淺析VR技術在博物館文物保護中的應用優勢與前景

劉芬

（城陽區文化和旅游局區文物保護中心，山東青島 266300）

1 VR 技術相關論述

1.1 VR 技術的概念

VR 技術即虛擬現實技術，是指融合電子信息技術、計算機技術、圖像處理技術等多種技術手段，形成的一種結合視、聽、觸、嗅等功能的新技術手段，也被稱為幻境技術或者靈境技術[1]。虛擬現實技術是一項十分強大的技術手段，可以輕松處理圖像、視頻、音頻等素材，實現人工智能的處理手段。 VR 技術可以通過模擬器幫助廣大用戶通過視、聽、觸、嗅等感官體驗，實現對系統內事物的操作，給人們帶來真實的感官體驗。這種技術打破了現實世界的局限，讓人們在虛擬世界得到與現實中相同的感官體驗，成為虛擬世界的一員。

1.2 VR 技術的構成

總的來說，VR 技術系統主要是由以下5 個模塊構成的：

（1）檢測模塊：檢測使用者發出的指令程序，并且通過傳感器操縱虛擬事物。

（2）反饋模塊：接收來自傳感器的指令信息，并且反饋給使用者。

（3）傳感器模塊：作為指令傳輸和信息反饋的媒介，既承擔傳輸用戶指令、操縱虛擬環境的功能，又承擔反饋指令結果的功能。

（4）控制模塊：控制傳感器，實現傳感器的功能。

（5）建模模塊：獲得現實世界環境和圖像的數據，以此為基礎模擬虛擬環境。

1.3 VR 技術的特征

（1）存在感：以用戶為中心著重表現虛擬世界的真實程度，VR 技術的理想效果是讓用戶在虛擬環境中難以分辨虛擬和現實的區別。

（2）多感知性：多感知性是指VR 技術不僅可以給用戶帶來視覺方面的體驗，還可以帶來聽覺、觸覺、力覺、甚至是嗅覺和味覺等方面的體驗，實現人具有的一切感官體驗的集成。

（3）交互性：交互性是指用戶通過使用VR 技術可以完成對虛擬世界的操控及得到虛擬世界的反饋。例如使用VR 技術在虛擬環境中抓取物品，可以得到和現實世界一樣的感覺，感覺到真實的抓取感及物體的重量，看到物體的移動軌跡等。

（4）自主性：自主性是指虛擬環境中的物品可以按照現實世界中的物理定律進行操控。比如，虛擬世界中的物品受到力的作用，也會隨著力的移動方向發生移動。 用戶可以通過傳感器操縱虛擬世界并且得到信息反饋。

2 VR 技術在博物館文物保護中的優勢

2.1 通過VR 技術提高保護效果

之前博物館對于文物的信息采集是采用文字或者圖像的形式進行的，這種形式不能直觀展示出文物的具體細節和數據，在保存方面也有難度。但是隨著技術的發展，VR 技術的出現給博物館文物信息采集和保護工作帶來了新的契機，VR 技術呈現720度全景實拍，并且通過使用相關軟件進行畫面處理，能夠提高文物成像的視覺效果和逼真程度，得到更好的畫面感[2]。 另外，使用VR 技術還可以更好地保存資料和相關數據，展示文物的風貌、完成高質量的文化宣傳工作。

2.2 通過VR 技術完成之前不能完成的效果

使用三維立體建模技術可以呈現之前平面拍攝達不到的效果，并且可以模擬已經消失的遺址和文化場景，利用三維建模軟件和一些復雜的建模模型，可以將現實實景轉化為數字模型，更好地呈現給游客和工作人員[3]。 對于一些傳統非遺技術，也可以通過VR 穿戴設備對動作進行捕捉，收集動作數據進行保存，或者進行動畫建模，通過這些新技術幫助人們了解非遺技術的原理和魅力，完成非遺技術的儲存工作[4]。

