VR技術在廣州動物園的科普應用

區梓濤 陳足金 許建琳

摘要：隨著人類社會的發展和科學的進步，人們開始從時物質方面的追求，向精神、文明方面發生轉變，以休閑娛樂為主的傳統動物園，已經不能滿足人們的需求。廣州動物園率先將VR技術結合在科普保護教育中，既能向人們傳遞保護自然的信息、倡導生態文明的理念.也能彌補傳統動物園科普形式單一、展示手段有限等缺點，同時滿足了人們對科普及保護教育的新需求，得到人們的關注及重視。

關健詞：VR技術；科普創新；帕動物園；廣州動物園

中圖分類號：Q95-339

文獻標志碼：A

引言

1958年1月1日，從現今中to四路南越王宮博物館的舊址遷至先烈中路沙河頂一帶的新廣州動物園正式建成開放。2017年，廣州動物園明確深化“科技興園”戰略，全面啟動動物科研、科普教育、智慧景區建設，打造以科學為基礎，以科技為手段，以科普為重點的現代動物園。廣州動物園職能正從傳統的“休閑娛樂、飼養展示、科學研究和科普教育，向現代動物園的“綜合保護和保護教育”轉變。

為了充分挖掘了廣州動物園現有動物保護教育特色資源，落實《廣州動物園發展綱要（2015-2025）》[1]，順應數字時代的科普教育要求，通過采用更完善、更先進的數字化多媒體手段，建設新型現代、多功能于一體的科普設施，進一步完善豐富廣州動物園的科普教育展示內容，以實體、圖片、場景模擬等形式，通過聲、光、電、影像技術、動畫技術、數字音頻和數字視頻技術、全息投影技術、VR（Virtual Reality，虛擬現實）、AR （Augmented Reality，增強現實）互動技術等多媒體和高科技技術手段的結合，全方位、多角度地展示動物科普知識，讓游客獲得更加深刻的科普體驗[1]。

2018年1月1日，在廣州動物園60歲生日之際，VR動物園正式對廣大市民開放。這是60歲的廣州動物園的一次大膽嘗試，也是全球第一座真正意義上的VR動物園[2]。

1 VR技術與VR動物園

VR（Virtual Reality）是一門時下火熱的黑科技，它是虛擬現實技術的英文簡稱，是仿真技術的一個重要方向，也是仿真技術與計算機圖形學、人機接口技術、多媒體技術、傳感技術、網絡技術等多種技術的集合[3]。利用計算機生成一種模擬環境，是一種多源信息融合的、交互式的三維動態視景和實體行為的系統仿真，能使用戶沉浸到該環境當中。目前，該項技術主要應用在醫學、軍事航空、工業仿真、應急推演等領域，但在動物園里面廣泛應用，國內還沒有先例[4]。

VR動物園顧名思義，就是利用虛擬現實技術為核心手段，形成新的交互和體驗方式，實現人、動物和自然在虛擬和現實空間里和諧共生，以求達到提升動物園科普、科研和園區管理水平的目的，是探索動物園現代化的嶄新嘗試。對于城市動物園來說，VR技術擁有不可比擬的優勢，它實現了虛擬擴容，突破了空間、時間的限制，通過VR技術的應用，可以看到更多的動物，有更豐富的游園體驗（圖1）。在有限的空間里讓游客看到更多的動物，這一城市動物園的普遍難題，因為VR技術的出現，得到了解決，同時也可提升游客的游園體驗[5]。

2 全球首例VR動物園——廣州動物園

廣州動物園的VR動物園分兩期建設，目前已建成的VR靈猴屋、VR恐龍展和科普長廊并稱為廣州動物園VR動物園的三大試點，總面積約2000m2，于2017年12月建成并試運營，2018年元旦正式面向廣大游客開放。

在靈猴廣場的VR靈猴屋，有著一個名叫“森林之旅”的VR主題展示，戴上VR頭戴式顯示設備（以下簡稱“VR頭顯”），以第一人稱為視角，通過乘坐老鷹穿越、漫游的方式，展現廣州動物園園內動物的各種典型特征行為（圖2）。不僅是動物，甚至動物生存的熱帶雨林也一并搬到了體驗者身邊，使人感受到原始森林里的風聲和味道，身臨其境地體會人與自然的關系以及動物的生長環境和千姿百態。

位于園內東北面的科普長廊的動物園大學里，有著一套面向園內管理人員VR培訓系列教程——黑熊歷險記。通過佩戴VR頭顯，體驗者仿佛置身現場，利用虛擬的工具，訓練如何應對因游客誤入猛獸區的突發情況，以及周圍觀眾的緊急施救處理。這是VR技術應用于動物園園區管理中的一次嶄新嘗試，意義影響深遠。此外，在園區內分布了26臺“動物天使”，游客只需戴上VR頭顯，就可以沉浸到事先錄制好的VR視頻里，觀看到動物的各種活動如嬉戲打鬧、求偶繁殖等（圖3）。

