物聯(lián)網(wǎng)時代下虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在博物館空間設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

黃智孟 宋琳琳 梁燕敏

摘要：物聯(lián)網(wǎng)時代的到來，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、傳感技術(shù)以及三維成像技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展極大地拓展了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，逐漸融入人們的日常生活。博物館作為展示人類文明的窗口，建造數(shù)量呈逐年上升的趨勢，然而相關(guān)質(zhì)量卻沒有跟上，極大地影響了觀者對博物館空間游覽的熱情和期待。目前，雖然具有先見的博物館已經(jīng)將此虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到空間設(shè)計(jì)中為展陳添磚加瓦，但卻并沒有普及，仍處于探索階段?；诖耍恼绿接懭绾握_地將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到博物館空間設(shè)計(jì)中，并提出了相關(guān)應(yīng)用的原則，以上海豫園的VR敦煌展以及中國園林博物館開展的《“看見”圓明園》等為實(shí)例，希望能為博物館空間應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；博物館；空間設(shè)計(jì)；沉浸式體驗(yàn)

中圖分類號：TN915.03文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

物聯(lián)網(wǎng)作為新一代信息技術(shù)的重要組成部分，它的產(chǎn)生和發(fā)展在帶來第三次信息化發(fā)展浪潮的同時，還引發(fā)一場改變現(xiàn)代社會活動和生產(chǎn)生活方式的技術(shù)變革，通過現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)、智能感知和自動化聚合與集成技術(shù)，將互聯(lián)網(wǎng)與物連接，甚至與人相聯(lián)系，從而打造了一個萬物萬聯(lián)的智慧世界。在這樣的時代背景推動下，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)而建立起來的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、傳感技術(shù)以及三維成像技術(shù)有了進(jìn)一步發(fā)展，使虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為使用者提供一個可看、可聽和可互動的“沉浸式”空間環(huán)境成為可能，其應(yīng)用領(lǐng)域隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展也在不斷地擴(kuò)展。博物館作為一個國家文明發(fā)展的重要見證，不僅僅是文物展出和儲藏的空間，還承擔(dān)著向大眾和社會傳播歷史文化的責(zé)任，對于我國的教育和文化事業(yè)至關(guān)重要。因此，它更需要采用先進(jìn)的科技手段以達(dá)到更好的科普效果。2021年，國家文物局官網(wǎng)發(fā)布的《關(guān)于推進(jìn)博物館改革發(fā)展的指導(dǎo)意見》提出，實(shí)施 “博物館+”戰(zhàn)略，通過互聯(lián)網(wǎng)傳播等方式盤活館藏資源，這為博物館的發(fā)展指明了方向。

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality， VR）是一門集仿真技術(shù)、人機(jī)接口、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等于一體的綜合性的信息技術(shù)。它可以創(chuàng)建一種“視覺+聽覺+觸覺”的虛擬環(huán)境，是一種實(shí)現(xiàn)多源信息融合的、交互式的三維動態(tài)視景和實(shí)體行為的系統(tǒng)仿真［1］。這樣的仿真技術(shù)使虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)擁有三大核心特點(diǎn)，即交互性、沉浸性和構(gòu)想性的“3I”特征［2］。其類型按照技術(shù)的不同，可分為沉浸型、簡易型、共享型和增強(qiáng)型。其中，沉浸型是一種高級又相對復(fù)雜的系統(tǒng)，起步晚，但應(yīng)用前景廣［3］。目前來看，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在虛擬景區(qū)、虛擬歷史遺跡等方面。作為本文研究的重點(diǎn)博物館空間，其應(yīng)用早在2015年就已有先例。世界四大博物館之一的大英博物館曾推出了一種全新的互動展覽方式。用戶通過控制器就可查看館中的藏品，甚至可以感受觸摸的感覺，這為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在博物館空間設(shè)計(jì)提供了好的樣本［4］。

2 博物館空間設(shè)計(jì)應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的必要性

2.1 空間展示形式缺乏新意

博物館空間展示形式是展示內(nèi)容“物化”和“落地”的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是觀者與展示內(nèi)容溝通的橋梁［5］。當(dāng)下大多數(shù)博物館的空間展示形式停留在傳統(tǒng)單一的靜態(tài)展示，通常在展品一側(cè)的標(biāo)簽上加上大段晦澀難懂的文字說明，或者在展陳中設(shè)置玻璃、圍欄等，以平鋪直敘的方式闡述原理或介紹其發(fā)展歷史。這樣既阻礙了觀者與展品之間的溝通，又十分枯燥，很容易導(dǎo)致觀眾失去閱讀和參觀的興趣。

