淺談VR和AR在虛擬博物館展覽中的應用

【摘要】博物館展覽中視覺語言作為一個重要載體，它能引導觀眾切身感受博物館展覽所帶來的濃厚文化底蘊和時代精神魅力的沖擊，能給觀眾帶來不同層次和多元化的視覺享受。近年來，VR（虛擬現實）和AR（增強現實）的迅速發展，使傳統意義上與計算機科學無關的文化遺產領域迎來了全新的機遇和挑戰，許多博物館都嘗試采用新技術來為訪客們營造一個交互式的沉浸環境，于是虛擬博物館應運而生。虛擬博物館能將傳統實體博物館里諸多藏品，通過系統數字化進而搭建起全方位的數據信息資料庫，使訪客不再受時間和空間局限，隨時隨地可以分享閱覽各種藏品以及使用資料庫中的各種數據信息，從而拓寬傳統博物館的體驗維度。

【關鍵詞】虛擬現實；增強現實；虛擬博物館；文化遺產

【中圖分類號】G26 【文獻標識碼】A 【文章編號】1007-4198（2022）02-198-04

【本文著錄格式】羅方超.淺談VR和AR在虛擬博物館展覽中的應用[J].中國民族博覽，2022，01（02）：198-201.

傳統博物館在國際社會上被公認是一個國家或者地區的記憶倉儲，是一種文化象征和符號，博物館文化在推動國家發展和民族進步中有著重大的戰略意義?！耙粋€好的博物館展覽設計能給觀眾絕佳的視覺體驗和享受。”[1]通過視覺語言的更新和傳統展示理念的結合，不斷追求社會公共利益服務的最優化，有助于實現博物館的自身價值和社會價值。虛擬博物館展覽的空間設計狀態是構成視覺語境的關鍵元素，VR和AR技術的巨大優勢突破時空之限，連接數字和物理世界，解決了展覽空間一體化和時間共通性聯結難的這一痛點，從而為博物館、畫廊和各種文化藝術活動的觀眾提供了個性化的全方位的服務體驗。

一、VR和AR技術概述及其應用

（一）VR和AR技術概述

VR（虛擬現實），英文全稱Virtual Reality，是通過計算機模擬環境，給用戶創造出包含視覺、聽覺、觸覺、空間感等感官在內的虛擬三維空間，通過對特定環境景觀進行仿真搭建，使客戶能突破時間、空間限制來觀觸虛擬環境里的事物，進而獲得以假亂真的沉浸感和三維重現。

AR（增強現實），英文全稱Augmented Reality，是一種人機交互技術，以交互性和構想為基本特征，借由計算機系統提供信息，輔以攝影機影像技術，把計算機系統生成的虛擬世界和各種信息累加到現實環境里，實現無縫銜接，增強用戶對現實環境的感知。

VR技術是在模擬環境中基于計算機的體驗，可以為用戶提供一個具有真實世界物體或幻想目標的模擬世界，從而獲得在物理現實中無法實現的獨特體驗。近年來，學者們在AR領域進行了諸多科研工作，通過將真實和虛擬元素融合到無縫復合場景中來擴展VR系統，將VR與先進的視頻處理和計算機視覺技術相結合，使AR系統可以提供具有豐富虛擬對象的現實世界的新視角。但VR和AR技術之間還是存在一些區別的，簡而言之，VR所觀看的事物和景觀都是虛構的，是把客戶的思想帶入一個虛擬空間；而AR所看到的事物和景觀有真有假，是把虛擬的信息嵌入客戶的現實環境里。

（二）VR和AR技術應用于傳統博物館展覽

傳統的博物館在展覽形式上相對單一化，很難讓參觀者們與展品之間產生聯動和共鳴，“博物館展覽設計是集視覺傳播、審美品味和語境溝通于一身的、有策劃的設計進程，是展示品擺列方式和觀眾視覺體驗的一種藝術設計”[2]，借助VR和AR技術可以打破以前展品單一的陳列方法，使參觀者們能在虛擬的環境里跟展品進行交互操作，多方位體驗到一個靈活多變的博物館，獲得與以往不同的體驗感和新鮮感。VR和AR技術的使用可以滿足不同用戶群體的多樣化需求，這遠遠超出了傳統博物館的能力，傳統博物館出于對文化傳播、客戶體驗以及現場秩序管理等因素的考量，一般都會給參觀者制定好相對固定的參觀路線，附帶一定的強制性，極大地弱化了參觀者主動參與的能動性。VR和AR技術可能是目前能為傳統博物館參觀者提供更好服務的最具吸引力和最合適的方法之一，博物館可根據參觀者們的喜好、教育背景、認知習慣和學習能力來調整信息傳遞的方式，利用移動的、輕量的多媒體設備數字化博物館里的藏品，博物館參觀者可以在整體上獲得個性化、全方位的服務訪問過程，能更好地保全各類文化遺產的原始完整度，同時能以相對較低的成本向更多的公眾開放展覽，除了真實到場的用戶之外，潛在用戶和遠程互聯網用戶也可能通過這些新技術找到參觀的方式。

