虛擬博物館：信息時代博物館發(fā)展的新趨勢

陳爽 袁佳麗 胡永斌

摘? 要 虛擬現(xiàn)實(shí)、全息技術(shù)等現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了虛擬博物館的出現(xiàn)和發(fā)展。首先梳理虛擬博物館的類型和應(yīng)用技術(shù)，然后以“V故宮”和法國盧浮宮虛擬博物館項(xiàng)目為例，詳細(xì)分析當(dāng)前虛擬博物館的功能和特點(diǎn)，最后分析虛擬博物館未來發(fā)展的三大趨勢。

關(guān)鍵詞 博物館;虛擬博物館;虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù);全息影像技術(shù);三維建模技術(shù);V故宮;藝術(shù)素養(yǎng)教育;科普教育

中圖分類號：G434? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）06-0027-04

1 虛擬博物館的興起

博物館是進(jìn)行文化傳播與交流的重要場所，其存在不僅可以促進(jìn)當(dāng)?shù)匚幕逃陌l(fā)展，也能為社會教育事業(yè)的發(fā)展作出貢獻(xiàn)。從地域?qū)用娣治觯捎谑艿降赜蚺c經(jīng)濟(jì)等因素的影響，大型博物館主要集中分布在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)省份和城市，西部地區(qū)博物館建設(shè)相對落后，在農(nóng)村更是難尋博物館的蹤跡，這就導(dǎo)致部分農(nóng)村人口不能在博物館里接受文化普及[1]。總的來說，我國博物館的分布狀況呈現(xiàn)明顯的地域差異性，面臨分布不均、開放性不足等一系列問題。

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)療、教育、博物館、娛樂等各個領(lǐng)域迅速普及。其中，虛擬博物館以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為主，構(gòu)建出一個具有交互性與開放性的虛擬場景，在拓展實(shí)體博物館功能的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了博物館由二維展示到三維動態(tài)展示的轉(zhuǎn)變，讓人們可以跨領(lǐng)域參觀一些珍貴的文物。我國虛擬博物館的探索與建設(shè)始于20世紀(jì)90年代[2]，雖然起步較晚，但是隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，虛擬博物館的應(yīng)用趨勢也呈現(xiàn)上升狀態(tài)，在文物保護(hù)與文化傳播方面發(fā)揮著積極的作用。與傳統(tǒng)博物館相比，虛擬博物館具有獨(dú)特的優(yōu)勢與價值：較強(qiáng)的交互性、自主性與生動性;擴(kuò)展博物館延伸空間，能夠讓人們隨時隨地進(jìn)行交流與體驗(yàn);實(shí)現(xiàn)資源共享，解決了實(shí)體博物館分布不均勻的問題，讓更多的人獲得真實(shí)的參觀體驗(yàn)。

2 虛擬博物館的類型和應(yīng)用技術(shù)

虛擬博物館的分類? 為了滿足人們參觀博物館的多元化需求，虛擬博物館的展示形式日益豐富，相應(yīng)地也產(chǎn)生了多種類型的虛擬博物館：從參觀方式來說，虛擬博物館包括虛擬實(shí)景博物館和虛擬虛景博物館兩種類型;從使用終端的角度來說，虛擬博物館包括網(wǎng)頁終端虛擬博物館和移動終端虛擬博物館兩種類型，如圖1所示。

虛擬實(shí)景博物館是指利用三維技術(shù)實(shí)景復(fù)制博物館的建筑和館藏，并運(yùn)用立體展示、環(huán)境模擬等手段完整呈現(xiàn)的虛擬博物館[3]。如谷歌打造的虛擬實(shí)景博物館——大英博物館，進(jìn)入虛擬博物館，用戶除了可以在各個展廳參觀不同的文物外，還可以仔細(xì)觀察文物細(xì)節(jié)，了解其歷史背景。虛擬虛景博物館主要用于展示或修復(fù)被破壞的文化遺產(chǎn)，如展示蘇繡等難以保存的文化遺產(chǎn)，或者利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對尚未開發(fā)的、即將消失的文化遺址進(jìn)行數(shù)字復(fù)原。這樣不僅能以更安全的方式保護(hù)文物，也對保護(hù)非物質(zhì)文化遺產(chǎn)事業(yè)作出重大貢獻(xiàn)。

