虛擬技術在博物館建設中的應用分析

徐卓愷上海科技館

虛擬技術在博物館建設中的應用分析

徐卓愷
上海科技館

當前是博物館轉型升級的重要時期，在云物移大智技術支撐下，博物館建設逐步向著智慧博物館的方向演進，新技術的運用越來越多，為博物館數字化建設帶來了極大的助力。本文結合虛擬技術，尤其是虛擬現實技術以及博物館建設的相關問題，展開探討，分析了虛擬技術在博物館建設當中的應用，僅供參考。

虛擬技術；博物館建設；智慧博物館；應用

引言

博物館是文物事業的重要部分，國家文物事業發展十三五規劃中明確了十三五期間文物事業的發展目標、任務、重大工程以及舉措，全面提升博物館發展質量，多舉措并舉讓文物活起來、加強文物科技創新，講好中國故事，提升中華文化國際影響力。從當前的時代背景出發，博物館建設與時代存在脫節現象。雖然已經有部分博物館在探索虛擬博物館和智慧博物館的道路上有所斬獲，但總體而言，文物科技創新力度是不足的，所以探索虛擬技術在博物館建設中的應用具有十分顯著的現實意義。

1 虛擬技術

所謂虛擬技術，根據百度百科的說法它是一種有效整合計算資源，使計算機資源表現為一個或多個操作環境，從而優化資源配置訪問方式的技術。實質上這種技術就是數字化技術，它將物理資源轉變成邏輯上的資源，突破物理結構的壁壘，使資源透明化，達成數據共享。從這個角度看，云技術就是典型的虛擬技術，所有的數據資源放在云端，各種終端設備通過互聯網訪問云端數據。

當然在現階段，常見虛擬技術和虛擬現實技術（VR）或是增強現實技術（AR）聯系在一起，尤其是VR，這是當前業內研究的重點，發展前景廣闊。

VR是虛擬現實技術，它基于計算機圖形學、仿真技術、人機接口、多媒體技術、傳感器技術發展起來，是虛擬技術的一個交叉學科，本質上是一種計算機處理復雜數據的全新方式，實現身臨其境的可視化操作和交互，對比傳統鍵鼠和視窗模式的操作與交互，是一次質的飛躍[1]。要理解這種技術，首先從虛擬出發，所謂虛擬，就是指利用計算機生成，現實泛指物理或功能意義上存在于世界上的事物或環境，所以虛擬現實就是利用計算機生成一個虛擬的環境，人可以利用各種特殊設備將自己投射到這個虛擬環境中，控制環境，實現特殊目的。

本文所研究的內容，從深層意義上來說，可以看做是探索虛擬博物館的建設問題，所以研究的方向重點在于VR技術的運用，再穿插一些其他方面的數字化技術，以保證研究內容具備一定的先進性。

2 博物館建設

2.1 我國博物館行業的發展趨勢

十三五規劃綱要，未來博物館行業的主基調是讓文物活起來，國家將進一步給博物館“松綁”，推動博物館創新發展。當然博物館行業也面臨著重大挑戰，如何定位，如何跨界合作，如何利用新技術構筑新型平臺，如何增強自身，如何重寫博物館人的情懷等等，都是需要考慮的問題。

我國博物館一直以來保持著快速發展的態勢，本文選取2005年至2015年的數據來分析。（見表1）

表1 ：2005～2015我國博物館發展情況（來源國家統計局統計年鑒）

表1中的數據從側面反應了博物館行業廣闊的發展前景。從技術層面上講，博物館行業必將以技術驅動，創新變革，構筑新型平臺。近些年來博物館通過開通手機APP，或是網頁實現了運營模式與移動應用、社交網絡的緊密結合，未來博物館還會開展更多的互動體驗，它包括藝術家通過新的技術繁衍出更多自然主義的藝術形態，及為觀眾提供交互技術的深度體驗。

