虛擬現實技術在博物館展覽中的應用

文｜李金文

虛擬現實技術在博物館展覽中的應用

文｜李金文

虛擬現實(Virtual Reality），簡稱VR 。其工作原理是綜合利用計算機圖形系統和各種實現及控制等接口設備，在計算機上生成的一個三度空間的虛擬世界。提供用戶關于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓用戶如同身臨其鏡一般及時、沒有限制地觀察三度空間內的任意對象。VR是介于虛擬世界、真實世界與使用者三者之間的系統，當使用者在真實世界改變某些狀態，透過VR傳送到虛擬世界中，虛擬世界就會與使用者互動，如同在真實世界一樣。VR的設備需要有計算機產生的3D圖形、立體化的視角呈現與聲音系統、頭部與手部的姿態追蹤系統、觸角回饋與聲音輸入輸出設備。如顯像式頭盔、3D音響、力回饋游戲桿、控制手臂、力回饋數據手套、位置追蹤器、3度空間鼠標等設備。VR有兩種分類方法。第一種VR以其技術和使用者接口大致可分為桌上型虛擬現實、沉浸式虛擬現實、模擬型虛擬現實、虛擬電傳、網絡虛擬現實。

桌上型虛擬現實（Desktop VR） 以計算機的屏幕來呈現虛擬世界的景象，使用者利用鼠標或其它裝置來與計算機進行互動。在此種方式的虛擬實境中，使用者仍能感受到外面的真實世界，不能完全的沉浸于虛擬的世界中。

沉浸式虛擬現實（Immersion VR） 利用特殊的頭罩裝置（Head Mounted Display， HMD），隔絕外界的刺激，并由計算機系統仿真情境，在HMD中產生三度空間的虛擬假象，使用者可用特殊的數據手套裝置，來操縱、控制、反映虛擬情境中的事物。此外，另一種是利用特殊的3D立體投影機將影像投射到屏幕，使用者利用偏光鏡來產生立體感，此種方式稱之為投射型的VR。

模擬型虛擬現實是在一個密閉的空間模擬真實的情境，例如模擬機艙的景像、配備、空間等，此種方式可以免去頭罩及路線的束縛，但硬件需求較大。

虛擬電傳VR（Telepresence VR） 利用如機器人的裝置及設備，藉由機器人上的攝影機，讓使用者透過攝影機影像的傳送，如同感受到親臨現場的操作狀況。

網絡虛擬現實指使用者透過因特網的連結，溶入于一個互動的虛擬環境中，在此虛擬環境里，所有參與者可以交換訊息并進行互動。

第二種VR可分為影像式虛擬現實和模型式虛擬現實。

影像式虛擬現實顯示方式有環場全景和對象兩種。觀者主要立足在一個立體圓柱的中心（由內朝外環視全景）或圓周（由外向內環視單一物體）上。把要仿真的真實環境或對象以相機拍攝360度環繞連續相接的照片，經由計算機無接縫處理及轉檔后，銜接成一個立體圓柱面。使用者進入此立體圓柱面所構成的虛擬世界后，其視點便是位于立體圓柱中，隨使用者視點的移動、放大、縮小，系統將視角范圍內的圖像進行處理，呈現出使用者在正常狀況下可見到的立體場景圖像。使用者在虛擬空間移動視點，是由一連串圖像轉換的結果。

模型式虛擬現實為傳統的虛擬現實，需經由3D軟件建模、貼圖、顯像、攝影機。經由VRML語言程序的設定或軟件包（Virtool、Cult3D或EON）的Lingo指令，賦予操作功能。使用者能在設計者構建的虛擬空間內自由的游走，并與空間內的對象通過點選或觸碰產生互動。

虛擬現實技術的發展是非常迅猛的，自1983年虛擬現實一詞首次以Arti fi cical reality出現在書 (Myron Krueger 教授著/美國）中以來，迄今已有34年時間了，這期間虛擬現實技術愈來愈完善，也有了新的分支，增強現實和混合現實應用而生。

