淺析VR技術(shù)在博物館文物保護中的應用優(yōu)勢與前景

劉芬

（城陽區(qū)文化和旅游局區(qū)文物保護中心，山東青島 266300）

1 VR 技術(shù)相關(guān)論述

1.1 VR 技術(shù)的概念

VR 技術(shù)即虛擬現(xiàn)實技術(shù)，是指融合電子信息技術(shù)、計算機技術(shù)、圖像處理技術(shù)等多種技術(shù)手段，形成的一種結(jié)合視、聽、觸、嗅等功能的新技術(shù)手段，也被稱為幻境技術(shù)或者靈境技術(shù)[1]。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是一項十分強大的技術(shù)手段，可以輕松處理圖像、視頻、音頻等素材，實現(xiàn)人工智能的處理手段。 VR 技術(shù)可以通過模擬器幫助廣大用戶通過視、聽、觸、嗅等感官體驗，實現(xiàn)對系統(tǒng)內(nèi)事物的操作，給人們帶來真實的感官體驗。這種技術(shù)打破了現(xiàn)實世界的局限，讓人們在虛擬世界得到與現(xiàn)實中相同的感官體驗，成為虛擬世界的一員。

1.2 VR 技術(shù)的構(gòu)成

總的來說，VR 技術(shù)系統(tǒng)主要是由以下5 個模塊構(gòu)成的：

（1）檢測模塊：檢測使用者發(fā)出的指令程序，并且通過傳感器操縱虛擬事物。

（2）反饋模塊：接收來自傳感器的指令信息，并且反饋給使用者。

（3）傳感器模塊：作為指令傳輸和信息反饋的媒介，既承擔傳輸用戶指令、操縱虛擬環(huán)境的功能，又承擔反饋指令結(jié)果的功能。

（4）控制模塊：控制傳感器，實現(xiàn)傳感器的功能。

（5）建模模塊：獲得現(xiàn)實世界環(huán)境和圖像的數(shù)據(jù)，以此為基礎(chǔ)模擬虛擬環(huán)境。

1.3 VR 技術(shù)的特征

（1）存在感：以用戶為中心著重表現(xiàn)虛擬世界的真實程度，VR 技術(shù)的理想效果是讓用戶在虛擬環(huán)境中難以分辨虛擬和現(xiàn)實的區(qū)別。

（2）多感知性：多感知性是指VR 技術(shù)不僅可以給用戶帶來視覺方面的體驗，還可以帶來聽覺、觸覺、力覺、甚至是嗅覺和味覺等方面的體驗，實現(xiàn)人具有的一切感官體驗的集成。

（3）交互性：交互性是指用戶通過使用VR 技術(shù)可以完成對虛擬世界的操控及得到虛擬世界的反饋。例如使用VR 技術(shù)在虛擬環(huán)境中抓取物品，可以得到和現(xiàn)實世界一樣的感覺，感覺到真實的抓取感及物體的重量，看到物體的移動軌跡等。

（4）自主性：自主性是指虛擬環(huán)境中的物品可以按照現(xiàn)實世界中的物理定律進行操控。比如，虛擬世界中的物品受到力的作用，也會隨著力的移動方向發(fā)生移動。 用戶可以通過傳感器操縱虛擬世界并且得到信息反饋。

2 VR 技術(shù)在博物館文物保護中的優(yōu)勢

2.1 通過VR 技術(shù)提高保護效果

之前博物館對于文物的信息采集是采用文字或者圖像的形式進行的，這種形式不能直觀展示出文物的具體細節(jié)和數(shù)據(jù)，在保存方面也有難度。但是隨著技術(shù)的發(fā)展，VR 技術(shù)的出現(xiàn)給博物館文物信息采集和保護工作帶來了新的契機，VR 技術(shù)呈現(xiàn)720度全景實拍，并且通過使用相關(guān)軟件進行畫面處理，能夠提高文物成像的視覺效果和逼真程度，得到更好的畫面感[2]。 另外，使用VR 技術(shù)還可以更好地保存資料和相關(guān)數(shù)據(jù)，展示文物的風貌、完成高質(zhì)量的文化宣傳工作。

2.2 通過VR 技術(shù)完成之前不能完成的效果

使用三維立體建模技術(shù)可以呈現(xiàn)之前平面拍攝達不到的效果，并且可以模擬已經(jīng)消失的遺址和文化場景，利用三維建模軟件和一些復雜的建模模型，可以將現(xiàn)實實景轉(zhuǎn)化為數(shù)字模型，更好地呈現(xiàn)給游客和工作人員[3]。 對于一些傳統(tǒng)非遺技術(shù)，也可以通過VR 穿戴設備對動作進行捕捉，收集動作數(shù)據(jù)進行保存，或者進行動畫建模，通過這些新技術(shù)幫助人們了解非遺技術(shù)的原理和魅力，完成非遺技術(shù)的儲存工作[4]。