網(wǎng)頁終端虛擬博物館主要以文字、圖片、視頻的形式進(jìn)行科普教育，雖然有中國國家博物館、中國科學(xué)技術(shù)館等國家級博物館，但是也存在某些問題，如虛擬模塊不能打開、缺乏創(chuàng)新、呈現(xiàn)形式單一。為了滿足人們隨時隨地參觀虛擬博物館的需要，移動終端也推出相應(yīng)軟件，如集文化、藝術(shù)、娛樂為一體的樂游博物館，該博物館通過手機(jī)掃描AR照片，讓照片“動”起來。但不可避免的是，移動終端和網(wǎng)頁終端的虛擬博物館存在同樣的問題，甚至前者在使用過程中會出現(xiàn)閃退、內(nèi)容消失的情況。

虛擬博物館的技術(shù)支持? 在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、全息影像技術(shù)、三維建模等新技術(shù)的支持下，虛擬博物館不僅以三維動態(tài)的方式展現(xiàn)博物館景象，讓文物“活”起來，還能提高參觀者的體驗(yàn)感。

1）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，簡稱VR），又稱靈境技術(shù)，是近年來出現(xiàn)的一種高新技術(shù)[4]。該技術(shù)綜合了傳感器技術(shù)、人工智能技術(shù)、多媒體技術(shù)得到一個虛擬環(huán)境，為用戶帶來真實(shí)的視覺、聽覺上的感官體驗(yàn)，從而獲得較強(qiáng)的沉浸感。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在博物館領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，如在虛擬恐龍博物館的體驗(yàn)過程中，參觀者穿戴上VR頭盔后，不僅能夠看到各種各樣的恐龍并聽到恐龍的叫聲，還能通過VR手柄的移動仔細(xì)觀察每一只恐龍。

總的來說，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在博物館中的運(yùn)用主要有三點(diǎn)優(yōu)勢：一是更逼真的沉浸感，VR設(shè)備和多媒體技術(shù)的結(jié)

合，增強(qiáng)了參觀者的真實(shí)體驗(yàn)感;二是改變了傳統(tǒng)的展覽方式，由“靜態(tài)”到“動態(tài)”的轉(zhuǎn)變激發(fā)了參觀者了解更多歷史文化的興趣;三是全方位展示珍貴歷史文物，可有效保存文物數(shù)據(jù)。

2）全息影像技術(shù)。全息影像技術(shù)是指利用光的衍射原理呈現(xiàn)立體三維圖像的技術(shù)[5]。如一些虛擬博物館在對藏品進(jìn)行全景展示時，用戶可以從各個角度觀看展品的整體結(jié)構(gòu)和細(xì)節(jié)。此外，虛擬博物館中全息影像技術(shù)與聲音、視頻等媒體的結(jié)合，能在很大程度上增強(qiáng)用戶的體驗(yàn)感和展覽的觀賞性。

3）三維建模技術(shù)。三維建模技術(shù)在虛擬博物館展示過程中起著重要的作用，根據(jù)照片形式或?qū)嵨镄问降恼蛊罚糜嬎銠C(jī)圖像處理軟件進(jìn)行三維建模，可以得到一個細(xì)節(jié)刻畫準(zhǔn)確、圖像仿真性強(qiáng)的立體圖像。

3 虛擬博物館典型項(xiàng)目分析

經(jīng)過多年的博物館信息化建設(shè)與發(fā)展，國內(nèi)外涌現(xiàn)出一批優(yōu)秀的虛擬博物館，如我國的故宮博物院、南京博物院以及國外的盧浮宮博物館、大英博物館的虛擬博物館。本文著重分析國內(nèi)的“V故宮”和國外的法國盧浮宮虛擬博物館項(xiàng)目，介紹其典型的場景和核心技術(shù)，進(jìn)一步探究虛擬博物館的技術(shù)性與人文性。

