科技場館動漫技術應用分析

摘要以數字化、網絡化、智能化為特征的新一代技術革命，映射在科學傳播層面，需要在理念、內容、載體、手段、方式等方面進行有效創新。以計算機技術、大數據、網絡技術、增強現實技術為支撐，以其可視化、形象化、IP 化為特征，融合了文藝創作、藝術設計于一體的動漫，受到青少年普遍歡迎，已成為新的文化傳播載體之一。動漫技術在科技場館的應用，可以極大地豐富現有的科技展示手段，重點展示科技發展歷程、宏觀或微觀尺度的場景。在進行形象化演示原理，表現科學家埋頭科研、弘揚科學精神等方面，有著廣闊的應用空間。

關鍵詞科技場館動漫技術應用分析

0 引言

科學技術的不斷進步，對科學教育、傳播與普及提出了新要求，為技術手段創新提供了新思路?？萍颊故?、科技影視、科普創作、科普出版等傳統傳播手段，面臨技術全面升級換代的要求。以數字化、網絡化、智能化為特征的新一代技術革命，映射在科學傳播層面，需要在理念、內容、載體、手段、方式等方面進行創新?！坝米钚录夹g手段做科普”是科技發展的必然結果，也是科技傳播、科學普及的內在要求。基于為公眾提供更好的科普服務的初心，以動漫、游戲等時尚、有趣、好玩的方式吸引公眾，激發青少年科學興趣，促進公眾科學素質提升，是科技教育、傳播與普及的題中之義，也是實現“科學普及與科技創新同等重要”目標的有效途徑。改變單純的知識普及的傳統，弘揚科學精神，傳播科學文化，推進科學與文化、科學與人文的融通，是技術創新發展的必然趨勢，也是公眾對科學傳播的新期待。潘云鶴認為，數字創意產業是科學技術與文化藝術相交融、不斷賦予科技人文內涵的互動過程[1]。動漫藝術及相關技術能體現科技與文化的深度融合，應用于科技場館科學教育與傳播的場景，有著廣闊的發展空間。

1 動漫技術的基本特征

動漫是在漫畫、動畫基礎上發展起來的，與計算機、網絡等高度融合的新的藝術品類，體現了藝術創作與文化創意結合，科學與藝術、人文結合的特點。與電影、電視、廣播等藝術與技術融合發展的產品相似，動漫具有鮮明的藝術特征，同時，也兼具傳播載體的功能。由傳統動畫向定格動畫、電腦動畫不斷演進，從20世紀60年代中期出現的二維動畫發展到70年代末的三維動畫，再到現在廣泛運用的虛擬現實、增強現實技術，“綜合了現代數學、控制論、圖形圖像學、人工智能、計算機軟件與藝術等多領域的最新成就”[2]，集中體現了科學發展與技術進步的特性，體現了科技與藝術高度融合，具有可視化、形象化、IP 化、融合性強等特征，成為科技傳播的新載體。

可視化、形象化、互動性的動漫、游戲，具有快樂體驗、學習進階、參與性強、競爭對抗等特點，對于青少年更有吸引力。常見的有動畫片、科普片、科幻片等，一直受到公眾喜愛。如《藍貓》《海爾兄弟》等，給青少年帶來美好的記憶;《宇宙與人》（2000年）《火星救援》（2015年）《流浪地球》（2020年）等，采用三維技術演示宇宙現象及太空穿越，給人以強有力的視覺沖擊;尤其是大片《星際穿越》（2020年），由物理學家基普·索恩擔任監制，對涉及大量專業的物理知識與宇宙學理論進行形象解讀，受到公眾的歡迎，經濟效益與傳播效果得到了雙豐收。由此可見，動漫藝術、動漫技術具有形象性、藝術性、趣味性、參與性特點，應用在科學教育、傳播和普及領域，使科技展示、科學傳播更加形象化、可視化，體驗感更強，能夠實現更好的傳播效果。王宇杰認為，“唯美的卡通人物、夢幻般的華美場景、生動的故事情節，以及對未來生活的美好夢想、充滿趣味的表現手法，如果得到正確的引導與運用，從中挖掘其與科技傳播之間的結合方式，用科學的、藝術的形式將動漫結合到科技傳播的渠道中，對兩者的發展將起到巨大的推動作用，也更易于大眾所接受”[3]。

