湖北省博物館數(shù)字化復(fù)原與虛擬展示的研究＊

呂湘毅

（武漢輕工大學(xué)，湖北 武漢 430048）

湖北省博物館數(shù)字化復(fù)原與虛擬展示的研究＊

呂湘毅

（武漢輕工大學(xué)，湖北 武漢 430048）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對文物和藝術(shù)品的期望也越來越高。對于湖北省博物館的未來發(fā)展來說，打破傳統(tǒng)的展示模式，具有重要的社會(huì)意義。因此，利用虛擬復(fù)原技術(shù)建立統(tǒng)一的文物發(fā)掘數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建科學(xué)和歷史結(jié)合，人與自然和諧的人性化平臺(tái)。通過對位于湖北地級縣博物館的實(shí)際調(diào)研，提出一種利用虛擬復(fù)原現(xiàn)實(shí)技術(shù)和交互平臺(tái)開發(fā)湖北省博物館資源的方法，采用MAYA和UNITY打造了湖北省博物館的三維虛擬場景和人性化導(dǎo)視指引圖，給觀眾以嶄新的、全范圍的展示視角。

博物館；數(shù)字化復(fù)原；虛擬展示；Oculus Rift

1 研究意義

我國是一個(gè)文明古國，文物是我國文化遺產(chǎn)中重要的組成部分，而博物館作為歷史文化的象征，展現(xiàn)給我們一種無形的精神力量和藝術(shù)價(jià)值。博物館代表自然和人類發(fā)展文化的產(chǎn)物，更好地保存了遺產(chǎn)文物和展示文物，并且為社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了服務(wù)，是廣大民眾認(rèn)識(shí)城市發(fā)展、感悟城市歷史的窗口。在博物館可以感受到時(shí)代的變遷，人類的和諧和高大上的人文精神。

我國各類博物館中的收藏文物達(dá)到1 000多萬件，博物館的發(fā)展在無形中展現(xiàn)出一個(gè)維度、一個(gè)過度、一個(gè)城市空間的精神文化底蘊(yùn)，比如故宮博物院、首都博物館、南京博物館等。不同時(shí)代的文物作為不同時(shí)期文化歷史的載體，為我國古代歷史文化的研究、傳播和藝術(shù)的發(fā)展提供了極為重要的參考資料。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展與變革，我國博物館在迅速轉(zhuǎn)型的同時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)一些新情況、新問題，比如博物館的陳列方式落后，與發(fā)達(dá)國家脫節(jié)。博物館展示為首要工作，基于文物保護(hù)和復(fù)原的目的，博物館的展品都在展柜中，受到環(huán)境和空間的限制，長期使用文字介紹說明和語音講解的傳統(tǒng)陳列手段，文物無法多視角地展示，觀眾也不能近距離觀看展品細(xì)節(jié)，看不到被展柜遮擋的文物的某一部分。各個(gè)地區(qū)的博物館場館空間不同，陳列也不同，展示的藏品數(shù)量也有所不同，更新頻率也不同，大大限制了信息時(shí)代文物對生活的折射，減弱了文物對游客的吸引力。

到目前為止，湖北省大大小小的博物館有180多個(gè)，主要分布在武漢、宜昌、十堰、黃岡、鐘祥、襄陽、荊州等地方，同樣存在大量的問題。自展館的整合和資金的投入以來，最大的問題是文物的更新限制了博物館的發(fā)展，博物館的陳列方式長期不變，使得本來就很少的觀眾變得更加稀少，形成了惡性循環(huán)。因此，結(jié)合我省博物館展示和數(shù)字虛擬技術(shù)的各方面特點(diǎn)和實(shí)際情況，將數(shù)字虛擬展示技術(shù)融合于以研究、教育、藝術(shù)為基本功能的博物館建設(shè)中，是未來我國文化科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢，如何將虛擬復(fù)原技術(shù)有效運(yùn)用于博物館工作中，是我們現(xiàn)在所面臨的最大問題。總而言之，我國的文物表面和內(nèi)部都存在不同程度的風(fēng)化和腐蝕。如何讓文物更大空間、更大維度、更大視角地展示它的魅力和藝術(shù)價(jià)值；作為歷史文化和科學(xué)的研究依據(jù)，如何使文物得到有效的保護(hù)和復(fù)原，是文物數(shù)字化復(fù)原和虛擬展示領(lǐng)域需要探索的問題，亟待通過理論和方法的總結(jié)、實(shí)踐來進(jìn)一步解決。

