三維虛擬現(xiàn)實技術在博物館展示設計中的應用探究

陳建云

（呼和浩特市海川盛世文化傳媒有限責任公司，內蒙古呼和浩特 010058）

0 引言

三維虛擬現(xiàn)實技術是一種可以體驗和創(chuàng)建虛擬世界的計算機仿真系統(tǒng)[1]。將三維虛擬現(xiàn)實技術使用在博物館展示設計中，掙脫了傳統(tǒng)博物館的時間和空間上的局限性，不僅方便人們對博物館的隨時隨地參觀與體驗，還能更好地對博物館中的文物進行展示和保護。目前我國三維虛擬現(xiàn)實技術正處于上升階段，在博物館的應用上仍有較大的發(fā)展空間。

1 三維虛擬現(xiàn)實技術在博物館中的運用

1.1 三維虛擬現(xiàn)實技術在文物修復和復制上的應用

文物的保護是博物館中最基礎也是最重要的工作。文物的保護主要包括文物的修復和文物的復制。傳統(tǒng)的文物修復工藝復雜，對修復者的水平要求非常高，一件文物的測量工作也十分煩瑣，有時還容易修復出錯，這樣做出來的復制品可能會與原件存有很大的差異，對文物的損耗也是非常大的。通過三維虛擬現(xiàn)實技術，我們能將受損文物通過三維掃描建立三維模型，實現(xiàn)對文物數(shù)據(jù)的精確掌控。建立三維模型后，我們就能預覽文物的修復效果，指導后期的文物修復工作，這種方法大大減少了文物修復的錯誤率。三維虛擬現(xiàn)實技術在文物的復制方面也有著極大的影響。拋棄傳統(tǒng)的文物修復技術，使用三維激光掃描技術復制文物，就能輕松地獲得文物的精確信息，從而高精確地復制文物。除此之外，3D 打印技術在文物復制上也應用廣泛。3D打印機近些年也融入了我們的日常生活中，大家對此并不陌生。計算機經(jīng)過精準測量，將文物信息傳輸至打印機，打印軟件將數(shù)字進行存檔后再解讀編碼傳至打印機，最后就能輕而易舉地將物體形象打印出來。使用三維虛擬現(xiàn)實技術修復文物為博物館內文物的展示提供了強大的技術支持[2]。

1.2 博物館展示設計中的三維虛擬現(xiàn)實技術

1.2.1 .三維虛擬現(xiàn)實技術在藝術博物館展示設計中的應用

藝術博物館包括繪畫、文學、電影、戲劇、雕刻、建筑等藝術形式，如全球聞名的紐約大都會博物館、紐約古根海姆博物館等均屬于藝術博物館。現(xiàn)如今，藝術博物館與三維虛擬現(xiàn)實技術之間的結合越來越密切，線上博物館、數(shù)字展廳、VR 體驗展館等等多元化藝術博物館為藝術的傳播提供了更為鮮活的方式。無論是國內享譽盛名的古代輝煌壁畫藝術文物敦煌莫高窟，還是加拿大所打造的擁有500 個虛擬展品的虛擬藝術博物館，都借助了三維虛擬現(xiàn)實技術手段精準還原藝術展品及其內部空間布景，使觀眾如身臨其境，得到視覺與認知的雙重享受，最大程度上還原了置身此場景中的感受。以敦煌莫高窟博物館為例，早年間其只是借助數(shù)字手段對壁畫進行了技術性還原，并利用網(wǎng)絡終端加以呈現(xiàn)，雖然該數(shù)字化呈現(xiàn)可使觀眾直接觀看復原后的展品，但卻缺失了空間語境的還原與切身體驗，而虛擬現(xiàn)實技術的介入消除了這一差距，除了現(xiàn)場可使用虛擬現(xiàn)實設備進行觀看之外，觀眾可登陸數(shù)字敦煌網(wǎng)絡平臺對所有洞窟進行720°全景漫游，使觀眾仿佛回到真實洞窟所在歷史文化情境中[3]。另一方面，這類虛擬藝術博物館極大程度上便捷了人們的生活，在新冠疫情肆虐的今天，足不出戶就能享受到異域他鄉(xiāng)的藝術展覽不僅保障了自身安全，也為線上博物館事業(yè)做出了巨大的貢獻。

1.2.2 三維虛擬現(xiàn)實技術在歷史博物館展示設計中的應用

歷史博物館主要包括以歷史名勝、古代戰(zhàn)場、遺跡遺址等地點為場所修建起來的歷史博物館，其中包含了國家歷史、文化歷史等重要信息。基于歷史博物館的性質來說，三維虛擬現(xiàn)實技術主要應用在為觀眾還原歷史情境、模擬歷史故事、打造一場跨越地域和時空的沉浸式感官體驗。對于觀眾而言，可選擇作為身臨其境的旁觀者或是以第一視角參與到虛擬場景中去。這對三維虛擬技術的要求十分高，首先要明確好觀眾中的角色，再進行場景的還原重現(xiàn)、繼而是觀眾與場景的交互設計和設計者的技術要求，這就是完成三維虛擬現(xiàn)實展示設計的全過程[4]。

