探析虛擬現實技術在文物保護中的應用

楊雪

摘要：目前，我國在文物展示和保護方面還不夠完善，存在著種種問題，如陳列方式單一、文物展出率低、保護手段落后等等。通過虛擬現實技術的應用，可以有效改善這種情況，促進文物展示和保護的發展。

關鍵詞：虛擬現實技術；文物保護；應用

一、引言

虛擬現實技術又被稱作靈境技術，在上世紀末期受到了廣泛的關注，隨著該技術研究的不斷深入，為人機交互界面的發展提供了全新的研究方向，為各個領域的大規模數據可視化提供了新的描述方法。虛擬現實技術是通過計算機圖形建立一個虛擬的環境，或者將現實環境輸入到計算機中，從而產生虛擬環境，讓用戶在視覺上產生一種沉浸于虛擬環境的感覺。隨著該技術的全面應用，為計算機進行多工程數據處理提供了新途徑，特別是針對于大量的抽象數據。此外，該技術還有這較強的經濟性，為社會帶來了巨大的利益。

二、虛擬現實技術概念和關鍵技術

從根本上看，虛擬現實是一種全新的計算機用戶接口，能夠從視覺、聽覺、觸覺等多方面帶給用戶直觀而自然的感受，為用戶的操作提供方便，提高系統的工作效率。

虛擬現實值得是通過計算機應用形成模擬環境，如操作現場，通過多種傳感器設備讓用戶產生一種設身處地的感覺，使用戶可以和周圍的環境進行自然交互，這就是虛擬現實技術。虛擬現實的特點可以總結為以下幾方面：第一，存在感。可以讓用戶感受到環境的真是程度，良好的虛擬現實技術可以讓用戶難以分辨模擬環境的真假；第二，交互性。交互性指的是用戶在模擬環境中，環境內物體的可操作性以及用戶所感受到的反饋，例如在虛擬環境抓取物體時，用戶能夠感受到物體的存在；第三，多感知性。指的是不僅有視覺感知的功能，還有聽覺感知、觸覺感知等等，完善的虛擬現實技術應當具備人所有的感知功能；第四，自主性。虛擬環境中的物體能夠根據物理定律進行運動。例如，當受到力的作用時，環境中的物體會朝著力的方向移動。

虛擬現實技術主要由檢測模塊、反饋模塊、傳感器模塊、控制模塊和建模模塊組成。其中檢測模塊主要是檢測用戶輸入的命令，將通過傳感器模塊將命令應用于虛擬環境中；反饋模塊主要是接收傳感器模塊發來的信息，并向用戶提供反饋；傳感器模塊有兩個作用，第一是接收檢測模塊中用戶發出的命令，并將命令應用在模擬環境中。第二是將模擬后的結果通過反饋的形式提供給客戶；控制模塊主要是對傳感器進行控制，使其能夠將用戶、虛擬環境和現實相結合，從而達到系統的目的；建模模塊是獲取現實世界中的相關維度參數，建立虛擬環境。

三、文物保護現狀

（一）、展出數量少

目前我國有統計的文物點大約有35萬處，所收藏的各類文物數量達到1200萬余件，但是展出文物的數量極少。例如在南京博物院中，藏品一共有41萬件，但是展出的僅僅只有5000余件，數量甚至不到2%。再加上在文物展覽時需要投入大量的資金，而博物館的籌資途徑比較單一，難以獲得大量的經費，導致展品的更換率低。博物館中的藏品一直比較單調，也難以吸引游客的光顧，長此以往，導致惡性循環[1]。

（二）、保護手段較為落后

在文物中，有很多文物都是已損壞的，如紙質類、織繡類、漆器類等等。在長期的自然環境中，這些文物受到了大量的侵蝕，出現脆化、脫色等。僅僅通過人工臨摹、修復的方法難以有效延長文物的壽命，還需要花費大量的時間。而且在大量需要保護的文物方面，也是一筆非常大的開銷，在時間和經濟上可行性都較差。

（三）、遷址保護損壞文物

在我國的文物中，有大量文物是不可移動的，但是很多又在交通閉塞的地區，難以進行有效的就地保護，在展出上也存在一定的困難，無法發揮出文物所具備的價值。

（四）、陳列手段單調

我國的博物館在文物陳列方面，大多是使用“通柜、實物以及說明牌”的方式，難以準確的描繪出文物的價值，也無法吸引到游客。

三、文物保護中虛擬現實技術的使用

在文物保護中應用虛擬現實技術，能夠有效解決當前存在的問題，促進我國博物館和文物保護工作的進展。在文物保護中，所用的關鍵技術包括動態環境建模技術、實時三維圖形生成技術、立體顯示和傳感器技術、應用系統開發工具、系統集成技術等。目前虛擬現實的應用較為廣泛，有著較為廣闊的發展前景。

（一）、提高文物的展出率和效果

通過虛擬現實技術可以制作出大量不同類型的影響，包括三維立體的、動畫的、平面連續的等等，通過這種方式能有效還原文物的原貌。而且，在這種技術下，可以不需要文物的原件來表現文物的重量、觸覺等多種感受。根據相關的研究數據，通過模擬尚未挖掘或已消失的遺址，并將這些資源進行整合，可以進行傳播，而且不會對文物本身造成影響。

（二）、豐富文物保護手段

通過虛擬現實技術能夠展現出文物修復后的影響，從而對修復手段的可行性進行判斷。通過和視圖計算技術相結合，能夠對修復過程中的各個環節以及修復后的效果進行檢驗。虛擬現實技術能夠從多個角度對文物進行展示和保護，可以使文物處在更加安全的環境中，延長文物的壽命。目前我國博物館在該技術的應用方面還處于初步階段，主要原因在于觀念原因，以及資本和人才方面的匱乏。只有故宮博物館在該方面有一定的研究，而國外的研究已經取得了一定的成果，我國需要深層次的研究，從而豐富文物保護手段。

（三）、創新應用

將虛擬現實技術和網絡技術相結合，能夠對文物保護進行創新應用。首先，可以通過影像數據采集手段，建立起模型數據庫，保存文物的各類參數數據，對文物資源進行永久的保存；其次，通過這些數據提高文物修復的精確度，并選擇合適的保護手段，減少修復所用的時間；第三，通過計算機網絡整理范圍內的文物資源，用虛擬技術，更加全面、生動的展示文物效果，脫離時間、空間的限制，達到資源共享的目的，為文物的展覽提供基礎[2]。

四、結語

根據目前我國文物保護的現狀，開發出一套可用于博物館展覽的虛擬技術是很有必要的，包括文物展示、文物保護等各個方面。我國當前在該技術方面的研究還在繼續，主要集中在大型復雜場景的三維生產方面，需要進行深層次的研究。可以在某種程度上實現自有知識產權，推動文博行業的發展，實現文物展示和保護的現代化。

參考文獻：

[1]蔡蔡，宋雙雙.虛擬現實技術在敦煌壁畫保護中的應用研究[J].科技與創新，2015，11：78+81.

[2]牛霞.虛擬現實在展示設計中的應用研究[D].西北大學，2014.