2.3 通過VR 技術帶來更多感官體驗

之前博物館單純的文物實地展示，只能帶給游客視覺方面的體驗感，但是使用VR 技術可以帶給游客全方位、多層次的感官體驗，通過VR 穿戴裝備和相關軟件還可以提高游客的沉浸感，并且幫助游客和虛擬環境進行互動，提高游覽質量。通過對現實世界的模擬，增加現實世界的因素，然后添加聲音、圖像的數字化處理和播放技術，讓游客感到真實的空間感，并且加強游客的互動性。 通過使用這些技術，加強文化遺產的保護力度，加強這些文化遺產的保護和傳承工作質量。

3 博物館文物保護中VR 技術應用的情況介紹

3.1 VR 技術在博物館的使用情況

中華文化源遠流長，在這漫長的歷史中有很多文物留存了下來，無論是在數量還是種類、品質和價值方面都值得花費大量的精力進行保護和研究。 想要做好這些文物的保護工作不是一蹴而就的事情，需要考慮很多因素的影響。對于文物的保護，呈現的目的不能僅僅是維持文物的現狀，還需要向當代人展現文物的風貌，幫助現代人了解中華燦爛的歷史文化背景，這種雙重目的給文物保護帶來了很大的困難。尤其是一些特別珍貴的孤品，在文物保護和展示的時候，面臨很大的風險，可能會出現損壞甚至是盜竊等情況。為了更好地保護和展示文物的風貌，發揮文物的最大價值，VR 技術在文物保護和展示方面得到了大力推廣。 人們對于觀賞文物的印象還停留在視覺方面，但是使用VR 技術不僅可以從視覺上看到文物的風貌，還可以結合多種感官體驗模擬有關情境，帶給看客更多的體驗感。計算機技術的快速發展為VR 技術奠定了基礎，隨著信息技術的發展，VR 技術得到大范圍的應用和普及，配合頭戴式設備和相關的軟件設施，VR 技術的真實感得到了大幅度的提升[5]。 VR 技術的發展和應用推動了我國文化產業的發展，也提高了博物館文物保護工作的質量和價值，并且提高了文物的知名度，為博物館帶來了更大的流量。

博物館里使用VR 技術，可以全方位的展現文物的情況。這些文物不僅只是一個器物，其背后還蘊含著豐富的歷史知識和當時的朝代背景，使用VR技術可以還原文物存在的歷史朝代，展現當時的社會風貌，通過VR 技術的還原，可以讓看客身臨其境，感受到文物的文化感染力。如果只是單純的展示文物，人們通常不會有這么強的代入感，也不會深刻體驗到文物所在的朝代氛圍，更體會不到文物展現的功能價值，通常只是走馬觀花的游覽。過去博物館的陳列方式只是文物展示或者是替代品展示，在當時的條件下還能滿足人們的觀賞需求，但是隨著人們了解訴求的不斷提高，這種單純的展示方式已經不能再滿足人們的需求了，需要使用新的技術手段吸引人們的視線。 VR 技術憑借自身強大的感染力，通過感官體驗刺激人們，很大程度上提高了文物展示的趣味性，讓人們更加沉浸在文物展示的環境中。而且VR 技術可以模擬文物的虛擬形態，既能做到原汁原味展示文物形態，還能保護文物、避免文物受到損傷，尤其是一些大全場景的文物展示，使用VR技術可以完全保證文物的安全。 這種情況下使用VR 技術，可以避免展出真實文物成本預算過高的問題，還可以減少工作人員的壓力，同時也可以滿足看客的需求。

3.2 VR 技術在博物館文物保護中的使用實例

敦煌數字化保護工程：國家于1997年開始對敦煌開展藝術保護工作，到現在為止已經研發并且應用了莫高窟VR 虛擬參觀旅游系統、 壁畫臨摹技術和壁畫色彩演變技術，以及計算機保護修復系統等。

海昏侯大墓VR 互動體驗項目： 使用VR 技術再現海昏侯大墓，讓游客身臨其境，體驗2000年前的文化底蘊。

數字吳哥項目：項目組親赴吳哥窟取材，通過數字掃描和重建技術，使用VR 的形式，再現吳哥窟的盛景，真實實現虛擬現實版的穿越吳哥窟，還原吳哥窟的真實環境，讓游客可以實現自由穿行的虛擬行動。

