虛擬現實技術在歷史文物文化保護中的創新、困境及優化策略

在當今數字科技迅速發展的背景下，元宇宙已然成為引領時代潮流的關鍵概念之一。元宇宙的本質是利用數字科技將人更便捷地接入虛擬網絡空間，實現生產方式變革、生活模式躍遷和治理理念革新的發展目標。元宇宙是信息網絡空間的升級版，物聯網、云計算的普及加快實現“萬物互聯”，元宇宙加快人的數字化進程，推動信息網絡空間從以“物”為核心的“賽博空間”向以“人”為中心的“智能化數字空間”轉變。本文就對虛擬現實在歷史文物文化保護中的創新應用及應用困境、優化策略進行探討。

一、虛擬現實在歷史文物文化保護中的創新應用

（一）虛擬現實技術在歷史文物展示中的創新應用

傳統的歷史文物展示方式受限于空間和物理條件，觀眾的參與度和體驗感受有限。然而，虛擬現實技術的出現，為歷史文物的展示和傳播提供了新的可能性。通過3D掃描技術，我們可以將珍貴的歷史文物精確復制，生成虛擬模型，包括其細節表面紋理、顏色、形狀等。觀眾可以通過虛擬現實設備，如頭戴式顯示器，進入虛擬展廳，自由瀏覽和觀看虛擬文物，同時通過交互功能深入了解文物的使用方式和相關歷史背景。例如，故宮博物院與騰訊聯合打造的沉浸式體驗展覽，利用虛擬現實技術、全景聲、圖搜技術等，為觀眾提供了全新的觀展體驗。

（二）虛擬現實技術在文物博物館空間布局中的應用

虛擬現實技術在博物館空間設計中的應用，正在逐漸成為一種創新方式。通過虛擬現實技術，博物館能夠打破傳統的空間限制，無限擴展展覽空間，為觀眾提供更豐富的文物資源。例如，湖北省博物館智能導覽系統，利用虛擬現實技術、三維地圖引擎、高精度定位感知算法等先進技術，構建了先進易用、內容豐富、定位精準的室內外一體化智能導覽地圖，為觀眾提供了語音、文字、線路自動規劃、方向糾錯等智能化服務。

（三）虛擬現實技術在文物博物館參觀體驗中的應用

虛擬現實技術能夠豐富博物館的互動體驗形式，為游客提供更加獨特的參觀方式，增強游客與展品的互動性，使他們能夠更深入地了解文化遺產和藝術品。例如，三星堆博物館的“走進三星堆讀懂中華文明”主題活動，通過虛擬現實技術為觀眾營造逼真的觀展環境，使得觀眾從視覺、聽覺、故事引導等融入三星堆文化，感受三星堆文化的浪漫與魅力。

（四）虛擬現實技術在博物館智能化設計中的應用

虛擬現實技術應用于博物館智能化設計，能夠為游客創造出更加沉浸式的參觀體驗，提供更為多樣化的互動方式，并且能夠豐富傳統博物館所呈現的文物內容，以此提升博物館對社會公眾的吸引力。例如，揚州中國大運河博物館的環形數字展館，依托互動投影、三維立體、虛擬現實、全息投影等多種技術，為觀眾營造出逼真的觀展場景，游客仿佛置身于“百舸爭流”的運河船運盛況之中，沉浸式感受大運河的磅礴與壯觀。

二、虛擬現實技術在歷史文物文化保護應用中的困境

（一）技術與成本的雙重挑戰

虛擬現實技術在歷史文物的數字化建模過程中，需要高精度的掃描和建模技術，這不僅對技術人員的專業能力提出了較高要求，同時也意味著較高的成本投入。高精度的數字化設備和軟件通常價格不菲，而且隨著技術的更新換代，設備和軟件的更新換代也需要額外的成本。此外，精細化建模過程耗時耗力，需要大量的人力物力進行支持，這對于資金和人力資源有限的文物保護機構來說是一個不小的挑戰。

