虛擬現實技術在智慧博物館中的創新應用

作為一種新興的實用型技術，虛擬現實技術從20世紀末期開始逐漸嶄露頭角，并在近年得到迅猛發展。它結合計算機圖形學、仿真技術、傳感技術和網絡技術等多種高科技手段，基于模擬環境，使用戶能夠沉浸其中并與之互動，目前多應用于影視、娛樂、教育、設計、醫療等行業。鑒于此，如何將虛擬現實技術更好地應用到智慧博物館中，創新展示方式，提升觀眾的參與感和體驗感，從而履行其文化傳播職能，是當下的重要課題之一。

一、虛擬現實技術的特點

1.三維性

三維性首先體現在全方位、多角度地再現博物館的展品和場景，其中，三維掃描技術利用激光掃描和攝影等手段采集相關數據，獲取其形狀、紋理、顏色等信息，隨后三維數據會被輸入計算機進行加工處理，借助虛擬現實技術還原成數字化的三維模型。當觀眾佩戴VR眼鏡或其他顯示設備時，如同身臨其境地“走進”這個虛擬世界，自由地觀賞、移動，甚至“觸摸”展品（圖1）。三維式體驗打破傳統博物館物理空間的限制，使觀眾無須親臨現場就能獲得近乎真實的觀展感受。同時，三維模型還具備極強的靈活性，可以根據實際需求進行任意的縮放、旋轉、調整視角等操作[1]；其次，三維性帶來的沉浸感，能夠激發觀眾在情感、認知乃至心理上的共鳴。逼真的虛擬場景、身臨其境的氛圍，讓觀眾不約而同地在心理上與虛擬環境融為一體，不僅感官上得到極大的滿足，更在精神層面上喚起對展品及其背后文化故事的探索欲。

2.交互性

所謂交互，簡單來說就是人用手點擊設備的屏幕，設備通過震動或畫面變化給出回應，一來一往間產生交流，就構成了基本互動。在此期間，人參與的程度越深，交互的層次感就越豐富。現在很多博物館都在進行智能升級，所謂的智慧博物館可以看作是數字展館的進階版本，這類場館最明顯的特點是以智能感應、虛擬成像等技術為依托，“引導”觀眾親身體驗那些被封存千年的文物，甚至能窺其原貌，突破了時空的限制。虛擬現實技術的出彩之處在于它能創造逼真的互動環境。回想早期人們使用電腦進行操作的過程，多是借助鍵盤輸入指令的方式來完成，這種交互模式既生硬又單一。而如今人們戴上VR眼鏡走進虛擬展廳，只要輕輕抬手就能翻轉展品，同時還伴隨著自動式的語音播放，讓參觀過程充滿探索樂趣。

由此可見，有了虛擬現實技術的加持，相當于構建起一個開放的信息場域，每個人都能根據自己的興趣點發起對話，這正是智慧博物館的魅力所在。

3.探索性

虛擬現實技術賦予展品生命化特征，讓沉默的歷史片段躍動起來，變為可觸碰、可感知的鮮活故事，博物館也因此搖身一變，成為一個擁有無限可能的探索場域。身臨其中的人們仿佛被一股無形力量牽引，穿越至展品背后的時代，親歷那些遙遠而神秘的歷史瞬間。模擬出來的環境，讓觀眾得以在虛擬與現實的邊緣游走，既不失真實感又充滿神秘感，無論是微觀世界的奇妙構造還是古老文明的輝煌遺跡，都能在虛擬現實中重現。觀眾跨越千年時空，與歷史對話、與未來握手，每一次探索都是對未知世界的勇敢叩問，每一次沉浸都是對自我認知的深刻挖掘。虛擬現實技術的探索性拓寬智慧博物館的邊界，更激發人類內心深處對未知世界的好奇、向往，從而不斷前行、永不止步。

4.共享性

在過去，博物館的珍貴藏品因受到實體空間的約束，只能在特定地點展示，觀眾必須到訪才能觀賞（圖2）。地理距離、開放時間、展覽容量等因素，導致大量文化資源難以被廣泛共享。虛擬現實技術能夠將實物展品數據化，徹底改變了這種局面。比如一件青銅器或一幅古畫，被掃描成高清數字模型后，它就不再局限于某個展柜或展廳，而是能同時出現在不同地區的虛擬空間中，使得文化資源擺脫實體的束縛，再通過互聯網實現跨機構整合，形成全新的主題展覽或文化敘事。無論是專家學者需要調取文物高清數據進行研究，還是偏遠地區學生想近距離觀察古代建筑，都能通過同一平臺獲得平等機會，它所具有的開放性、包容性，推動著文化資源的民主化進程。

