新媒體時(shí)代虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在主題性展覽中的應(yīng)用探究

◎司 屹

(貴州廣播電視臺(tái)，貴州 貴陽(yáng) 550001)

引言

虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)為主題藝術(shù)展如何實(shí)現(xiàn)與藝術(shù)空間的空間互動(dòng)，增加現(xiàn)場(chǎng)觀眾的視覺(jué)體驗(yàn)提供了許多重要的技術(shù)支持。這種虛擬環(huán)境的沉浸式體驗(yàn)不僅應(yīng)該通過(guò)模擬人體設(shè)備的三維視覺(jué)和三維聽(tīng)覺(jué)來(lái)感知，還應(yīng)該通過(guò)三維嗅覺(jué)和三維觸覺(jué)感知，直接從多維度和全方位的角度來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，這意味著對(duì)與人相關(guān)的軟件和硬件設(shè)備的性能提出了更高的要求。

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述

(一)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)定義

隨著現(xiàn)代移動(dòng)多媒體計(jì)算及其應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、圖形技術(shù)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)和多媒體社交網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展等趨勢(shì)的變化，日益得到迅速深化與迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)的集成開(kāi)發(fā)及其應(yīng)用推廣工作正在逐步迅速展開(kāi)，進(jìn)入一個(gè)又一個(gè)更為豐富嶄新、復(fù)雜多樣的全新技術(shù)階段。虛擬現(xiàn)實(shí)計(jì)算機(jī)技術(shù)是作為造福人類(lèi)的一項(xiàng)現(xiàn)代最尖端和前沿新科技，融合和包含了包括計(jì)算機(jī)數(shù)字圖像信號(hào)采集及處理、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及仿真及測(cè)試系統(tǒng)技術(shù)、傳感器技術(shù)、顯示和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)工程和高性能計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及大規(guī)模并行與數(shù)據(jù)處理控制技術(shù)系統(tǒng)等多個(gè)現(xiàn)代新興數(shù)字信息技術(shù)分支，是指一種詮釋由高性能微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行仿真并生成數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)高新技術(shù)的仿真與模擬計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，從而極大程度地推進(jìn)虛擬仿真研究技術(shù)多方位的發(fā)展。因此，虛擬現(xiàn)實(shí)概念在現(xiàn)代英語(yǔ)詞匯中已發(fā)生重要變化，其中的虛擬概念具有一種錯(cuò)誤的含義，表明現(xiàn)實(shí)世界或真實(shí)環(huán)境通常是完全虛擬化的，不屬于真實(shí)生成，而是人造生成的，并且隱藏在了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部?，F(xiàn)實(shí)意味著完全真實(shí)，意味著是真實(shí)虛擬的世界或完全真實(shí)生成的虛擬環(huán)境。這兩個(gè)虛詞的正確組合應(yīng)當(dāng)是虛擬現(xiàn)實(shí)。這些翻譯應(yīng)當(dāng)表明，虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)該是一種人造生成、計(jì)算機(jī)真實(shí)生成出來(lái)的，存在于計(jì)算機(jī)的內(nèi)部真實(shí)的物理環(huán)境中。用戶可以輕松地直接進(jìn)入到這個(gè)真實(shí)環(huán)境當(dāng)中，并與之交互，從而會(huì)產(chǎn)生一種自己置身虛擬真實(shí)的環(huán)境里面的那種不切實(shí)際的真實(shí)感覺(jué)。

(二)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的本質(zhì)特征

英文英文作家Grigore Burdea 和評(píng)論家Philippe Coiffet 在他們著名的作品續(xù)作《Virtual Reality Technology》一書(shū)序言中指出，虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品具有下列三個(gè)重點(diǎn)且突出的技術(shù)特征：沉浸體感體驗(yàn)、交互性功能和可構(gòu)想性能力[1]。