2.2 空間展示形式與內(nèi)容不協(xié)調(diào)

博物館空間展示形式與內(nèi)容的關(guān)系是既獨(dú)立又統(tǒng)一，二者是一個不可分割的整體，內(nèi)容的展示需要借助形式這個載體，同時形式的選擇取決于展示內(nèi)容。然而，我國大部分博物館展陳設(shè)計(jì)缺乏對內(nèi)容的深入了解，對于展示形式是否滿足展品的展示需求缺乏考慮，使得設(shè)計(jì)出來的展示空間往往存在形式與內(nèi)容不協(xié)調(diào)的問題，觀者在參展后，對獲取的信息也是一知半解。

2.3 情感化設(shè)計(jì)不足

情感是參觀過程中最為不可或缺的環(huán)節(jié)，它源于觀者與展品之間所產(chǎn)生的共鳴，這是由知覺體驗(yàn)引發(fā)的最高層次體驗(yàn)，讓人們可以了解展示背后設(shè)計(jì)者所表達(dá)的精神內(nèi)涵。然而，在大多數(shù)博物館空間設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者缺乏對設(shè)計(jì)對象定位的觀念，忽視展品與觀者之間的交互問題，使觀者與博物館空間處于被割裂的狀態(tài)，導(dǎo)致觀者無法達(dá)到情感層面的共鳴。

3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在博物館空間設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

虛擬現(xiàn)實(shí)作為一種可以輔助博物館空間展示的技術(shù)，最大的優(yōu)勢就是彌補(bǔ)傳統(tǒng)展示中諸多的缺憾，使觀眾不但可以簡單了解相關(guān)知識，還可以融入展覽后與展品進(jìn)行互動，體驗(yàn)展品背后的歷史和文化［6］。如何正確地將其應(yīng)用到博物館空間設(shè)計(jì)中，是此次研究的重點(diǎn)。本文在分析博物館現(xiàn)狀問題的基礎(chǔ)上，提出了3條與其相適應(yīng)的應(yīng)用原則并以相關(guān)實(shí)例加以說明。

3.1 應(yīng)用原則

3.1.1 重視展示內(nèi)容策劃原則

展示內(nèi)容是空間設(shè)計(jì)定位和創(chuàng)意的根本，是升華內(nèi)涵的基礎(chǔ)，因此在策劃展示內(nèi)容時切勿隨大流，應(yīng)緊扣自身的特點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)的特點(diǎn)，進(jìn)行合理的虛擬現(xiàn)實(shí)展項(xiàng)設(shè)計(jì)。在這個過程中，要注意兩點(diǎn)：（1）要分清虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與多媒體技術(shù)的差別，避免照搬以往的設(shè)計(jì)思路；（2）切勿過分追求新穎，應(yīng)該基于自身特點(diǎn)，合理應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。

3.1.2 展示形式與內(nèi)容相一致原則

博物館空間設(shè)計(jì)過分追求展示形式的視覺效果，可能會導(dǎo)致與內(nèi)容相脫離，使得空間形式成為內(nèi)容的牢籠。在虛擬現(xiàn)實(shí)展現(xiàn)設(shè)計(jì)中，要避免形式與內(nèi)容不一致的問題，采用的虛擬展示形式是否符合內(nèi)容、是否符合自身的環(huán)境是首先需要考慮的［7］。另外，基于展品本身的特征，每個品類的展品對形式的需求不同，因此，在應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)時，應(yīng)選擇與內(nèi)容相適應(yīng)的形式。

3.1.3 情景營造的逼真性原則

場景的真實(shí)感越強(qiáng)，觀者的代入感和體驗(yàn)感就會越強(qiáng)烈。如何打造虛擬場景的真實(shí)性，主要通過以下幾點(diǎn)：（1）虛擬展示項(xiàng)目需要與真實(shí)世界的數(shù)據(jù)體系相同，不然會造成觀者的認(rèn)知偏差；（2）提高觀者與場景交互的自然性，將相關(guān)信息實(shí)時反饋給體驗(yàn)中的觀者并精簡交互動作；（3）利用情感仿生代理引起觀者的情感共鳴，通過模擬現(xiàn)實(shí)世界人的行為動作，實(shí)現(xiàn)與人自然親切的交流。