二、虛擬現實技術在智慧博物館中的創新應用

1.虛實融合，注重體驗

虛擬現實技術如同吹拂過歷史塵埃的春風，能讓古老的故事在現代科技的舞臺上重新煥發生機。以鄭州市大河村遺址博物館為例，在一樓展廳的VR體驗區，一副虛擬現實眼鏡便是連接古今的鑰匙[2]。在講解員的引導下，觀眾只需用手柄輕觸虛擬空間中的不同頁面，大河村先民的生活場景便如畫卷般徐徐鋪展：炊煙裊裊的村落、忙碌勞作的先民、古樸的陶器與簡陋的農具，這一切都通過VR技術被細膩而真實地還原，使觀眾仿佛置身于那個遙遠的時代，親耳聆聽歷史的低語，親手觸摸歲月的痕跡。更令人贊嘆的是，由于動作捕捉技術的存在，讓觀眾有了與虛擬環境中的先民進行互動的機會，比如模仿勞作方式或制作工具，沉浸式的參與感極大增強了展覽的趣味性和教育意義。展覽以線上VR全景展示為主要手段，運用建模、燈光渲染、后期交互等大量虛擬現實技術，全面完整地記錄“星空下的村落”主題展覽內容。展覽分為“遺址廳”“千年古村”“五彩家園”等模塊，按照精品文物環物展示、重點文物三維立體展示、動畫模擬、音視頻講解等環節，進行故事化講述、可視化呈現。觀眾可以在虛擬空間中自由漫步，全方位旋轉觀看展廳全貌，向中心擴展則可放縮觀看視角。關鍵點位設置的視頻講解、語音講解與講解員講解，更是讓歷史知識觸手可及，使觀眾能夠更細致地了解文物背后的故事。

2.增強現實，輔助導覽

增強現實技術是通過攝像機或傳感器等設備，識別現實場景中的特定標識或物體，然后利用三維空間注冊技術，將計算機生成的虛擬信息（如文字、圖像、3D模型等）實時疊加到真實場景中。但值得注意的是，這種融合并非單純疊加，而是基于定位將虛擬信息與現實場景完美契合，當觀眾手持AR設備走進博物館時，設備會自動識別展品或展區，并立即在參觀者的視野中呈現出與該展品或展區相關的虛擬信息，包括展品的歷史背景、制作工藝、文化價值等，也可能是一段生動的視頻解說，或一個引人入勝的故事。目前來看，國內有不少博物館開始嘗試使用新型科技來增強參觀體驗。以安徽博物院為例，在歷史文化展廳中，導游會要求觀眾戴上一種“特制”的眼鏡，其功能十分豐富，可以用手勢轉動、放大那些珍貴文物的立體影像。除此之外，還能伸手輕觸青銅器表面，聽見金屬敲擊的聲音。走到傳統民居區域時，眼鏡里生成一幅幅動人的古村景象，觀眾如同“穿越者”一般，悠閑地走在江南小巷里，近距離觀察似幻似真的美景美物[3]。與此同時，這類智能設備還具有個性化特征，即根據不同人的喜好推薦專屬游覽路線。成都金沙遺址博物館便是如此，其導覽系統具有代表性，人們參觀時能隨時與專家學者進行問答交流，趣味性和互動性十足。

3.數字建模，修復保存

數字建模技術的應用一般分為幾個階段，從最初的構思開始，到逐步完成造型制作、表面處理、光線調整，直至完成作品。該技術功能強大，可以還原現實中的各種事物，不管是一個微小組織還是占地廣闊的城市全貌，都能通過虛擬建模重現。比如敦煌千佛洞美輪美奐的墻畫、雕像，雖歷經千年風雨侵蝕，表面出現裂痕剝落，但如今有了新的方法對其進行保存，即運用三維建模技術為這些古代珍寶制作虛擬備份。其先由工作人員用特殊設備全方位記錄洞內的藝術品，包括立體形態、顏色和表體特征等，隨后在電腦中還原出分毫不差的電子版本。新模型不僅能存放在網絡展館里，供世界各地的人們觀賞，還能幫助專家們開展修復工作，即對比歷年保存的模型文件，發現哪些地方出現損壞變化，進而規劃設計出更科學合理的維護措施。

