元宇宙視角下虛實融合技術在文物古跡展示上的運用分析

2021年是元宇宙元年。經過堪比大航海時期的遷徙，人類已經全面進入了數字時代。創作、生活、娛樂以及工作的數字空間，是為元宇宙。隨著人類生活水平的提高，人們的物質需求被滿足之后開始注重對文化古韻的保護，因此對文物古跡的保護與修繕獲得廣泛關注。結合元宇宙的概念、我國文明遺存的現狀，介紹了虛實融合技術在文物古跡展示上的作用。

歷經漫漫五千年，中華民族形成了其他國家所沒有的文化底蘊，五千年的歷史賦予了中華文明強大的生機與活力。隨著信息時代的到來，元宇宙一詞近年來開始頻頻出現在我們的生活中，究竟什么是元宇宙？許多文化遺產在歷史的風霜中被自然界打磨或被人為破壞，消失在了時間的長河之中。這就是為什么我們需要用現代科技手段來恢復和再現歷史遺跡。元宇宙概念引入到人們熟知的文物古跡展示中，會產生怎樣的奇妙變化。下面就借元宇宙的概念及技術支柱引出虛實融合技術在文物古跡展示上的運用，突出虛實融合技術在文物保護方面的重要性。

元宇宙（Metaverse）

全球范圍內的公共衛生事件加速了人類社會數字化進程，大規模的個體在線化形成了一個萬物互聯的大數據網絡。20年來整個互聯網產業在內容載體、傳播方式、交互方式、用戶參與感和互動性上長期缺乏實質性的突破，催生了各行業單點性的技術創新。

在此期間，正如“場景”的概念所趨同的：物聯網、XR（擴展現實）、智能可穿戴設備、3D圖形渲染、AI（人工智能）、5G（第五代通信技術）、云計算等各行各業逐漸產生了產品及商業模式的創新。而核心技術的集大成者則是元宇宙，若以此為底座建立更高維度的虛擬思維模型，則有望沖破桎梏，開啟新一輪的技術革命。

元宇宙的源起

“Metaverse”由“meta”（意為“超越”“元”）和“verse”（源于universe“宇宙”）組成，合起來即為“超越宇宙”的概念。這一觀點首先產生于尼爾·斯蒂芬森在1992年發表的作品《雪崩》，指在一種完全脫離現實物理環境，并一直在線上的平行數字宇宙中，人類可以通過其中的虛構人物角色自由地生存下去。該小說中首次設想和描述了元宇宙，并在社交網站還未出現之際就預測了在未來的虛擬空間中人類的社會活動和其他行為。

元宇宙是什么

對于元宇宙這一概念網絡上眾說紛紜。維基百科中對元宇宙的描述為：利用虛擬增強的物理現實，并呈現高度收斂性和物理持久性特點的，基于未來互聯網，并具備高度連接感和信息共享特性的虛擬空間。從這種視角出發，元宇宙的內容范圍非常廣闊，它涵蓋了社會、電商、教育、網絡游戲等，而如今為人們熟知的所有應用，在元宇宙中都會有一種完整的呈現方法。

元宇宙的技術支柱

1.全息構建（Virtual Modeling）

全息構建，即通過構建虛構世界的幾何模型，并在終端設備上加以顯示，從而制造出一種沉浸式的用戶體驗。

2.全息仿真（Virtual Simulation）

全息仿真技術是構建出虛擬世界的動態過程，讓虛構世界無限接近于現實物理世界。

3.虛實融合（Mixed Reality）

所謂虛實融合，就是把整個虛擬世界和真實世界融合在一起，建立整個真實世界的高精度三維地圖，通過在這個地圖中實現更精確的定位確認，從而實現更精確的虛擬數據的疊加。

4.虛實聯動（Virtual-to-reality Remote Operation）

虛實聯動是通過改變虛構世界來改造真實世界。

虛實融合的定義及特點

虛實融合技術的定義

把現實的場景與虛構的物品信息重疊在一個畫面或者維度中，讓難以感受到的實物信息被人們的感官所感知。運用增強現實和虛擬現實技術可以將大量虛擬三維空間信息疊加到現實環境中，進而達到虛擬世界與真實世界的結合，虛實融合技術致力于有效增強參與者、真實世界和虛擬世界三者間的無縫融合，最終達到趨向于真實的人機交互。

虛實融合的特點

1.沉浸性

基于傳感設備與互聯網技術的支持，實現真實環境與虛擬環境的有機結合。用戶在模擬環境中，能夠感受到虛擬世界的真實存在，當使用者感受到虛擬世界所產生的刺激時，它將激發使用者的想象力與游戲心理，產生共鳴，進而激發用戶新的情感。這種跨越空間、時間的沉浸體驗與傳統的面對面探索互動的差別極大。