2.2 技術帶來的博物館建設變革

科學技術在博物館的發展中發揮著極大的作用，使博物館在數字化進程中，發生了極大的改變。

（1）博物館的外在改變

首先，資源開放、整合與共享。現在幾乎所有的博物館都在做相關的事情，博物館的藏品、影響資料基本已經實現數字化，并且在整合。所以當前全國可移動文物普查，考慮的是資源的整合與利用問題，這對于博物館為公眾提供教育、知識產品意義深遠。

其次，重構工作流程和規范，一些博物館已經基本實現博物館的信息化建設，工作流程和規范必然發生變化。

最后，重構和擴展了傳播服務體系，博物館以實物展陳為主的知識傳播，輔助社會教育活動、圖書、宣傳等等。現在基于信息化的手段，知識傳播更加豐富，現場的數字展示，網絡上、移動終端上的數字出版使得知識傳播體系有很大的擴展。

（2）博物館的內在改變

第一，思維方式的改變，現今一直在強調互聯網思維，博物館在推動信息化建設過程中，即使不是完全的互聯網思維，也肯定對原有的思維方式產生影響。

第二，行為方式的改變，這個改變最為明顯，一個是標準化，一個是結構化。過去在文博單位這些是老大難問題，比如藏品管理，每個博物館都有各自的習慣，每個地區也有不同的習慣，要實現標準化極其困難，在部門間或是場館之間的協作上均很困難，但信息化以后有了極大的改進。

第三，評價標準的改變，當前博物館的教育職能更加凸顯，公眾對博物館的服務效能的評判因素在逐漸增加，以往的博物館更加行政化，主要對上級負責，信息化改造過程中社會公眾的評價成分比重越來越大，所以博物館在未來更加重視數值分析技術，對公眾進行需求分析，進而有針對性的提供服務產品。

2.3 博物館建設新技術應用現狀

首先，資源建設上，現在已經普遍開始了新技術的應用，但是質量不高。文字信息、照片數據、三維數據、視頻等都有了，但是均存在項目不全、質量不高、標準不統一等問題，而且從全國范圍看，發達地區、大館發展較快，而欠發達地區及小館發展較差。

其次，文物保護上，以故宮、敦煌壁畫等為代表的新技術應用，做了很多具有成效的工作，古籍、文書、書畫的掃描，古建筑、遺產地的實時監測。包括中國文化遺產研究院都做了很多工作，如周口店、大運河等遺產地的監測，經驗較多，需要推廣。

第三，展示和解讀，博物館的信息化建設為博物館的文物的展示和解讀提供了極大便利，現在網絡上也存在一些作品來進行知識解讀。有些作品還是不錯的，但是總體而言普遍比較單調、缺乏吸引力。現階段對于博物館來說，不缺展示技術，但是怎么選擇以及怎么運用是個問題，以后數字展覽的形式會越來越多，在上海的梵高展就沒有實物，基本以多媒體投影的方式來介紹梵高的作品。

第四，觀眾服務方面，新技術的應用還在初級階段，南京博物館改擴建以后對觀眾進行一些跟蹤和監測，但是比較初步，也就是數字分析技術尚未得到有效重視。分析觀眾的參觀行為，對于改進博物館的工作意義重大。比如說，博物館必然會到鄉下進行文物展示，數字展示技術的運用將極大的增強文物保護能力，利用掃描實物得來的模型或圖片，就能夠進行知識的講解。

第五，運營管理上，新技術在局部得到了應用，要實現整體的應用系統化還需要走一段較長的路。現階段大部分博物館以藏品、管理及觀眾三條線為基準在探索全面的系統化管理，如果實現那么就會造就智慧博物館。

2.4 博物館數字化建設當中的制約因素

劉玉珠（國家文物局局長）指出，當前文物博物館事業發展面臨一些急需突破的瓶頸問題。一是對文物的價值認知能力有限，難以全面、系統挖掘和闡釋文物的多遠價值，難以講好“中國故事”[2]。二是文物保護能力有限，瀕危文物的搶救性保護和更大范圍的文物預防性保護都有大量難題需要破解，需求復雜而龐大，技術手段有限單一。三是對于優秀傳統文化的傳承能力有限，展示傳播方法陳舊、形式雷同，難以滿足公眾日益增長的公共文化需求。

