，“有兩種方法可以讓文化精神枯萎，一種是奧威爾式的——文化成為一個(gè)監(jiān)獄，另一種是赫胥黎式的——文化成為一場(chǎng)滑稽戲”[20]．現(xiàn)代社會(huì)人們對(duì)第一種可能充滿警惕，但是往往第二種形式深得公眾的喜愛(ài)，文化變成娛樂(lè)，只會(huì)使文化的底線一次次的降低．

博物館并不是娛樂(lè)場(chǎng)，本質(zhì)上可以說(shuō)是一個(gè)具有豐富體驗(yàn)性的文化空間和教育場(chǎng)所．虛擬現(xiàn)實(shí)在博物館情境設(shè)計(jì)中應(yīng)用的目的，除了吸引觀眾的注意力，更重要的是通過(guò)這種靈活的技術(shù)手段讓觀眾享受在博物館參觀學(xué)習(xí)時(shí)所帶來(lái)的樂(lè)趣．應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的目的絕不是讓觀眾產(chǎn)生愉悅的情緒，而是讓觀眾沉浸在其中并產(chǎn)生思考．

4 結(jié)語(yǔ)

目前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要應(yīng)用于游戲領(lǐng)域，但在博物館展品設(shè)計(jì)領(lǐng)域也有著廣闊的應(yīng)用前景．可以預(yù)見(jiàn)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將引領(lǐng)未來(lái)博物館展示藝術(shù)的創(chuàng)新．然而在今天，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)只是博物館在展示項(xiàng)目中彌補(bǔ)傳統(tǒng)展示方式不足的一種手段．要實(shí)現(xiàn)完美的虛擬現(xiàn)實(shí)觀賞過(guò)程，我們不僅僅需要視覺(jué)的體驗(yàn)，更需要的是一種能讓公眾沉浸在其中的體驗(yàn)．目前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)硬件上發(fā)展的不足是限制沉浸感的主要因素之一．要實(shí)現(xiàn)交互的流暢性和沉浸感，除了完善的設(shè)備、高質(zhì)量的視頻資源，還要在展示設(shè)計(jì)上下足功夫，同時(shí)避免娛樂(lè)化的傾向產(chǎn)生．要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，技術(shù)、成本和思維方式都是擺在我們面前的障礙．

總之，盡管虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與博物館的結(jié)合完全有可能演繹出美好的未來(lái)，但就目前而言，妥善、克制的運(yùn)用才是其發(fā)展之道.只有如此，才能發(fā)揮出1+1>2的效果．