基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的博物館展示設(shè)計(jì)

王希凝黃海燕（.西安理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 陜西西安 70054；.浙江大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 浙江杭州 3003）

基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的博物館展示設(shè)計(jì)

王希凝1黃海燕2（1.西安理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 陜西西安 710054；2.浙江大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 浙江杭州 310013）

隨著現(xiàn)代通信技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)博物館逐漸被數(shù)字化博物館代替，并成為博物館發(fā)展的必然趨勢(shì)。本文從虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)入手，闡述數(shù)字化博物館的特點(diǎn)、意義、案例分析及對(duì)數(shù)字化博物館發(fā)展的未來(lái)展望。

虛擬現(xiàn)實(shí)；數(shù)字化博物館；展示設(shè)計(jì)；交互設(shè)計(jì)

近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)、科技的發(fā)展，人們對(duì)文化的需求越來(lái)越高。博物館作為文化保留與傳播的主要場(chǎng)所,也備受社會(huì)關(guān)注。傳統(tǒng)的放置、標(biāo)簽、說(shuō)明、圖片等方式已經(jīng)不能達(dá)到要求，文化傳遞受到了很大的局限性。為了使中國(guó)傳統(tǒng)文化能夠得到更廣泛的傳播，將技術(shù)融入博物館展示，建立一個(gè)完整系統(tǒng)的數(shù)字化博物館展示體系。參觀(guān)者不再拘泥于單方面的觀(guān)看，而是通過(guò)人機(jī)交互和虛擬現(xiàn)實(shí)等方式獲得多方面感官，從而更深一層了解中國(guó)傳統(tǒng)文化的蘊(yùn)意。人們參觀(guān)時(shí)置身其中，拉近歷史距離感、增加趣味性同時(shí)也達(dá)到了保護(hù)歷史文物的初衷。

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)是通過(guò)多媒體技術(shù)與仿真技術(shù)相結(jié)合生成逼真的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)一體化的虛擬環(huán)境，用戶(hù)以自然的方式與虛擬環(huán)境中的個(gè)體進(jìn)行體驗(yàn)和交互作用，從而產(chǎn)生身臨其境的感受和體驗(yàn)，利用計(jì)算機(jī)生成的能給人多種感官刺激的人機(jī)交互系統(tǒng)。

虛擬現(xiàn)實(shí)的基本特征有多感知性、沉浸感、交互性和構(gòu)想性。通過(guò)和虛擬物體的互動(dòng)，產(chǎn)生身臨其境的真實(shí)感，同時(shí)具有廣闊的可想像空間，可拓寬認(rèn)知范圍，不僅可再現(xiàn)真實(shí)存在的環(huán)境，也可以隨意構(gòu)想客觀(guān)不存在的甚至是不可能發(fā)生的環(huán)境。

虛擬現(xiàn)實(shí)是多種技術(shù)的綜合，其中包括實(shí)時(shí)三維計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、廣角立體顯示技術(shù)、跟蹤技術(shù)、觸覺(jué)反饋、立體聲、網(wǎng)絡(luò)傳輸、語(yǔ)言輸入輸出技術(shù)等。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用范圍也很廣泛，它涉及的領(lǐng)域包括軍事、航天航空、醫(yī)學(xué)、教育游戲藝術(shù)、工業(yè)、商業(yè)、建筑設(shè)計(jì)與規(guī)劃等。

二、數(shù)字化成為博物館未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)

博物館為了保護(hù)歷史文化，通常把展品放置在透明展示臺(tái)上，雖然人們隔著玻璃能看到幾百年前，甚至是幾千年之前的文物，但是很難體會(huì)到那個(gè)時(shí)代的文化背景與內(nèi)涵，知識(shí)吸收效果不好?，F(xiàn)代人喜歡上網(wǎng)查資料，有兩個(gè)原因：一是大多數(shù)人參觀(guān)博物館時(shí)走馬觀(guān)花，不理解其中寓意；二是人們?nèi)ゲ┪镳^參觀(guān)受到時(shí)間、空間的限制。