中外動漫科普游戲、動漫科普動畫影視片、動漫科學知識視覺化、動漫展現科技原理等，在實踐中有不少成功案例：如《咪姆》（日本，1983）《藍貓淘氣3000問》（中國，1998），影視作品《機動戰士高達》（日本，2007）《機器人總動員》（美國，2008）等;科幻主題的電影，如《駭客帝國》《火星救援》《阿凡達》等，從影視場面到人物形象，普遍采用了動漫中常用的理念、方式和技術手段。中央電視臺等媒體也常用3D 動畫方式，模擬演示火箭發射、衛星上天、航天器對接、探測器著陸等，幫助人們理解陌生的太空知識與航天技術。美國、日本等國對動漫技術應用非常廣泛，“2006年美國科技動畫的市場容量達到50億美元，動畫的視覺特點，在技術、教育和商業環境中增加了溝通的有效性[4]。”曾國屏認為，“在各國的文化產業發展中，體現出這種科普、科普產業與社會文化、文化產業發展之間的強烈互動。動漫和網絡游戲的發展，是以高科技產業的發展為基礎的，而且一般是與高科技產業的發展程度成正比”[5]。全球動漫產業重心已經由動漫起源地英國、美國、日本轉移到中國，中國成為新興產業的動漫市場。中國動漫產值2020年將達到2000億元，同比增長11%。以計算機、網絡技術為支撐的動漫技術，可以營造出虛擬化場景、沉浸式氛圍，通過色彩、音效、語言等因素的共同作用，很好地展示難以拍攝、重現的領域：如天體運行、地球構造，細胞、原子等物質內部的結構及其規律，人體器官及體內神經系統、血液系統等的運行，遠古時代的生物習性、地理環境演化，計算機信息傳遞、光合作用中無機物到有機物的轉變過程等無形、抽象的現象?？梢暬?、形象化、互動性的技術手段，可以有效解決科普展示中通俗化語言難以表達、準確描述又過于專業的問題，對于提高科普傳播效果有較好的作用。

2 數智化技術發展趨勢

隨著數字化、智能化、網絡化技術的發展，科學傳播、科學教育的智能化成為熱點。2021年6月，國務院頒布《全民科學素質規劃綱要（2021-2035年）》提出：“推進信息技術與科學教育深度融合，推行場景式、體驗式、沉浸式學習”“大力開發動漫、短視頻、游戲等多種形式科普作品”“實施全媒體科學傳播能力提升計劃。推進圖書、報刊、音像、電視、廣播等傳統媒體與新媒體深度融合，鼓勵公益廣告增加科學傳播內容，實現科普內容多渠道全媒體傳播”“實施智慧科普建設工程。推進科普與大數據、云計算、人工智能、區塊鏈等技術深度融合，強化需求感知、用戶分層、情景應用理念，推動傳播方式、組織動員、運營服務等創新升級”;在推進科普設施、場館建設、完善科普服務功能時，要體現信息化、網絡化、智能化的特征：“開展科普展教品創新研發，打造科學家精神教育基地、前沿科技體驗基地、公共安全健康教育基地和科學教育資源匯集平臺，提升科技館服務功能。推進數字科技館建設，統籌流動科技館、科普大篷車、農村中學科技館建設”“拓展科普服務功能。引導和促進公園、自然保護區、風景名勝區、機場、車站、電影院等公共場所強化科普服務功能。開發利用有條件的工業遺產和閑置淘汰生產設施，建設科技博物館、工業博物館、安全體驗場館和科普創意園”[6]。

全國各地興建了不少大體量的科技館、科學中心，表明依托科技場館的科學傳播、科學教育、科學普及受到國家的高度重視，公眾需求得到不斷的滿足;同時，科技場館策劃設計、展品展項、展示方式，面臨著創新發展的迫切需求。如基于科學史的主線梳理科技場館展品的設計與布局、對照科學教育課程及目標規劃布展等，都是新課題?？萍紙鲳^需要充分體現科技發展前瞻性特點，采用數字化、智能化展品展項，經常性舉辦創新性臨展，致力于提高公眾科學素質，培養科技未來人才。

