VR/AR 技術(shù)在文物數(shù)字化展示中的應(yīng)用研究

李 鑫（天水市博物館，甘肅 天水 741000）

VR/AR技術(shù)不斷發(fā)展與應(yīng)用，呈現(xiàn)人機(jī)交互性、沉浸感等獨(dú)有特征，可以將現(xiàn)實(shí)生活元素最大化還原以及仿真，基于用戶情境，提供全新、立體、真實(shí)的感受，讓用戶能夠?qū)唧w細(xì)節(jié)進(jìn)行全方位觀察，深化認(rèn)知。博物館是展示文物的主要陣地，緊跟時(shí)代步伐以及民眾需求，全面探索“VR/AR+文物”數(shù)字化展示模式，力求打造更加完善的文物數(shù)字化展示體系，進(jìn)而為民眾提供一個(gè)集智能傳感、全方位交互、實(shí)時(shí)在線于一身的展示環(huán)境。其中，天水市博物館結(jié)合自身實(shí)際情況，對(duì)VR、AR等多種技術(shù)進(jìn)行了研究，以此為基礎(chǔ)，對(duì)線上展示進(jìn)行優(yōu)化與完善，目前已取得一定成效，可以為天水市文物全方位展示、推介、傳播等方面奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

一、“VR/AR+文物”數(shù)字化展示概述

VR/AR將互聯(lián)網(wǎng)與視覺(jué)傳達(dá)充分融合，并融入5G、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、高性能信息處理等技術(shù)，能夠進(jìn)一步完善文物數(shù)字化展示體系，并朝著智能化展示逐步邁進(jìn)?，F(xiàn)階段，“VR/AR+文物”數(shù)字化展示已經(jīng)用于各大博物館，并成為一種重要的發(fā)展模式，可以對(duì)文物相關(guān)的所有資源進(jìn)行系統(tǒng)化、高度化整合，為廣大民眾、企業(yè)以及政府等帶來(lái)更加豐富的服務(wù)?！癡R/AR+文物”數(shù)字化展示方式不僅高度融合了互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信等技術(shù)，而且對(duì)民眾參與互動(dòng)極為重視。從民眾角度來(lái)講，在手機(jī)移動(dòng)端、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的支持下，借助便攜式設(shè)備，可以更好地感知博物館所展示的文物信息；同時(shí)，民眾可以通過(guò)“VR/AR+文物”數(shù)字化展示平臺(tái)進(jìn)行實(shí)時(shí)互動(dòng)，這樣便可以讓博物館的文物真正走進(jìn)民眾視線，讓更多人對(duì)文物產(chǎn)生興趣，吸引其走進(jìn)博物館參觀實(shí)物，為形成“線上+線下”一體化博物館文物展示體系提供助力，此舉可謂博物館文物展示機(jī)制與展示技術(shù)的又一次革新。經(jīng)過(guò)“VR/AR+文物”數(shù)字化展示（圖1）的實(shí)踐，可以明確其具有拉動(dòng)力強(qiáng)、覆蓋面廣、融合度高、軟硬件兼?zhèn)涞葍?yōu)勢(shì)，可以在博物館文物展示中，發(fā)揮戰(zhàn)略性、全局性作用[1]。

圖1 “VR/AR+文物”數(shù)字化展示模擬圖

二、“VR/AR+文物”數(shù)字化展示的構(gòu)成要素

“VR/AR+文物”數(shù)字化展示的主要特征是基于互動(dòng)、感知等需求展示文物信息，其核心技術(shù)是移動(dòng)終端應(yīng)用平臺(tái)，而云計(jì)算則是基礎(chǔ)。作為一種嶄新的文物展示模式，其目的是為廣大民眾提供高效的信息化服務(wù)，目前該展示模式已經(jīng)與博物館管理、服務(wù)、營(yíng)銷等充分結(jié)合。以此為基礎(chǔ)，可有效推動(dòng)“VR/AR+文物”數(shù)字化展示模式的構(gòu)筑以及發(fā)展。對(duì)于“VR/AR+文物”數(shù)字化展示而言，其主要的構(gòu)成要素是館員、技術(shù)以及文物資源。