1.2.3 三維虛擬現(xiàn)實技術在科學博物館展示設計中的應用

科學博物館內容涉及面廣，技術層面要求高，動植物、自然界、天文地理等都包括在內，例如香港太空館、休斯頓自然科學博物館都屬于科學博物館。對于傳統(tǒng)科學博物館而言，由于技術層面要求高，實現(xiàn)難度大，存在了較多弊病。設計者忽視了科學博物館的重心，導致內容與形式不協(xié)調，缺乏合理的展示方式等問題普遍存在。實際上，科學博物館展示設計的主題是將晦澀難懂的內容以通俗易懂的方式展現(xiàn)出來，因此，在科學博物館的展示設計中，內容的科學性、教育性、思想性、知識性缺一不可。簡而言之，就是要通過三維虛擬現(xiàn)實技術展現(xiàn)博物館所展現(xiàn)的內容，并滿足以下要求：首先要能適應博物館自身環(huán)境，依據(jù)展示內容設計是否適宜使用三維虛擬技術；其次是要照顧觀眾心理，盡最大可能使用觀眾能理解的形式去展現(xiàn)晦澀難懂的內容，構建形式服務于內容的展示模式，做到虛擬現(xiàn)實與傳統(tǒng)展示相結合。以大西洋自然歷史博物館為例，其所推出的VR 短片《生命的起源》以新穎模式與令人感動的體驗成功將2016 年博物館文物創(chuàng)新獎收入囊中，觀眾有機會看到五億四千萬年前寒武紀海洋的獨特生態(tài)環(huán)境，雖無沉浸感，但別開生面的VR 短片足以為對古海底世界懷揣好奇的人們帶來全新的體驗[5]。現(xiàn)如今，傳統(tǒng)博物館的弊端已大部分被三維虛擬技術所填補，三維虛擬技術已經(jīng)掀起了博物館展示設計的巨大變革。沉浸交互式參觀博物館模式得到了完善。但仍有不足的之處需要修正。無論如何，三維虛擬現(xiàn)實技術與傳統(tǒng)博物館展示設計的融合正在快速發(fā)展，相信在不久的將來，這項技術將運用在更廣闊、更日常的領域。

2 三維虛擬現(xiàn)實技術在博物館運用中的優(yōu)勢

2.1 解決了展品資源與實體展示空間之間的供求矛盾

我國是一個歷史文化悠久、幅員遼闊、資源豐富的大國，無論是文物還是文化，展示的內容都非常豐富，所需的展示空間也很大。但有些博物館的展示空間和容量都有限。雖然國際基于對文化的重視而大力擴建博物館的空間和數(shù)量，但是在一定程度上也無法滿足展品資源與實體展示空間之間的供求矛盾。三維虛擬現(xiàn)實技術與博物館展示設計融合之后，憑借著強大的交互式的特征，很大程度的將有限的線下博物館空間拓展到無限的線上博物館空間上去，不僅使資源得到了合理利用，還能使人們在無限的空間中獲得多種認知和體驗，實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)的新跨越。

2.2 提供了多元化的展示模式

傳統(tǒng)的博物館展示模式大都千篇一律、沒有特色，就像按一個模板進行復制粘貼。展品的展示方式也是陳列在館內固定的位置，幾年來都很少推陳出新。但是隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，人們的觀看方式和觀看習慣發(fā)生了巨大的改變[6]，傳統(tǒng)的博物館參觀模式已不適用于如今的時代。在這樣的背景下，三維虛擬現(xiàn)實技術滿足了人們的觀賞模式，無論是線下博物館還是線上博物館，其生動形象的展示和解說都激發(fā)了人們的好奇心，滿足了人們的求知欲。

2.3 加強了三維虛擬現(xiàn)實技術下強烈的逼真感

運用三維虛擬現(xiàn)實技術對博物館中的展品進行展示設計時，能夠增進觀眾與展品的距離，在近距離接觸下，不僅豐富了觀眾所接收到的信息，也能直觀感受到展品的逼真度。例如：我們在平時觀賞影片時所用到的3D 眼鏡，這種眼鏡運用三維虛擬現(xiàn)實技術讓觀眾更真實、更生動的感覺到自己身處其中。由此可見，三維虛擬現(xiàn)實技術也能增加博物館虛擬展品的逼真度，做到了既滿足人們對文化的理解和對精神上的追求，又減少了博物館人力物力的耗費。

