檔案數(shù)字展廳的開發(fā)與實(shí)踐研究

李寶玲　郭立鑫

關(guān)鍵詞：中福公司；檔案史料；檔案展覽；數(shù)字展廳；虛擬現(xiàn)實(shí)；敘事建構(gòu)；創(chuàng)意；文化傳播

數(shù)字展廳是利用數(shù)字技術(shù)構(gòu)建的展覽空間，它滿足用戶在網(wǎng)絡(luò)或者特定的軟件環(huán)境中進(jìn)行瀏覽和互動(dòng)，使得用戶在虛擬世界里，近距離感受檔案獨(dú)特的文化魅力，全方位了解檔案蘊(yùn)含的歷史知識(shí)。因此，數(shù)字展廳在降低實(shí)體布展成本、提高布展效率、減少實(shí)體檔案損害風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)，也推動(dòng)了檔案展品的文化傳播，是未來“元宇宙”環(huán)境下檔案策展的重要應(yīng)用。

1 代表性數(shù)字展廳案例調(diào)研

近年來，國(guó)內(nèi)檔案館在積極開展檔案虛擬展覽研究，[1]但從收錄論文來看，停留在理論層面研究居多，展廳系統(tǒng)開發(fā)和應(yīng)用實(shí)踐研究偏少。本文選取國(guó)內(nèi)博物館、檔案館等領(lǐng)域的代表性數(shù)字展廳案例，從展廳功能、敘事方式、呈現(xiàn)形式等進(jìn)行剖析，提取共性特征，為開發(fā)數(shù)字展廳系統(tǒng)和搭建檔案數(shù)字展廳提供借鑒。

中國(guó)國(guó)家博物館數(shù)字展廳目前設(shè)有七十多個(gè)不同專題的虛擬展廳，總體呈現(xiàn)技術(shù)先進(jìn)，內(nèi)容豐富，觀眾能夠與藝術(shù)品和文物進(jìn)行放大、旋轉(zhuǎn)等互動(dòng)，視覺、排版、配色、字體大小等感受良好。蘇州非遺數(shù)字博物館數(shù)字展廳搭載于蘇州非物質(zhì)文化遺產(chǎn)信息網(wǎng)，設(shè)有實(shí)體全景展廳、精品3D展廳和專題展廳，3D展廳對(duì)82個(gè)非遺作品進(jìn)行圖文詳述及三維建模展示，并配有普通話和蘇州話講解。中國(guó)傳統(tǒng)音樂錄音檔案數(shù)字展廳基于H5技術(shù)，區(qū)分古代音樂、民間歌曲、曲藝音樂等9個(gè)主題，每個(gè)主題下展示了不同藝人不同曲目的錄音檔案，可在線播放展示。中國(guó)第二歷史檔案館數(shù)字展廳采用純3D虛擬打造，建筑裝飾風(fēng)格唯美，分為多個(gè)專題，展品可在墻壁、陳展柜上進(jìn)行展示，并可以自由更換。

2 數(shù)字展廳的典型特征

案例調(diào)研中的數(shù)字展廳屬于H5線上展廳，包含了文件、圖片、音視頻、實(shí)物多種類型展品，涉及不同領(lǐng)域。從布展效果看，數(shù)字賦能展陳空間，能夠讓展品釋放出強(qiáng)勁活力，視覺效果的體驗(yàn)魅力和展陳內(nèi)容的創(chuàng)意呈現(xiàn)，使得參觀者能夠收獲數(shù)字化體驗(yàn)的樂趣，實(shí)現(xiàn)了檔案展品與數(shù)字技術(shù)的完美融合，總體有五個(gè)特征值得借鑒。一是觀展便捷化。通過在展廳界面底部或側(cè)面設(shè)置瀏覽導(dǎo)航，讓觀展快捷方便，一鍵式到達(dá)感興趣展覽版塊，觀眾更具選擇權(quán)。二是展品建?；?。案例展廳普遍采用立體化建?；虺尸F(xiàn)手法，全方位展示展廳及展品特點(diǎn)，展廳和展品立體化特色，增強(qiáng)了展品的生動(dòng)性、觀賞性、趣味性。三是展廳全景化。大部分云展案例均是以實(shí)際展覽為依據(jù)，基于H5三維網(wǎng)頁(yè)技術(shù)，展示信息存儲(chǔ)在云端，通過VR全景展廳實(shí)現(xiàn)與實(shí)物場(chǎng)景一體化，部分采用虛擬人等技術(shù)，來提供高度真實(shí)的現(xiàn)場(chǎng)體驗(yàn)。四是敘事主題化。基于展覽主題，案例均對(duì)實(shí)物及圖片檔案素材進(jìn)行篩選，形成不同子主題素材集合，每個(gè)子主題再按照展陳大綱的構(gòu)建需要，結(jié)合云展規(guī)模，對(duì)展品進(jìn)行取舍，最大程度詮釋展覽主題。五是策展流程化。案例展廳制作流程大致為四步：即敘事準(zhǔn)備、數(shù)字還原、引擎支撐和功能開發(fā)。

