三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在博物館展示設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探究

陳建云

（呼和浩特市海川盛世文化傳媒有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古呼和浩特 010058）

0 引言

三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種可以體驗(yàn)和創(chuàng)建虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)[1]。將三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)使用在博物館展示設(shè)計(jì)中，掙脫了傳統(tǒng)博物館的時(shí)間和空間上的局限性，不僅方便人們對(duì)博物館的隨時(shí)隨地參觀與體驗(yàn)，還能更好地對(duì)博物館中的文物進(jìn)行展示和保護(hù)。目前我國(guó)三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)正處于上升階段，在博物館的應(yīng)用上仍有較大的發(fā)展空間。

1 三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在博物館中的運(yùn)用

1.1 三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在文物修復(fù)和復(fù)制上的應(yīng)用

文物的保護(hù)是博物館中最基礎(chǔ)也是最重要的工作。文物的保護(hù)主要包括文物的修復(fù)和文物的復(fù)制。傳統(tǒng)的文物修復(fù)工藝復(fù)雜，對(duì)修復(fù)者的水平要求非常高，一件文物的測(cè)量工作也十分煩瑣，有時(shí)還容易修復(fù)出錯(cuò)，這樣做出來(lái)的復(fù)制品可能會(huì)與原件存有很大的差異，對(duì)文物的損耗也是非常大的。通過(guò)三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，我們能將受損文物通過(guò)三維掃描建立三維模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)文物數(shù)據(jù)的精確掌控。建立三維模型后，我們就能預(yù)覽文物的修復(fù)效果，指導(dǎo)后期的文物修復(fù)工作，這種方法大大減少了文物修復(fù)的錯(cuò)誤率。三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在文物的復(fù)制方面也有著極大的影響。拋棄傳統(tǒng)的文物修復(fù)技術(shù)，使用三維激光掃描技術(shù)復(fù)制文物，就能輕松地獲得文物的精確信息，從而高精確地復(fù)制文物。除此之外，3D 打印技術(shù)在文物復(fù)制上也應(yīng)用廣泛。3D打印機(jī)近些年也融入了我們的日常生活中，大家對(duì)此并不陌生。計(jì)算機(jī)經(jīng)過(guò)精準(zhǔn)測(cè)量，將文物信息傳輸至打印機(jī)，打印軟件將數(shù)字進(jìn)行存檔后再解讀編碼傳至打印機(jī)，最后就能輕而易舉地將物體形象打印出來(lái)。使用三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)修復(fù)文物為博物館內(nèi)文物的展示提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持[2]。

1.2 博物館展示設(shè)計(jì)中的三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

1.2.1 .三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在藝術(shù)博物館展示設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

藝術(shù)博物館包括繪畫(huà)、文學(xué)、電影、戲劇、雕刻、建筑等藝術(shù)形式，如全球聞名的紐約大都會(huì)博物館、紐約古根海姆博物館等均屬于藝術(shù)博物館?，F(xiàn)如今，藝術(shù)博物館與三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)之間的結(jié)合越來(lái)越密切，線上博物館、數(shù)字展廳、VR 體驗(yàn)展館等等多元化藝術(shù)博物館為藝術(shù)的傳播提供了更為鮮活的方式。無(wú)論是國(guó)內(nèi)享譽(yù)盛名的古代輝煌壁畫(huà)藝術(shù)文物敦煌莫高窟，還是加拿大所打造的擁有500 個(gè)虛擬展品的虛擬藝術(shù)博物館，都借助了三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)手段精準(zhǔn)還原藝術(shù)展品及其內(nèi)部空間布景，使觀眾如身臨其境，得到視覺(jué)與認(rèn)知的雙重享受，最大程度上還原了置身此場(chǎng)景中的感受。以敦煌莫高窟博物館為例，早年間其只是借助數(shù)字手段對(duì)壁畫(huà)進(jìn)行了技術(shù)性還原，并利用網(wǎng)絡(luò)終端加以呈現(xiàn)，雖然該數(shù)字化呈現(xiàn)可使觀眾直接觀看復(fù)原后的展品，但卻缺失了空間語(yǔ)境的還原與切身體驗(yàn)，而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的介入消除了這一差距，除了現(xiàn)場(chǎng)可使用虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備進(jìn)行觀看之外，觀眾可登陸數(shù)字敦煌網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)對(duì)所有洞窟進(jìn)行720°全景漫游，使觀眾仿佛回到真實(shí)洞窟所在歷史文化情境中[3]。另一方面，這類虛擬藝術(shù)博物館極大程度上便捷了人們的生活，在新冠疫情肆虐的今天，足不出戶就能享受到異域他鄉(xiāng)的藝術(shù)展覽不僅保障了自身安全，也為線上博物館事業(yè)做出了巨大的貢獻(xiàn)。