正在興起的“元宇宙”概念，基本核心是智能化、網絡化背景下增強現實技術的應用，創造一個“超越現實的平行世界”。劉革平認為，元宇宙的未來發展與在線教育、虛擬校園、科學實驗等緊密聯系。教育是元宇宙應用的重要領域之一[7]。白士泮認為：“元宇宙進行人類在現實世界里不可能進行的各種實驗與交流，幫助解決現有物理世界里國與國之間的予盾和沖突，改革和完善全球治理體系，解決人類共同面對的危機與苦難”[8]。由計算機技術、網絡技術重塑的不同的虛擬空間，目的是為解決人類現實問題提供新思路。因而有人預測，元宇宙相關技術，將經濟運行、行政管理、災情、疫情、甚至戰爭等場景，事件發展原因、過程以及未來結局等，進行形象化展示，可以達到提前預判、有效應對的目的。動漫技術的可視化、形象化功能，也不只局限于藝術領域，在科技展示、科學教育領域有著廣闊的拓展空間。

3 科技場館智能化應用現狀

科技場館包括自然博物館、探索館、科學中心、水族館，以及工業館、專題性科技館等，是科學教育、傳播和普及的重要場所，也是展示新技術、新手段的最佳場所。聲光電技術、影視技術、計算機技術、網絡技術等獲得了廣泛應用的同時，引進更符合公眾喜歡的新載體、新手段，實現有效科學傳播目標，是科學傳播場所、機構的普遍愿望。

中國科普統計表明，2020年我國已有科技館1000多個，流動科技館1202個，已經成為科技教育、科學傳播、科學普及的一支重要力量。除了大型國家或省級以上科技館外，一般科技場館普遍存在展示技術落后、展示方式單一、傳播效果不強的問題，傳統的、實物類的展品展項，受場地、規模、形式以及展示技術、展示理念的限制，對科技發展歷程、未來方向，科技發展史上的重大事件、重要人物、重大科學發明創造的演進過程，缺乏系統性、完整性展示，難以實現對科技發展歷程的整體全面的認知，而缺乏新意的展項設置和缺乏新技術展示手段的應用，也難以激發公眾的體驗樂趣。如不少場館有古代科技史展廳，設置張衡地動儀、蘇頌水運儀象臺、郭守敬觀星臺，造紙術、活字排版、車馬系駕法、釀酒工藝、青銅冶煉及澆注、指南針等展項，一般以仿制模型為主，缺乏精準的原理演示或講解;對近現代科技史上的重要發明創造，如蒸汽機原理的改進演化，地質學、物理學、生物學、化學等方面的重大發現，一般科技場館只是以圖文版的方式展示，缺乏全面性系統性展示，不利于觀眾對科技發展的了解與認知;一些重要的科技知識、原理，如原子理論、基因技術、宇宙天體、地質演化等，其知識、技術的展示，形象化、趣味性、互動性明顯不足，難以激發公眾興趣;兒童喜歡的展項缺乏科學化、人性化設計，缺乏對兒童心理、生理特點的準確把握，或簡化成了“一鍵式”操作，直接從現象到答案，缺乏探究式、選擇性、過程式的互動環節設計，有的完全等同于游戲，娛樂化傾向明顯。另外，科技場館缺乏精細化分類，專題科技館、企業科技館種類不夠豐富，傳播展示功能不全，近乎成了產品展示廳、宣傳館等。缺少根據群體心理生理特點設立的兒童科技館、老年科技館等，也缺少如病毒博物館、鳥類博物館、菌類博物館、太空技術博物館等專業性博物館。一方面，由于不同人群年齡、興趣、知識背景等差異，導致科技場館眾口難調，展示效果不佳;另一方面，展示內容、展示技術、展示手段的多樣化創新性不足，成為制約科學教育與傳播效果提升的瓶頸之一。

4 動漫技術場館應用效果

動漫技術采用三維影像技術、增強現實技術、分形展示技術等，將形象化、可視化、互動性及環境渲染、氛圍營造、形象塑造等優勢相綜合，使得虛擬、再現、形象表達等能力顯著增強，有助于科學傳播，有利于有效解決科技展示中的諸多難題。如展示古代技術產品，以及技術演化進步的過程，音像、色彩、語言等形象化手段的綜合應用，加上視覺感官刺激，極大地激發公眾興趣。動漫藝術及相關技術，涵蓋人物表演、技術展示、場景設計、氛圍營造、道具應用、角色扮演、人物對話等，實現場景重現、互動體驗、環境沉浸等，與展品、展項功能、展示要求融為一體，有利于公眾理解基本原理、技術要點等。研究表明，人接受圖像信息的能力較強，在人腦大約100億條神經元中，有一半是為視覺系統服務的。動漫技術集靜態展示與動態表現于一體，將復雜的科學知識、技術演化進程圖像化、可視化，轉化為視覺系統符號，有利于被人們理解與認知。