綜合上述內容來看，數字展示技術在博物館建設當中的應用將越來越重要，虛擬現實技術或是增強現實技術，可以為博物館的展覽提供最佳的解決方案。博物館信息化的高級階段是數字化博物館，而最終的階段則是智慧博物館。虛擬技術的應用將發揮極大的作用，推動博物館智慧博物館建設靠攏。面對不斷涌現的各種新技術，博物館從業者必須以前瞻性的角度來思考，應對挑戰，主動學習和應用新技術，利用新技術構筑新平臺，創造性地推動各項工作，才能把握住當前博物館發展的歷史機遇。

3 虛擬技術在博物館建設中的應用

3.1 博物館建設中應用虛擬技術的意義

虛擬現實技術在博物館建設當中的應用具有重要意義，尤其是當下更加強調文物創新技術的背景下。筆者認為應用虛擬現實技術，對于博物館具有以下意義。

首先，虛擬現實技術能夠為博物館、藏品以及觀眾提供一條最佳的交互橋梁。利用三維虛擬導覽展示，觀眾能夠更加深切地感受博物館藏品，并且對博物館的環境，線路等都有一個清晰的認識。

其次，大大提高了博物館工作的效率，尤其是在藏品展示方面，同時大大降低了推廣成本，基于網絡，不論是展覽項目的推廣，還是吸引觀眾進入實體博物館，比之傳統的手段要有效得多。

第三，更能夠吸引觀眾，通過三維虛擬導覽，觀眾只需要在家中就能進行模擬參觀，觀眾置于虛擬博物館中邊走邊看，輕輕點擊藏品模型就能了解相關的知識，對于博物館教育職能的發揮具有實效。

第四，從文物保護的角度說，博物館的藏品均收藏在展示柜中，觀眾無法近距離地觀察藏品細節，虛擬現實技術能夠解決這一難題[3]。觀眾佩戴相應的VR終端，可以近距離的觀察真實還原的文物，觀眾通過體感設備能夠對其進行細致入微的觀察，構建出新穎的交互式參觀模式。

3.2 博物館建設應用虛擬技術的案例

虛擬技術在博物館建設當中的應用，已經有博物館進行了探索，比如成都文物醫院虛擬考古體驗館，仙游縣東門山中豪園小區四維時代體驗館。

成都文物醫院虛擬考古體驗館，經過升級之后，加入了VR體驗項目，4個投影儀在9立方米的體驗區構筑出立體空間，裝下高縣半邊寺摩崖石刻、華鎣安丙墓、萬源馬三品墓三個考古現場。這三個考古現場的解說總時長在1h以上，參觀者可以聽自動播放的解說，也可以通過體感來選擇感興趣的地方，自己控制播放過程，很有玩大型角色扮演游戲的感覺。

在仙游縣的四維時代體驗館里，通過手觸電子屏就能足不出戶欣賞到千里之外的中國博物館、江西海昏侯博物館等三維仿真虛擬景點，這是虛擬現實技術帶給當地人數字化休閑生活的新體驗。這個體驗館類似一個移動博物館。

3.3 關于博物館建設需要突破的關鍵技術

（1）需要突破的技術

博物館建設中應用虛擬現實技術，構建出全新的博物館業務模式，要真正實現智慧博物館還需要虛現實技術突破以下幾項關鍵技術，包括近眼顯示、無線通信、異構計算、追蹤交互、內容生產。

虛擬現實的近眼顯示，AMOLED具有顯著的優勢，相比傳統的液晶顯示，在延遲、重量/厚度、續航能力、護眼以及成本方面具有顯著優勢，這是虛擬現實技術研究的重點方向之一。

異構計算方面，需要高性能的GPU技術。據統計全球在用計算機總數為14.3億，但是能夠支持VR的高端PC不足1%。現階段VR的GPU處理能力至少要相比傳統PC提升7倍，保證能夠支持2K分辨率、90Hz。對于博物館來說，這是保證觀眾更好的參觀體驗，提高博物館服務成效的關鍵。

