虛擬博物館：信息時代博物館發展的新趨勢

陳爽 袁佳麗 胡永斌

摘? 要 虛擬現實、全息技術等現代信息技術的發展，促進了虛擬博物館的出現和發展。首先梳理虛擬博物館的類型和應用技術，然后以“V故宮”和法國盧浮宮虛擬博物館項目為例，詳細分析當前虛擬博物館的功能和特點，最后分析虛擬博物館未來發展的三大趨勢。

關鍵詞 博物館;虛擬博物館;虛擬現實技術;全息影像技術;三維建模技術;V故宮;藝術素養教育;科普教育

中圖分類號：G434? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）06-0027-04

1 虛擬博物館的興起

博物館是進行文化傳播與交流的重要場所，其存在不僅可以促進當地文化教育的發展，也能為社會教育事業的發展作出貢獻。從地域層面分析，由于受到地域與經濟等因素的影響，大型博物館主要集中分布在經濟發達省份和城市，西部地區博物館建設相對落后，在農村更是難尋博物館的蹤跡，這就導致部分農村人口不能在博物館里接受文化普及[1]。總的來說，我國博物館的分布狀況呈現明顯的地域差異性，面臨分布不均、開放性不足等一系列問題。

隨著信息技術的快速發展，虛擬現實技術在醫療、教育、博物館、娛樂等各個領域迅速普及。其中，虛擬博物館以虛擬現實技術為主，構建出一個具有交互性與開放性的虛擬場景，在拓展實體博物館功能的基礎上實現了博物館由二維展示到三維動態展示的轉變，讓人們可以跨領域參觀一些珍貴的文物。我國虛擬博物館的探索與建設始于20世紀90年代[2]，雖然起步較晚，但是隨著信息技術的不斷發展，虛擬博物館的應用趨勢也呈現上升狀態，在文物保護與文化傳播方面發揮著積極的作用。與傳統博物館相比，虛擬博物館具有獨特的優勢與價值：較強的交互性、自主性與生動性;擴展博物館延伸空間，能夠讓人們隨時隨地進行交流與體驗;實現資源共享，解決了實體博物館分布不均勻的問題，讓更多的人獲得真實的參觀體驗。

2 虛擬博物館的類型和應用技術

虛擬博物館的分類? 為了滿足人們參觀博物館的多元化需求，虛擬博物館的展示形式日益豐富，相應地也產生了多種類型的虛擬博物館：從參觀方式來說，虛擬博物館包括虛擬實景博物館和虛擬虛景博物館兩種類型;從使用終端的角度來說，虛擬博物館包括網頁終端虛擬博物館和移動終端虛擬博物館兩種類型，如圖1所示。

虛擬實景博物館是指利用三維技術實景復制博物館的建筑和館藏，并運用立體展示、環境模擬等手段完整呈現的虛擬博物館[3]。如谷歌打造的虛擬實景博物館——大英博物館，進入虛擬博物館，用戶除了可以在各個展廳參觀不同的文物外，還可以仔細觀察文物細節，了解其歷史背景。虛擬虛景博物館主要用于展示或修復被破壞的文化遺產，如展示蘇繡等難以保存的文化遺產，或者利用虛擬現實技術對尚未開發的、即將消失的文化遺址進行數字復原。這樣不僅能以更安全的方式保護文物，也對保護非物質文化遺產事業作出重大貢獻。

網頁終端虛擬博物館主要以文字、圖片、視頻的形式進行科普教育，雖然有中國國家博物館、中國科學技術館等國家級博物館，但是也存在某些問題，如虛擬模塊不能打開、缺乏創新、呈現形式單一。為了滿足人們隨時隨地參觀虛擬博物館的需要，移動終端也推出相應軟件，如集文化、藝術、娛樂為一體的樂游博物館，該博物館通過手機掃描AR照片，讓照片“動”起來。但不可避免的是，移動終端和網頁終端的虛擬博物館存在同樣的問題，甚至前者在使用過程中會出現閃退、內容消失的情況。

虛擬博物館的技術支持? 在虛擬現實技術、全息影像技術、三維建模等新技術的支持下，虛擬博物館不僅以三維動態的方式展現博物館景象，讓文物“活”起來，還能提高參觀者的體驗感。