從實(shí)際情況來(lái)看，目前已經(jīng)有部分博物館以互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算為基礎(chǔ)，成功構(gòu)建了互聯(lián)網(wǎng)文物數(shù)字化展示平臺(tái)，主要是宣傳以及推廣文物信息；同時(shí)，與其他博物館等館所進(jìn)行合作，對(duì)資源進(jìn)行共享，可以進(jìn)一步整合“VR/AR+文物”數(shù)字化展示的相關(guān)資源，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一采集、分析、處理以及共享使用的目標(biāo)。在實(shí)踐過(guò)程中，部分博物館結(jié)合本館特色，利用現(xiàn)有條件打造了符合自身實(shí)際情況的“VR/AR+文物”數(shù)字化展示體系，覆蓋咨詢、引介、監(jiān)測(cè)、導(dǎo)購(gòu)、導(dǎo)覽、分析、評(píng)價(jià)、互動(dòng)等眾多環(huán)節(jié)，具有一定的競(jìng)爭(zhēng)力。在展示的過(guò)程中，部分博物館推出了很多特色服務(wù)，例如電子講解、線上定制、在線全息觀看、推送資訊等；同時(shí)，博物館文物展示場(chǎng)地逐步完善多種功能，例如增強(qiáng)通信信號(hào)、免費(fèi)高性能“Wi-Fi”、視頻監(jiān)控等[2]。

三、“VR/AR+文物”數(shù)字化展示的特征

與傳統(tǒng)博物館文物展示相比，“VR/AR+文物”數(shù)字化展示是以相關(guān)技術(shù)為基礎(chǔ)，并結(jié)合文物展示需求而不斷創(chuàng)新與升級(jí)的一種全新模式，不僅能夠充分保障展示質(zhì)量，而且可以營(yíng)造一個(gè)輕松、愉悅的氛圍，讓民眾獲得更好的體驗(yàn)。隨著時(shí)代的發(fā)展，大眾對(duì)博物館提出更高的要求，僅憑傳統(tǒng)經(jīng)營(yíng)模式，將難以推動(dòng)博物館高質(zhì)量發(fā)展，所以必須尋求轉(zhuǎn)型，而文物展示就是切入點(diǎn)，“VR/AR+文物”數(shù)字化展示就是轉(zhuǎn)型方向，其特征包括服務(wù)手段數(shù)字化（智能化）、服務(wù)空間虛擬化以及服務(wù)場(chǎng)地泛在化。

第一，“VR/AR+文物”數(shù)字化展示能夠突破傳統(tǒng)文物展示的場(chǎng)地空間限制，以互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)博物館文物資源進(jìn)行整合；同時(shí)，通過(guò)“VR/AR+文物”數(shù)字化展示相關(guān)軟件，為廣大民眾提供高效服務(wù)，而民眾可以隨時(shí)隨地體驗(yàn)。例如故宮博物院開(kāi)發(fā)的App及小程序，支持用戶直接在線瀏覽文物（圖2）。

圖2 基于App 以及小程序?yàn)g覽數(shù)字文物

數(shù)字化展示能夠讓博物館服務(wù)從實(shí)體場(chǎng)館朝著以民眾體驗(yàn)、需求為中心的方向全面轉(zhuǎn)移，也就是說(shuō)，服務(wù)將會(huì)緊緊圍繞民眾需求不斷優(yōu)化與調(diào)整，這樣做不僅拓展了服務(wù)范圍，還能夠提升服務(wù)質(zhì)量。