沉浸感，也有人稱(chēng)為沉浸存在，是當(dāng)今虛擬現(xiàn)實(shí)發(fā)展的主要核心技術(shù)特征，指的是一個(gè)用戶可通過(guò)使用交互式顯示設(shè)備體驗(yàn)和體驗(yàn)自己使用的可感知顯示系統(tǒng)顯示在一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中效果逼真的程度。理想中的三維虛擬環(huán)境至少應(yīng)該做到使用戶感到難以真正區(qū)分真實(shí)錯(cuò)誤與虛幻錯(cuò)誤，以便讓用戶們可以能夠全身心地參與到通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件生成的各種3D 的虛擬環(huán)境世界中。環(huán)境世界中存在的所有事物的內(nèi)容都看起來(lái)比較真實(shí)，人們需要通過(guò)用眼睛、耳朵、手指等視覺(jué)器官操作，去實(shí)現(xiàn)這些感知。例如，助聽(tīng)器可以有效模擬人體自然呼吸的聲音和沖擊震動(dòng)的聲音，觸覺(jué)設(shè)備可以直接讓用戶親身體驗(yàn)。沉浸式的虛擬現(xiàn)實(shí)交互系統(tǒng)將是今后一種先進(jìn)、理想、復(fù)雜易用的交互式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)[2]，它通過(guò)使用一個(gè)封閉式的視圖顯示器和音響系統(tǒng)，將計(jì)算結(jié)果反饋傳送到計(jì)算機(jī)生成模型的愿景中，為用戶提供沉浸感，完全參與和盡享其中。

交互控制是指用戶可以在虛擬環(huán)境系統(tǒng)中設(shè)置被操縱對(duì)象的接觸度，可以使用各種專(zhuān)門(mén)控制的信號(hào)輸入設(shè)備和信息輸出設(shè)備，或者通過(guò)模擬自然界中人類(lèi)行為的觀察模式，實(shí)時(shí)接收虛擬環(huán)境中人的信號(hào)反饋的控制。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)將以另一種更接近自然的操作模式強(qiáng)調(diào)人體實(shí)體與真實(shí)虛擬世界之間的交互，并能熟練地使用身體動(dòng)作控制模擬身體結(jié)構(gòu)等多種自然技能方法來(lái)模擬和操作真實(shí)虛擬世界環(huán)境中存在的人體對(duì)象。例如，用戶將能夠嘗試用虛擬手直接觸摸虛擬環(huán)境中持有的虛擬物體，這不僅可以直觀地感覺(jué)到持有物體時(shí)的感覺(jué)，而且還可以清楚地感覺(jué)到物體本身的真實(shí)重量。在實(shí)際視覺(jué)系統(tǒng)中捕捉到的物體本身，也可以通過(guò)虛擬手的觸摸動(dòng)作立即移動(dòng)。

二、主題性展覽介紹

(一)主題性展覽的發(fā)展

隨著人類(lèi)現(xiàn)代文明經(jīng)濟(jì)社會(huì)各項(xiàng)事業(yè)的全面快速發(fā)展并不斷取得繁榮，人們?nèi)罕婇L(zhǎng)期以來(lái)對(duì)文物與藝術(shù)品的收藏心理和對(duì)收藏價(jià)值的追求趨勢(shì)日益突出，各種珍稀展品隨之層出不窮。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前為止，全球五大洲已經(jīng)成功組織與舉辦的37 屆大大小小的世界博覽會(huì)活動(dòng)中，主題性的展覽已經(jīng)有將近18 屆?，F(xiàn)在市面上比較廣泛的商業(yè)展示應(yīng)用的VR全息立體交互體驗(yàn)展廳，是利用了現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)多媒體技術(shù)，以包括文字、聲音、圖片、觸摸等內(nèi)容的立體全息3D 效果形式展現(xiàn)出來(lái)的作為一種知識(shí)文化的體驗(yàn)展示和歷史文明的傳承，利用國(guó)內(nèi)現(xiàn)有較先進(jìn)成熟的網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)技術(shù)，可真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代科技與人類(lèi)古老思想文化的對(duì)話，實(shí)現(xiàn)舊歷史文明與人類(lèi)新社會(huì)未來(lái)的無(wú)縫互動(dòng)連接，同時(shí)可使來(lái)這里參觀與考察學(xué)習(xí)的外國(guó)觀眾可以從中切身感受到東西方的文化藝術(shù)之間的和諧關(guān)系源遠(yuǎn)流長(zhǎng)、博大精深。豐富而多彩的視頻播放解說(shuō)，讓觀眾在PC 端和手機(jī)端同樣感受到數(shù)字VR 展廳的魅力。