2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀述評

2.1 國外研究現(xiàn)狀

歐美一些國家利用網(wǎng)絡(luò)對已經(jīng)保存的文化遺產(chǎn)進(jìn)行展示，比如美國的虛擬龐貝城等；新加坡Visual Factory公司與新加坡國家遺產(chǎn)文物局合作，為亞洲文明博物館、新加坡國家博物館、新加坡美術(shù)館等6家文博機(jī)構(gòu)創(chuàng)建了整套3D虛擬在線展廳，世界各地的用戶可以通過這一平臺(tái)參觀新加坡的知名博物館。

2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國對博物館的虛擬展示建設(shè)還處于起步階段，與歐美等發(fā)達(dá)國家相比，大量使用初級手段來宣傳文物，大多表現(xiàn)形式為文字表述、少量圖片、動(dòng)畫視頻和文物的基本信息動(dòng)向等網(wǎng)頁形式展示，大大限制了觀眾向文物獲取更多的信息。同時(shí)，虛擬展示系統(tǒng)不夠完善，僅僅作為博物館信息發(fā)布平臺(tái)工具，沒有在互聯(lián)網(wǎng)上對有價(jià)值的文物進(jìn)行延伸和深度挖掘講解。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)達(dá)，國家加大了對遺址文化的保護(hù)與文化軟實(shí)力的投入，在政策上也加大了扶持力度。20世紀(jì)90年代后期，故宮博物院、首都博物館等率先將部分內(nèi)容進(jìn)行數(shù)字化制作并上傳至互聯(lián)網(wǎng)上，開辟了國內(nèi)博物館虛擬網(wǎng)絡(luò)展示的先河。2013年，我國第一個(gè)360°全景虛擬博物館開放的中華藝術(shù)宮藝術(shù)數(shù)字博物館開放，為珍貴藏品的數(shù)字檔案管理和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。IBM合作開發(fā)的故宮博物院中紫禁城虛擬世界“超越時(shí)空的紫禁城”是我國第一個(gè)通過互聯(lián)網(wǎng)展示文化古遺址的3D虛擬還原世界，游客通過互聯(lián)網(wǎng)可瀏覽多維的故宮建筑、古文物及古代人物，通過點(diǎn)擊頁面可查閱遺址詳情等。

3 研究內(nèi)容、研究目標(biāo)、關(guān)鍵問題和創(chuàng)新之處

3.1 研究的主要內(nèi)容

針對湖北省博物館獨(dú)創(chuàng)展示、數(shù)字虛擬復(fù)原技術(shù)和交互平臺(tái)的各方面特點(diǎn)和實(shí)際情況，將數(shù)字虛擬復(fù)原展示技術(shù)融合于以研究、教育、藝術(shù)為展示功能的博物館建設(shè)中，是未來我國科學(xué)文化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然結(jié)果，在整合、價(jià)值與視覺等方面加以數(shù)字化復(fù)原和虛擬展示對平臺(tái)的應(yīng)用，讓觀眾從嶄新的、多維的角度來觀賞。

3.2 研究目標(biāo)

通過研究目標(biāo)，開發(fā)出一套適合博物館的虛擬導(dǎo)視圖、人機(jī)一體的虛擬空間和稀缺文物的數(shù)字化復(fù)原，多元化設(shè)計(jì)和多功能操控，結(jié)合國際先進(jìn)技術(shù)和成功案例，訂制一套具有地域特色的陳列方式系統(tǒng)。以荊州博物館作為實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，從采集數(shù)據(jù)、整合方案到后期開發(fā)，最后用全新視角和全新空間來展示新型的博物館。

3.3 擬解決的關(guān)鍵問題

3.3.1 提高文物保護(hù)技術(shù)手段

我們可以利用數(shù)字化復(fù)原技術(shù)，預(yù)先修復(fù)文物的影像，結(jié)合計(jì)算機(jī)合成技術(shù)，利用虛擬技術(shù)多角度展示文物，將文物實(shí)體保存在嚴(yán)密的環(huán)境中，延長文物壽命。