1）虛擬現實技術。虛擬現實（Virtual Reality，簡稱VR），又稱靈境技術，是近年來出現的一種高新技術[4]。該技術綜合了傳感器技術、人工智能技術、多媒體技術得到一個虛擬環境，為用戶帶來真實的視覺、聽覺上的感官體驗，從而獲得較強的沉浸感。虛擬現實技術在博物館領域有廣泛的應用，如在虛擬恐龍博物館的體驗過程中，參觀者穿戴上VR頭盔后，不僅能夠看到各種各樣的恐龍并聽到恐龍的叫聲，還能通過VR手柄的移動仔細觀察每一只恐龍。

總的來說，虛擬現實技術在博物館中的運用主要有三點優勢：一是更逼真的沉浸感，VR設備和多媒體技術的結

合，增強了參觀者的真實體驗感;二是改變了傳統的展覽方式，由“靜態”到“動態”的轉變激發了參觀者了解更多歷史文化的興趣;三是全方位展示珍貴歷史文物，可有效保存文物數據。

2）全息影像技術。全息影像技術是指利用光的衍射原理呈現立體三維圖像的技術[5]。如一些虛擬博物館在對藏品進行全景展示時，用戶可以從各個角度觀看展品的整體結構和細節。此外，虛擬博物館中全息影像技術與聲音、視頻等媒體的結合，能在很大程度上增強用戶的體驗感和展覽的觀賞性。

3）三維建模技術。三維建模技術在虛擬博物館展示過程中起著重要的作用，根據照片形式或實物形式的展品，利用計算機圖像處理軟件進行三維建模，可以得到一個細節刻畫準確、圖像仿真性強的立體圖像。

3 虛擬博物館典型項目分析

經過多年的博物館信息化建設與發展，國內外涌現出一批優秀的虛擬博物館，如我國的故宮博物院、南京博物院以及國外的盧浮宮博物館、大英博物館的虛擬博物館。本文著重分析國內的“V故宮”和國外的法國盧浮宮虛擬博物館項目，介紹其典型的場景和核心技術，進一步探究虛擬博物館的技術性與人文性。

“V故宮”虛擬博物館項目分析? 近年來，文物數字化展示、互聯網+文化教育、互聯網+文物文創產品得到高速發展，進一步提升了我國的文化軟實力。其中，故宮博物院的數字化進程不斷加快并走在世界前列。2013年以來，故宮上線了九款移動客戶端應用，其中包括兒童教育類網絡游戲“皇帝的一天”、利用數字化技術立體呈現的“韓熙載夜宴圖”、能夠進行圖片和文字360°觀看的“故宮陶瓷館”、支持全景虛擬漫游的“故宮展覽”等。除了移動客戶端，故宮博物院還利用網站、APP、微博、微信等新媒體推動故宮的數字化進程，為文化傳播形式帶來新的活力。此外，“V故宮”項目匯集了自2000年以來故宮在虛擬現實等新技術研究領域的最新成果，以數字化的形式向全國公眾展示故宮文化。

登錄故宮博物院的官網“www.dpm.org.cn”就可以訪問全景故宮、虛擬養心殿、虛擬靈沼軒等場景。從游客安全和保護文物的角度出發，故宮開發了“全景故宮”功能，該功能在虛擬現實技術的支持下還原館內的建筑以及藏品。打開官網進入“全景故宮”版塊后，不僅可以通過地圖全方位瀏覽故宮全貌，仔細觀察建筑內的藏品，也能夠進入賞花版塊感受春日故宮的美麗。總的來說，“全景故宮”的出現打破了時空的限制，即使與故宮相隔千里的游客也能領略故宮的風采，如圖2所示。

養心殿作為皇帝的居住地，是清王朝政治、文化、生活氣息的集中體現，也成為最值得游客觀看的地方。隨著養心殿整體修繕項目的進行，游客會遇到養心殿閉館的情況，但是現在，虛擬現實技術能讓游客隨時“進入”養心殿，如圖3所示。在虛擬養心殿中，游客可以通過便攜式VR眼鏡根據箭頭的指示進行參觀，殿內的很多物品也有相關介紹;如果身邊沒有VR眼鏡，游客也可切換到裸眼模式體驗。