(二)主題性展覽的重要性

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，各行各業(yè)拓展業(yè)務(wù)的手段越來(lái)越多。促銷(xiāo)手段、商業(yè)模式等都是這個(gè)時(shí)代的產(chǎn)物。展覽產(chǎn)生的新商業(yè)模式為許多新行業(yè)帶來(lái)了機(jī)遇。同樣，作為吸引游客的重要手段，科技館改造和豐富展覽內(nèi)容的重要手段，也是提高多個(gè)主題展覽社會(huì)影響力、滿足觀眾需求、增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)活力的有效途徑。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近年來(lái)，一些地方科技館根據(jù)自身的實(shí)際情況和特點(diǎn)，重點(diǎn)開(kāi)展主題展覽，取得了明顯成效。主題展覽在科普教育中的必要地位、社會(huì)效益和地位是不可或缺的。因此，只有不斷順應(yīng)時(shí)代潮流，以質(zhì)量和深度取勝，主題展廳才能充分調(diào)動(dòng)自身的積極影響，讓觀眾每次走進(jìn)展廳都耳目一新，給他們帶來(lái)新的收獲和感受，甚至讓觀眾對(duì)下一屆展覽有一些建議和期待。這樣，科技館的社會(huì)功能不僅被喚醒，而且展現(xiàn)出一種新的充滿活力的氛圍。只有這樣，才能走上一條良性的可持續(xù)發(fā)展之路。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在主題性展覽中的應(yīng)用特點(diǎn)

(一)虛擬性

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中最具顯著價(jià)值的重要特點(diǎn)無(wú)疑是虛擬性。在當(dāng)今新媒體時(shí)代，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過(guò)主題和展覽來(lái)創(chuàng)建一個(gè)虛擬環(huán)境，使人與計(jì)算機(jī)之間的互動(dòng)成為可能，使人們能夠直接參與到游戲中，并且彼此產(chǎn)生交互，讓其他參與者可以沉浸在自己設(shè)定下的虛擬的場(chǎng)景中。虛擬成像展示技術(shù)全面真實(shí)地還原出了真實(shí)展品的歷史性，突破了我國(guó)傳統(tǒng)的展覽活動(dòng)中實(shí)物展示手段的局限性，解決了傳統(tǒng)展覽中的空間、時(shí)間、材料、人力限制的問(wèn)題。虛擬化的演示能夠創(chuàng)造出來(lái)更多的場(chǎng)景化、情景化的展覽演示形式，以取代傳統(tǒng)展覽的沉悶、扁平的敘事方式，使整個(gè)展覽陳列更加完整立體，使現(xiàn)場(chǎng)參觀者能夠更加全面、直觀、清楚地了解到展覽活動(dòng)的所有主題內(nèi)容和活動(dòng)內(nèi)容。

(二)沉浸感

沉浸感是指讓人們能專(zhuān)注于了解當(dāng)前的目標(biāo)情況，并得到快樂(lè)和滿足，因此，忘記了現(xiàn)實(shí)世界。沉浸感通常指涉及另一個(gè)人情緒的各種感官經(jīng)驗(yàn)和心理認(rèn)知和體驗(yàn)，這實(shí)際上是感受強(qiáng)烈刺激并產(chǎn)生積極反應(yīng)或者產(chǎn)生消極的情緒體驗(yàn)的一個(gè)過(guò)程。虛擬技術(shù)增強(qiáng)了每位參與者在展覽和現(xiàn)場(chǎng)活動(dòng)的真實(shí)的感受，使他們從中能夠真正獲得各種的感官刺激體驗(yàn)，包括了聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)、觸覺(jué)和嗅覺(jué)。這種如同身臨其境的沉浸感讓眾多參觀者能夠享受樂(lè)趣，在娛樂(lè)過(guò)程中得到充分滿足。

(三)互動(dòng)性

在新媒體時(shí)代下的專(zhuān)題展場(chǎng)上，設(shè)計(jì)公司和企業(yè)投資者越來(lái)越注重人性化的設(shè)計(jì)，越來(lái)越注重獨(dú)特的思想情感表達(dá)和與參會(huì)者的交流、互動(dòng)與體驗(yàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)手段的普遍應(yīng)用使現(xiàn)場(chǎng)參與者能夠在參觀展覽的過(guò)程中，直接被置于同一個(gè)虛擬場(chǎng)景中，并最終在現(xiàn)實(shí)人設(shè)與虛擬場(chǎng)景之間創(chuàng)造更為直接有效的互動(dòng)體驗(yàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)互動(dòng)技術(shù)不僅可以為用戶提供各種個(gè)性化設(shè)計(jì)的體驗(yàn)虛擬現(xiàn)實(shí)的互動(dòng)方式，參與者還可以隨意根據(jù)自己喜歡的行為去參與各種展覽和活動(dòng)內(nèi)容，并實(shí)現(xiàn)觀眾之間的互動(dòng)。