“V故宮”虛擬博物館項(xiàng)目分析? 近年來，文物數(shù)字化展示、互聯(lián)網(wǎng)+文化教育、互聯(lián)網(wǎng)+文物文創(chuàng)產(chǎn)品得到高速發(fā)展，進(jìn)一步提升了我國的文化軟實(shí)力。其中，故宮博物院的數(shù)字化進(jìn)程不斷加快并走在世界前列。2013年以來，故宮上線了九款移動客戶端應(yīng)用，其中包括兒童教育類網(wǎng)絡(luò)游戲“皇帝的一天”、利用數(shù)字化技術(shù)立體呈現(xiàn)的“韓熙載夜宴圖”、能夠進(jìn)行圖片和文字360°觀看的“故宮陶瓷館”、支持全景虛擬漫游的“故宮展覽”等。除了移動客戶端，故宮博物院還利用網(wǎng)站、APP、微博、微信等新媒體推動故宮的數(shù)字化進(jìn)程，為文化傳播形式帶來新的活力。此外，“V故宮”項(xiàng)目匯集了自2000年以來故宮在虛擬現(xiàn)實(shí)等新技術(shù)研究領(lǐng)域的最新成果，以數(shù)字化的形式向全國公眾展示故宮文化。

登錄故宮博物院的官網(wǎng)“www.dpm.org.cn”就可以訪問全景故宮、虛擬養(yǎng)心殿、虛擬靈沼軒等場景。從游客安全和保護(hù)文物的角度出發(fā)，故宮開發(fā)了“全景故宮”功能，該功能在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的支持下還原館內(nèi)的建筑以及藏品。打開官網(wǎng)進(jìn)入“全景故宮”版塊后，不僅可以通過地圖全方位瀏覽故宮全貌，仔細(xì)觀察建筑內(nèi)的藏品，也能夠進(jìn)入賞花版塊感受春日故宮的美麗。總的來說，“全景故宮”的出現(xiàn)打破了時空的限制，即使與故宮相隔千里的游客也能領(lǐng)略故宮的風(fēng)采，如圖2所示。

養(yǎng)心殿作為皇帝的居住地，是清王朝政治、文化、生活氣息的集中體現(xiàn)，也成為最值得游客觀看的地方。隨著養(yǎng)心殿整體修繕項(xiàng)目的進(jìn)行，游客會遇到養(yǎng)心殿閉館的情況，但是現(xiàn)在，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能讓游客隨時“進(jìn)入”養(yǎng)心殿，如圖3所示。在虛擬養(yǎng)心殿中，游客可以通過便攜式VR眼鏡根據(jù)箭頭的指示進(jìn)行參觀，殿內(nèi)的很多物品也有相關(guān)介紹;如果身邊沒有VR眼鏡，游客也可切換到裸眼模式體驗(yàn)。

與虛擬養(yǎng)心殿相比，虛擬倦勤齋（圖4）類似一個通過豐富的互動體驗(yàn)傳承古典技藝的小游戲，在游戲中可以跟著工匠學(xué)手藝，和文物修復(fù)工作人員一起“修復(fù)文物”，體驗(yàn)貼雕竹簧、雙面繡、玉石鑲嵌等活動。此外，還能以第一人稱的視角探索精美絕倫的倦勤齋，欣賞和理解文物背后蘊(yùn)含的歷史人物和故事。

