AR-VR融合技術在博物館陳列展覽中的應用探析

摘 要：博物館是展示地方歷史文化歷的重要場所，博物館期望通過新技術、新手段來增強館內的陳列展覽效果，提升博物館對外形象。傳統的陳列展覽模式主要是以櫥窗展示為主，這種方式信息表達單一，和觀眾的互動性差。文章引入AR-VR融合的陳列互動方式，以重慶紅巖紅色歷史類專題案例，開發制作AR-VR展覽交互體驗成果，提高博物館的陳列展覽效果，讓公眾更深刻地了解民國時期重慶的生活風貌以及中共中央南方局在抗戰勝利中的巨大貢獻。

關鍵詞：陳列展覽;AR-VR;紅色歷史類專題

博物館陳列展覽越來越熱衷計算機、圖像處理、人工智能、增強現實等技術，形式多樣，內容多變，文字、聲像、游戲等多元化的交互方式可以烘托展館氛圍，進而拉近與公眾的距離，達到博物館可持續發展的目的。博物館展廳是博物館將文物對外交流的重要場地，故該場地的新穎設計和強互動性對博物館而言至關重要。“陳列形式要求藝術風格的完整統一，也要求統一風格設計手法的變化多樣。”[1]傳統的靜靜放置在櫥窗展覽的文物展示方式存在局限性、單一性，有趣、強交互性展示方式的開發迫在燃眉。

重慶紅巖革命歷史博物館主要收藏重慶市紅巖革命時期文物，其承載著豐富的歷史內涵，也是紅巖精神及事件的重要載體。其一直是以靜態陳列展覽為主，無法形象生動地傳播知識，無法讓公眾參觀之后期盼下次能夠再再次來參加。為了改變這一現狀，增強國家文化軟實力，加強和改進新時期愛國主義教育，弘揚和培育中華民族精神，構建社會主義核心價值體系，重慶紅巖革命歷史博物館結合當前的新技術，開發AR-VR融合交互展陳技術來提高館內展陳水平。

1 AR-VR陳列展覽思路提出

增強現實（Augment Reality，簡稱AR）從提出便被廣泛關注，研究學者也對其進行了研究和行業應用探析。學者陳靖研究了在室外場景下的AR系統，其利用慣性傳感器的特點去感受場景的變化[2];北京理工大學團隊開發了數字圓明園系統，體驗者利用頭盔等設備在圓明園中漫步[3];任波等人將AR應用在房地產行業，解決了樣板房線上360度體驗的問題[4];胡穎群等人在商品的售賣展示中同樣利用AR做了一些改進，使商品的售賣更形象真實[5];李江學者開拓了AR的運用，設計了一個互動性的恐龍展館[6]。AR技術使很多無法體驗的場景變得可能，帶給觀眾更逼真的體感。

大量的案例證實增強現實技術是提高用戶互動性的重要方式，其從參觀者的角度來讓參觀者沉浸在虛擬場景中，在漫游中更加有震撼感，身臨其境，提高積極性。但實際運用中，其優缺點并存，不足之處如沉浸感還不夠強，用戶帶上輔助工具參展時，在與模型近距離接觸時無法清晰觀察到模型的細節內容。為了有效解決問題，采用AR-VR融合技術，增強用戶體驗場景中的觀察與感知能力。兩者結合后，可以進行AR與VR的交互與切換，比單一的AR技術體驗性更強，公眾的參與性也隨之增強。

2 AR-VR在陳列展覽中的優勢

豐富有趣的體驗形式可以全面調動觀眾的視聽感官系統，為觀眾奉獻一場氣勢磅礴、張弛有度的視聽盛宴。體驗交互成果采用全三維制作，片中運用大量的爆炸煙霧粒子還原戰爭的殘酷，讓觀眾走進歷史，了解這段歷史。