第二，“VR/AR+文物”數(shù)字化展示不局限于實(shí)體建筑空間。在各類技術(shù)的支持下，能夠讓服務(wù)空間虛擬化，不僅可以為大眾帶來(lái)全新、高效的文物展示服務(wù)；同時(shí)，在VR/AR技術(shù)的支持下，還可以讓大眾獲得高質(zhì)量的聽(tīng)覺(jué)體驗(yàn)以及聽(tīng)覺(jué)體驗(yàn)，使其能夠充分沉浸于博物館文物展示的場(chǎng)景之中（圖3），例如故宮博物院制作的VR影片《地下尋真》，觀眾可通過(guò)VR影片沉浸式體驗(yàn)考古遺址的宏大場(chǎng)景。

圖3 VR/AR 影片 《地下尋真》

第三，隨著文物數(shù)字化展示的實(shí)踐與改進(jìn)，人工智能技術(shù)被應(yīng)用到文物展示之中。這項(xiàng)技術(shù)加快了數(shù)字化展示朝著智能化展示轉(zhuǎn)型的進(jìn)程，通過(guò)智能技術(shù)，讓整個(gè)服務(wù)體系變得更加智能化。例如將傳統(tǒng)的博物館人工服務(wù)與管理與線上智能服務(wù)方式整合，可形成線上線下一體化的服務(wù)模式與管理模式。這種模式一方面可以對(duì)博物館所有資源進(jìn)行有效調(diào)動(dòng)，另外一方面可以極大地提升工作效率以及降低人力成本。此外，在大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)的支持下，博物館還可以精準(zhǔn)分析用戶數(shù)據(jù)，并計(jì)算提煉出有價(jià)值的信息，從而提供個(gè)性化、精準(zhǔn)化、數(shù)字化的文物展示服務(wù)[3]。

四、VR/AR技術(shù)在天水市博物館民族文物數(shù)字化展示中的應(yīng)用

天水市博物館認(rèn)識(shí)到VR/AR技術(shù)在文物展示中的作用，已經(jīng)開(kāi)始推行“VR/AR+文物”數(shù)字化展示，并取得了一定的成效。目前，該博物館已經(jīng)建立了數(shù)字化博物館，不僅是對(duì)博物館內(nèi)的文物進(jìn)行數(shù)字化展示，還將周邊的著名地標(biāo)以及背后歷史內(nèi)涵加以融合，建立了線上展示服務(wù)體系。整個(gè)應(yīng)用項(xiàng)目主要集中在數(shù)字化文物展示、博物館視頻、博物館全景線上展覽等領(lǐng)域。對(duì)于文物而言，VR/AR技術(shù)主要適用于復(fù)原與展示；同時(shí)，還可用于打造以及完善信息化系統(tǒng)，對(duì)于博物館形成完善的數(shù)字化、智能化展示體系有極大的幫助，具體如下：

（一）構(gòu)建虛實(shí)結(jié)合的數(shù)字系統(tǒng)

天水市博物館可以對(duì)當(dāng)前VR/AR技術(shù)、設(shè)備等現(xiàn)有情況進(jìn)行分析，結(jié)合“VR/AR+文物”數(shù)字化展示積累的經(jīng)驗(yàn)，可以進(jìn)一步構(gòu)建虛實(shí)結(jié)合的數(shù)字系統(tǒng)，例如博物館可以對(duì)天水市重點(diǎn)景物、文化街區(qū)等進(jìn)行三維建模以及仿真，以此為基礎(chǔ)，構(gòu)建了具有交互功能的虛擬歷史街區(qū)場(chǎng)景，民眾可以借助天水市博物館所提供的線上場(chǎng)景功能，在線沉浸于歷史街區(qū)以及文物中有關(guān)文物、故事等方面的探索。同時(shí)，通過(guò)三維數(shù)字系統(tǒng)，可以結(jié)合文物學(xué)、古代地理、考古學(xué)等學(xué)科，嘗試對(duì)已經(jīng)受損的一些文物、歷史街區(qū)等進(jìn)行修復(fù)，也就是結(jié)合三維虛擬仿真技術(shù)，恢復(fù)文物與街區(qū)面貌，突破線下時(shí)空的局限性，為民眾提供全新的、跨時(shí)空的、沉浸式的文物情境。在這個(gè)場(chǎng)景中，民眾可以結(jié)合歷史街區(qū)進(jìn)一步了解文物信息，這一點(diǎn)是傳統(tǒng)文物展示模式無(wú)法達(dá)到的。此外，博物館還可以通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，利用AR導(dǎo)覽以及LED屏等，在博物館內(nèi)部搭建全景、全息文物展示環(huán)境，讓民眾裸眼便可以感受3D效果。