(四)創(chuàng)造性

借助虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，主題展覽能使其表現(xiàn)更加自由和個(gè)性化，創(chuàng)造了抽象的概念。在這種虛擬展覽環(huán)境設(shè)計(jì)中，一些制作展覽零件的專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)師可以提供出來(lái)許多的可能性，參與者可以隨時(shí)隨地通過(guò)自己更喜歡的角度和其他各種創(chuàng)意想法而自由選擇自己如何來(lái)參與這場(chǎng)展覽制作過(guò)程，最終的展示效果完全取決于各個(gè)參與者的創(chuàng)造力和想象力。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的創(chuàng)造性運(yùn)用為主題展覽活動(dòng)帶來(lái)了更多新的可能性。

四、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用

(一)在文物古跡與文化遺產(chǎn)保護(hù)開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是在古典文化保護(hù)修復(fù)工程和歷史紀(jì)念碑設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)研究方面的重要的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用，可以直接用來(lái)跟蹤預(yù)測(cè)虛擬歷史環(huán)境中的歷史修復(fù)進(jìn)程和人類(lèi)發(fā)展進(jìn)步活動(dòng)，通過(guò)各種虛擬環(huán)境實(shí)驗(yàn)，以獲得系統(tǒng)、及時(shí)、科學(xué)的結(jié)果反饋，最終總結(jié)提煉出一個(gè)最佳的解決方案。此外，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也可以實(shí)時(shí)為普通觀眾展示歷史文物和歷史紀(jì)念碑的恢復(fù)和外觀，并能夠深入實(shí)地實(shí)現(xiàn)虛擬歷史游覽。例如，敦煌莫高窟壁畫(huà)如夢(mèng)似幻，虛擬莫高窟的展覽可以讓觀眾聽(tīng)到中國(guó)幾千年文明史的神奇古韻，欣賞飛天之彩舞，近距離接觸飛天壁畫(huà)那生動(dòng)美麗的藝術(shù)細(xì)節(jié)[3]。虛擬數(shù)字展示技術(shù)在為現(xiàn)場(chǎng)觀眾提供一種真實(shí)的體驗(yàn)?zāi)Ｊ降耐瑫r(shí)，也有助于加強(qiáng)文物古跡數(shù)據(jù)的科學(xué)保護(hù)，減少現(xiàn)場(chǎng)游客中不文明行為的發(fā)生，緩解現(xiàn)實(shí)中的旅游資源壓力，而且數(shù)據(jù)信息和古代文化文物遺址的文物信息可以通過(guò)數(shù)字方式來(lái)真正地實(shí)現(xiàn)信息資源的科學(xué)共享使用和保存。

增強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是指一種可實(shí)時(shí)計(jì)算圖像中的物體位置范圍和傾斜角度并可添加到該物體圖像、視頻和3D 模型當(dāng)中的新技術(shù)。這項(xiàng)新技術(shù)的商業(yè)目標(biāo)是通過(guò)在手機(jī)屏幕上重新設(shè)置另一個(gè)虛擬世界，并能夠與之產(chǎn)生交互。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的出現(xiàn)打破了這一傳統(tǒng)界限。虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)在數(shù)字博物館項(xiàng)目中廣泛開(kāi)展應(yīng)用，不僅可為體驗(yàn)者帶來(lái)一種身臨其境、強(qiáng)烈逼真的沉浸體驗(yàn)感，更將讓博物館文化遺產(chǎn)保護(hù)煥發(fā)出蓬勃的強(qiáng)大生命力，真正做到讓文化遺產(chǎn)“活”起來(lái)，真正成為全人類(lèi)可以“擁有”的文化遺產(chǎn)。借助科技的力量，相信博物館會(huì)越來(lái)越大放異彩。