VR和AR技術的明顯優勢可以彌補博物館使用的傳統實物展覽方法的內在局限性。例如，缺乏展示其所有藏品的空間和資源是困擾許多著名博物館的主要因素之一。單霽翔，現任北京故宮博物院院長，他曾提到，北京故宮博物院擁有超100多萬件藏品，然而，由于空間有限和條件差，每年僅有0.5%的藏品能面向游客展現。實體展覽的另一個關鍵問題是一些物品的脆弱性，限制了博物館參觀者通過各種方式的密切互動。有報道稱，運用CAVE系統（VR技術應用較早的一種仿真環境，具備高度沉浸感虛擬現實系統），能在三米乘以三米的空間里創立一個沉浸式的虛擬現實環境，墻壁和地板在3D眼鏡的幫助下可作為投影屏幕，通過創建、操縱、管理呈現數字化文化物品，還可以使用3D鼠標或手套，讓博物館參觀者感受到古代藝術珍品的觸感，這就可以破天荒地打通參觀者與展品之間的壁壘，也極大程度避免了傳統文物損耗和安全隱患問題，也更利于傳統文物的管理。傳統博物館的信息化和數位化搭建加強了博物館信息管理，有利于提升博物館自身管理水平。博物館的信息化建設還可以使其充分地把文化遺產利用起來，促使更多顯性和隱性的文化遺產逐步轉變為極有市場價值的文化產業資源，從而促進精神文明建設，保證經濟效益的增長，實現雙贏。

二、虛擬博物館簡述

（一）虛擬博物館的概念

虛擬博物館是現代科技發展的產物，它基于計算機網絡，對博物館本體及其藏品進行數字化處理，實現網格化存儲，再借助電腦、智能手機等終端給觀眾提供藏品展覽、研究與教學等多元化的博物館服務。作為傳統實體場館的延伸，虛擬博物館展覽不是一種單純的博物館綜合信息網絡界面呈現，也不是將簡單的藏品影像和信息分類檢索展示，而是通過運用VR和AR等先進技術對藏品進行數字化處理，將信息融合組團，通過視覺軟件處理，形成與傳統實體博物館一樣的虛擬展示空間，擺脫實體和時空的束縛，只需要一臺能聯網的PC或者智能手機，就能讓觀眾身臨其臨地感受傳統博物館。

（二）虛擬博物館的種類

一種是復刻型虛擬博物館，此類型以傳統博物館為依托，利用VR和AR等技術對博物館實體進行數字化模擬展現，包括場館建筑外形以及內部藏品，通過對實體場館里陳列的展品進行數字化，將其用圖片、音視頻、360度全景照片、3D動畫、視覺游戲聯動等形式展示在三維建模的數字空間中，從而制造出沉浸的臨場感。例如，不列顛博物院的復刻型虛擬館，就通過加入谷歌的街景視圖技術來提升觀眾的臨場感體驗。目前這種類型也是國內虛擬博物館開發的主流，

一種是全新型虛擬博物館，此類型以虛擬技術為軸心，數字化實體場館里的藏品，然后根據展覽設計塑造一個全新的虛擬環境，使其更富創造性和多元化，在空間設計上也擺脫了場館本體的束縛，但這也可能致使設計的虛擬場景真實感較弱，觀眾無法代入其中。這類虛擬博物館需要極強的空間感和邏輯度才能設計搭建，否則將無法達到打破重建之后準確的文化信息導向和傳播，所以，這類博物館一般多以公益或者創新實驗型項目為主。

（三）虛擬博物館的特點

一是交互性強，采用VR和AR技術大大改變傳統的視覺展示方式，通過連接數字建立了觀眾和對象之間很強的互動關系，這種交互體驗可以大大增強訪客的參與感，激發訪客的好奇心與積極性，訪客們可自主地檢索與了解博物館相關信息。更重要的是，通過將現實世界的交互與豐富的計算信息聯系起來，也可以增強用戶的社交體驗，VR和AR技術可以提供實時的服務和溝通，這也可能延伸到訪問后階段的服務和需求。