4 VR 技術在博物館文物保護中的應用前景

4.1 完成在線展示、實現異地參觀

VR 技術是指可以利用虛擬現實的手段完成博物館的游覽，利用文字、語言、圖像、視頻等技術結合的手段，通過移動終端的形式向公眾展示博物館的相關信息，完成輔助導覽的任務[6]。 使用VR 技術還可以對已經消失的遺址和建筑場景進行復原，通過聲音、場景的結合布局完成場景的動態顯示，帶給游客身臨其境的真實感，讓游客產生在實地游覽的感覺。 隨著信息技術的發展，VR 技術在博物館文物場景復原和展示方面必定能夠得到更大范圍的普及。

4.2 完成文物的數字化修復

VR 技術除了可以完成虛擬環境的復原工作，對于文物修復也有很大的幫助。 通過使用VR 技術參與文物修復，可以節省文物修復工作者的時間并且提高文物修復的準確率和成功率。 VR 技術可以整理現有的文物信息，縮減修復工序，尤其是掉色和剝脫的問題，VR 技術可以收集紋樣的版式和材料信息，幫助文物修復者搜尋信息完成修復工作，并且可以將修復之后的成像預先展示出來，方便修復者提前做出修復方案、避免修復中遇到風險。 這種VR修復技術很大程度上提升了博物館的修復技術和水平，避免文物修復風險。針對博物館中價值很高的文物或者是那些孤品文物，VR 技術在其存放管理方面也有很大的作用。使用VR 技術進行文物修復，可以提前預測不同處理方式的可行性和效果，幫助修復者選擇最佳的修復方式，達到修復的最佳效果[7]。

4.3 虛擬文物展示

為了實現文化的交流及相關文化工作的開展，博物館需要定期進行文物異地展示工作，但是在文物展示的運輸過程中可能會出現損壞的風險，這個時候使用VR 技術可以很大程度上避免文物在運輸過程中出現損壞的情況。同時通過技術還原展示，也可以為其他博物館文物存儲收藏提供經驗指導。 博物館日常工作中關于文物收回和交易的部分，也可以使用VR 技術還原文物的具體情況，提高交易處理的安全性[8]。 VR 技術還可以對文物影像進行全方位的展示，增加游客參觀的交互體驗感。

4.4 提高古建修復效率

對于那些建筑本身就是博物館的情況而言，比起文物修復，VR 技術很多是被用于保護古建安全、傳承古建文化等方面，比如故宮博物院，故宮本身就是歷史悠久的古建文物，在我國的文化史上占有濃墨重彩的一筆，故宮也是中華文化的象征，有很重要的文化意義[9]。 對于故宮文物的保護，不只限于故宮內保存的文物個體，還包括故宮這個大型的古建筑群體[10]。 之前的古建保護工作需要花費大量的人力和資金成本，并且保護工作效率比較低、成果也不顯著，而且有很多人力不能及的地方，但是使用VR 技術之后，可以對古建群體進行三維掃描，對需要修復的古建筑進行立體影像呈現，為修復提供準確的三維數據，并且對這些數據進行存儲和記錄，為最優修復方案提供數據支撐。

5 結語

隨著信息技術的快速發展，VR 等新技術正在得到廣泛的使用和普及，將VR 技術應用于博物館日常的文物保護和修復工作中，是對現階段實行的“保護為主、搶救第一、合理利用、加強管理”文物方針政策的有效實施。 通過使用VR 技術可以完成文物的保護修復和展示工作，提高文化的壽命期限和真實價值； 并且可以最大程度上展示文物包含的歷史文化信息，給當代人帶來更多的文化體驗，在文化交流方面也有很大的作用。 VR 技術可以實現對文物的三維掃描工作，再現文物的歷史風貌，并且能夠通過相關的軟件，收集處理文物信息，為文物保護和修復提供數據；通過VR 技術還原文物場景，在文物異地展示方面也能起到相應的保護作用，降低文物異地展示的風險，緩解文物保護人員的工作壓力，這樣也可以提高博物館的工作效率和質量。 鑒于VR技術在博物館文物保護和修復中的重大貢獻，相信以后VR 技術在文物保護方面可以大放異彩。