2.3 通過VR 技術(shù)帶來更多感官體驗

之前博物館單純的文物實地展示，只能帶給游客視覺方面的體驗感，但是使用VR 技術(shù)可以帶給游客全方位、多層次的感官體驗，通過VR 穿戴裝備和相關(guān)軟件還可以提高游客的沉浸感，并且?guī)椭慰秃吞摂M環(huán)境進行互動，提高游覽質(zhì)量。通過對現(xiàn)實世界的模擬，增加現(xiàn)實世界的因素，然后添加聲音、圖像的數(shù)字化處理和播放技術(shù)，讓游客感到真實的空間感，并且加強游客的互動性。 通過使用這些技術(shù)，加強文化遺產(chǎn)的保護力度，加強這些文化遺產(chǎn)的保護和傳承工作質(zhì)量。

3 博物館文物保護中VR 技術(shù)應用的情況介紹

3.1 VR 技術(shù)在博物館的使用情況

中華文化源遠流長，在這漫長的歷史中有很多文物留存了下來，無論是在數(shù)量還是種類、品質(zhì)和價值方面都值得花費大量的精力進行保護和研究。 想要做好這些文物的保護工作不是一蹴而就的事情，需要考慮很多因素的影響。對于文物的保護，呈現(xiàn)的目的不能僅僅是維持文物的現(xiàn)狀，還需要向當代人展現(xiàn)文物的風貌，幫助現(xiàn)代人了解中華燦爛的歷史文化背景，這種雙重目的給文物保護帶來了很大的困難。尤其是一些特別珍貴的孤品，在文物保護和展示的時候，面臨很大的風險，可能會出現(xiàn)損壞甚至是盜竊等情況。為了更好地保護和展示文物的風貌，發(fā)揮文物的最大價值，VR 技術(shù)在文物保護和展示方面得到了大力推廣。 人們對于觀賞文物的印象還停留在視覺方面，但是使用VR 技術(shù)不僅可以從視覺上看到文物的風貌，還可以結(jié)合多種感官體驗模擬有關(guān)情境，帶給看客更多的體驗感。計算機技術(shù)的快速發(fā)展為VR 技術(shù)奠定了基礎(chǔ)，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，VR 技術(shù)得到大范圍的應用和普及，配合頭戴式設備和相關(guān)的軟件設施，VR 技術(shù)的真實感得到了大幅度的提升[5]。 VR 技術(shù)的發(fā)展和應用推動了我國文化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也提高了博物館文物保護工作的質(zhì)量和價值，并且提高了文物的知名度，為博物館帶來了更大的流量。

博物館里使用VR 技術(shù)，可以全方位的展現(xiàn)文物的情況。這些文物不僅只是一個器物，其背后還蘊含著豐富的歷史知識和當時的朝代背景，使用VR技術(shù)可以還原文物存在的歷史朝代，展現(xiàn)當時的社會風貌，通過VR 技術(shù)的還原，可以讓看客身臨其境，感受到文物的文化感染力。如果只是單純的展示文物，人們通常不會有這么強的代入感，也不會深刻體驗到文物所在的朝代氛圍，更體會不到文物展現(xiàn)的功能價值，通常只是走馬觀花的游覽。過去博物館的陳列方式只是文物展示或者是替代品展示，在當時的條件下還能滿足人們的觀賞需求，但是隨著人們了解訴求的不斷提高，這種單純的展示方式已經(jīng)不能再滿足人們的需求了，需要使用新的技術(shù)手段吸引人們的視線。 VR 技術(shù)憑借自身強大的感染力，通過感官體驗刺激人們，很大程度上提高了文物展示的趣味性，讓人們更加沉浸在文物展示的環(huán)境中。而且VR 技術(shù)可以模擬文物的虛擬形態(tài)，既能做到原汁原味展示文物形態(tài)，還能保護文物、避免文物受到損傷，尤其是一些大全場景的文物展示，使用VR技術(shù)可以完全保證文物的安全。 這種情況下使用VR 技術(shù)，可以避免展出真實文物成本預算過高的問題，還可以減少工作人員的壓力，同時也可以滿足看客的需求。

3.2 VR 技術(shù)在博物館文物保護中的使用實例

敦煌數(shù)字化保護工程：國家于1997年開始對敦煌開展藝術(shù)保護工作，到現(xiàn)在為止已經(jīng)研發(fā)并且應用了莫高窟VR 虛擬參觀旅游系統(tǒng)、 壁畫臨摹技術(shù)和壁畫色彩演變技術(shù)，以及計算機保護修復系統(tǒng)等。

?；韬畲竽筕R 互動體驗項目： 使用VR 技術(shù)再現(xiàn)海昏侯大墓，讓游客身臨其境，體驗2000年前的文化底蘊。

數(shù)字吳哥項目：項目組親赴吳哥窟取材，通過數(shù)字掃描和重建技術(shù)，使用VR 的形式，再現(xiàn)吳哥窟的盛景，真實實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實版的穿越吳哥窟，還原吳哥窟的真實環(huán)境，讓游客可以實現(xiàn)自由穿行的虛擬行動。

