智慧博物館展陳技術的研究分析

摘 要 技術是推動博物館發展的重要動力，展覽陳列是博物館發展的重點，本文簡要分析并實證舉例了在博物館展覽陳列中使用的虛擬現實、3D打印、屏幕與光影、智能動感影院、人工智能等技術，并對五種展陳技術展開應用意見和應用場館調查分析。在調查中不但對技術應用調查總結了企業觀點和觀眾觀點，而且對技術應用場館調查總結了國內外若干典型場館的技術應用情況，調查結果可為推行智慧博物館建設的展覽陳列技術升級改造提供參考。

關鍵詞 智慧博物館 展陳技術 調查分析

0 引言

隨著社會的發展，人民日益增長的美好生活的文化需求促進了博物館的空前繁榮，如何讓博物館更加具有吸引力？如何讓博物館更有效的實現人類物質文明和非物質文化遺產的保護、研究和傳播？這是我們未來發展博物館事業必須要思考的問題。

1 智慧博物館概況

智慧城市的發展使智慧博物館的概念產生，信息的互聯、通信的發展將傳統數字博物館和信息化工程帶入新的高度，同時也促進智慧博物館的發展演化。博物館策展者們將先進的管理手段和黑科技引入到博物館系統中，將人、物和數據緊密結合，運用大數據、物聯網、云計算、移動互聯、人工智能等技術融入和深化博物館的應用，在數字化、信息化的基礎上逐漸完善和發展智慧博物館體系。

自從2012年國際信息巨頭IBM要將法國盧浮宮打造成第一家智慧博物館開始，智慧博物館的發展風起云涌。中國國家文物局抓住契機，在2014年將廣東省博物館、秦始皇帝陵博物院、蘇州博物館等六家博物館確定為智慧博物館試點單位，助力智慧博物館發展。智慧博物館的發展是一個動態發展的概念，也是一個系統工程。

如圖1所示，其將智慧博物館的重要功能集成于框架下，即實現文物保管、文化研究、陳列展覽、教育服務和行政管理于一體，實現博物館的智慧管理、智慧保護和智慧服務的統一。智慧博物館是一個不斷完善的過程，在不斷完善的過程中，新技術的應用對智慧博物館的發展扮演著舉足輕重的角色，并成為了智慧博物館的基礎。

2 智慧博物館五種展陳技術概述

展覽陳列是博物館的最重要功能之一，也是體現智慧博物館建設的重要窗口。博物館陳列展覽中，內容是展覽的靈魂，而新技術是展覽的翅膀，新技術的范圍非常廣泛，而且種類繁多，對于智慧博物館展陳新技術而言，至少包括虛擬現實、3D打印、屏幕與光影、智能動感影院、人工智能等技術，以下就這五種技術的具體情況展開論述。

2.1 虛擬現實

虛擬現實是首先在20世紀80年代初被美國計算機科學家提出，涵蓋計算機仿真、三維處理、傳感器技術、網絡系統等多個領域，模擬出的虛擬世界極具真實感，其最大的特征是“3I特性”，即交互性（Interaction）、想象性（Imagination）和沉浸感（Immersion）。

虛擬現實的發展為博物館的發展提供了很多機會與挑戰，計算機巨頭IBM公司早在2008年就和故宮博物院展開合作，打造出3D“虛擬紫禁城”的虛擬漫游系統，讓觀眾在世界任何一個有網絡的角落也能游覽故宮，領略故宮蘊含的精華與文化，自此成為各大博物館，特別是遺址博物館仿效的典型對象。今天，虛擬現實正在向縱深方向發展，并衍生出增強現實、混合現實等分支，使冰冷的文物“活”起來，并配備視頻、聲音、圖片等內容輸出，全方位沖擊博物館觀眾的身心感知。

2.2 3D打印

3D打印的實質是通過不斷將各種特殊打印材料，逐層打印來構造目標物體。自20世紀80年代第一臺3D打印機出現，其已成為引導行業流行、創新發展方向的重大技術。據權威報告顯示，2018年3D打印產業的規模是96.8億美元，2020年將達到158億，2024年則飆升至356億美元。