隨著人們的需求越來(lái)越高，獲取知識(shí)的途經(jīng)也越來(lái)越多，為了適應(yīng)社會(huì)現(xiàn)狀，數(shù)字化成為博物館未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。數(shù)字化展示利用虛擬現(xiàn)實(shí)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)展品實(shí)體和信息知識(shí)進(jìn)行二進(jìn)制處理，建立一個(gè)虛擬環(huán)境，人們可以根據(jù)自己的喜好選擇參觀(guān)的內(nèi)容與方式，身臨其境可以更直觀(guān)的體會(huì)到展品不可顯示信息，增強(qiáng)知識(shí)的吸收效果。改變單一的展示方式，使文化載體發(fā)揮最大價(jià)值，從而使博物館發(fā)揮文化保存、展示傳播的功能。人們獲得知識(shí)的同時(shí)，展品也得到了最大程度的保護(hù)，有助于文化的保留與傳承。

三、國(guó)內(nèi)外博物館數(shù)字化展示設(shè)計(jì)案例

博物館在文化界有著舉足輕重的地位，功能不可小視。近年來(lái)，各國(guó)政府對(duì)博物館展示方式的改變非常重視。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以將文物的展示和保護(hù)提高到一個(gè)嶄新的階段。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)在大范圍內(nèi)來(lái)利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)更加全面、生動(dòng)、逼真地展示文物，從而使文物脫離地域限制，實(shí)現(xiàn)資源共享，真正成為全人類(lèi)可以“擁有”的文化遺產(chǎn)。數(shù)字化展示設(shè)計(jì)可以推動(dòng)博物館更快地進(jìn)入信息時(shí)代，實(shí)現(xiàn)文物展示和保護(hù)的現(xiàn)代化。國(guó)內(nèi)外也出現(xiàn)了一些成功案例。

案例一：上海世博會(huì)清明上河圖。

巨幅電子動(dòng)態(tài)版的北宋畫(huà)家張擇端名作《清明上河圖》，被稱(chēng)為中國(guó)館的“鎮(zhèn)館之寶”。此作品高6.3米，長(zhǎng)130余米。在短短的4分鐘的播放過(guò)程中，《清明上河圖》淋漓盡致的向人們展現(xiàn)了北宋時(shí)期都市的繁華。

圖1 上海世博會(huì)《清明上河圖》

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的融入，真實(shí)再現(xiàn)了歷史上的北宋開(kāi)封府，動(dòng)態(tài)版的《清明上河圖》實(shí)際上是一幅巨幕投影。這部作品分為日景和夜景兩部分，日景部分有691個(gè)人物，夜景有377個(gè)人物。

清晨，腳夫趕著馱碳的毛驢，悠閑地走向城門(mén)；夜晚，河岸邊的燈一盞一盞亮起來(lái)，雕花游船上歌舞宴飲。整個(gè)畫(huà)面栩栩如生，由于影像是原畫(huà)的30倍，給人震撼的感覺(jué)。數(shù)字化展示設(shè)計(jì)改變傳統(tǒng)的展示方式，人們獲得視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)等多維度的體驗(yàn)，對(duì)畫(huà)面內(nèi)容有一個(gè)直觀(guān)感受與理解。通過(guò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)畫(huà)面的真實(shí)感，使外國(guó)參觀(guān)者充分感受中國(guó)傳統(tǒng)文化的博大精深，并傳播到世界各國(guó)，增進(jìn)國(guó)內(nèi)外的文化交流。

案例二：《超越時(shí)空的紫禁城》數(shù)字化展示“虛擬故宮”。

圖2 《超越時(shí)空的紫禁城》

這是首座以中國(guó)文化遺產(chǎn)建成的虛擬宮殿，游客只需輕點(diǎn)鼠標(biāo)，就可以把故宮占地72萬(wàn)平方米的龐大木結(jié)構(gòu)建筑群以及近千件殿內(nèi)珍藏盡收眼底。游客在虛擬紫禁城中擁有自己的虛擬形象，可從格格、太監(jiān)、衛(wèi)兵等9種身著不同清朝服裝的角色中挑選。游客可以選擇自己感興趣的區(qū)域并設(shè)定游覽路線(xiàn)，也可與其他虛擬游客結(jié)伴加入由導(dǎo)游帶領(lǐng)的眾多游覽路線(xiàn)中的一個(gè)。地圖可以顯示游客現(xiàn)在所處的位置，及在虛擬世界中的路線(xiàn)圖，并可提示有哪些有趣的場(chǎng)所。