在制作科學主題的科幻影片、科普宣傳片等之外，積極探索可視化、形象化、互動體驗等技術手段在科技展示中的應用，可以實現科技展示與教育功能的有效拓展。發揮動漫及二次元文化在趣味性、娛樂性和藝術性等方面的優勢，將科學知識轉化為動漫作品，以講故事和游戲化的方式進行傳播，改變現有科技場館中常見的視頻、影片等單純知識輸出的模式，讓參觀者與展示內容之間進行互動，以達到激發興趣、提高傳播效果的目的。以故事內容和動漫藝術為依托，采用 VR/AR 技術，營造沉浸式、全景式的虛擬體驗環境，結合動作捕獲技術、動態體感技術，設置虛擬實驗場景，利用頭盔手套等穿戴設備，進行在現實中難以實現的分子拆分與組合、高能粒子對撞、深海探索、太空探索等虛擬實驗，公眾可以獲得完全不同的體驗效果。

杭州、北京、海南等地動畫企業對此有深刻認知，并有良好的實踐業績。如杭州硬腦創意公司主張科技、文化、創意三者應高度融合，運用手繪動畫、動漫游戲等設計出良渚文化 IP 系列產品，如良渚文化動畫影片、動畫游戲，以及蘇州“聲動沙溪”等文旅小鎮設計。北京“中科星曜”公司倡導“幻想美學創造現實世界”，全域打造思維包括情感編輯、IP 植入、物理營造、虛擬世界、智能生長五大要素。電影世界或者游戲世界，是吸引年輕人的幻想美學形式之一，不僅描述了未來的生活方式，也打造了一個充滿想象力、表現力、創造力的精神世界[9]。南溟奇緣（海南）公司提出 Unreal Scene（US）系統，通過場景營造，配合全息投影、AR/VR 等科技手段，貼合甚或超出用戶生活體驗的故事性的方式，以游戲，音視頻、戲劇、游樂設施、裝置性空間展覽等作為應用場景，通過傳感系統與虛擬環境的物體互動，具備沉浸感、構想性、交互性、多感知性、跟蹤系統等特點與優勢。

事實上，這些新的技術在科技場館中已得到應用，如沉浸式影院、ARVR 技術等，但是，總體還是單一、零星的，缺乏系統化整體化的設計，缺乏對經典展品、大型展品、主體展品，或公眾理解難度大的展品的智能化、可視化的綜合性設計，科技場館體現科技前瞻性、時尚感不足，也存在動漫界與科技場館間合作不足，一定程度上影響了新技術在科技展示中的廣泛應用。

由此可見，動漫中常用 VR/AR 技術的運用，發揮其自主性、構想性、互動性特點，可以增強場館展示效果、拓展展示功能，讓現實中無法實現或展示的場景得到虛擬量現，創造一種虛擬的沉浸式互動性強、充滿探索趣味的學習空間。在宇宙星空、地心世界、深海大洋、沙漠荒野、熱帶雨林、史前時代，以及火山、地震、臺風、海嘯等，超微觀世界、生物演化等場景應用，在場館主題劇院、主題展項中，可以實現虛擬仿真、沉浸體驗、激發興趣的效果。同時，交互式導覽技術運用在場館游覽指示、游覽圖自主操控、智能查詢，應用在展品展項模擬控制，如旋轉、放大、拉近、拉遠，力度、操控、行走等，可以實現增強興趣、主動探索、粘性學習的效果。由此可預，動漫技術與展示技術的結合及應用，有著廣闊的應用空間，是展示技術創新的重要領域。

5 動漫技術場館應用場景

作為一種全新傳播載體，動漫技術與數字化、智能化密切相關，可以廣泛應用在科技場館展品展示、科學教育、體驗互動等場景，實現可視可感、形象生動、互動性強的體驗效果，從而達到激發興趣、增強傳播效果的目標。

在展示科技發展演進歷史時，實現對科學發展歷程的綜合、整體、系統、形象的敘述，有助于人們對于科學史的把握。配合一定的實物展品，利用照片、影片、音視頻、檔案資料，設備、廠房等工業遺存，采用場景布置、氛圍渲染、舞美設計等手段，展示重要場景、重要發明、歷史事件、歷史節點;采用情景再現、增強現實等技術，虛擬化、形象化、沉浸式地表現某個時期、某一地區科技發展的整個過程，或者工業發展、技術創新的重大事件，形象化、藝術化地表達科技發展進程，實現科學傳播目的。