1.2.2 三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在歷史博物館展示設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

歷史博物館主要包括以歷史名勝、古代戰(zhàn)場(chǎng)、遺跡遺址等地點(diǎn)為場(chǎng)所修建起來(lái)的歷史博物館，其中包含了國(guó)家歷史、文化歷史等重要信息?；跉v史博物館的性質(zhì)來(lái)說(shuō)，三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要應(yīng)用在為觀眾還原歷史情境、模擬歷史故事、打造一場(chǎng)跨越地域和時(shí)空的沉浸式感官體驗(yàn)。對(duì)于觀眾而言，可選擇作為身臨其境的旁觀者或是以第一視角參與到虛擬場(chǎng)景中去。這對(duì)三維虛擬技術(shù)的要求十分高，首先要明確好觀眾中的角色，再進(jìn)行場(chǎng)景的還原重現(xiàn)、繼而是觀眾與場(chǎng)景的交互設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)者的技術(shù)要求，這就是完成三維虛擬現(xiàn)實(shí)展示設(shè)計(jì)的全過(guò)程[4]。

1.2.3 三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在科學(xué)博物館展示設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

科學(xué)博物館內(nèi)容涉及面廣，技術(shù)層面要求高，動(dòng)植物、自然界、天文地理等都包括在內(nèi)，例如香港太空館、休斯頓自然科學(xué)博物館都屬于科學(xué)博物館。對(duì)于傳統(tǒng)科學(xué)博物館而言，由于技術(shù)層面要求高，實(shí)現(xiàn)難度大，存在了較多弊病。設(shè)計(jì)者忽視了科學(xué)博物館的重心，導(dǎo)致內(nèi)容與形式不協(xié)調(diào)，缺乏合理的展示方式等問(wèn)題普遍存在。實(shí)際上，科學(xué)博物館展示設(shè)計(jì)的主題是將晦澀難懂的內(nèi)容以通俗易懂的方式展現(xiàn)出來(lái)，因此，在科學(xué)博物館的展示設(shè)計(jì)中，內(nèi)容的科學(xué)性、教育性、思想性、知識(shí)性缺一不可。簡(jiǎn)而言之，就是要通過(guò)三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)展現(xiàn)博物館所展現(xiàn)的內(nèi)容，并滿足以下要求：首先要能適應(yīng)博物館自身環(huán)境，依據(jù)展示內(nèi)容設(shè)計(jì)是否適宜使用三維虛擬技術(shù)；其次是要照顧觀眾心理，盡最大可能使用觀眾能理解的形式去展現(xiàn)晦澀難懂的內(nèi)容，構(gòu)建形式服務(wù)于內(nèi)容的展示模式，做到虛擬現(xiàn)實(shí)與傳統(tǒng)展示相結(jié)合。以大西洋自然歷史博物館為例，其所推出的VR 短片《生命的起源》以新穎模式與令人感動(dòng)的體驗(yàn)成功將2016 年博物館文物創(chuàng)新獎(jiǎng)收入囊中，觀眾有機(jī)會(huì)看到五億四千萬(wàn)年前寒武紀(jì)海洋的獨(dú)特生態(tài)環(huán)境，雖無(wú)沉浸感，但別開(kāi)生面的VR 短片足以為對(duì)古海底世界懷揣好奇的人們帶來(lái)全新的體驗(yàn)[5]。現(xiàn)如今，傳統(tǒng)博物館的弊端已大部分被三維虛擬技術(shù)所填補(bǔ)，三維虛擬技術(shù)已經(jīng)掀起了博物館展示設(shè)計(jì)的巨大變革。沉浸交互式參觀博物館模式得到了完善。但仍有不足的之處需要修正。無(wú)論如何，三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與傳統(tǒng)博物館展示設(shè)計(jì)的融合正在快速發(fā)展，相信在不久的將來(lái)，這項(xiàng)技術(shù)將運(yùn)用在更廣闊、更日常的領(lǐng)域。