3 數(shù)字展廳系統(tǒng)的開發(fā)邏輯

本文以此為基礎(chǔ)對(duì)數(shù)字展廳系統(tǒng)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，通過空間可視化技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，集成VR、AR、MR和XR等，實(shí)現(xiàn)用戶“自主交互式布展”“安全可控下發(fā)布”“素材增長(zhǎng)式管理”“三維沉浸式觀展”等功能，以先進(jìn)數(shù)字技術(shù)推動(dòng)檔案資源開發(fā)利用方式轉(zhuǎn)型升級(jí)。

3.1 應(yīng)用架構(gòu)。本文搭建的數(shù)字展廳系統(tǒng)，以WebGL、JS和HTM5空間可視化技術(shù)以及3R虛擬交互技術(shù)為核心，在顧及本機(jī)調(diào)度、內(nèi)存優(yōu)化、實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)傳輸能力、Web三維呈現(xiàn)能力等性能基礎(chǔ)上，對(duì)三維數(shù)據(jù)空間索引、三維數(shù)據(jù)壓縮傳輸、Web3D數(shù)據(jù)展示、三維LOD調(diào)度等相關(guān)算法進(jìn)行深度優(yōu)化，其系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)如圖1所示。

3.2 技術(shù)結(jié)構(gòu)。展廳系統(tǒng)充分考慮不同檔案展廳需求，以前后端分享模式開發(fā)，其技術(shù)結(jié)構(gòu)如圖2所示。系統(tǒng)前端使用JavaScript語(yǔ)言以及Vue.js框架開發(fā)，并引入TypeScript開源編程語(yǔ)言，保證即使在業(yè)務(wù)復(fù)雜度高的情況下，前端程序依舊能夠保障代碼的標(biāo)準(zhǔn)性和可靠性。系統(tǒng)后端使用Java語(yǔ)言以及Spring Boot框架開發(fā)，支持微服務(wù)。開發(fā)語(yǔ)言及框架支持標(biāo)準(zhǔn)HTML5，支持云原生架構(gòu)方法，在單個(gè)應(yīng)用中可包含眾多松散耦合且可單獨(dú)部署的小型組件或服務(wù)，前后端之間使用WebAPI進(jìn)行通訊。

系統(tǒng)最終部署時(shí)，以Nginx、Gateway相結(jié)合的方式，即以高性能的HTTP反向代理web服務(wù)器和網(wǎng)關(guān)組合形式，為用戶提供穩(wěn)定可靠的分布式服務(wù)，支持快速擴(kuò)容、故障轉(zhuǎn)移等。展廳系統(tǒng)以Nginx反向代理為統(tǒng)一通訊入口點(diǎn)，同時(shí)也作為前端應(yīng)用的代理服務(wù)器，結(jié)合負(fù)載均衡以解決在線用戶較多時(shí)可能會(huì)面臨的訪問壓力，通過Gateway為前端提供數(shù)據(jù)及應(yīng)用服務(wù)，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中自動(dòng)進(jìn)行健康檢查，引入熔斷、限流、重試等機(jī)制，防止出現(xiàn)服務(wù)雪崩情況，保障數(shù)字展廳系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3.3 系統(tǒng)功能。數(shù)字展廳功能包括系統(tǒng)登錄、個(gè)人中心、展廳創(chuàng)建、展廳發(fā)布、展廳觀展五部分。系統(tǒng)登錄設(shè)定以賬號(hào)密碼進(jìn)行驗(yàn)證登錄，拉取個(gè)人信息并緩存登錄狀態(tài)及個(gè)人信息；個(gè)人中心設(shè)定以用戶自身工作臺(tái)形式，管理展廳項(xiàng)目、展廳素材、裝飾模型、裝飾圖、開場(chǎng)動(dòng)畫等；展廳創(chuàng)建設(shè)定為模板中心及虛擬布展，打開模板中心可選擇不同風(fēng)格預(yù)設(shè)模板，并使用模板進(jìn)行建展，通過布展大綱將展品拖放到三維空間中的占位符上，并設(shè)置展廳環(huán)境隔斷墻、裝飾圖、裝飾模型，添加背景音樂，設(shè)置觀展路線，營(yíng)造展廳美感及層次感效果；展廳發(fā)布是三維場(chǎng)景中布展完成后，以三維場(chǎng)景畫面作為展廳的封面縮略圖保存并發(fā)布；展廳觀展是實(shí)現(xiàn)不同權(quán)限用戶觀看相應(yīng)虛擬展廳功能，從不同角度了解展品的交互過程。