4.全息投影，再現文物

該技術僅需捕捉光線的變化性，就能在空氣中生成逼真且立體的畫面，完全不用佩戴特制眼鏡。其工作原理很特殊，即先用特殊設備記錄物體反射的光線信息，留下物品的“指紋”，經過大量的后期處理，最終形成可以永久保存的影像模板。用特制光源進行照射時，整個模板會投射出立體影像，如同打開貫通古今的“天窗”，帶領人們感受歷史原貌[4]。以元代黃公望的山水名作為例，其深受專業人士和愛好者的追捧，但原本只能隔著展柜靜靜欣賞，現在借助新技術，畫中的云霧會繞著觀眾流動，其山巒也隨著人們視角的轉換呈現不同姿態，整個觀展體驗就像“走”進畫中世界，與古人同游。而在現代化展館里，這項技術的應用更添趣味性，比如某展館打造的“時空長廊”展區就很有創意，以往鎖在展柜里的青銅器、瓷器等文物，如今都以立體形態懸浮于空中，觀眾在走動的同時，可以看清器物側面的花紋、底部的落款，實現零距離接觸。互動體驗區的技術玩法更加多樣化，觀眾輕點屏幕就能放大或旋轉文物，揮動手勢可以“拆解”青銅器的鑄造結構，甚至能用體感操作，讓書畫中的靜物“活”起來。這樣一種“游中玩、玩中學”的參觀方式，使展館在靜謐中多了一絲驚奇之感，令人嘆為觀止。

5.云端協作，遠程共創

云端協作是利用云服務器集中管理文物的三維模型、展覽資料、研究文獻等各類數字資源，通過統一的格式標準進行整合，確保不同機構的工作者可以隨時調取和使用。平臺設置靈活的權限管理功能，既保護數據安全，又在智能算法的加持下自動關聯圖像，為跨領域團隊提供參考資料推薦，減少重復勞動。這種協作方式還允許多人同時在線工作：設計師在調整展廳燈光效果時，講解員可以實時補充展品說明文字，技術團隊則能對互動程序進行測試，所有修改都會即時同步到云端，形成高效的分工模式。

遠程共創則側重于打造沉浸式的合作環境，讓分散各地的參與者共同完成創意設計。技術層面，平臺捕捉真實動作和表情，讓使用者以虛擬形象進入同一個數字空間。在這里，人們能像面對面一樣交流，用手勢調整文物陳列角度，用語音討論展覽主題[5]。系統提供豐富的創作模塊，比如拖拽式場景搭建工具、色彩材質庫、互動按鈕設置面板等，降低專業門檻。普通用戶可以進行簡單操作，組合預設模板，快速生成科普動畫；專業人員則可以深入調整細節參數，實現更精細的設計。創作成果會被分類存儲，經審核后納入博物館資源庫。

三、虛擬現實技術運用中需要注意的問題

1.保證內容真實性和教育性

結合上文來看，虛擬現實技術以其沉浸式的體驗，使觀眾穿越時空，近距離接觸歷史文物與場景。但正是其所體現出的直觀性、互動性，對內容的真實性提出了更高要求。在智慧博物館中，對每一件展品、每一個場景的重現，都應當基于嚴謹的歷史研究，力求還原歷史的真實面貌，這既是對歷史的尊重，也是對在場觀眾的負責。若VR展示出來的古建筑風貌、服飾細節乃至社會風俗均偏離史實，觀眾在享受技術帶來的震撼之余，可能會誤將虛構當作真實，從而誤導對歷史文化的認知。尤其是對于青少年群體而言，正處于知識積累與價值觀形成的關鍵時期，錯誤信息會在其心中留下難以磨滅的印記。因此，內容的真實性是智慧博物館應用VR技術不可逾越的底線；另一方面，智慧博物館利用VR技術，旨在打破時空限制，讓歷史“活”起來，使觀眾在互動中增進對文化的理解，教育性也就成為衡量VR應用成功與否的重要標尺[6]。一個成功的VR展示，不應僅僅停留在視覺層面，更重要的是情節是否精心設計、旁白情感是否真切，最終引導觀眾深入思考歷史背后的文化意義。