增強型現實（Agumented Reatlity）簡稱AR。AR是VR的一個重要分支，其工作原理是一種實時地計算攝影機影像的位置角度并加上相應圖像的技術，這種技術的目標是在屏幕上把虛擬世界套在現實世界并進行互動。AR綜合了計算機圖形、光電成像、融合顯示、多傳感器、圖像處理、計算機視角等多門學科。

混合型現實（Mix reality）簡稱MR。MR是AR的分支，其工作原理是既包括增強現實和增強虛擬，指的是合并現實和虛擬世界而產生的新的可視化環境。在新的可視化環境里物理和數字對象共存，并實時互動。

博物館是文物和標本的主要收藏、宣傳教育、科學研究機構。所以展覽是架通博物館與觀眾的橋梁，其好壞直接關系到博物館能否可持續發展。博物館擁有豐富的人文、歷史、自然等藏品，其種類、型制可謂千差萬別，但歷年來沿用的“通柜，實物加說明牌”的展覽陳列手段，以其單一、手法落后、枯燥乏味方式很難表現陳列展品的豐富內涵，而且原有的直接展示方法過于專業，很難達到大眾化普及宣傳效果。這是博物館門庭冷落的主要原因。如何改變這種局面是每一個博物館從業者所面對的一道難題。筆者以為在當今形勢下辦展覽應該采用虛擬現實技術作為輔助手段，因為虛擬現實技術以其高度的想象力、實時的互動性與強力的沉迷度，不僅能充分展現實物展品的內涵，而且使具體的展覽內容形象、生動、直觀的顯示出來，激發了觀眾的主動性、互動性。虛擬現實技術在博物館展覽中應用應分為展覽設計和實際展示兩個方面。

一：虛擬現實技術使得展覽的設計者的創作靈感空間能夠擴展到一個超越時空、空間與影像經驗的領域，由于媒體科技所提供的互動性對展覽創新充滿了新的可能性，沉浸式的環境預示著新的展覽的表現形式即將形成，因此已經有許多的展覽設計者以虛擬現實技術作為新的展覽的表現形式在展示中應用。展覽設計者利用虛擬現實技術創作可稱為數字藝術創作，即是經過數字化的過程、方法、手段產生的藝術創作。而將傳統形式的展覽設計形式，以數字化的手段或工具作各種方式的表現稱為展品數字化。因此凡創作時以數字化的手段制作或創作時以傳統手段之后又加以數字化加工所產生的展覽均可稱為數字展品。傳統展品與數字展品最大的不同點在于數字技術的應用，而不是創作精神內涵的改變，所有展覽都有機會用數字的面貌呈現，數字化的展覽表現形式除了帶來虛實美學的激蕩，技術與媒體的創新，文物實體的編碼與轉譯化之外，同時透過接口格式的標準化、互通性與傳遞性而衍生出超越空間，跨越時間的無限可能性。文物是會折壽的。時間無情，有很多文物慢慢氧化損毀。虛擬現實技術的出現給文物展示注入了新的生機，它讓文物每個細節通過影像定格在永恒里。回朔歷史才能深刻體驗所有細節，但時光無法重現，而展覽設計者則可用虛擬現實技術模擬出歷史的情景，這樣一來不僅讓參觀者更能深刻體會、更能牢記，亦可提升不少的參觀、學習的樂趣，不再是枯燥乏味、透過文字記載的歷史了。

二：虛擬現實技術在展覽中實際展示方面。應用VR技術可以打造一個超級數字博物館。展品囊括古今中外所有文物，只要帶上頭盔，就能進入到展館，看各種文物。如果覺得不過癮，一鍵切換，就馬上跳到巴黎羅浮宮，感受國外博物館，仿佛身置其中。 而用AR技術來提升博物館的游覽體驗似乎十分具有吸引力，戴上AR眼鏡或者打開AR應用，你就可以聆聽虛擬講解員全方位的解說、揭開面前沉寂千年的木乃伊原貌，甚至讓史前巨獸在眼前動起來，每個人都可以體驗 “博物館奇妙夜”。