與虛擬養心殿相比，虛擬倦勤齋（圖4）類似一個通過豐富的互動體驗傳承古典技藝的小游戲，在游戲中可以跟著工匠學手藝，和文物修復工作人員一起“修復文物”，體驗貼雕竹簧、雙面繡、玉石鑲嵌等活動。此外，還能以第一人稱的視角探索精美絕倫的倦勤齋，欣賞和理解文物背后蘊含的歷史人物和故事。

出于保護故宮博物院文化資源的需要，故宮博物院自2000年起利用虛擬現實技術制作故宮VR作品，如本文介紹的“養心殿”與“倦勤齋”。為了保證VR作品呈現清晰流暢的畫面，故宮博物院一共引進兩種VR系統開發平臺：第一個平臺是2000年引進的SGI大型專業圖形處理系統[6]，該系統雖然有強大的渲染功能，但價格昂貴、不可移動，難以制作VR作品;第二個平臺是PCVR平臺，與SGI系統相比，該平臺具有價格相對便宜、移動性強的特點，并成功實現養心殿和倦勤齋的展示。相信隨著科技力量的不斷注入，故宮博物院更多的文化瑰寶將會以鮮活的方式呈現在觀眾面前。

法國盧浮宮虛擬博物館項目分析? 位居世界四大博物館之首的法國盧浮宮博物館，早在1995年就設置了官方網站，2001年網站訪問人數就超過600萬人次[7]。2004年，盧浮宮在展品的數據化方面有所嘗試，并取得一定成就，用戶通過官方網站就能參觀館內公開展示的所有藏品[8]。2014年5月，法國盧浮宮引進了日本的“任天堂3DS”掌上視頻游戲控制導游系統[9]，它可以根據用戶需求為用戶提供定位服務，帶領用戶到達相應的展區和展品前。目前，盧浮宮正在開發為智能手機和iPad等終端提供下載服務的應用程序，且由于盧浮宮主要以全景的方式呈現虛擬博物館，這就使得它能夠用Virtual Tour工具以平行視角進行全方位掃描取景，實現在有文字說明基礎上的向上、向下、放大、縮小等全方位的瀏覽。除此之外，在該導航系統中不僅為每一件展品提供高清圖片，還配有相關的語音評論和手語視頻演示等服務。

登錄網址“https：//www.louvre.fr/en/visites-en-ligne”就可以在線訪問盧浮宮的藝術展、埃及館、盧浮宮護城河以及阿波羅廊等景區，現對阿波羅廊和埃及館進行簡單介紹。首先介紹的是阿波羅廊。進入網址之后，用戶所在位置為展廳的前方，之后可以按照箭頭的方向進行瀏覽，點擊相關展品旁的“問號”可以獲得該展品的文字介紹，點擊“放大鏡”可以單獨獲取該展品的高清圖片，點擊“加號”或“減號”可以實現對場景的放大或縮小，如圖5所示。

從在線虛擬參觀設計的角度出發，埃及館和阿波羅廊相比具有某些特別之處。在盧浮宮官方網址點擊埃及館進入館內之后，用戶不僅能夠進行視角的轉換、獲取館內壁畫的高清圖片，還能根據館內左下角的地圖知道自己所處的地理位置，或者點擊地圖上的小圖標進入盧浮宮的其他展廳，如圖6所示。

盧浮宮虛擬博物館主要運用虛擬現實技術和3D掃描技術對實體展館進行3D掃描，進而構建一個接近于真實的虛擬環境，并用一定的路線構想和交互設計完成展覽活動。如館內的應用箭頭能夠引導用戶前進，利用標識可以實現展品和用戶之間的互動。此外，游客能夠在自由放大和縮小展品的功能中獲得真實的體驗感。除了虛擬現實技術和3D掃描技術之外，盧浮宮虛擬博物館還利用3D全息影像技術對博物館的場景和館藏進行全方位和細節方面的展示，其方向功能和放大縮小功能能夠滿足用戶對視覺和細節的要求。