4 VR 技術(shù)在博物館文物保護中的應用前景

4.1 完成在線展示、實現(xiàn)異地參觀

VR 技術(shù)是指可以利用虛擬現(xiàn)實的手段完成博物館的游覽，利用文字、語言、圖像、視頻等技術(shù)結(jié)合的手段，通過移動終端的形式向公眾展示博物館的相關(guān)信息，完成輔助導覽的任務[6]。 使用VR 技術(shù)還可以對已經(jīng)消失的遺址和建筑場景進行復原，通過聲音、場景的結(jié)合布局完成場景的動態(tài)顯示，帶給游客身臨其境的真實感，讓游客產(chǎn)生在實地游覽的感覺。 隨著信息技術(shù)的發(fā)展，VR 技術(shù)在博物館文物場景復原和展示方面必定能夠得到更大范圍的普及。

4.2 完成文物的數(shù)字化修復

VR 技術(shù)除了可以完成虛擬環(huán)境的復原工作，對于文物修復也有很大的幫助。 通過使用VR 技術(shù)參與文物修復，可以節(jié)省文物修復工作者的時間并且提高文物修復的準確率和成功率。 VR 技術(shù)可以整理現(xiàn)有的文物信息，縮減修復工序，尤其是掉色和剝脫的問題，VR 技術(shù)可以收集紋樣的版式和材料信息，幫助文物修復者搜尋信息完成修復工作，并且可以將修復之后的成像預先展示出來，方便修復者提前做出修復方案、避免修復中遇到風險。 這種VR修復技術(shù)很大程度上提升了博物館的修復技術(shù)和水平，避免文物修復風險。針對博物館中價值很高的文物或者是那些孤品文物，VR 技術(shù)在其存放管理方面也有很大的作用。使用VR 技術(shù)進行文物修復，可以提前預測不同處理方式的可行性和效果，幫助修復者選擇最佳的修復方式，達到修復的最佳效果[7]。

4.3 虛擬文物展示

為了實現(xiàn)文化的交流及相關(guān)文化工作的開展，博物館需要定期進行文物異地展示工作，但是在文物展示的運輸過程中可能會出現(xiàn)損壞的風險，這個時候使用VR 技術(shù)可以很大程度上避免文物在運輸過程中出現(xiàn)損壞的情況。同時通過技術(shù)還原展示，也可以為其他博物館文物存儲收藏提供經(jīng)驗指導。 博物館日常工作中關(guān)于文物收回和交易的部分，也可以使用VR 技術(shù)還原文物的具體情況，提高交易處理的安全性[8]。 VR 技術(shù)還可以對文物影像進行全方位的展示，增加游客參觀的交互體驗感。

4.4 提高古建修復效率

對于那些建筑本身就是博物館的情況而言，比起文物修復，VR 技術(shù)很多是被用于保護古建安全、傳承古建文化等方面，比如故宮博物院，故宮本身就是歷史悠久的古建文物，在我國的文化史上占有濃墨重彩的一筆，故宮也是中華文化的象征，有很重要的文化意義[9]。 對于故宮文物的保護，不只限于故宮內(nèi)保存的文物個體，還包括故宮這個大型的古建筑群體[10]。 之前的古建保護工作需要花費大量的人力和資金成本，并且保護工作效率比較低、成果也不顯著，而且有很多人力不能及的地方，但是使用VR 技術(shù)之后，可以對古建群體進行三維掃描，對需要修復的古建筑進行立體影像呈現(xiàn)，為修復提供準確的三維數(shù)據(jù)，并且對這些數(shù)據(jù)進行存儲和記錄，為最優(yōu)修復方案提供數(shù)據(jù)支撐。

5 結(jié)語

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，VR 等新技術(shù)正在得到廣泛的使用和普及，將VR 技術(shù)應用于博物館日常的文物保護和修復工作中，是對現(xiàn)階段實行的“保護為主、搶救第一、合理利用、加強管理”文物方針政策的有效實施。 通過使用VR 技術(shù)可以完成文物的保護修復和展示工作，提高文化的壽命期限和真實價值； 并且可以最大程度上展示文物包含的歷史文化信息，給當代人帶來更多的文化體驗，在文化交流方面也有很大的作用。 VR 技術(shù)可以實現(xiàn)對文物的三維掃描工作，再現(xiàn)文物的歷史風貌，并且能夠通過相關(guān)的軟件，收集處理文物信息，為文物保護和修復提供數(shù)據(jù)；通過VR 技術(shù)還原文物場景，在文物異地展示方面也能起到相應的保護作用，降低文物異地展示的風險，緩解文物保護人員的工作壓力，這樣也可以提高博物館的工作效率和質(zhì)量。 鑒于VR技術(shù)在博物館文物保護和修復中的重大貢獻，相信以后VR 技術(shù)在文物保護方面可以大放異彩。