3.3.2 提高文物的展出率和效果

運(yùn)用虛擬復(fù)原技術(shù)將現(xiàn)實(shí)文物轉(zhuǎn)換為虛擬影像，比如三維空間、大動(dòng)畫、交互界面等，來展示文物最初的狀態(tài)。數(shù)字化復(fù)原和虛擬展示技術(shù)提供了還原文物最原始的外貌，讓觀眾身臨其境地感受它的出生、成長、脫變等，同時(shí)多視角地去感受它，運(yùn)用人性化的交互系統(tǒng)，指引和介紹它的歷史。

3.4 創(chuàng)新之處

數(shù)字化虛擬復(fù)原技術(shù)（Digital Virtual Recovery Technology）是基于數(shù)字化的虛擬復(fù)原、計(jì)算機(jī)、處理圖像與模型搭建、人性化交互、精美界面、導(dǎo)視圖、模擬仿真、多維空間等技術(shù)的綜合集成技術(shù)。它優(yōu)于一般三維空間的虛擬重現(xiàn)技術(shù)，用Unity系統(tǒng)生成逼真環(huán)境，模擬復(fù)原當(dāng)時(shí)文物挖掘的現(xiàn)場視頻，打造有空氣、有觸覺、有互動(dòng)的空間，讓觀眾參與其中，身臨其境地感受當(dāng)時(shí)的環(huán)境。

Oculus Rift是一款為電競游戲設(shè)計(jì)的佩戴式頭戴顯示器。它將虛擬與現(xiàn)實(shí)帶入游戲中，使得玩家們與游戲合二為一，大幅提升游戲玩家的游戲體驗(yàn)。盡管還有很多局限，但它已經(jīng)改變了傳統(tǒng)游戲的方式，讓我們與科幻大片更近一步，在發(fā)展國內(nèi)游戲領(lǐng)域更上新的臺(tái)階。雖然最初是為了打造游戲來開發(fā)設(shè)備的，但是Oculus已經(jīng)決心將Rift應(yīng)用到更為廣泛的領(lǐng)域，包括電影、教育、藝術(shù)、建筑、醫(yī)學(xué)等空間探索及軍事領(lǐng)域。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們對文物和藝術(shù)品的期望也越來越高。對于湖北省博物館來說，借助科技與文物的結(jié)合，是發(fā)展的必然趨勢。因此，利用虛擬復(fù)原技術(shù)建立統(tǒng)一的文物發(fā)掘數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建科學(xué)和歷史相結(jié)合，人與自然和諧的人性化平臺(tái)。打造新視野下的湖北地區(qū)博物館展示方式，單一、傳統(tǒng)的博物館參觀已經(jīng)不是欣賞祖先留下的寶貝的唯一途徑，除了在博物館館內(nèi)應(yīng)用虛擬復(fù)原系統(tǒng)外，還可以創(chuàng)建人性化的交互品臺(tái)，將清晰、合理的導(dǎo)視圖貫穿在博物館中，定期更換博物館交互平臺(tái)主題，讓人性化交互結(jié)合有效的展示主題，打造美輪美奐的空間，讓觀眾在獲取科普知識(shí)的同時(shí)還能在視覺上應(yīng)接不暇，回味無窮。加上佩戴Oculus Rift頭盔，在設(shè)定的程序中，可以自行調(diào)節(jié)菜單，選擇你想觀看的文物介紹。這個(gè)介紹是根據(jù)文物當(dāng)時(shí)的背景，有故事內(nèi)容的講解，同時(shí)也可以讓你身臨其境發(fā)掘現(xiàn)場，親身感受到考古人發(fā)掘的全過程，讓游客有聽覺感知、視覺感知、觸覺感知。

［1］陸云.淺談歷史教學(xué)中虛擬博物館的構(gòu)建［J］.天津市教科院學(xué)報(bào)，2017（03）.

［2］羅亦鳴，胡珊.淺談虛擬博物館交互性展示現(xiàn)狀［J］.電腦迷，2016（12）.

［3］唐嬌.焦山碑刻虛擬博物館漫游系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［D］.鎮(zhèn)江：江蘇科技大學(xué)，2015.

［4］王曉輝.歷史的長河——遼寧古生物博物館［J］.中國建筑裝飾裝修，2014（02）.

TP391.9

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.02.051

2095－6835（2018）02－0051－02

武漢輕工大學(xué)立項(xiàng)項(xiàng)目“湖北省博物館數(shù)字化復(fù)原與虛擬展示的研究”（編號(hào)：2017y34）

劉曉芳〕