無線通信方面，優質VR體驗對4K以上分辨率、90Hz以上刷新率、360°全景、廣視角與系統延遲的要求與5G高帶寬、低延遲的應用場景高度契合。

追蹤交互上，傳感融合、多通道交互與機器視覺技術反映著追蹤交互高精度、多元化與自然高校的態勢。

內容生產上，由于VR的交互性，用戶不是被動的觀看既定內容，而是能夠自己主導內容，所以專屬編導、全景拍攝、縫合編輯、壓縮傳輸、操作系統等技術均需要有所突破。

（2）博物館建設需要的技術體系

現階段，博物館建設中虛擬技術的運用更傾向數字展示，盡可能實現博物館數字化。

首先，數據集合層，數據是博物館實現虛擬技術運用的重要基礎，從大數據、大文化的角度，博物館數據資源可以以多媒體采集存儲庫、文化遺產數據庫兩個數據庫為主體，結合辦公數據庫、智能化監控系統的實時數據庫和保護修復數據庫等專門的業務數據庫，構成數據集合層，如圖1。

圖1 體系構成（來自文博圈）

其次，云平臺。這是虛擬技術應用在博物館建設中的基礎設施，必須保證能夠實現博物館建設的需求目標，并兼容現有的設備資源。云平臺的分布式異構技術體系是最為可行的方案，也符合今后相當一段時間的技術發展趨勢。

第三，應用層，基于云平臺可以兼容大部分應用，尤其能夠突出虛擬現實技術的優勢。應用服務云由業務應用子云和辦公應用子云構成，涵蓋博物館所有業務與行政部門的全部應用。為確保網絡安全，應設立認證服務云，在用戶入口統一進行用戶認證授權，系統安全管理和數據安全管理[4]。考慮用戶終端的多樣性和發展性，保證應用效果，設計用戶終端云，為用戶提供服務的同時，收集用戶行為信息，以便利用數字分析技術，改進博物館的工作。

3.4 基于虛擬技術應用到博物館建設中的思考

虛擬技術應用與博物館建設中最終是要實現智慧博物館，而智慧博物館是在實體博物館、數字博物館的概念基礎上發展起來的新實物，與智慧城市的建設是相適應的，通過虛擬技術建立起來的虛擬博物館是為數字博物館向智慧博物館過渡的一個重要階段。利用虛擬技術實現典藏、展示、教育以及研究，用戶通過交互設備改變觀賞接口，基于網絡可從任何地方任何時間進入博物館，和大量的媒體交互，獲得身臨其境的感官享受。同時博物館的藏品以多樣性的方式陳列，可根據用戶習慣而出現不同的方式，同時擁有極大的擴展性。

對于一些實力較強的博物館可以嘗試自建虛擬博物館，通過引入計算機方面的人才來構建專屬的系統。當然一般主要可以采用地方自建的方式，或者依靠當地的知名博物館建設虛擬博物館以便擴大當地的文化影響力。或是由政府籌建純虛擬博物館，這是一種沒有實體的博物館，如果可能在信息共享下，可連接大分部博物館的藏品，又或者是與網絡技術公司合作開發數字博物館項目，比如上文提到的仙游縣的四維時代體驗館。

結語

綜上所述，虛擬技術在博物館建設中的應用具有十分顯著的現實意義，對于博物館的發展以及文物保護十分重要。虛擬技術中的虛擬現實技術，將是未來博物館建設中需要考慮的重點方向。文章對此進行了研究，可能存在不足之處，但是能夠起到拋磚引玉的作用，為博物館建設做出一定貢獻。

[1]郭清溥,張桂香.云計算中的虛擬技術[J].中國科技信息, 2012,06：82+90.

[2]鄭蕓菁,張立瑩,張軍,曹曉東.關于數字博物館建設的思考[J].唯實,2004,01：86-88.

[3]高靚陽.基于網絡傳播的虛擬博物館建設研究[D].南京藝術學院,2010.

[4]周子杰,朱巖,張凱.虛擬現實技術在博物館的應用[J].才智, 2011,20：82.