二是沉浸感強，在虛擬博物館中，利用VR和AR技術把靜態的畫面轉化為動態的、有意識形態的場景，可以讓用戶隨時切人場景，實現從一個虛擬空間切換到另一個虛擬場景，甚至可以用制造替身的方式讓用戶進入虛擬場館中走動觀展，配以立體的視覺效果和3D聲效果，制造完全沉浸式的觀感體驗。

三是時空無差別化，虛擬博物館能突破地域和時差疆界，如“谷歌于2011年2月推出了Google Art Project，依托自家街景視圖技術支持，加上博物館提供的專業信息，打造了一個全新且具特色的虛擬博物館”。[3]用戶坐在家中也通過網絡設備踏入紐約現代藝術博物館，英國泰特美術館等世界頂級藝術殿堂，開啟一段跨時空的文化之旅（圖1）。

（四）虛擬博物館展覽在中國的發展

當前，我國博物館建設正在經歷一個快速前進的階段，虛擬博物館擁有無可限量的發展前景?！八鼘蔀閭鹘y博物館在互聯網絡上的深度拓展，進而滿足更多普通的受眾群體對高質文產知識的需求?！盵4]但我國對于博物館視覺展覽和使用VR和AR技術的文化、藝術活動的相關研究仍處于早期階段，特別是在傳統文化和古代藝術品領域。與美國、英國等國外相應的表達技術相比，在系統化、標準化、實用性等領域存在著空白。因此，發展虛擬博物館，加速引入VR和AR技術的可視化展示，以滿足在中國語境中對傳統文化傳承的特點是必要的，并且要適應當前中國經濟發展條件和水平。同時，虛擬博物館在中國的發展應探索如何在視覺展覽中運用先進技術和新興工具的方法，如何利用中國傳統文化特點的新思路和靈感，如何有效地構建、整合和提供教育目標的知識，適應當下中國國情和經濟社會的發展趨勢，以及如何克服多式聯運互動VR和AR接口的負面影響，不斷提煉總結具體的方法、策略和技巧，使游客在走入博物館之后更加深刻地感受到視覺上的沖擊和精神上的享受，進而不斷加快中國傳統博物館革新的步伐。

值得一提的是，近幾年國內自主研發出了一種虛擬博物館的新興產物——騰訊博物官，這是一個為博物館提供數字化服務的開放平臺。該平臺集合了五大核心功能，包括線上展覽、線下導覽、用戶互動、內容推廣以及大數據分析，由騰訊科技（深圳）有限公司開發，目前已與故宮、敦煌研究院、秦始皇帝陵博物院、甘肅省博物館、巴西博物館、法國國家博物館聯合會等項目合作，為項目提供自助式的文博內容展示和統籌管理等一站式的數字化技術支持，騰訊博物官目前已上線400多家線上博物館。除此之外，用戶可以在手機上通過博物官APP或者小程序注冊賬戶，登錄后掃描博物館、美術館里的各類展品，就可以讀取到展品詳細解讀資料，包括圖文、音視頻、3D動畫等關聯信息，能更好地幫助用戶了解文化遺產，提供了高質量的文博內容輸出，從而更高效地推動了傳統文化的傳承（圖2）。

三、虛擬博物館展覽發展方向和局限

（一）發展方向

虛擬博物館展覽是文化藝術活動連接數字和物理世界，隨著人們物質生活水平和精神追求的不斷提高，大家對于虛擬博物館的需求不再僅僅是簡單的漫游交互與信息獲取的互動，而是更多地追求參與其中的切身體驗，虛擬空間切換的交互體驗，其核心價值理念在于科技服務于人類的智慧與想象，科技的運用應該更多基于用戶本身的感知、知識結構以及行為能動力等方面。如何設計展覽系統和在活動過程中加強它們的吸引力和感染力，如何提供實時的人機交互，如何繼承和表達傳統文化，達到更優質的教育目標還需要深入探索和研究。

一是，通過不斷挖掘在文化遺產領域使用沉浸式VR和AR技術的潛力，如博物館和畫廊展覽、文化和藝術活動以及各種類型的表演藝術場所和地區藝術中心，進而研究出使用高級VR和AR技術與訪客建立個性化、實時和互動關系在視覺展覽中博物館和文化藝術活動的具體方式。

二是，積極探索傳統博物館文化中的獨特性，以及使用VR和AR技術繼承和表達傳統博物館文化的基本要求，從各種現有的優秀視覺展覽項目中吸取經驗和教訓，以契合參觀者的欣賞習慣和品味。