4 歷史檔案數(shù)字展廳的應(yīng)用實(shí)踐

“中福公司檔案史料展”使用數(shù)字展廳系統(tǒng)，面向用戶不同需求，優(yōu)化現(xiàn)有技術(shù)路線，按照數(shù)字展廳搭建標(biāo)準(zhǔn)流程，建構(gòu)中福公司檔案獨(dú)特?cái)⑹路绞?，讓歷史檔案展覽走向和展線通透綿延，更富有韻律和節(jié)奏感，最后以創(chuàng)意呈現(xiàn)實(shí)現(xiàn)展廳環(huán)境和風(fēng)格與建筑空間、展覽內(nèi)容的完美結(jié)合。

4.1 技術(shù)優(yōu)化。數(shù)字展廳的搭建路線有兩種。一是現(xiàn)實(shí)展廳基礎(chǔ)上的數(shù)字展廳，即通過照相機(jī)對(duì)現(xiàn)實(shí)展廳場(chǎng)景進(jìn)行不同角度拍攝，而后根據(jù)照片參考建立基本模型，再利用后期技術(shù)加工渲染，最后形成360度任意視角的數(shù)字展廳。二是基于三維引擎的數(shù)字展廳，即根據(jù)展覽內(nèi)容需求，通過三維建模技術(shù)，搭建虛擬場(chǎng)館，而后進(jìn)行素材貼圖、烘焙光照等，搭建720度任意視角的虛擬展廳。前者建立的數(shù)字展廳數(shù)據(jù)體量小，云上觀展時(shí)網(wǎng)絡(luò)吞吐小、訪問速度快，因此對(duì)訪問主機(jī)配置要求低，缺點(diǎn)是需要以實(shí)體展覽為基礎(chǔ)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)真正意義的沉浸體驗(yàn)；后者建立的數(shù)字展廳采用“元宇宙”應(yīng)用技術(shù)，展廳細(xì)節(jié)表現(xiàn)細(xì)膩，支持穿戴設(shè)備，沉浸感強(qiáng)，缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)體量大，云上觀展時(shí)網(wǎng)絡(luò)吞吐大、訪問速度慢，對(duì)用戶主機(jī)配置特別是顯卡級(jí)別要求高。

本文運(yùn)用數(shù)字展廳系統(tǒng)，在“中福公司檔案史料展”的應(yīng)用實(shí)踐中，對(duì)兩者技術(shù)路線進(jìn)行優(yōu)化融合。首先，面向穿戴設(shè)備和專業(yè)用戶，搭建基于三維引擎的虛擬展廳，用于沉浸式體驗(yàn)；其次，面對(duì)普通用戶，對(duì)搭建的虛擬展廳進(jìn)行全景化，生成基于虛擬展廳的全景展廳，用于快速體驗(yàn)。兩者的結(jié)合有效彌補(bǔ)了單一技術(shù)路線缺點(diǎn)，觀眾可按觀展需求和所持設(shè)備進(jìn)行自主選擇，以達(dá)到不同體驗(yàn)效果。

4.2 搭建流程。歷史檔案不同于其他檔案或展品，它是特定歷史主體各類活動(dòng)的記錄集合，具有來源復(fù)雜、涉及面廣、內(nèi)容豐富、形式規(guī)范等特點(diǎn)，因此在數(shù)字展廳構(gòu)建過程中應(yīng)充分結(jié)合歷史檔案特點(diǎn)，吸納案例數(shù)字展廳優(yōu)秀特征，力求策展主題立場(chǎng)鮮明，在尊重歷史檔案原貌前提下，采用先進(jìn)的三維引擎，通過建模和烘焙，營(yíng)造出歷史厚重感和現(xiàn)代科技感，使檔案展品既嚴(yán)肅又活潑。本文“中福公司檔案史料展”搭建流程如圖3所示。