（二）全息投影技術(shù)的應(yīng)用

“VR/AR+文物”數(shù)字化展示體系中，全息投影技術(shù)屬于常用技術(shù)之一，發(fā)揮著重要作用。博物館文物的展示過(guò)程往往會(huì)涉及歷史人物，因此可以嘗試基于全息投影技術(shù)打造“歷史名人穿越情境”，也就是在技術(shù)的支持下，將歷史名人“活化”，然后由其介紹文物。這樣可以充分提升文物展示的成效，讓民眾獲得更好的體驗(yàn)。

（三）文物三維數(shù)字體驗(yàn)

文物具有不可再生性、不可復(fù)制性的特征，利用VR/AR等技術(shù)，對(duì)文物進(jìn)行數(shù)字化展示，可以降低文物展示風(fēng)險(xiǎn)以及耗損。在“VR/AR+文物”數(shù)字化展示中，文物三維數(shù)字體驗(yàn)是一種新實(shí)踐，與博物館VR虛擬體驗(yàn)廳不一樣，文物數(shù)字體驗(yàn)可以應(yīng)用于每一個(gè)博物館。對(duì)于VR數(shù)字體驗(yàn)館而言，主要是借助VR/AR技術(shù)，結(jié)合文物做好三維交互設(shè)計(jì)；同時(shí)，需要融入文物相關(guān)故事，然后在虛擬建模技術(shù)的支持下，為民眾打造一個(gè)主題環(huán)境，使其獲得全新的體驗(yàn)。對(duì)于文物三維數(shù)字體驗(yàn)技術(shù)而言，主要是采用了兩種技術(shù)，即數(shù)字體驗(yàn)館內(nèi)容展現(xiàn)技術(shù)與遺存高清掃描技術(shù)。首先，對(duì)文物進(jìn)行三維掃描，構(gòu)建三維模型；其次，在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的支持下，構(gòu)建相應(yīng)的空間?；谌S掃描的虛擬空間，能夠?yàn)槊癖娞峁┮粋€(gè)仿真環(huán)境，其最大的優(yōu)勢(shì)在于可讓民眾沉浸于環(huán)境之中，借助小程序、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，全面了解文物相關(guān)的信息，在一定程度上能夠加深民眾對(duì)文物的了解。這種方式不僅可以讓民眾深入了解文物，而且可以有效節(jié)約相關(guān)成本[4]。

五、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在博物館文物展示中，VR/AR技術(shù)發(fā)揮著巨大作用。結(jié)合博物館發(fā)展以及民眾個(gè)性化需求，越來(lái)越多的博物館推出了“VR/AR+文物”數(shù)字化展示模式，在挖掘文物內(nèi)容的深度、創(chuàng)設(shè)文物展示模式與提升展示效果、滿足民眾個(gè)性化需求、激發(fā)民眾了解文物的興趣以及提升民眾了解文物的能力等方面有著非常重要的作用。對(duì)于天水市博物館而言，“VR/AR+文物”數(shù)字化展示還處于摸索階段，還需要更多的實(shí)踐與優(yōu)化，才能提升民眾對(duì)文物展示內(nèi)容的滿意度與認(rèn)可度。