3.2 應(yīng)用實(shí)例

目前，我國博物館的設(shè)計(jì)中虛擬現(xiàn)實(shí)的展現(xiàn)主要體現(xiàn)在實(shí)境和虛境兩個方面，二者各有側(cè)重，互相成就。其中，實(shí)境指的是虛擬游覽現(xiàn)實(shí)存在的展品或博物館。首先是展品的虛擬，最具有代表性的實(shí)例就是上海豫園的VR敦煌展。通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在敦煌眾多石窟中，選擇6個最具代表性的石窟進(jìn)行了藝術(shù)創(chuàng)作，為觀展者打造一個既真實(shí)又夢幻的景象，觀眾可以領(lǐng)略悠久燦爛的中國文化。觀者只需帶上VR眼鏡，就可清晰地看到莫高窟壁畫中的細(xì)膩之處，它會依據(jù)觀者目視點(diǎn)的移動以及壁畫和穹頂上的標(biāo)記點(diǎn)，將壁畫中的飛天佛像、山水鳥獸等畫面降落在觀者面前。另外，長廊的墻面通過影像融合技術(shù)被制作成了4幅具有代表性的壁畫。畫中的“九色鹿”等似乎要從墻里跳躍而出。地面還設(shè)置了互動技術(shù)。通過雷達(dá)捕捉和系統(tǒng)識別，觀者每走一步，腳下就會生出一團(tuán)粉色桃花。此次展覽的成功舉辦，一方面使不能移動或者不便移動的文物，實(shí)現(xiàn)了跨地區(qū)的展出；另一方面，讓觀者可以更加細(xì)致地了解到不能近距離觀看的文物。

實(shí)境的虛擬現(xiàn)實(shí)還有一種更為常見的方式，即線上對博物館進(jìn)行虛擬，使人們足不出戶就在博物館的海洋里徜徉。為了讓更多的觀眾走進(jìn)博物館，“云展覽”逐漸成為博物館服務(wù)的新形式。例如：廣東省博物館通虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和全景技術(shù)將展館“搬運(yùn)”到線上，打破了線上與線下、時間和空間的界限。人們只需打開廣東省博物館的網(wǎng)站，進(jìn)入虛擬展廳，就可以觀看該館精心布置的29個虛擬展覽，有粵藏宋元書畫展、中國水陸畫展、紅樓文化展、廣作家具展以及潮州木雕展等。通過鼠標(biāo)操作和畫面提示，觀者可進(jìn)入館內(nèi)，360度轉(zhuǎn)換視角，細(xì)致觀察玻璃背后的展品。這既可以讓人們隔著屏幕一覽文物的風(fēng)采、感受文化遺產(chǎn)的魅力，在拉近人與藏品距離的同時，還可以讓傳統(tǒng)文化插上科技的翅膀，讓文物“活”起來。南越王墓博物館采取同樣的方式，將墓室虛擬展示在線上，讓因保護(hù)文物而無法親身體驗(yàn)的游客可以感受南越王墓的風(fēng)采。

中國的文化遺產(chǎn)極為豐富，其歷史文化價值更是吸引了來自五湖四海的無數(shù)游客［8］。然而，對于那些因?yàn)闅v史原因和技術(shù)原因，觀者無法觀看的文化遺產(chǎn)，博物館可通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將其帶到觀者面前。因此，博物館空間中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)展示的虛境是指已經(jīng)不存在或者未開發(fā)文物的復(fù)原。例如，中國園林博物館開展的《“看見”圓明園》，該展覽借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對因被毀已不存在的圓明園中的正大光明、勤政親賢、方壺勝境、西洋樓、海岳開襟等26個景區(qū)，以“園居理政”“暢襟仙境”“西風(fēng)東納”三大主題進(jìn)行了復(fù)原，通過實(shí)體搭建與VR結(jié)合的方式，再現(xiàn)萬園之園的恢宏景色，使觀者在展廳中看到“再現(xiàn)”的歷史場景，從而獲得沉浸式的虛擬游覽。和以往展覽的不同的是，游客除了可以身臨其境般看到園林之景、建筑物外，還可以觀看園內(nèi)各種各樣的藏品，包括清代官方建筑圖紙復(fù)制品、奧地利藝術(shù)家以復(fù)原成果為基礎(chǔ)繪制的系列銅版畫作品等。此外，博物館為游客展現(xiàn)皇家對尋找桃花源意境在園林上的表達(dá)，在一層大廳以圓明園四十景之一的“武陵春色”為藍(lán)本，設(shè)置了一處園林藝術(shù)體驗(yàn)中心。