4 虛擬博物館的未來趨勢

隨著人工智能、大數據、云計算等技術的發展，虛擬現實技術在人們的生產生活中得到廣泛應用，隨之出現的虛擬博物館也在互聯網的支持下獲得較快的發展，呈現融合藝術素養教育、注重跨終端訪問、注重沉浸式游覽體驗等發展趨勢。

融合藝術素養教育? 虛擬現實技術在科技館、天文館、博物館等科普教育領域的應用，使得虛擬博物館在增強沉浸感的同時也融合了科普教育，進而提高公眾的藝術素養。虛擬博物館在網絡傳播中的即時性、開放性、互動性等特點使其教育作用更容易表達[10]，例如：虛擬博物館能夠通過三維立體技術展現豐富立體的文物，讓用戶了解文物背后蘊藏的歷史故事，感受歷史文化;在虛擬恐龍館中通過佩戴VR設備給恐龍喂食的小游戲，可以了解恐龍的進食過程，也能在恐龍館內了解更多有關恐龍的知識。

注重跨終端訪問? 虛擬博物館具有多元化的訪問形式，能夠在手機、電腦、iPad等終端進行訪問。隨著5G時代的到來和移動終端的不斷升級與普及，虛擬博物館在移動終端上更加受到重視。如2019年湖北5G智慧博物館APP的正式推出，讓用戶可以了解當地的文化、文物并體驗與之相關的小游戲。需要注意的是，無論是手機還是網頁終端，在對虛擬博物館進行交互界面設計時應根據不同的人群提供個性化的服務，設計簡潔清晰、功能明確的訪問界面。

注重沉浸式游覽體驗? 虛擬博物館不僅具有豐富的色彩和強大的數據存儲，也能夠進行視覺、聽覺和觸覺上的模擬，在VR和AR等核心技術的支持下，通過界面場景的視覺色彩設計、博物館智能游覽尋路的引導性設計以及智能手柄對文物的控制，能夠增強用戶的參與性，實現人和物的互動、用戶和用戶的互動，甚至是文物與文物之間的互動，達到虛擬與現實的結合[11]，從而讓用戶獲得沉浸式的游覽體驗。沉浸式的體驗是虛擬博物館能夠得到良好發展的重要保障。

參考文獻

[1]任英麗，李鑫圓，陽倩.VR虛擬博物館交互體驗設計研究[J].大眾文藝，2019（5）：121.

[2]謝思思.新媒體視野下的虛擬博物館研究[D].南京：南京藝術學院，2014.

[3]林雯雯.“互聯網+”思維下博物館虛擬化發展對公共價值的影響[J].工業設計，2020（3）：105-106.

[4]張新.淺談我國虛擬博物館發展現狀及趨勢[J].青年文學家，2014（36）：170-171，173.

[5]伍洲.淺談新技術在博物館展覽中的運用：以廣東省博物館為例[J].客家文博，2018（2）：34-38.

[6]方麗瑜.淺析故宮虛擬現實作品的技術性與人文性[M]//北京市科學技術協會、北京市文物局、北京市經濟和信息化委員會、北京數字科普協會.北京數字科普協會會議論文集.2011：4.

[7]黃建萍.三維數字技術在博物館網站中的應用[J].數字技術與應用，2011（9）：44-45，47.

[8]阮曉東.尋找智慧博物館[J].新經濟導刊，2015（3）：18-24.

[9]翟宏英.中外科技博物館智能互動式展覽比較研究[J].知識管理論壇，2019（2）：110-120.

[10]高靚陽.基于網絡傳播的虛擬博物館建設研究[D].南京：南京藝術學院，2010.

[11]陳楓，王峰.VR/AR技術在虛擬博物館游覽系統中的應用研究：以故宮博物院為例[J].大眾文藝，2020（4）：61-62.

*項目來源：江蘇省大學生創新創業訓練計劃項目“虛擬科技博物館：面向青少年的人工智能科普公共服務平臺”（項目編號：201910320202T）。

作者：陳爽、袁佳麗，江蘇師范大學智慧教育學院;胡永斌，通信作者，江蘇師范大學智慧教育學院，副教授，博士，主要研究方向為VR/AR教學應用（221116）。