我國也高度重視3D打印發展，將其納入“中國制造2025”等戰略發展計劃中，未來博物館的發展必然離不開3D打印。采用高新科學技術成果保護文物是未來的發展方向，而3D打印是未來文物保護的典型應用。例如：對于文物信息的采集和復制，特別是對于殘缺的珍貴文物，可通過先進的3D掃描、3D建模和3D打印獲取文物的精確3D數據，從而實現精確完美的修復。部分珍貴文物因為安保問題等無法在博物館展廳進行展覽，則可采用先進的3D打印技術進行成品復制后展出。目前3D打印技術應用最廣泛的耗材是工程塑料，包括高分子材料PLA樹脂、PCL樹脂、光敏樹脂等。

2017年，全球首家以3D打印為主題的博物館在上海市寶山區建成開館，精美的展品令觀眾真實地感受到文化創意與高科技的高度融合，也極大地推動了3D打印技術在博物館的發展。

2.3 屏幕與光影

當今博物館多媒體展示的方式多種多樣，最普遍的是觸摸屏、電視機、廣告機、導覽器，但隨著技術的發展和革新，常規的展示方式也在不斷地進步和變化。比如播放視頻和音頻，由原來的顯像管電視演化到液晶電視和觸摸屏，由于液晶電視在使用場景上存在局限性，又發展出新穎的LED電子顯示屏、OLED弧形屏、工程激光投影等多媒體設備，應用效果受到廣泛好評。

液晶顯示器LCD是利用固態和液態的透光率對光線的調制實現顯示。LED顯示屏主要通過發光二極管進行顯示，具有綠色節能、亮度高、使用安全、使用壽命長、安裝方便等特點，致使應用場合異常廣泛。深圳博物館的各個場館安裝了若干的LED屏幕，面積從幾平米到一百多平米，點間距從10 mm到接近1 mm，在亮度、顯示效果等都表現優異，LED是博物館展覽陳列必不可少的一種多媒體配套顯示裝置。在1979年已被發現的OLED則是有機發光二極管的縮寫，能自發光，屏幕具有彎曲的性能，為弧形的顯示屏提供了理想的解決方案。

Micro LED是新一代的顯示技術，是普通的LED面板的縮小版，對比現有OLED技術，可實現發光效率更好、亮度更高、功耗更低的性能，為博物館的展覽陳列提供一條新的技術渠道。工程投影則由原來的高壓汞燈發展而成先進的激光工程投影，激光投影的光源壽命可達20 000 h以上，保障了投影的工作時間和使用壽命，降低了系統維保的成本，使用更加穩定可靠。在深圳改革開放展覽館現場使用了12臺20 000流明的激光投影機打造的多媒體藝術長卷的展項，投影面積達500 m2以上，宏大先進的展示手段給觀眾帶來全新的光影體驗。此外屏幕與光影技術至少還包括：異形拼接、多折幕、全息應用、3D Mapping等運用硬件和軟件融匯結合的展示技術，為博物館的展覽展示提供了更廣泛的展示方向和展示選擇。

2.4 智能動感影院

4D動感影院則源自傳統的3D影院，屬于特種影院。4D動感影院是在3D電影基礎上增加特效座椅等特效設備，并根據影片的情節設計出煙、霧、雨、閃電、雪花、氣泡、氣味、搔腿、搔頸等各種特效，將觀眾帶入一個充滿光影變幻的特效虛擬場景之中，目的是充分調度觀眾的視覺、觸覺、嗅覺等感官，讓觀眾產生身臨其境的感覺。目前，4D動感影院已成為大型博物館和科技館的標配，也是博物館給觀眾留下深刻印象的重要場景。一個4D動感影院至少由播放系統、投影系統、銀幕系統、運動平臺、音響系統、立體眼鏡、環境特效等構成，每一部分的發展都影響著系統的整體效果。

球幕影院是20世紀70年代開始出現的一種特種影院。拍攝及放映均采用超廣角魚眼鏡頭，觀影廳為圓頂式結構，銀幕多采用半球形式，以此來擴大沉浸效果。球幕影院原來一直采用膠片系統，在2003年，世界上推出了第一套數字球幕影院，標志著數字球幕影院系統的開始。因為球幕影院具有懸掛在半空，似球罩形式的銀幕，并可兼容天文效果展示。因此，在許多國家和地區建設博物館和科技場館時，已作為一個重點建設的形式考慮。相對4D動感影院，球幕影院具有更深的沉浸感，更大的技術難度，可同時兼有天象演示、圖形數據、科學可視化、虛擬漫游、“云”計算等先進功能。目前國內的典型案例是中國科學技術館球幕影院，其采用世界頂級True8K Digistar 6數字球幕系統，配備10臺大流明激光工程投影機，球幕直徑居世界前列，配合極高的清晰度、對比度、亮度等投影效果參數，極大的增加了現場沉浸感和娛樂性。