通過科技人物的扮演，再現或模擬科學家及其團隊的科研經歷、重要發現場景，展示中外科學史上科學家探索故事，彰顯科學家在科學探索中的重要貢獻、重大成就，弘揚科學家獻身科學、勇于探索的精神，是科技場館重要展項和特色。應用動漫技術制作相關專題影片，可以增強故事性情節，重現科學歷史，再現科學家形象。可以在科技場館劇場、影院中播放，也可以動漫人物扮演、表演、比賽等方式，以增強參與感、趣味性與感染力。

對重大科學裝置、大型實驗裝備等進行可視化處理，采用原理解構、分形演示、色塊標識等，形象化演示如人們熟悉的汽車、輪船乃至完全陌生的宇宙飛船、潛艇、航母等，揭示其工作原理，展示其科學魅力;可以演示核能技術、航天飛船、深海探測等專業領域，揭示高技術領域的科學知識。設置趣味性的互動環節，模擬參與設備設施的啟動、運行等，增強互動感，獲得形象、逼真的體驗過程。

模擬或描述自然現象，如宇宙誕生、星系運轉、地球演化、生物滅絕，地震、洪災、火山、海嘯等重大災害發生的瞬間場景。利用 VR/AR 技術，將聲音、燈光、溫度等元素納入虛擬化、沉浸式場景，增強現場體驗效果，形象化展示科學原理，演繹避險技能，達到傳播知識的目的;模擬氣候變暖、大氣環流、海洋生物等現象，如“鯨落”等深海難以見到、延續時間長的現象，以可視化技術展示自然演化的復雜性，促進對人與自然密切關系的理解。

從布展到講解各個環節，應用動漫技術設計不同的解說語言，滿足不同人群，特別是兒童參觀體驗的需要。有條件的大中型科技場館，可以從建設規劃、展陳設計及后期更新改造等各個環節，有意識地引進動漫核心技術，與重要展品展項深度融合，創造更有價值的傳播效果;可以進一步對科技場館進行整體性 IP 形象包裝設計，致力于場館形象的 IP 化，與文化創意產品開發、社會形象傳播等結合，打造場館科學文化的顯著標識，營造科學殿堂的文化氛圍。

6 結論

科技場館科技展示技術與手段，與科技創新發展密切相關。科技場館迫切需要新的展示理念、展示手段、展示技術支撐，以實現科技傳播效果質的提升。動漫技術是科學與藝術融合發展的產物，具有市場表現良好的傳播價值和功能，能為理念創新、技術創新提供新的技術支撐。在數字化、網絡化、智能化背景下，科技館、科學中心、工業館等應選擇重點展項、重要展區，應用可視化、形象化為核心的動漫技術，賦能展品與展項，實現科技展示與科學教育的深度融合，提升科學傳播效果。充分發揮科技、文化、設計的專業作用，將科學性、藝術性、生動性相結合，確?？茖W精準設定，杜絕知識、原理、技術等錯誤硬傷。推動動漫技術與科技展示有機結合，促進科學傳播的準確表達、文化創意、IP 形象塑造，為科技場館創新發展提供新的思路。

參考文獻

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[9]張鵬飛.幻想美學在城市更新中的表達應用[R].北京順義第四屆文旅發展高峰論壇上主旨演講，2021.9.28.

（2021-12-28收稿，2022-01-10修回）

作者簡介：季良綱（1966—），男，副研究員，浙江省科學傳播中心正處級專員（浙江省科技館原館長）， E-mail： ji111789@163.com。

Analysis on the Application of Animation Technology in Science and Technology Venues// JI Lianggang

Author's Address? Zhejiang Science Communication Center， E-mail： ji111789@163.com

Abstract? The new generation of technological revolution， characterized by digitalization， networkingand intelligentization， is mapped on the level of science communication， which needs to be innovated effectively in the fields of idea， content， carrier， means and mode . Supported by computer technology， big? data，? network? technology? and? augmented? reality? technology，? and? characterized? by? its visualization，? visualization? and? Ip，? the? animation? that? combines? literary? and? artistic? creation? and artistic? design? is? popular? among? teenagers，? it? has? become? one? of? the ?new? carriers? of? cultural communication. The application of animation technology in science and technology venues can greatly enrich? the? existing? means? of? science? and? technology? display，? with? emphasis? on? showing? the development of science and technology， macro or micro-scale scenes， and carrying out the principle of visualization demonstration， there is a wide application space in scientific research and the promotion of scientific spirit .

Keywords? technology venues， animation technology， application analysis