出于保護(hù)故宮博物院文化資源的需要，故宮博物院自2000年起利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)制作故宮VR作品，如本文介紹的“養(yǎng)心殿”與“倦勤齋”。為了保證VR作品呈現(xiàn)清晰流暢的畫面，故宮博物院一共引進(jìn)兩種VR系統(tǒng)開發(fā)平臺：第一個平臺是2000年引進(jìn)的SGI大型專業(yè)圖形處理系統(tǒng)[6]，該系統(tǒng)雖然有強(qiáng)大的渲染功能，但價格昂貴、不可移動，難以制作VR作品;第二個平臺是PCVR平臺，與SGI系統(tǒng)相比，該平臺具有價格相對便宜、移動性強(qiáng)的特點(diǎn)，并成功實(shí)現(xiàn)養(yǎng)心殿和倦勤齋的展示。相信隨著科技力量的不斷注入，故宮博物院更多的文化瑰寶將會以鮮活的方式呈現(xiàn)在觀眾面前。

法國盧浮宮虛擬博物館項(xiàng)目分析? 位居世界四大博物館之首的法國盧浮宮博物館，早在1995年就設(shè)置了官方網(wǎng)站，2001年網(wǎng)站訪問人數(shù)就超過600萬人次[7]。2004年，盧浮宮在展品的數(shù)據(jù)化方面有所嘗試，并取得一定成就，用戶通過官方網(wǎng)站就能參觀館內(nèi)公開展示的所有藏品[8]。2014年5月，法國盧浮宮引進(jìn)了日本的“任天堂3DS”掌上視頻游戲控制導(dǎo)游系統(tǒng)[9]，它可以根據(jù)用戶需求為用戶提供定位服務(wù)，帶領(lǐng)用戶到達(dá)相應(yīng)的展區(qū)和展品前。目前，盧浮宮正在開發(fā)為智能手機(jī)和iPad等終端提供下載服務(wù)的應(yīng)用程序，且由于盧浮宮主要以全景的方式呈現(xiàn)虛擬博物館，這就使得它能夠用Virtual Tour工具以平行視角進(jìn)行全方位掃描取景，實(shí)現(xiàn)在有文字說明基礎(chǔ)上的向上、向下、放大、縮小等全方位的瀏覽。除此之外，在該導(dǎo)航系統(tǒng)中不僅為每一件展品提供高清圖片，還配有相關(guān)的語音評論和手語視頻演示等服務(wù)。

登錄網(wǎng)址“https：//www.louvre.fr/en/visites-en-ligne”就可以在線訪問盧浮宮的藝術(shù)展、埃及館、盧浮宮護(hù)城河以及阿波羅廊等景區(qū)，現(xiàn)對阿波羅廊和埃及館進(jìn)行簡單介紹。首先介紹的是阿波羅廊。進(jìn)入網(wǎng)址之后，用戶所在位置為展廳的前方，之后可以按照箭頭的方向進(jìn)行瀏覽，點(diǎn)擊相關(guān)展品旁的“問號”可以獲得該展品的文字介紹，點(diǎn)擊“放大鏡”可以單獨(dú)獲取該展品的高清圖片，點(diǎn)擊“加號”或“減號”可以實(shí)現(xiàn)對場景的放大或縮小，如圖5所示。

從在線虛擬參觀設(shè)計的角度出發(fā)，埃及館和阿波羅廊相比具有某些特別之處。在盧浮宮官方網(wǎng)址點(diǎn)擊埃及館進(jìn)入館內(nèi)之后，用戶不僅能夠進(jìn)行視角的轉(zhuǎn)換、獲取館內(nèi)壁畫的高清圖片，還能根據(jù)館內(nèi)左下角的地圖知道自己所處的地理位置，或者點(diǎn)擊地圖上的小圖標(biāo)進(jìn)入盧浮宮的其他展廳，如圖6所示。