①尊重歷史。引用了大量的史實資料，包括圖片、視頻及錄音等。

②推陳出新。以史實資料為基礎，利用三維技術、后期修復技術，還原當時陪都重慶的生活風貌以及日軍轟炸重慶場景。

③注重體驗。逼真地還原歷史現場，結合大量的視音頻特效，讓觀眾深入了解這段歷史。

④視覺元素。為了更好地表現主題，添加地圖以表現抗戰態勢，煙霧爆炸、火焰粒子表現出當時被轟炸的慘烈景象。

3 AR-VR展示系統

AR-VR展示系統利用了AR以及VR的優勢，即AR的沉浸感和VR的交互感。系統設計了兩個部分，一是采用AR實現增強交互部分，二是采用VR開發虛擬漫游部分。虛擬的場景供公眾去感受博物館的內外場景，這種場景并不是真實存在的，是采用計算機來構建一個虛擬的場景，公眾帶上感知設備可以感受到如同真實存在一般。公眾通過外部的工具，采用攝像頭去獲取場景數據，利用計算機視覺跟蹤注冊方法[8]來模擬真實存在的環境下的人為標記信息輔助跟蹤，達到虛擬與真實環境無縫重合，提高展示的互動性。系統框架如圖1。

對于一個設計完善的AR-VR系統，我們可以設定好三維虛擬場景，根據重慶紅巖歷史專題需要設定紅色革命的場景，公眾在體驗過程中可以實現多方位的移動，向前、向后、向左、向右等方向的漫游，這些方向的行走可以通過鼠標，也可以是頭盔來控制。在AR、VR切換方面，當參觀者想從虛擬世界切換到真實世界時只需點擊虛擬AR按鈕，即可完成模塊切換。當切換到增強交互模塊后，系統立即開啟攝像頭捕獲場景的初始識別圖像，采用基于計算機視覺跟蹤注冊技術計算出攝像機位姿數據，并持續地將位姿數據不斷傳遞給渲染模塊，將虛擬展品加載到真實場景中。系統實現采用Unity3D平臺，整合Vuforia SDK進行開發。

開發后的系統體驗如圖2所示，通過手機移動端掃描可以查看到內容。本次展示內容選取重慶大轟炸影片中能代表民國時期重慶生活的場景，通過掃描識別源，調取每個場景所代表的重慶生活場景，讓游客目睹民國時期重慶的生活風貌。場景包括朝天門碼頭、通遠門城墻、解放碑、八路軍辦事處大樓、周公館、《新華日報》營業部。

民國時期重慶風貌街VR漫游系統以民國時期重慶主要街道為漫游場景，場景素材取自《重慶大轟炸》電影中的場景素材，利用VR開發工具包，支持在OCULUS或HTC VIVE頭顯設備中實現虛擬場景的構建及實時的交互漫游，構建一個典型的虛擬建筑漫游系統。系統中所漫游的場景主體是民國時期能夠體現重慶生活面貌的街道、建筑、碼頭等，長度約500米，體驗者佩戴VR眼鏡即可置身民國時期的重慶街道，可在街道中穿行，可與街邊商販攀談。VR-AR系統的開發，使《重慶大轟炸》場景的畫面更加真實，體驗形式多樣，隨時交互切換也讓用戶感同身受，理解歷史時期重要事件。

4 結語

計算機技術在不同行業中都扮演著舉足輕重的角色，使博物館的展示陳列變得一切都有可能。AR-VR開發了博物館的新展示形式，教育與娛樂相結合，提升了重慶紅巖歷史博物館展示水準，增強了博物館用戶體感，博物館粉絲也隨之不斷增加。由此說明，新穎有趣、互動逼真性的方式讓博物館流量越來越大，展陳越來越有趣，利用VR-AR的融合技術進行博物館陳列展覽是一種可行的應用方案。

參考文獻

[1]王宏均.中國博物館學基礎[M].上海：上海古籍出版社，1995：280.

[2]陳靖，王涌天，劉越，等.適用于戶外增強現實系統的混合跟蹤定位算法[J].計算機輔助設計與圖形學學報，2010（2）：204-209.

[3]王涌天，劉越，胡曉明.戶外增強現實系統關鍵技術及其應用的研究[J].系統仿真學報，2003（3）：329-337.

[4]任波，管濤，李利軍.基于ARToolKit的增強現實系統開發與應用[J].計算機系統應用，2006（1）：81-84.

[5]胡穎群，尹長青.基于ARTooIKit的三維虛擬商品展示系統設計與實現[J].計算機應用與軟件，2012（8）：259-261.

[6]李江.基于ARToolKit的增強現實技術在恐龍博物館的應用研究[D].成都：西南交通大學，2007.

[7]孫源，陳靖.智能手機的移動增強現實技術研究[J].計算機科學，2012（6A）：493-497.

【作者簡介】張麗（1983—），女，專科，助理館員，研究方向：智慧博物館。