現簡單介紹一下世界范圍內各博物館展覽方面應用AR的典型案例。倫敦科學博物館“制造現代世界”展覽開發了一個增強現實的應用程序來輔助展覽，BBC電視臺著名主持人作為虛擬講解員對展區和展品進行講解。參觀者游覽時，會發現在博物館的地面上有一個特別的標記，打開應用，并將手機的攝像頭對準這個標記后，屏幕上會出現主持人的影像的講解。底特律藝術博物館采用谷歌的技術，參觀者使用帶有Tango平臺的手機可以“穿透”石棺顯示內部的木乃伊，對準木乃伊“掃描”一下就可以看到內部的骨架。還可以重現巴比倫伊什塔爾城門這些不復存在的建筑，或是“恢復”石灰巖浮雕本來的顏色。悉尼動力博物館和倫敦博物館的參觀者可以在自己的智能手機上看到在同一地點拍攝到的不同時期舊城風貌的疊放圖片。把一個當下的現實與“增強”了的歷史畫面融為一體，讓用戶在片刻之間追憶歷史，正視當下和思考時代的變化。加拿大的菲利普·柯里恐龍博物館中安裝了一套AR系統，設計了讓現實中的參觀者處于一個被恐龍追趕的環境中來增加互動的功能。西班牙巴塞羅那的加泰羅尼亞藝術博物館不僅可以讓游客“復活”恐龍，還可以與恐龍互動，當你靠近虛擬的恐龍時，它看上去會大一些，你可以在它周圍走動，360度觀看它，當你靠近一只虛擬恐龍時，它還會咆哮。大英博物館三星數碼探索中心里推出了一個有趣的冒險游戲“獻給雅典娜的禮物”。 參觀者需要使用AR功能的移動設備來掃描特定的展覽對象，收集詞語和數字道具，來解決謎題。參與者通過解開一個個小謎團來打開通往下一個故事的鎖。通過這樣的形式，參與者在學習的過程中一點一點接受相關展品的知識。紐約MoMA博物館AR應用很有意思。來自全球的參與者可以提前在線上提交自己的作品。而它們隨后被內嵌于博物館的虛擬空間里，成為了一個疊加在常規展之上但又不甚相關的“隱藏展覽”。現場的參觀者必須通過特定的APP來召喚出這些有意思的展品。

通過筆者參觀國內大多數大型博物館的展覽和瀏覽他們的門戶網站，發現不同的博物館有著各自鮮明的特點，但大多數是利用虛擬現實技術模擬出特定的的歷史場景來輔助說明在展覽中某個或某系列文物及突出某個主題（如某個特定墓葬場景），以加深觀眾對展覽的理解這方面上。究其原因可能是限于經費模擬出的歷史場景比較簡單，恰恰缺少了觀眾親自參與體驗的功能。有少數展覽利用虛擬現實模擬出了數十個場景可讓觀眾參與親自體驗。很少有觀眾可以互動的虛擬場景，往往令人美中不足，也沒有發揮虛擬現實技術的應有功能。筆者建議：博物館以后在展覽展示方面應盡最大可能利用虛擬現實技術制作較復雜的系列歷史場景并能讓觀眾參與體驗和互動，這樣不但可以更深挖掘歷史文化內涵，還可吸引更多的觀眾前來參觀；可以利用AR技術實現展覽導航，和以前的導航不同，現在觀眾看到不是地圖，而是前方展館的實時視圖，以及疊加在視頻上方的導航數據；在展覽中可以建立古代某個朝代服裝的“虛擬試衣間”，使用AR技術后展廳只需要一臺帶攝像頭的電腦和一點空間，觀眾后退到離攝像頭4-5英尺的地方揮一揮手，你選中的衣物（古代服裝）會自動“穿”到你身上，如果你覺得沒有“穿好”，你還可以通過微調衣物的位置使其看起來與你更貼合；倫敦博物館出了一個增強現實的Apps，稱其為“時光機器”，把手機對準當前所在的位置，那么系統會幫觀眾匹配當前位置幾十年前的樣子和后十幾年的樣子，并根據其需要打印處照片，值得國內博物館借鑒。

作者單位：甘肅省博物館