2 三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在博物館運(yùn)用中的優(yōu)勢(shì)

2.1 解決了展品資源與實(shí)體展示空間之間的供求矛盾

我國(guó)是一個(gè)歷史文化悠久、幅員遼闊、資源豐富的大國(guó)，無(wú)論是文物還是文化，展示的內(nèi)容都非常豐富，所需的展示空間也很大。但有些博物館的展示空間和容量都有限。雖然國(guó)際基于對(duì)文化的重視而大力擴(kuò)建博物館的空間和數(shù)量，但是在一定程度上也無(wú)法滿足展品資源與實(shí)體展示空間之間的供求矛盾。三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與博物館展示設(shè)計(jì)融合之后，憑借著強(qiáng)大的交互式的特征，很大程度的將有限的線下博物館空間拓展到無(wú)限的線上博物館空間上去，不僅使資源得到了合理利用，還能使人們?cè)跓o(wú)限的空間中獲得多種認(rèn)知和體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)的新跨越。

2.2 提供了多元化的展示模式

傳統(tǒng)的博物館展示模式大都千篇一律、沒(méi)有特色，就像按一個(gè)模板進(jìn)行復(fù)制粘貼。展品的展示方式也是陳列在館內(nèi)固定的位置，幾年來(lái)都很少推陳出新。但是隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，人們的觀看方式和觀看習(xí)慣發(fā)生了巨大的改變[6]，傳統(tǒng)的博物館參觀模式已不適用于如今的時(shí)代。在這樣的背景下，三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)滿足了人們的觀賞模式，無(wú)論是線下博物館還是線上博物館，其生動(dòng)形象的展示和解說(shuō)都激發(fā)了人們的好奇心，滿足了人們的求知欲。

2.3 加強(qiáng)了三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)下強(qiáng)烈的逼真感

運(yùn)用三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)博物館中的展品進(jìn)行展示設(shè)計(jì)時(shí)，能夠增進(jìn)觀眾與展品的距離，在近距離接觸下，不僅豐富了觀眾所接收到的信息，也能直觀感受到展品的逼真度。例如：我們?cè)谄綍r(shí)觀賞影片時(shí)所用到的3D 眼鏡，這種眼鏡運(yùn)用三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)讓觀眾更真實(shí)、更生動(dòng)的感覺(jué)到自己身處其中。由此可見(jiàn)，三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也能增加博物館虛擬展品的逼真度，做到了既滿足人們對(duì)文化的理解和對(duì)精神上的追求，又減少了博物館人力物力的耗費(fèi)。

3 三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與博物館展示設(shè)計(jì)的未來(lái)發(fā)展

3.1 博物館展示設(shè)計(jì)需要三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的支持

中國(guó)是一個(gè)歷史悠久、文化底蘊(yùn)深厚的文化大國(guó)，五千年文明傳承至今。截至2015 年末，全國(guó)文物系統(tǒng)已收藏4063.58 萬(wàn)件（套）文物，我國(guó)登記注冊(cè)4692 家博物館，年參觀人數(shù)約7 億人次[7]。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活水平越來(lái)越好，越來(lái)越注重文化享受的現(xiàn)在，博物館漸漸成為人們經(jīng)常參觀學(xué)習(xí)的地方。近些年來(lái)，博物館的性質(zhì)發(fā)生了巨大的轉(zhuǎn)變，從以前的收藏文物機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)變成現(xiàn)在的兼收藏展覽文物于一體的綜合學(xué)習(xí)機(jī)構(gòu)。文化的傳承離不開(kāi)人們的重視，博物館自身在隨著科技的變化而變化，以優(yōu)秀的自身?xiàng)l件吸引了眾多游客閱覽參觀，在傳承優(yōu)秀文化的同時(shí)也促進(jìn)了自身的發(fā)展。三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展為博物館文物的展示提供了契機(jī)，目前國(guó)內(nèi)很多博物館正積極的將一些新興科技運(yùn)用到文物展示中，努力構(gòu)建一個(gè)集文物信息化采集、管理和展示融為一體的新型博物館。

3.2 三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)下博物館展示設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題