2.5 人工智能

人工智能是令機器能像人類一樣擁有智慧，會思考的技術。現在，人工智能已經能擊敗人類世界圍棋冠軍，并且其發展已上升到國家發展戰略高度。2017年國務院發布了《新一代人工智能發展規劃》，加快布局新一代人工智能創新發展，為國家未來發展提供源源不斷的動力。人工智能的發展為智慧博物館新階段的發展提供新機遇。

人工智能的發展將使智慧博物館的展品陳列、文物研究、觀眾服務等發生根本性的變化，通過引入人工智能的機器學習和深度學習，對觀眾與博物館關聯的研究數據進行訓練處理，通過算法模型對數據進行分析判斷，并識別出數據的適用模式，同時做出預測判斷。強大的人工智能的發展方向和模式對博物館的作用也得到了美國博物館協會的認同，人工智能將是未來博物館發展的最重大的趨勢之一，人工智能將使智慧博物館發展出新的高度。

2018年，湖北省博物館使用“講解機器人”為觀眾導覽講解鎮館之寶“元青花四愛圖梅瓶”，并智慧回答觀眾問題，即時令其成為了網紅。在2018年國際博物館日，國家文物局和百度公司聯合發布了“用科技傳承文明：AI博物館計劃”的項目研究成果。當用手機對文物拍一張照片，就能讓文物“開口說話”。這實際上是通過智能識別出圖形的文物信息，并采用語音和圖形技術播放文物相關信息，至少能在功能上取代以往的語音導覽設備。此外，此計劃也包含了智慧搜索、圖形識別、機器翻譯、人工智能教育等等。例如其中一個功能：機器翻譯，該功能如果遇到外國游客，能將介紹頁面自動轉換成外國游客習慣的語言環境，而且如果外國游客想互動了解更多，百度公司的虛擬機器人亦能為客人提供互動對話服務，讓客人更深入的了解文物具體信息。

3 五種展陳技術應用調查分析

五種展陳技術的應用是為展覽陳列服務，而展覽陳列服務的對象則是廣大觀眾，下面將對五種展陳新技術應用意見和應用場館的調查情況展開分析。

3.1 展陳技術應用意見

為了解新技術發展和博物館關系，以下通過電話訪問、現場訪問和網絡訪問等形式，對8家企業和66名觀眾進行采訪，整理出技術企業觀點和觀眾觀點。

如表1所示，觀眾觀點主要表現為觀眾的直觀感受，包括新技術應用的優勢和實際存在的不足，也有觀點包含對技術的應用期望。對于技術的應用效果，由于新技術對他們認知的創意性、娛樂性、教育性等帶來的沖擊，所以給他們留下深刻印象，也從絕大部分觀眾反饋滿意的調查情況不難看出。從調查情況看，影院是比較受歡迎的博物館展覽項目，兩種影院的觀眾量大，排隊時間長，觀眾對兩種影院的反饋意見描述量最大。企業觀點是從事相關技術的企業立足于博物館，對技術現狀發展和技術要求做出的評價，具有一定專業性，也能為博物館工作人員把握博物館的發展方向提供一定的參考價值。

這五種展陳技術都有利于推動智慧博物館的發展，但如果打造有特色的智慧博物館，則需要進行更深入的研究考察。每一種技術，都是一個領域，以人工智能為例，深圳改革開放展覽館開館前曾經設想以機器人作為亮點打造特色功能，但經過對科技企業和市場產品的考察后，得出結果為現時機器人主要處理形式為語音識別應答操作，機器人行為動作簡單，行動遲緩，行動路線單一，與真正的人類相差很遠，最后迫使深圳改革開放展覽館放棄了初衷。這一例子也從側面說明人工智能技術尚未成熟，智慧博物館的展陳發展之路還很長。

3.2 展陳技術的場館應用

如表2所示，本文采用現場考察和調查訪問的形式，對國內外11個博物館和科學館的上述展陳新技術的使用進行了應用分析。其中，V表示曾經或正在使用該項技術，X表示沒有或較少使用該項技術，*表示至少網站不具有漫游功能的虛擬展覽。結果顯示，各大場館新技術應用中，虛擬現實占81.82%，3D打印占45.45%，屏幕光影占100%，4D影院占27.27%，球幕影院占27.27%，人工智能為0。依照比例數據大小排列為：屏幕光影>虛擬現實>3D打印>4D影院>人工智能。