2.交互性

隨著時代的發展和科技的進步，網絡技術為人機交互和人類體驗提供了空間。交互性則是指用戶在虛擬空間中對仿真環境的創造水平，當使用者進行某種操作時，空間內會根據使用者的操作進行對應反饋并發生某種變化。

3.構想性

構想性也被稱為自主性，是在虛擬世界的模擬部分中，生物和實驗者之間個人意識主觀和動態的互動，是靠自己的感知能力與認知能力來獲取知識進行學習，從而拓寬我們的認知范圍，充分發揮主觀能動性，創造客觀世界中不存在的虛幻場景或是對未來可能發生的環境而創立的新的概念。

我國文物古跡的現狀

改革開放之后，經濟快速發展，人民生活水平日益提高的同時，我國有大量的歷史文化遺跡遭到破壞，即使我們的技術再怎么發達，也無法做到完全一樣的重塑。首先，我們對文物古跡的保護措施還停留在人工保護修繕的階段。這種方法不僅要耗費大量的時間，更要花費大量的人力、物力還有精力。其次，挖掘出的文物古跡中能展出的文物數量也極少，光線、溫濕度、微生物等一系列自然因素以及出土時一些人為因素等都會造成文物的損毀及破壞，專業人才的不足也為文物的挖掘帶來了極大的困難。第三，文物古跡在移動搬運的過程中也會由于一些人為或自然界的因素遭受不可避免的損失。第四，在如今的信息時代，由于多方面原因，已經很少有人對傳統博物館感興趣，更別提在博物館中了解并完整地認知文物。因此在文物古跡的展示形式和內容上我們也需要進行創新，尋求新的方式，從新的視角來展示我們的文物古跡，展現我們中華民族悠久的歷史文化。

虛實融合技術在文物古跡展示方面運用的實例

虛擬故宮——“V故宮”

2015年故宮決定修繕養心殿，直到2018年該項目才完成。在長達3年的修繕期間，養心殿是不能對游客開放的，為了彌補游客無法進入養心殿進行參觀的遺憾，故宮博物院決定開設虛擬故宮項目——“V故宮”。由于虛實融合不受空間、時間等因素的影響，“V故宮”便可以做到無視空間、時間、環境、氣候等多種自然因素的影響，游客只需要聯網就可以通過手機或PC端在養心殿中漫游，這為游客提供了區別于傳統游覽的新視角、新體驗。

作為故宮博物院推出的虛擬現實作品，御花園運用了多項特效，為了真實還原皇家園林的歷史風貌，工作人員查閱了大量的史料與文獻記錄，還原了這里曾經的一草一木、一寸一土，在元宇宙中還原了一個朝氣蓬勃的皇家園林。此項目還使用了先進的實時渲染光影技術，讓觀賞者能夠真實地感受御花園中的日出日落、四季變換，感受身處皇家園林的每分每秒，讓人有一種身臨其境的真實感，游客在沉浸式體驗御花園的過程中還能大小屏同時觀看，了解到更多的歷史事跡和隱藏知識。

純凈之地：敦煌莫高窟

莫高窟，俗稱千佛洞，坐落在河西走廊西端的敦煌。它始建于十六國的前秦時期，經過十六國、北朝、隋、唐、五代、西夏、元等朝代的興建，形成巨大的規模。莫高窟有洞窟735個，壁畫4.5萬平方米，泥質彩塑2415尊，是世界上現存規模最大、內容最豐富的佛教藝術圣地。

據了解，莫高窟每年只開放十個不同時代的洞穴，其他洞穴則受到保護，不對外開放。而利用虛實融合技術，就可以讓游客不論何時何地都能看到不對外開放的洞穴。

新南威爾士大學考古學教授Sarah Kenerdine和香港城市大學創意媒體學院院長Jeffrey Shaw教授合作，用虛實融合技術呈現了一場精妙的互動展覽，把觀展者帶回古老神秘的莫高窟世界。游覽者進入虛擬場景中，就可以看到并無限接近洞中意義非凡但卻極其脆弱的壁畫，在視覺和觀感上都是無與倫比的。

現如今即使真的前往莫高窟，由于文化保護措施及空間光線等相關因素，游客無法清晰地近距離觀看壁畫，而在利用虛實融合技術后，莫高窟內的壁畫都呈現在了觀展者面前，不僅能近距離觀賞更多細節，也能更深入地感受敦煌的美輪美奐。

秦兵馬俑的數字化

陜西西安秦兵馬俑是世界上獨一無二的文化藝術寶庫。1987年，秦始皇陵及兵馬俑坑被聯合國教科文組織批準列入《世界遺產名錄》。但兵馬俑的出土無可避免地對兵馬俑造成了傷害，從兵馬俑發現至今，修復兵馬俑仍是一項難題。為此，周明全教授建立了破碎文物虛擬復原體系，利用虛實融合技術，用來修復復雜破損的文物。

