虛擬博物館在現行網絡可行性探究

李景常 （鴉片戰爭博物館 廣東 東莞 523000）

虛擬博物館（Virtual museum）或數字博物館（Digital museum），是以博物館為主題，結合電腦多媒體技術應用的展示平臺。虛擬博物館具有自由瀏覽與簡易交互的優點，可收藏任何可被數字化的事物，而信息可以在網絡上不斷地被更新與提供服務，通過信息技術設計類似于傳統的博物館型態，并提供全新展現方式與參觀體驗。依據“數字典藏與數字學習國家型科技計劃”《技術匯編》將此定義為：以“數字化”的方式，將各種器物、標本及文件等典藏數據，以高分辨率掃描、數字化拍攝、三度空間模型虛擬作等技術加以數字化與存儲，并通過網絡完整呈現實體博物館所應具有的展示、收藏、教育和研究等功能1。本文只搜羅虛擬博物館在網絡運行現行實現方式，至于虛擬博物館其它實現和應用方式，在此將不作討論，另鑒于國內網絡帶寬的限制，國內大部分博物館采網頁二維方式來實現，隨著VRML技術出現，開始出現使用該技術制作的虛擬博物館，現從造模方式可將其分為三類：一類是三維激光掃描，可以從真實世界中真實的、直接的、高精度的、數字矢量話的采集到三維視景的三維實測數據，進而使虛擬現實跨越到三維精確數字化的仿真視景；一類是利用三維建模軟件進行手工建模，原理是對該建模物體前后左右上下拍6張照片，并利用照片在3D建模軟件里進行手工建模和貼圖，精度取決于拍照好壞和手工制作；還有一類是非三維仿真類，主要是使用全景圖，這里只討論360°全景圖，因為效果比較接近現實，原理由魚眼鏡頭相機拍照并使用全景拼接軟件合一張全景圖，然后使用專門的瀏覽器觀看。

一、虛擬博物館場景制作方法，與網絡帶寬匹配調查

據《中國互聯網上網測速報告》顯示，中國網民的平均上網帶寬達到3.2Mbps2，下載速度理論上400KB/s，以下載200M的文件為例，將使用8分半鐘，因此制作博物館這類大型場景所產生大量數據是現行網絡不匹配的。現在討論制作場景時使用上述三種方法情況產生結果如下：1.三維激光掃描，雖然模型精度高，但點云G級數據量龐大，尤其是場景這樣的大型物體，場景越大數據越大，設備及軟件制作費用昂貴，解決的唯一方法是使用軟件對模型適當刪減點密度，并進行平滑等優化處理，以減少數據量，但國內這方面軟件少而不成熟，所以現階段使用三維激光掃描制作虛擬場景，并在互聯網發布的是不理想，而使用三維激光掃描技術主要在文物保護方面。2.基于WEB3D技術，有先使用三維軟件3DMAX進行建模，然后再使用相應插件轉換導出，或有直接使用WEB3D軟件進行建模的，精度由人手操作限制，模型數據可通過烘焙壓縮，以適應網絡帶寬，費用由建模數量和數據質量來決定。3.全景圖制作，旅游區由多張全景圖組成，由魚眼鏡頭拍攝多張（一般8張，60°各一張，加上頂部和底部）圖片合成一全景圖，達到虛擬現實場景的效果，成本低，制作周期短，數據量看照片精度和加入場景的元素的數據量決定。

二、智能虛擬博物館導游開發探究，與參觀者交互

搭載虛擬博物館展覽場景底下，實現與參觀者交互的虛擬導游，首先是創建一個虛擬角色，就是創建一個虛擬講解員，1.三維人體掃描，費用昂貴，制作虛擬博物館參觀方面較少使用，主要是因為對虛擬講解員的精度要求不高，且數據量大，不易在網絡上運行而不被取用；2.真人錄像，雖然比較親切，但視頻數據量大，交互方式單向、單一（只能固定講解相關內容，用戶不能參與），而且需要一名真人進行實時錄制；3.軟件三維造模，通過3DMAX等軟件進行造模，一旦完成虛擬角色模型，在任何建模的場景中重復使用，在建模的虛擬展覽使用中最理想；4.活動圖片配上聲音，類似帶聲音的GIF文件，可以使用幾張嘴部和眼部活動的圖片與聲音合成一個視頻文件，實現效果是人像面部表情較僵硬，另一種是使用Crazy Talk的軟件制作，只需一張圖片和聲音就能合成，輸出視頻文件，效果比較生動，以上兩種方法都是實現類似真人錄像的單向講解效果，與游客交互還需要其他方法和程序完成。其次是與參觀者交互方式，因為本篇討論的是網絡方式實現，所以交互方式主要是瀏覽者使用電腦的鼠標鍵盤進行交互，而交互的場所主要也是虛擬搭建的虛擬博物館展覽場景，在相應的場景位置上設置相應的介紹內容，包括語音、文字、圖片、視頻及三維模型，通過瀏覽者用鼠標點擊相應位置，作為彈出窗口反饋，或使用虛擬講解員來從旁提示，此外在開始導覽前增加一個服務臺，除包括基礎導覽外，還支持人工在線解答。由于基礎導覽涵括整個展區內容及支持快速查詢，因此制作導覽系統時，須制作包括支持動態后臺數據庫、模糊搜索引擎及與查找關鍵字匹配的快速場景定位等功能，以完善與瀏覽者快速交互的數據后臺功能。現行交互方式除電腦外，還有移動終端三維展示，需要網絡支持，或在電腦現行網絡底下快速鏈接，可實現支持控制場景并展示相應場景三維模型等功能，以達到將移動終端變成控制手柄的效果，給瀏覽者帶來新的體驗。