該流程包括八個(gè)步驟。第一，展廳策劃，對(duì)館藏歷史檔案資源進(jìn)行篩選，開展數(shù)字展廳用戶需求和技術(shù)需求分析，確定展品素材、敘事方式和展廳主題。第二，素材建模，數(shù)字展廳模型采用多邊形建模，使用3ds Max對(duì)展廳的墻體、展架及展品進(jìn)行三維建模，形成展廳資源庫(kù)。第三，導(dǎo)入引擎，將3ds Max制作的模型素材及燈光貼圖等資源導(dǎo)入U(xiǎn)nity3D引擎，添加操作交互腳本，設(shè)置瀏覽和漫游方式。第四，搭建展廳，根據(jù)展廳主題添加展覽大綱，形成大綱目錄列表，并選擇要展出的素材，為每個(gè)大綱關(guān)聯(lián)展品素材。第五，素材烘焙，使用數(shù)字展廳系統(tǒng)進(jìn)行燈光操作，烘焙光照貼圖，并運(yùn)用動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)全局光照，提升展廳環(huán)境質(zhì)感。第六，功能添加，添加虛擬漫游和交互功能，使觀眾可選擇觀展路線和自動(dòng)漫游，并能控制在展廳中的移動(dòng)、視角旋轉(zhuǎn)、展品詳情查看、視頻播放、自動(dòng)解說等功能。第七，全景轉(zhuǎn)化，在發(fā)布虛擬展廳后，使用虛擬相機(jī)進(jìn)行全景拍攝，確定參展點(diǎn)位和講解展品，生成360度全景數(shù)字展廳。第八，展廳發(fā)布，線上面向不同用戶需求，發(fā)布三維展廳和全景展廳，線下使用XR技術(shù)，使用可穿戴設(shè)備實(shí)現(xiàn)用戶與數(shù)字展廳的人機(jī)結(jié)合及交互。

4.3 敘事建構(gòu)。敘事建構(gòu)包括選題選材、知識(shí)大綱、展品闡釋三個(gè)方面。在選題選材方面，按特色和價(jià)值選擇歷史檔案素材。[2]“中福公司檔案史料展”選材中福公司歷史檔案，該全宗形成于1897年至1956年，保存完整、主體多元、內(nèi)容豐富，真實(shí)記錄了河南第一家中外合資企業(yè)、第一條鐵路、第一所高校的建立與發(fā)展，在不少方面填補(bǔ)了河南近代煤炭工業(yè)發(fā)展研究領(lǐng)域的空白，也展示了中國(guó)共產(chǎn)黨帶領(lǐng)河南早期產(chǎn)業(yè)工人開展反帝大罷工的勝利壯舉。因此，“中福公司檔案史料展”定位為數(shù)字史料展，即通過檔案展覽形式還原歷史、再現(xiàn)歷史。在知識(shí)大綱方面，制定展覽組織方案、收集展覽素材、撰寫展覽大綱及腳本等。本文在本體理論指導(dǎo)下，對(duì)4 485卷中福公司歷史檔案素材進(jìn)行知識(shí)化管理，析出不同檔案展品主題集，構(gòu)建能夠支撐整個(gè)展覽的檔案知識(shí)體系，并選擇連貫性較強(qiáng)、特色較明顯的主題作為敘事主題，生成展覽大綱，以期用代表性的檔案展品進(jìn)行歷史敘事脈絡(luò)串聯(lián)。[3]最終，“中福公司檔案史料展”確定為“1+6”敘事大綱，即1個(gè)序廳總敘事、6個(gè)子廳分?jǐn)⑹?。子敘事主題包括“福公司在焦作”“福中總公司的成立”“中福公司的成立”“礦業(yè)教育”“道清鐵路”“特別能戰(zhàn)斗”，各子敘事主題按時(shí)間脈絡(luò)，以豐富翔實(shí)的文書、圖片、音視頻等檔案展品還原歷史故事，展示歷史文化。在展品闡釋方面，“中福公司檔案史料展”各主題展廳的重點(diǎn)展品闡釋包括展品本體信息描述、文字解讀和語(yǔ)音講解。同時(shí)，除了文書、圖片檔案展品外，展廳還增添了與敘事主題相關(guān)的音視頻史料、3D圖像等信息，比如人物訪談、影視剪輯等，輔助用戶深度理解展廳主題。