三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在博物館的應(yīng)用是博物館展示設(shè)計(jì)發(fā)展的必然趨勢(shì)，目前三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在博物館的展示設(shè)計(jì)應(yīng)用中還處于發(fā)展階段。從實(shí)際應(yīng)用上看，無(wú)論是三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)本身還是運(yùn)用三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)技術(shù)為觀眾展現(xiàn)文物，都還存在著不少問(wèn)題。

（1）三維掃描儀的技術(shù)還未趨于完善。

目前許多三維掃描儀的光學(xué)技術(shù)不易處理閃亮（高反光率）、鏡面或半透明的表面，比如博物館里的瓷器、玉器等能反光的器物[8]。

（2）只對(duì)文物本身運(yùn)用三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，忽略了文物背后故事能更吸引觀眾。

當(dāng)今時(shí)代的博物館融入了科技的力量，漸漸需要在競(jìng)爭(zhēng)中完善自身了。博物館信息化發(fā)展并不缺少科學(xué)技術(shù)，但文物本身的內(nèi)在文化更值得人了解深思。僅靠人工的力量很難發(fā)掘文物背后的故事，這需要借助三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行探索和發(fā)掘，從而提高人們的工作效率。國(guó)內(nèi)大多數(shù)博物館在建設(shè)虛擬博物館時(shí)往往偏重于對(duì)形式的追求，覺(jué)得采用了新穎的高科技手段就提高了本館的科技含量，走在了時(shí)代的前列。據(jù)調(diào)查，虛擬博物館的網(wǎng)上觀眾訪問(wèn)率較低，觀眾對(duì)此沒(méi)有太大興趣，因此存在的問(wèn)題也較多，博物館耗費(fèi)巨資建設(shè)的虛擬博物館最終成了擺設(shè)。造成這種現(xiàn)象的主要原因是設(shè)計(jì)者忽略了觀眾的心理需求，片面追求設(shè)計(jì)的獨(dú)特性和科技的展現(xiàn)，沒(méi)有達(dá)到觀眾的預(yù)想結(jié)果。更多的博物館并不注重文物本身的文化內(nèi)涵和審美的展示，僅僅只是簡(jiǎn)單地將實(shí)體展廳的展示方式轉(zhuǎn)變?yōu)檫\(yùn)用三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)方式展示，也沒(méi)有將觀眾的需求放在首要位置。筆者認(rèn)為博物館能夠吸引觀眾的主要因素之一展品的外形。運(yùn)用三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)極大程度的還原博物館展品的外形和色彩風(fēng)格，才能吸引人們對(duì)文物展品的注意力。博物館能夠吸引觀眾的主要因素之二是展品的內(nèi)在故事。例如一件展品在制作、流傳或者出土?xí)r的經(jīng)歷和奇聞異事，和某一名人的重要關(guān)系等等，將這些故事通過(guò)三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)展現(xiàn)在觀眾面前，為文物增添文化內(nèi)涵的同時(shí)還能充分展現(xiàn)文物的審美功能。博物館能夠吸引觀眾的主要因素之三是展品的功能。一件文物的出土必然有著它自身獨(dú)特的功能，觀眾參觀博物館是為了增長(zhǎng)見(jiàn)識(shí)、了解史實(shí)。通過(guò)三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)生動(dòng)形象地還原文物展品的功能更能增加博物館展品的趣味性。

3.3 三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)指引博物館展示設(shè)計(jì)的發(fā)展方向

雖然三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與博物館的發(fā)展仍處于開(kāi)始階段，但是它對(duì)博物館的影響力不容小覷，甚至能指引博物館展示設(shè)計(jì)的未來(lái)發(fā)展方向。在科技是第一生產(chǎn)力的今天，博物館必然要向科學(xué)技術(shù)靠攏，甚至融為科技的一部分。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為博物館等地的文物保護(hù)與宣傳發(fā)揮了不可替代的作用，也為博物館的轉(zhuǎn)型提供了新思路，為觀眾帶來(lái)了視覺(jué)享受和深刻的教育意義。然而博物館展示設(shè)計(jì)并不能簡(jiǎn)單依靠展示形式的變化，想要長(zhǎng)久的吸引觀眾，發(fā)揮自身的教育意義就必須要挖掘文物的內(nèi)在故事，將文物實(shí)體所不能直觀展示的故事用三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)展現(xiàn)在觀眾面前，用科技的手段演繹文化的底蘊(yùn)。