三、加入虛擬社區可行性及發展本社區

最早的關于虛擬社區(Virtual community)的定義由瑞格爾德(Rheingole)做出，他將其定義為“一群主要藉由計算機網絡彼此溝通的人們，他們彼此有某種程度的認識、分享某種程度的知識和信息、在很大程度上如同對待朋友般彼此關懷，從而所形成的團體。”同互聯網相比，虛擬社區（Virtual Commnity）有著更為悠久的歷史，最早的虛擬社區是隨著BBS的出現形成的。在為客戶創造和傳遞價值的活動中，社區（Community）是其中一個重要的內容，它和協調（Coordination）、商務（Commerce）、內容（Content）和溝通（Communication）并稱為5C3。本篇討論的是如何利用虛擬社區，發展本虛擬博物館的影響力，首先在虛擬博物館系統里建立虛擬社區，即支持在場景內多人在線交互模塊，當中開發包括物體抽象模塊、操作抽象模塊、沖突檢測和解決模塊、用戶管理及同步模塊。用戶管理及同步模塊，用于管理參與協同設計的用戶，并且根據用戶情況同步場景，控制用戶操作權限，例如權限足夠后，開放個人3D展廳，或未展示的3D展廳，這樣就需要根據用戶情況同步場景；物體抽象模塊，用于生成描述三維場景中的物體的標識，用于完整權限用戶進行上傳已制作好的三維模型的標識，如文物等；操作抽象模塊，用于將用戶的本地操作和遠程操作抽象為具體的數據對象進行管理和維護，即授予完整權限用戶遠程操作，對三維模型進行管理和維護；沖突檢測和解決模塊，用于對沖突操作進行檢測及解決，保證協同設計的正確性，即用于多個用戶共同創作的3D展廳對同一三維模型操作發生沖突的檢測和解決，主要根據用戶權限決定用戶操作的優先性和取決性；如此下來，場景多人在線交互模塊將發展成為支持多個博物館共同搭建虛擬博物館的展示平臺，在開放其共同搭建的端口下，就能形成虛擬博物館文化體系的虛擬社區。現行的虛擬社區應用較多，有根據用戶權限的角色扮演，讓用戶變成導游；有遠程教育，多人進入平臺后，分別扮演老師和學生不同角色，進行學習和訓練。除此之外可以加入現行網絡虛擬社區，例如騰訊，當中有即時通訊軟件、博客、微博、微信等，加入后可以在其中發布博物館活動信息，同步發布實時展覽信息等，如此吸引更多觀眾，發展自愿者等，來擴大博物館影響力。

四、虛擬博物館作用與意義

1.提高博物館的知名度，促進文化的傳播；

2.借助網絡手段加快了這些知識的傳播、交流和共享；

3.利用多媒體技術，以文字、聲音、圖片、視頻及3D模型等形勢充分展現了博物館內藏品所承載的知識；

4.將無法展示的景點或藏品展示給觀眾，例如危險地帶或容易破壞的藏品，同時保護了景點或藏品；

5.用戶可以足不出戶，通過電腦網絡就能自主地參觀景區，讓潛在觀眾變為到現場觀眾成為可能；

6.可以是用來進行遠程教學的課堂，是廣泛傳播旅游和展館文化的重要渠道；

7.發展成為虛擬博物館社區后，可作為學術研究平臺。

注釋：

1.Web3D技術是實現網頁中虛擬現實的一種新技術.

2.3DMAX是著名的專業三維建模軟件.