由表2可知，實際上虛擬現實等技術在國內場館應用已相當普遍，包括虛擬場館漫游和佩戴VR頭盔等應用。3D打印技術在國家級的場館應用較多，省級或市級應用較少。各種酷炫的屏幕光影技術應用最為普通和普遍，種類品牌價格從低端到高端一應俱全，表中11個場館無論國內國外皆采用了此項技術。4D影院和球幕影院在國家級博物館有應用，在省級和市級博物館較少應用，但在科學館的應用卻較為普遍。人工智能技術因為涉及的技術復雜，實現難度高，在博物館和科學館的成功應用較少，更不具備大規模應用的場景，但一定是未來發展的重點方向。

對于展陳技術在博物館上的應用，因為不同地區和級別的博物館存在較大差異，包括館藏文物、布展資金、參觀觀眾、科研力量等等，建議在智慧博物館框架上進行統一管理。如虛擬現實技術實現展陳投資規模不大，可結合內容進行精細化跟進;3D打印技術可進行主題互動設計和文創產品開發;屏幕與光影技術運用廣泛，宜與時俱進，結合最新產品和技術開展才更能令觀眾留下深刻印象;4D影院和球幕影院在科技館應用較多，但博物館的科學文化教育推廣不應落后于科技館，并且未來博物館的人工智能技術發展將更具代表性。

4 結語

本文對智慧博物館和五種展陳技術應用展開研究分析，并對結果作了分析比價和概括總結，主要目的是研究智慧博物館的發展，找尋新技術對世界范圍內博物館系統的影響，發掘其中的內在聯系，推動博物館展覽陳列的創新。每一種創新技術的成功應用都是多項技術交叉發展的結果，比如智能動感影院里包含了先進的屏幕與光影、虛擬現實技術。新技術只有在具體的應用場景解決實際問題，才能得到更有效的發揮。技術的發展同時能夠深化智慧博物館的概念，讓博物館展陳更智慧性、科學性和多樣化地為廣大觀眾服務，也為博物館的管理和研究發揮更大作用。

參考文獻

[1]宋新潮.關于智慧博物館體系建設的思考[J].中國博物館，2015（2）：15-18.

[2]Wohlers Associates. 2019 Wohlers Report[R]. Wohlers Associates， 2019.

[3]陳孝全.多媒體展示手段和方法在博物館和展覽館中的應用——以深圳改革開放展覽館為例[J].博物館研究，2019（4）：36-40.

[4]李鵬飛，徐恩波，淡美俊.近代顯示技術綜述[J].電子制作，2018（14）：77-78.

[5]吳月輝.“阿爾法狗”為什么厲害？[N/OL].http：//soci.cssn.cn/zx/ zx_gjzh/zhnew/201603/t20160321_2929782.shtml？COLLCC=683177068&

[6]布蘭登·塞科，肖福壽.探索人工智能對博物館的影響[J].中國博物館，2018（2）：25.

[7]Bennat Berger.AI-enabled technologies could help museums survive the digital age[N/OL]. https：//venturebeat.com/2017/ 11/06/ai-enabled-technologies-could-help-museums-survive- the-digital-age/

（2020-02-02收稿，2020-04-06修回）

作者簡介：陳孝全（1979—），男，研究方向為展覽陳列和數字博物館，E-mail： 385348088@qq.com。

Investigation and analysis of technology in the exhibition of the wisdom museum// CHEN Xiaoquan

Author's Address Shenzhen Museum， E-mail： 385348088@qq.com.

Abstract Technology is an important driving force to promote the development of museums， exhibition and display is the focus of museum development， this paper briefly analyzes and empirically gives examples of the five new technologies used in museum exhibition display， and the five kinds of exhibition technology to carry out technology application advice and technology application venue survey and analysis. In the survey， not only the survey of technology application summarizes the view points of enterprises and audience， but also summarizes the application of new technologies in some typical venues at home and abroad， and the results of the survey can provide a reference for the upgrading of exhibition and display technology to carry out the construction of smart museums.

Keywords wisdom museum， exhibition technology， survey analysis