（二）互動性應用的開發難度

雖然虛擬現實技術能夠提供高度互動性的應用，增強觀眾的參與感和沉浸感，但開發這樣的應用并非易事。首先，需要深入研究文物的歷史背景和文化價值，以確保虛擬現實應用的內容準確無誤。其次，開發具有高度互動性的虛擬現實應用需要跨學科的合作，包括歷史學家、文物專家、軟件開發者等多方面的專業知識和技能。此外，確保應用的用戶友好性和互動性，也需要進行大量的用戶測試和反饋調整，這無疑增加了開發的難度和成本。

（三）廣泛傳播的局限性

雖然互聯網、社交媒體和移動應用為文物的數字化信息和虛擬現實應用提供了廣泛的傳播渠道，但實際傳播效果受到多種因素的限制。首先，不同受眾對文物內容的興趣和接受程度不同，如何設計能夠吸引廣泛受眾的內容是一個挑戰。其次，虛擬現實技術的普及程度和用戶的技術接受能力也影響了虛擬現實應用的傳播效果。例如，一些用戶可能因為不熟悉虛擬現實技術或缺乏相應的設備而無法體驗這些應用。此外，網絡環境的差異也可能影響到數字化信息的傳播效率和質量。

三、虛擬現實技術在歷史文物文化保護應用中的優化策略

（一）優化精細化建模

技術的進步是提高建模精度的基石，研發更高精度的三維掃描技術是提升數字化建模質量的直接方法。開發能夠捕捉更細微紋理和顏色的掃描設備，以及提升空間分辨率的算法，優化現有的三維建模算法是提高模型真實性和準確性的有效途徑，涉及機器學習技術的應用，使得建模軟件能夠更智能地處理掃描數據，減少人工干預，從而提高建模的自動化程度和精確性。

技術的實際應用是檢驗其有效性的最佳場所，通過在實際項目中應用新研發或優化的掃描和建模技術，可以收集關于技術應用的實際問題的數據。這些數據對于理解技術在實際操作中的表現至關重要。基于這些信息，研發團隊可以針對性地對技術進行優化和改進，使其更加適應實際工作的需求，提高技術的實用性和可靠性。

建模效率的提升可以降低項目成本，通過優化建模流程，去除冗余步驟，可以縮短建模時間，提高工作效率。提升建模精度可以減少后期修正和修改的工作量，進一步降低成本。這可能涉及改進數據處理流程，或者開發更高效的建模工具和插件，以加快建模速度并減少錯誤。

在成本控制方面，尋找更經濟的替代方案是降低建模總體成本的有效途徑，尋找性價比更高的掃描和建模設備，采用開源軟件以減少軟件開發和維護成本。同時，可以考慮外包某些非核心的建模工作給成本更低的服務提供商，與其他機構合作共享資源和技術。

政府的政策支持可以為技術研發和應用提供重要的資金和資源，申請科技創新基金、參與政府科技項目或者利用稅收優惠等政策，可以為項目提供額外的資金支持。這些資金可以用于購買設備、雇傭專業人員或者進行必要的技術研發工作。政策支持也可以幫助建立行業標準，推動技術的普及和應用。

（二）增強用戶互動體驗

在歷史文物的虛擬現實（VR）應用中，用戶互動體驗的增強是提升展示傳播效果的關鍵。通過結合文物的獨特特點開發高度互動性的VR應用，可以讓用戶通過直觀的手勢或語音控制深入探索文物，從而提高他們的參與感和沉浸感。互動性設計是虛擬現實應用中的核心元素，它直接影響用戶的體驗質量。設計時應考慮用戶的操作習慣和心理預期，使得用戶能夠自然地與虛擬環境和文物進行交互。例如，通過模擬真實世界的物理規則，如重力和摩擦力，用戶可以以直觀的方式操作虛擬文物，如推拉、旋轉等，這樣的設計可以減少用戶的學習成本，快速進入沉浸式體驗。集成手勢和語音控制功能可以極大地提升用戶的互動體驗。手勢控制允許用戶以自然的動作與虛擬環境互動，而語音控制則提供了一種無需物理接觸的交互方式。這些控制方式可以使用戶更加自由地探索虛擬文物，例如，用戶可以通過簡單的手勢放大文物細節，或者用語音命令切換不同的歷史場景。這種多模態交互方式不僅提供了便利，還增加了體驗的趣味性。