2.保證用戶個人隱私

為實現個性化體驗，虛擬現實技術會記錄觀眾的頭部移動軌跡、眼球注視點乃至生理反應等數據，雖有助于優化體驗設計，但同時也構成對個人行為習慣乃至心理狀態的間接反映。若這些敏感數據未進行妥善管理，就有被濫用或泄露的風險，給觀眾的個人生活帶來不必要的困擾甚至安全問題。同樣的，諸如姓名、年齡、興趣偏好等是個性化體驗的保障，以便系統精準匹配內容，但個人信息的每一次傳遞都伴隨著被不當使用的風險。尤其是在網絡環境下，數據一旦泄露，就會被不法分子用于詐騙、身份盜用等犯罪活動。即便是在合法合規的情境下，個人數據的過度收集與分析也會造成“信息繭房”效應，即用戶被推送大量基于其過往行為推測的信息，限制接觸新知識、新觀點的機會。因此，從技術設計的源頭開始，就必須將個人隱私保護作為不可動搖的原則，建立健全數據管理機制，明確告知用戶數據將如何被使用、存儲多久以及用戶享有的數據權利，如訪問、更正、刪除個人信息的權利。采用加密技術、匿名化處理等手段，確保即使在傳輸和存儲過程中，也能有效防止信息泄露，這是建立公眾信任、促進技術健康發展的基石。

3.保證知識產權不被濫用

采用虛擬現實技術來復現古跡，或是還原歷史環境，實際上就是在原有文化素材基礎上進行創新、整合，這要求技術人員考慮很多問題，比如空間的構成、光影的搭配以及如何再現物品的形態紋樣。雖然數字產品以文化遺產為根基，但開發者及其團隊所做出的努力，同樣構成新的知識資產，這樣就引出矛盾，即有效區分創新成果與文化遺產的界限，或者說，要更公平地處理公共文化資產和開發團隊的權益分配。另一方面，虛擬現實技術的特性，決定其版權問題更加棘手。這項技術可以把各種元素揉搓到虛擬環境中，比較典型的例子就是混搭各時期的器物來創造新景觀，或在仿古建筑中融入當代設計[7]。此時，合成作品的權利界定將引發糾紛，導致維權工作困難重重。特別是多個時代的元素，在數字化技術作用下進行重新組合后，其整體成果如何判定，也涉及方方面面的問題，這樣會使得法律層面的認定工作變得尤為復雜。

四、結語

文章以虛擬現實技術為手段，首先歸納該技術的基本特性，接著重點講解如何將其創造性地運用，同時也指出當前存在的難點和不足。面對后續發展，需要在兩個方面持續發力：一是加大科研投入，開發更具實用性的解決方案，同時控制設備使用門檻；二是關注參觀者的實際感受，不斷收集使用意見來改進場景的細節呈現。只有當技術應用與受眾需求更好地結合，才能讓虛擬現實真正賦能現代博物館的智能化轉型。

參考文獻：

[1]徐延章.可及性視域下博物館智慧服務的創新維度[J].東南文化，2024（06）：155-163.

[2]黃潔.數字賦能：智慧博物館建設中沉浸式體驗空間的綜合營造路徑[J].文物鑒定與鑒賞，2024（21）：64-67.

[3]趙新彤，林少雄.擬真、具身體驗與技術想象：虛擬博物館的媒介性審美[J].藝術探索，2024，38（05）：73-79.

[4]成章恒，李若欣.數字時代虛擬博物館設計研究[J].參花，2024（22）：50-52.

[5]姚孺婧，張煜鑫，景劍雄.基于虛實融合環境的博物館體驗學習方式研究——以大英博物館為例[J].中國民族博覽，2021（13）：196-198.

[6]馮紹恒.博物館融入虛擬現實趣味化呈現內容的實踐分析[J].中國高新科技，2022（04）：26-29.

[7]陳天侖.AR和VR技術在數字博物館的應用研究[J].數字通信世界，2022（04）：81-83.

通訊作者簡介：

胡嬌嬌（1985—），女，漢族，湖北武漢人。博士研究生，講師，研究方向：博物館虛擬與交互設計。

作者簡介：

金磊（1984—），男，漢族，浙江杭州人。大學本科，研究館員，研究方向：展陳設計與展覽實施。