經過一系列的設計創新，將文物碎片的外形曲線及斷裂面特征輸入計算機進行計算對比，修復人員按照計算機給出的碎片進行排列拼圖，大大縮短了修復時間，徹底改變了人工修復冗長繁瑣的局面。

兵馬俑的數字化，經歷了碎片修復、兵陣列隊、虛擬運動、陣法演練等階段，經過相繼發掘和修復，利用技術手段，生動地再現了秦軍雄兵百萬、戰車千乘的輝煌氣勢。

同時，通過使用虛實融合等各種數字技術，游客們可以在移動端上進行游覽，不僅能近距離觀看兵馬俑盔甲上的紋路，更能看到多個不宜在展館中展出的文物。通過VR互動等全新的體驗方式，讓文物突破時間、空間的限制，讓觀展者突破傳統觀看的視角限制，“觸摸”并了解兵馬俑身上更多的細節。

虛實融合技術在文物古跡保護展覽工作上的優勢

虛擬現實技術提升了文物古跡的保護效果

利用虛實融合技術對文物進行展示，可以在最大程度上規避運輸與展示時對文物古跡造成的破壞，避免文物受到時間與環境的侵害。同時，虛實融合技術在對文物古跡原貌進行再現的同時也進行了大量典籍資料搜尋，讓人們可以更加細致地了解歷史文物，對文物古跡修繕有著重大參考價值，人們可以通過虛實融合技術模擬的虛擬影像從不同角度感受歷史原跡，感受百年前或千年前的遺跡勝景。

虛擬現實技術提高了文物古跡的展示效果

元宇宙時代的到來讓人們對數字技術越來越感興趣，由于一些原因，人們的出行活動受到極大阻礙，因此，利用虛實融合技術來展示文物古跡更容易引發人們的興趣和激情。人們可以足不出戶進行游覽，在觀賞的同時能從更多角度發現更多細節，避免了傳統游覽的走馬觀花，讓人們能在游覽過程中收獲更多文物知識，對中國傳統文化有更深入的了解。

虛實融合技術相比其他數字手段在展覽上的優勢

人機融合、虛實融合的新型智能界面是智能制造的一項顯著特點，其表現在物理世界和虛擬世界、人類和機械之間的邊界較為模糊。使用者通過電腦及其他輸入輸出裝置，進入虛擬空間，完成信息互換，認識與控制對象，進而得到相關的信息和視覺感受。

在展示應用中，虛實融合技術相比于傳統的宣傳手冊、PC網站等宣傳方式，在效果上可以做到讓用戶更為自主、便捷地選擇想要獲取的信息。通過增強與混合現實技術使顯示效果能更全方位，在獲取信息的同時能感受更多的細節。而基于互聯網的虛擬現實展館是把展館內的現實情景，利用三維建模、多媒體技術、數據庫技術等多種手段在電腦上進行重現，并借助網絡技術供游客瀏覽訪問的新型展示手段。

相比于傳統媒介來說，虛實融合技術下的應用在使用時，理論上講是“無限的”。不同于傳統媒介修繕更改的高預算和人力消耗，虛實融合技術下想要對信息、風格、界面等進行更改則更加便捷，不受空間和天氣環境等因素影響。從用戶的角度來看，虛實融合可以讓用戶做到足不出戶就能獲取信息，通過輸入輸出設備使自己進入虛擬世界，不僅僅是從視覺上，還能從多個感官上獲得新奇體驗。

根據上述分析，虛實融合技術在文物古跡的展覽及保護上都起著重要的作用，不僅能讓人們更了解文化遺產，更在保護修繕上貢獻了一份力量。在過去，現實世界和虛擬世界是相互分離的，我們沒法真正地參與到虛擬世界之中。但隨著元宇宙的誕生，越來越多的文物古跡在元宇宙中“安家”，現實和虛擬這兩個世界的界限開始變得模糊，呈現相互融合的趨勢。

羅杰斯的創新擴散理論強調，一項新技術的應用需要經歷創新者、早期采用者、早期眾多跟進者、后期眾多跟進者、滯后者等五個發展階段。對于當下“元宇宙”這一新概念來說，其尚處于最早期的少量創新者使用階段，未來走向如何仍未有定數。我們不能過度放大對元宇宙的想象，更要防止非理性的炒作。

同時，虛實融合技術也需要加強發展，讓我們今后能看到更多現代科技與歷史文化遺產融合后的成果。

參考文獻

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【作者簡介】王文錚（1998—），女，碩士在讀，研究方向：融媒體出版與服務設計研究。