為了提高用戶的沉浸感，虛擬現實應用需要精心構建真實感強的歷史場景。這包括對歷史環境的精確重建，以及對文物使用背景的真實模擬。用戶可以參與到模擬的歷史場景中，親身體驗文物的使用和展示情況。例如，用戶可以進入虛擬的古代宮殿，親手操作歷史文物，或者觀察文物在歷史上的使用場景。這種體驗可以讓用戶更好地理解文物的歷史價值和文化意義。

個性化體驗可以讓用戶感到更加特別和參與其中，虛擬現實應用可以根據用戶的興趣和行為提供定制化的互動體驗。應用可以記錄用戶的互動歷史，根據用戶的偏好推薦相關的文物或歷史場景。應用還可以提供不同難度級別的互動任務，滿足不同用戶群體的需求，從而提高用戶的參與度和滿意度。

有效的反饋機制是增強用戶互動體驗的重要組成部分，當用戶與虛擬環境互動時，及時的視覺、聽覺或觸覺反饋可以增強用戶的行為確認感。例如當用戶操作虛擬文物時，應用可以通過視覺高亮、音效或震動反饋來響應用戶的操作。這種反饋不僅可以指導用戶如何與應用互動，還可以增加互動的樂趣。

虛擬現實技術提供了一個獨特的平臺，可以將教育內容與娛樂元素結合起來。通過游戲化的元素，如挑戰任務、積分系統和互動故事，可以激發用戶的學習興趣。例如用戶可以通過完成與文物相關的謎題或任務來解鎖新的歷史信息。這種結合可以使學習變得更加有趣，同時提高用戶對文物的認識和記憶。用戶互動體驗的增強是一個持續的過程，開發者應該定期收集用戶反饋，分析用戶行為數據，以不斷優化和迭代虛擬現實應用。通過用戶測試和實驗，可以發現互動設計中的問題和不足，從而進行改進。這種持續的優化過程可以確保虛擬現實應用始終能夠滿足用戶的期望和需求。

（三）優化其多渠道傳播

在多渠道傳播中，整合不同的傳播平臺是關鍵。互聯網、社交媒體和移動應用等平臺各有其特點和優勢。例如社交媒體的即時性和互動性使其成為快速傳播文物信息的理想渠道，而移動應用則提供了更個性化和便捷的訪問方式。通過整合這些渠道，可以確保文物的數字化信息和虛擬現實應用能夠觸及更廣泛的受眾。

不同的受眾群體對文物的了解和興趣各不相同，因此傳播內容需要根據受眾的不同需求進行分層。對于專業研究者，提供深入的分析和復雜的虛擬現實體驗，可以幫助他們進行專業研究，對于普通觀眾，簡潔明了的介紹和直觀的虛擬體驗則更為合適，可以激發他們對文物的興趣和好奇心。傳統的三維虛擬展示雖然提供了一種新的觀看文物的方式，但其信息量有限。通過利用VR技術，可以實現文物的多維度展示，結合音頻、視頻、文字等多種形式，為觀眾提供一個全方位的體驗。音頻可以提供詳細的講解，視頻可以展示文物的細節，而文字則可以深入解析文物的文化價值。這種多樣化的內容形式可以滿足不同受眾的需求，增強他們的認識和理解。通過互動體驗，觀眾可以更加深入地參與到文物的歷史和文化中。例如，觀眾可以通過手勢或語音控制來操作虛擬文物，甚至參與到模擬的歷史場景中。這種參與感和沉浸感的增強，可以顯著提高觀眾的體驗質量和傳播效果。為了保持受眾的興趣和參與度，內容的持續更新和優化是必不可少的。隨著新的研究成果和技術的發展，文物的數字化信息和虛擬現實應用應不斷地進行更新，以反映最新的研究成果和技術進步。同時，根據用戶反饋進行內容和體驗的優化，可以確保傳播策略的有效性和持久性。

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作者單位：中國傳媒大學

責任編輯：粟 超