除了VR技術外，在廣州動物園內，還運用到了幾乎所有的沉浸式技術，如AR（Augmented Reality，增強現實）、MR（Mixed Reality，介導現實）、全息投影（Holographictechnique）等，這是目前全球范圍內沉浸式技術和動物園體驗規模最大的一次結合。這其中有一個名為“動物伙伴”的AR應用，只要手機攝像頭對準卡片一掃，亞洲象就浮現在使用者的手機屏幕之上，AR場景下的亞洲象連牙齒、皮膚的紋理、甚至睫毛都與真實的大象一般無二。“恐龍復活體驗”通過借助體感互動和投影，體驗者化身為“神筆馬良”，通過涂鴉復活恐龍和幫助恐龍回家，了解到不同種類的恐龍的生活習性，感受到自然災害頻發的原始環境和弱肉強食的叢林法則（圖4）。而“生命畫卷”則借助另外一種新穎的技術——電子墨水，體驗者與墻體互動，通過觸摸生命畫卷上的動物，聆聽科普語音講解，了解史前五次生物大滅絕的更替，體會生命的演化過程。

來園參觀的市民能體驗VR動物園、VR技術的獨特魅力，而動物園內的科普教員還會把這項新型沉浸式的科普應用技術帶到學校、社區，讓不同的群體在“足不出戶”的情況下，領略VR技術與動物科普結合在一起所帶來的全新體驗。這時就要借助一款便攜式VR頭顯，把硬件和軟件“濃縮”在這特制的頭顯當中，像眼鏡一樣，戴上就能隨時隨地體驗動物科普等多媒體內容。有了這款“微型”頭顯，就能在“動物課堂”的講授過程中，加入真正意義上的沉浸式虛擬互動，全方位調動同學們的視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、味覺等，實現身心感受的聯結，增強感受力，改變以往“單一、刻板”的教學模式，使老師在課堂上講述的動物科普知識更容易被學生所理解、吸收，做到“虛實結合”、寓教于樂（圖5）。通過這種互動科普方式，激發學生們的學習興趣，使其主動去接觸動物知識、接觸大自然，向他們傳遞關愛動物、保護大自然的理念。

3 VR技術未來的應用展望及建議

以上提及到的這些體驗和互動只是廣州動物園的“VR動物園”-期建設的一部分。2018年啟動的“VR動物園”二期建設，在科普方面，將在原有的體驗互動的基礎上，重新編排動物科普課程，加大多媒體虛擬互動內容的占比，并嘗試圍繞單個展項或單個主題展館設計全新的課程包，吸引更多學校、班級預約動物園的“校外課堂”，使動物園成為廣大學生學習動物知識、自然百科的重要校外第二課堂。

在實際生產方面，目前一些先進的發達國家已經把VR技術應用于人類醫療當中，如手術培訓、臨床治療、疼痛管理等。借助這些成功的案例，在動物醫療與VR技術結合的問題上看到了曙光，希望能解決實驗樣本不足、臨床實操短缺等難題。此外還會把VR技術延伸至動物的科研、保育等更多領域，甚至與野外保護進行更深度的結合，把高科技、新技術真正落實到實際生產當中[6]。

就科普而言，VR視頻、AR互動都可以讓游客身臨其境地感受到動物的千姿百態和生長環境，相較于傳統的圖文和視頻科普，VR有著讓人們更深刻地理解人與自然關系的優勢。但其硬件技術局限，處理速度遠不能滿足在虛擬世界中實時處理大量數據的需求，設備軟硬件更新昂貴，多媒體內容更新速度快、使用周期短、應用領域有限、日常生活普及度不高等因素，也制約著VR技術發展[7]。希望在不久的將來，VR技術能打破種種局限，更大程度地融入到人們的生活，這樣才能更好地把VR技術與動物園、動物科普緊密地聯系在一起，通過新技術帶動科普教育，通過科普教育普及新技術。

參考文獻：

[1]廣州動物園.廣州動物園發展綱要（2015-2025）[Z].2015.

[2]廣州動物園.默默綻放，生生不息[J].廣東園林，2018，40（1）：88-95.

[3]百度百科.VR技術[EB/OL].（2017-07-29） [2018-06-01].https：//baike.baiducom/item/VR%E6%8A%80%E6%9C%AF/4802684？fr=aladdin#cef_[2]_265264.

[4]創客匯·科技.2016中國VR行業預測研究報告[EB/OL].（2016-03-19）[2018-06-01].http：//www.sohu.com/a/64322789_349374.

[5]理由.虛擬動物園是動物的諾亞方舟，沒有牢籠壓抑，只有交流和善意[EB/OL].（2017-10-07） [2018-06-01].http：//www.sohu.com/a/196599818_464095.

[6]律詩.VR技術對大眾文化的影響[J].邊疆經濟與文化，2017（2）：64-68.

[7]趙明明.中國VR技術的發展現狀、應用前景與對策探究[J].視聽，2018（1）：209-210.