對因特殊原因仍未被挖掘的秦始皇地宮進(jìn)行的虛擬現(xiàn)實(shí)還原以及近年來湖南省博物館推出的《國寶迷蹤》項(xiàng)目，都運(yùn)用了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。其中，《國寶迷蹤》是虛境空間的展示，是目前國內(nèi)最大的VR歷史博物館體驗(yàn)項(xiàng)目，由虛擬動點(diǎn)聯(lián)合虛境科技共同打造而成。該項(xiàng)目通過66臺虛擬動點(diǎn)的OptiTrack主動式紅外攝像機(jī)定位還原了這場時空旅行，并在途中加入1∶1復(fù)原好的14組文化道具，讓人們通過識別影像穿越到過去，置身于晚商的廳堂，依靠視覺和動作的捕捉技術(shù)，身臨其境般來回走動，觀賞精美青銅器的同時，需要完成尋寶任務(wù)，找到因時空錯亂丟失的西漢漆盤，之后再由時光穿梭機(jī)一步步帶領(lǐng)人們穿越不同時空完成節(jié)點(diǎn)任務(wù)，直到找到漆盤并讓其重回西漢。此項(xiàng)目以宏大的視角和逼真的感知再現(xiàn)了那個時期絢爛多彩的文明，不僅可以讓人們深刻體會晚商至西漢時期的生產(chǎn)生活場景，還可以讓人們親手觸摸到這些文物，感受其紋理和外觀，甚至可以體驗(yàn)到逼真、刺激的弓弩戰(zhàn)爭。從側(cè)面可以看出，它的落地，正是科技與傳統(tǒng)文化融合的標(biāo)志，成為了歷史博物館展陳方式的重要里程碑。這也更加說明了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在博物館空間設(shè)計(jì)中的應(yīng)用不僅可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)展示的不足，在豐富其表現(xiàn)形式的同時，還能加強(qiáng)觀者與展品的交流與互動。

4 結(jié)語

目前，雖然虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在博物館空間設(shè)計(jì)中的應(yīng)用并不多見，且多視為博物館空間設(shè)計(jì)中填補(bǔ)傳統(tǒng)展示漏洞的手段，視覺效果的表達(dá)上也處于起步階段，需要借助相關(guān)碩大和笨重的設(shè)備才能實(shí)現(xiàn)，但是它的發(fā)展前景十分可觀，未來可能會引起一場展覽方式和藝術(shù)表達(dá)上的變革。另外，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)集成了多種新興技術(shù)和設(shè)計(jì)理念，未來在博物館展項(xiàng)設(shè)計(jì)過程中可能會遇到更多的挑戰(zhàn)。

參考文獻(xiàn)

［1］王希凝，黃海燕.基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的博物館展示設(shè)計(jì)［J］.大眾文藝，2014（1）：76-77.

［2］韋艷嬌.沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)課堂設(shè)計(jì)方案研究［D］.上海：上海師范大學(xué)，2017.

［3］李金文.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在博物館展覽中的應(yīng)用［J］.中國信息化，2017（11）：77-79.

［4］王旦.課堂的拓展：中英博物館教育比較研究［D］.無錫：江南大學(xué)，2017.

［5］鄒昱豐.論虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)在博物館空間藝術(shù)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用［D］.蘇州：蘇州大學(xué)，2017.

［6］盧凱風(fēng).虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在博物館展示中的應(yīng)用研究［J］.大眾文藝，2018（16）：54.

［7］馬萌.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在博物館展陳設(shè)計(jì)中的應(yīng)用［J］.文物鑒定與鑒賞，2018（5）：123-125.

［8］王圣潔.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在博物館展示設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究［D］.無錫：江南大學(xué)，2018.

（編輯 王永超）