3 三維虛擬現(xiàn)實技術與博物館展示設計的未來發(fā)展

3.1 博物館展示設計需要三維虛擬現(xiàn)實技術的支持

中國是一個歷史悠久、文化底蘊深厚的文化大國，五千年文明傳承至今。截至2015 年末，全國文物系統(tǒng)已收藏4063.58 萬件（套）文物，我國登記注冊4692 家博物館，年參觀人數(shù)約7 億人次[7]。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們的生活水平越來越好，越來越注重文化享受的現(xiàn)在，博物館漸漸成為人們經(jīng)常參觀學習的地方。近些年來，博物館的性質發(fā)生了巨大的轉變，從以前的收藏文物機構轉變成現(xiàn)在的兼收藏展覽文物于一體的綜合學習機構。文化的傳承離不開人們的重視，博物館自身在隨著科技的變化而變化，以優(yōu)秀的自身條件吸引了眾多游客閱覽參觀，在傳承優(yōu)秀文化的同時也促進了自身的發(fā)展。三維虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展為博物館文物的展示提供了契機，目前國內很多博物館正積極的將一些新興科技運用到文物展示中，努力構建一個集文物信息化采集、管理和展示融為一體的新型博物館。

3.2 三維虛擬現(xiàn)實技術下博物館展示設計存在的問題

三維虛擬現(xiàn)實技術在博物館的應用是博物館展示設計發(fā)展的必然趨勢，目前三維虛擬現(xiàn)實技術在博物館的展示設計應用中還處于發(fā)展階段。從實際應用上看，無論是三維虛擬現(xiàn)實技術本身還是運用三維虛擬現(xiàn)實技術技術為觀眾展現(xiàn)文物，都還存在著不少問題。

（1）三維掃描儀的技術還未趨于完善。

目前許多三維掃描儀的光學技術不易處理閃亮（高反光率）、鏡面或半透明的表面，比如博物館里的瓷器、玉器等能反光的器物[8]。

（2）只對文物本身運用三維虛擬現(xiàn)實技術，忽略了文物背后故事能更吸引觀眾。

當今時代的博物館融入了科技的力量，漸漸需要在競爭中完善自身了。博物館信息化發(fā)展并不缺少科學技術，但文物本身的內在文化更值得人了解深思。僅靠人工的力量很難發(fā)掘文物背后的故事，這需要借助三維虛擬現(xiàn)實技術進行探索和發(fā)掘，從而提高人們的工作效率。國內大多數(shù)博物館在建設虛擬博物館時往往偏重于對形式的追求，覺得采用了新穎的高科技手段就提高了本館的科技含量，走在了時代的前列。據(jù)調查，虛擬博物館的網(wǎng)上觀眾訪問率較低，觀眾對此沒有太大興趣，因此存在的問題也較多，博物館耗費巨資建設的虛擬博物館最終成了擺設。造成這種現(xiàn)象的主要原因是設計者忽略了觀眾的心理需求，片面追求設計的獨特性和科技的展現(xiàn)，沒有達到觀眾的預想結果。更多的博物館并不注重文物本身的文化內涵和審美的展示，僅僅只是簡單地將實體展廳的展示方式轉變?yōu)檫\用三維虛擬現(xiàn)實技術方式展示，也沒有將觀眾的需求放在首要位置。筆者認為博物館能夠吸引觀眾的主要因素之一展品的外形。運用三維虛擬現(xiàn)實技術極大程度的還原博物館展品的外形和色彩風格，才能吸引人們對文物展品的注意力。博物館能夠吸引觀眾的主要因素之二是展品的內在故事。例如一件展品在制作、流傳或者出土時的經(jīng)歷和奇聞異事，和某一名人的重要關系等等，將這些故事通過三維虛擬現(xiàn)實技術展現(xiàn)在觀眾面前，為文物增添文化內涵的同時還能充分展現(xiàn)文物的審美功能。博物館能夠吸引觀眾的主要因素之三是展品的功能。一件文物的出土必然有著它自身獨特的功能，觀眾參觀博物館是為了增長見識、了解史實。通過三維虛擬現(xiàn)實技術生動形象地還原文物展品的功能更能增加博物館展品的趣味性。

3.3 三維虛擬現(xiàn)實技術指引博物館展示設計的發(fā)展方向

雖然三維虛擬現(xiàn)實技術與博物館的發(fā)展仍處于開始階段，但是它對博物館的影響力不容小覷，甚至能指引博物館展示設計的未來發(fā)展方向。在科技是第一生產力的今天，博物館必然要向科學技術靠攏，甚至融為科技的一部分。

4 結語

總而言之，三維虛擬現(xiàn)實技術為博物館等地的文物保護與宣傳發(fā)揮了不可替代的作用，也為博物館的轉型提供了新思路，為觀眾帶來了視覺享受和深刻的教育意義。然而博物館展示設計并不能簡單依靠展示形式的變化，想要長久的吸引觀眾，發(fā)揮自身的教育意義就必須要挖掘文物的內在故事，將文物實體所不能直觀展示的故事用三維虛擬現(xiàn)實技術展現(xiàn)在觀眾面前，用科技的手段演繹文化的底蘊。