盧浮宮虛擬博物館主要運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和3D掃描技術(shù)對實(shí)體展館進(jìn)行3D掃描，進(jìn)而構(gòu)建一個接近于真實(shí)的虛擬環(huán)境，并用一定的路線構(gòu)想和交互設(shè)計完成展覽活動。如館內(nèi)的應(yīng)用箭頭能夠引導(dǎo)用戶前進(jìn)，利用標(biāo)識可以實(shí)現(xiàn)展品和用戶之間的互動。此外，游客能夠在自由放大和縮小展品的功能中獲得真實(shí)的體驗(yàn)感。除了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和3D掃描技術(shù)之外，盧浮宮虛擬博物館還利用3D全息影像技術(shù)對博物館的場景和館藏進(jìn)行全方位和細(xì)節(jié)方面的展示，其方向功能和放大縮小功能能夠滿足用戶對視覺和細(xì)節(jié)的要求。

4 虛擬博物館的未來趨勢

隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在人們的生產(chǎn)生活中得到廣泛應(yīng)用，隨之出現(xiàn)的虛擬博物館也在互聯(lián)網(wǎng)的支持下獲得較快的發(fā)展，呈現(xiàn)融合藝術(shù)素養(yǎng)教育、注重跨終端訪問、注重沉浸式游覽體驗(yàn)等發(fā)展趨勢。

融合藝術(shù)素養(yǎng)教育? 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在科技館、天文館、博物館等科普教育領(lǐng)域的應(yīng)用，使得虛擬博物館在增強(qiáng)沉浸感的同時也融合了科普教育，進(jìn)而提高公眾的藝術(shù)素養(yǎng)。虛擬博物館在網(wǎng)絡(luò)傳播中的即時性、開放性、互動性等特點(diǎn)使其教育作用更容易表達(dá)[10]，例如：虛擬博物館能夠通過三維立體技術(shù)展現(xiàn)豐富立體的文物，讓用戶了解文物背后蘊(yùn)藏的歷史故事，感受歷史文化;在虛擬恐龍館中通過佩戴VR設(shè)備給恐龍喂食的小游戲，可以了解恐龍的進(jìn)食過程，也能在恐龍館內(nèi)了解更多有關(guān)恐龍的知識。

注重跨終端訪問? 虛擬博物館具有多元化的訪問形式，能夠在手機(jī)、電腦、iPad等終端進(jìn)行訪問。隨著5G時代的到來和移動終端的不斷升級與普及，虛擬博物館在移動終端上更加受到重視。如2019年湖北5G智慧博物館APP的正式推出，讓用戶可以了解當(dāng)?shù)氐奈幕⑽奈锊Ⅲw驗(yàn)與之相關(guān)的小游戲。需要注意的是，無論是手機(jī)還是網(wǎng)頁終端，在對虛擬博物館進(jìn)行交互界面設(shè)計時應(yīng)根據(jù)不同的人群提供個性化的服務(wù)，設(shè)計簡潔清晰、功能明確的訪問界面。

注重沉浸式游覽體驗(yàn)? 虛擬博物館不僅具有豐富的色彩和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)存儲，也能夠進(jìn)行視覺、聽覺和觸覺上的模擬，在VR和AR等核心技術(shù)的支持下，通過界面場景的視覺色彩設(shè)計、博物館智能游覽尋路的引導(dǎo)性設(shè)計以及智能手柄對文物的控制，能夠增強(qiáng)用戶的參與性，實(shí)現(xiàn)人和物的互動、用戶和用戶的互動，甚至是文物與文物之間的互動，達(dá)到虛擬與現(xiàn)實(shí)的結(jié)合[11]，從而讓用戶獲得沉浸式的游覽體驗(yàn)。沉浸式的體驗(yàn)是虛擬博物館能夠得到良好發(fā)展的重要保障。

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*項(xiàng)目來源：江蘇省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項(xiàng)目“虛擬科技博物館：面向青少年的人工智能科普公共服務(wù)平臺”（項(xiàng)目編號：201910320202T）。

作者：陳爽、袁佳麗，江蘇師范大學(xué)智慧教育學(xué)院;胡永斌，通信作者，江蘇師范大學(xué)智慧教育學(xué)院，副教授，博士，主要研究方向?yàn)閂R/AR教學(xué)應(yīng)用（221116）。