(二)在展覽空間中的應(yīng)用

展覽空間中的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和其它三維互動(dòng)虛擬的展覽空間相比，形式表達(dá)上要更顯逼真而有趣，可以全方位滿足廣大參觀者的多種感官體驗(yàn)需求，多重感官刺激的體驗(yàn)感可以使廣大觀眾產(chǎn)生更豐富、深刻、立體的藝術(shù)印象，達(dá)到了在三維展示的設(shè)計(jì)流程中有效傳遞展示信息效果的目的。展廳內(nèi)將首次公開(kāi)播放中國(guó)海底三維影像，將在世界海洋博物館開(kāi)幕的序幕暨演出過(guò)程中首次現(xiàn)場(chǎng)播放，能夠再次帶領(lǐng)億萬(wàn)中國(guó)大陸觀眾一起重新走進(jìn)中國(guó)海洋文明史。當(dāng)視頻鏡頭中的第一艘中國(guó)籍商船沉入茫茫的大海時(shí)，展廳門(mén)前一座巨大的海底噪音展示墻就將緩緩打開(kāi)，隨著整個(gè)故事劇情線條的層層推進(jìn)發(fā)展，觀眾會(huì)被鏡頭引導(dǎo)并深入?yún)⒂^到那個(gè)充滿著海底噪音的實(shí)體展廳。

例如，倫敦博物館和“創(chuàng)造現(xiàn)代世界”(make modern world)開(kāi)發(fā)了另一個(gè)名為增強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)(augmented virtual reality)的應(yīng)用程序，以協(xié)助展覽。電視臺(tái)使用主持人作為虛擬評(píng)論員，模擬和解釋整個(gè)展覽區(qū)和相關(guān)展品的環(huán)境，并在參觀期間接待游客。你會(huì)在博物館的地板上找到一個(gè)特殊的標(biāo)記來(lái)打開(kāi)申請(qǐng)。悉尼電力博物館和倫敦博物館的游客還可以看到不同時(shí)期的老城區(qū)景觀的堆疊照片，這些照片可以直接在智能手機(jī)或者電視顯示屏上顯示，并展示在同一歷史遺址上。此外，還可以實(shí)現(xiàn)記錄當(dāng)前歷史的社會(huì)現(xiàn)實(shí)圖像與歷史繪畫(huà)形式與增強(qiáng)環(huán)境寫(xiě)實(shí)性的特點(diǎn)相結(jié)合，讓用戶能夠充分記住一段時(shí)間的歷史，從而面對(duì)人類(lèi)當(dāng)前生活和歷史事件以及整個(gè)人類(lèi)思想可能發(fā)生的深刻的社會(huì)變化。

(三)商業(yè)產(chǎn)品展示中的應(yīng)用

商業(yè)產(chǎn)品展示活動(dòng)的一個(gè)主要目的在于可以直接通過(guò)對(duì)虛擬實(shí)物產(chǎn)品的直觀形象展示，直接收集用戶信息數(shù)據(jù)，并通過(guò)良好的產(chǎn)品互動(dòng)體驗(yàn)來(lái)有效刺激產(chǎn)品消費(fèi)。虛擬現(xiàn)實(shí)顯示器突破了傳統(tǒng)的平面展示的功能局限，解決了傳統(tǒng)產(chǎn)品中缺乏真實(shí)感的問(wèn)題。例如，奧迪使用Oculus Rift 設(shè)備可為客戶提供虛擬的購(gòu)車(chē)體驗(yàn)，客戶也可以通過(guò)模擬自己坐在車(chē)?yán)镄旭偟恼鎸?shí)行車(chē)場(chǎng)景，可以控制方向盤(pán)以使其停止工作，來(lái)自車(chē)輛細(xì)節(jié)處的聲音反饋效果也都非常真實(shí)，客戶可以享受更加身臨其境的體驗(yàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用針對(duì)無(wú)法試駕的客戶，滿足客戶個(gè)性化購(gòu)車(chē)服務(wù)，推動(dòng)其消費(fèi)成功，為客戶提供激動(dòng)人心的駕駛體驗(yàn)。

五、結(jié)語(yǔ)

隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的出現(xiàn)，展覽中的設(shè)計(jì)藝術(shù)正在朝著一種更加符合人性化設(shè)計(jì)的方向快速發(fā)展，讓人們得以更好地欣賞與享受展覽藝術(shù)。在當(dāng)今新媒體技術(shù)良好發(fā)展的環(huán)境中，設(shè)計(jì)師需要充分利用虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)工具，來(lái)實(shí)現(xiàn)好的想法，創(chuàng)造偉大的作品。