4.4 創(chuàng)意呈現(xiàn)。場(chǎng)景設(shè)計(jì)方面，“中福公司檔案史料展”整體場(chǎng)景采取主題定制風(fēng)格，序廳以青銅色系大門搭配太行山脈地形，使用石碑鐫刻文字方式介紹展廳的整體概況；前三個(gè)主題展廳使用鞠衣、紫檀、象牙白、精白色調(diào)材質(zhì)，陳列中福公司經(jīng)營(yíng)、生產(chǎn)、管理等檔案展品，展示中福公司厚重的發(fā)展歷程；礦業(yè)教育展廳使用水泥灰瓦民國(guó)時(shí)期學(xué)校建筑，展廳中央懸掛名家題詞，展示礦業(yè)教育的辦學(xué)方針、師資隊(duì)伍、學(xué)業(yè)水平等；道清鐵路展廳使用舊式蒸汽火車模型作為展廳建筑，火車內(nèi)部有座椅、茶水間等，讓觀眾進(jìn)入展廳就如同登入民國(guó)時(shí)期綠皮火車一般；特別能戰(zhàn)斗展廳以弘揚(yáng)紅色革命文化為目的，以國(guó)畫暗紅為主色調(diào)，使用大型金屬浮雕和鎏金題字，讓觀眾參展時(shí)自覺肅然起敬，心生緬懷之情。不同展廳場(chǎng)景間使用主題導(dǎo)航或時(shí)空穿梭門實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)場(chǎng)效果，方便觀眾在不同展廳移動(dòng)。所有展廳場(chǎng)景入場(chǎng)均使用過場(chǎng)動(dòng)畫，引導(dǎo)觀眾了解該主題展廳的主要內(nèi)容，同步實(shí)現(xiàn)展廳數(shù)據(jù)的本地加載。

展品展示方面，“中福公司檔案史料展”以立體化、沉浸感、多樣化的呈現(xiàn)為主，依據(jù)檔案展品的內(nèi)容屬性，展品有圖文展示、音頻展示、視頻展示、三維展示。圖文展示通過檔案展品與文字簡(jiǎn)介的排版設(shè)計(jì)，觀眾在參展時(shí)可以點(diǎn)擊圖片或觸發(fā)講解，獲取體系化的檔案展品知識(shí)；音頻展示通過剪輯展廳主題相關(guān)的音頻資料，比如礦業(yè)教育主題使用了焦作工學(xué)院校歌及古典背景音樂，營(yíng)造具有年代感的聽覺體驗(yàn)；視頻展示將主題相關(guān)的影視作品進(jìn)行編輯，幫助觀眾深入了解展廳拓展性知識(shí)；三維展示將部分檔案珍品進(jìn)行三維建模，觀眾可以立體化全方位鑒賞，近距離感受歷史檔案的視覺魅力。

用戶體驗(yàn)方面，六個(gè)主題展廳均以觸發(fā)觀眾的聽覺、觸覺、力覺、視覺等感知為目的，再借助VR眼鏡、手柄、頭盔來實(shí)現(xiàn)數(shù)字展廳與人體動(dòng)作的互動(dòng)呼應(yīng)，增強(qiáng)展廳的沉浸感和交互性。每個(gè)主題展廳都設(shè)置有歷史檔案知識(shí)問答，觀眾可在虛擬展廳中自行移動(dòng)自由瀏覽，也可點(diǎn)擊或用手勢(shì)翻閱感興趣的檔案展品，人體方向感明晰，燈光效果實(shí)時(shí)變化，如同在真實(shí)展廳觀展。佩戴VR設(shè)備后，若以觀眾視線落點(diǎn)為基準(zhǔn)，展廳高度可達(dá)5米，總面積超過1 000平方米，觀眾視野通過陀螺儀傳感器可實(shí)現(xiàn)水平和垂直雙向360度觀測(cè)，以此形成宏偉壯觀的視覺沖擊，帶來超越現(xiàn)實(shí)的體驗(yàn)感。

5 結(jié)語(yǔ)

檔案數(shù)字展廳的開發(fā)和實(shí)踐在構(gòu)建城市記憶、展示館藏珍寶、還原歷史場(chǎng)景、開展教育培訓(xùn)、實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)等方面都具有積極意義，能極大提高現(xiàn)有數(shù)字檔案館的服務(wù)能力和用戶體驗(yàn)。同時(shí)，檔案數(shù)字展廳的建設(shè)需要體系化的檔案知識(shí)支撐，這要求檔案工作者既要關(guān)注數(shù)字展廳系統(tǒng)開發(fā)，更要加大檔案資源的考證與研究，深度挖掘檔案蘊(yùn)含的潛在知識(shí)，以獨(dú)特的敘事方式，找到檔案資源內(nèi)容與數(shù)字呈現(xiàn)技術(shù)的最佳結(jié)合，實(shí)現(xiàn)敘事方式驅(qū)動(dòng)創(chuàng)意展示，才能充分發(fā)揮檔案資源在文化傳播中的獨(dú)特價(jià)值。

（作者單位：河南省檔案館 李寶玲，碩士，副研究館員，副館長(zhǎng)，國(guó)家級(jí)檔案專家；郭立鑫，館員，副處長(zhǎng)來稿日期：2023-10-13）