三是，基于博物館、畫廊、藝術中心視覺展覽以及各種文化藝術活動中存在的問題開發、創新項業模式，提供設計視覺展覽使用VR和AR技術博物館和文化藝術活動的整體框架的詳細解決方案。

（二）發展局限

雖然近年來相關技術的快速發展使得模型建立的過程更好、更快、更便宜，但目前，我們仍然處于使用這種沉浸式虛擬現實VR和AR系統供公眾查閱的初級階段，虛擬博物館展覽在面臨良好機遇的同時，也存在諸多方面的掣肘和挑戰。

首先，在數字媒體影響下，虛擬博物館信息系統搭建的信息孤島以及重復建設的現象依然嚴重，需要更深入的信息資源傳播和共享機制的建立。由于缺少全局目標和統一策略，加上對宏觀環境和現存體制的不適應，“一直以來，對物資條件、建設板塊等因素的認知仍存在不小分岐?！盵5]傳統博物館在管理上自給自足、重藏輕用的落后意識致使在信息資源建設上仍追求“小而全”和“大而全”，在相當程度上抑制了虛擬博物館全局性的、可持續性的發展。

其次，虛擬博物館在采用VR和AR技術上還存在許多問題，包括探索使用高級VR和AR技術與訪客建立個性化、實時和互動關系在視覺展覽中博物館和文化藝術活動的具體方式，如何有效地創建文物的3D模型，尤其是需要嚴格保存和存儲的古代藝術品（書法、繪畫、瓷器等），以及如何構建基于這些模型精確地虛擬展覽。例如，“北京數字博物館，它的搭建框架其實非常合理了，但技術信息融合尚未成熟，時常中斷卡頓，致使用戶體驗感不佳，這些都是大多數虛擬博物館的現狀和常態?！盵6]

再者，單就空間感受而言，網絡虛擬博物館展示空間可能沒有辦法與傳統實體博物館氣勢磅礴的展示空間相比，同時，虛擬博物館作為傳統博物館的延伸宣傳手段，展示形態容易受到實體場館本體形象和內容的制約。

最后，許多博物館依然在體現他們進行空間展示的深奧，與公眾文化體驗的聯結給博物館管理者帶來了巨大的挑戰，如何設計具有足夠文化意義的展覽以吸引公眾的參與成為虛擬博物館展覽發展的阻礙。這不僅需要IT人才技術支持，更需要設計和管理博物館的工作人員和活動組織者的能力輸出。牢固訪客與博物館之間的互動關系不只是技術問題，更是一個文化問題，需要更深層地了解文化遺產、視覺表達的創造性技巧以及博物館展覽和活動組織的精心設計。

四、結語

虛擬博物館作為傳統實體博物館在現代文明和科技發展中的一種延伸產物，它的存在離不開傳統實體博物館這塊基石，傳統實體博物館承載了太多藏品信息，虛擬博物館的先天優勢可以幫傳統實體博物館釋放展示空間上的部分壓力，虛擬博物館的興起和發展不會使傳統實體博物館走向消亡，反而能促進后者的轉型和革新，兩者是互幫互助、融合發展的關系。作為修補傳統博物館展覽缺點的新型工具，它的開發和構建需要更加開放，通過大力挖掘文化信息產業資源，為社會和大眾提供更加廣泛和基礎的服務。同時，相關部門還要制定與完善法規政策來完善博物館的標準化建設和共享機制。虛擬博物館的建設是一項系統的、極有意義又勢在必行的巨大工程，日趨完善的虛擬博物館必將促進科技與藝術的完美結合，讓傳統博物館重獲新生，更有力地促使文化產業資源得到精品質、高效率、深層次的開發。

參考文獻：

[1]樂俏俏.體驗在博物館學習中的意義及其實現[D].浙江大學人文學院，2016（9）：3.

[2]楊秋.博物館展示設計的視覺語言[J].博物館研究，2013（1）：6.

[3]汪彥君.數字時代的”文藝復興”——Google Art Project引發的思考[J].現代出版，2011（3）：4.

[4]李鑫.論網絡信息平臺及自媒體在博物館事業上的結合與應用[J].中國民族博覽，2022，01（02）：51-53.

[5]張雪.數字媒體影響下虛擬博物館的研究[D].哈爾濱師范大學，2012.

[6]陳剛.智慧博物館——數字博物館發展新趨勢[J]. 中國博物館，2013（4）：8.

作者簡介：羅方超（1986-），男，漢族，廣東深圳，在讀研究生，北京大學藝術學院深圳研究生院2017級學生。