虛擬故宮可謂是一個(gè)大膽的嘗試，既要考慮游客的心理感受，又要考慮對(duì)歷史文化遺跡的尊重與保護(hù)。游客選擇一個(gè)古代身份在故宮游覽、和其他人物對(duì)話(huà)，親身體驗(yàn)宮廷的真實(shí)生活。趣味性的體驗(yàn)方式為博物館展示增添了新鮮感。

案例三：虛擬現(xiàn)實(shí)空間的古羅馬之旅。

虛擬現(xiàn)實(shí)空間的古羅馬之旅主要借助互動(dòng)計(jì)算機(jī)游戲技術(shù)，四位參觀(guān)者可以同時(shí)坐在計(jì)算機(jī)控制臺(tái)前，化身為四個(gè)虛擬人物形象，使用游戲操作桿控制自己的“化身”在虛擬三維空間里的活動(dòng)。與此同時(shí)，博物館還提供大屏幕，可以讓另外12位參觀(guān)者利用館方提供的特殊3D眼鏡觀(guān)看4人的旅程。

圖3 古代地貌仿真復(fù)原

這趟虛擬考古之旅的最大亮點(diǎn)則是現(xiàn)位于羅馬北郊的利維婭別墅——羅馬帝國(guó)開(kāi)國(guó)之君奧古斯都大帝的妻子利維亞的夏日鄉(xiāng)間別墅。盡管如今這里已是一片破敗廢墟，但經(jīng)過(guò)考古人員根據(jù)資料復(fù)原后展現(xiàn)在虛擬世界里的卻是一座被綠色丘陵環(huán)抱的大型皇家度假之所。在計(jì)算機(jī)三維世界里，參觀(guān)者可以隨心所欲地在美不勝收的皇家園林中徜徉，領(lǐng)略精美的壁畫(huà)，并和與他們擦肩而過(guò)的古羅馬人物進(jìn)行互動(dòng)。

四、數(shù)字化博物館發(fā)展的未來(lái)展望

數(shù)字化展示設(shè)計(jì)開(kāi)啟了博物館展示的新篇章，徹底改變了單方面?zhèn)魇诜绞?，通過(guò)人機(jī)互動(dòng)，形成一個(gè)多感官的虛擬體驗(yàn)環(huán)境。經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，博物館也應(yīng)該趕上時(shí)代的潮流。為了使博物館快速進(jìn)入信息時(shí)代，通過(guò)數(shù)字化信息處理技術(shù)對(duì)資料采集、整理、標(biāo)簽、展示、信息傳播進(jìn)行設(shè)計(jì)，建立一個(gè)龐大的虛擬體驗(yàn)空間，找出一個(gè)既能完好保存文物，使其不受破壞，又能使中國(guó)傳統(tǒng)文化發(fā)揚(yáng)光大的平衡方法。參觀(guān)過(guò)程提高參觀(guān)者的興趣，使得博物館具有強(qiáng)大的感染力和感官表現(xiàn)力。數(shù)字化虛擬展示設(shè)計(jì)帶給人們沉浸式的體驗(yàn)，開(kāi)啟數(shù)字化博物館展示的新思維方式。

雖然國(guó)內(nèi)外現(xiàn)在非常注重博物館展示的改變，努力研究博物館展示設(shè)計(jì)方法，但還是存在一些困難。文物保存方面應(yīng)該探索更好的方法，完善博物館數(shù)字化展示系統(tǒng)。數(shù)字化是博物館未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，是傳播中國(guó)傳統(tǒng)文化的最好表達(dá)途徑，使中國(guó)傳統(tǒng)文化一代一代的傳承下去。

[1]張菁.張?zhí)祚Y.陳懷友.《虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與應(yīng)用》.清華大學(xué)出版社.2011年.

[2]胡小強(qiáng).《虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)》.北京郵電大學(xué)出版社.2005年.

[3]《虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)》GrigoreC.Burdea,Philippe Coiffet電子工業(yè)出版社 2005年

[4]http://hi.baidu.com/suyuwen1/item/e14ecce1beceb7b42f140bfc.

[5]http://www.cgtiger.com/news/688.html

[6]宗旸.《虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在數(shù)字化博物館中的應(yīng)用》.江蘇省南京市博物館.2010年.

[7]李靜華.《數(shù)字化博物館與博物館的信息化建設(shè)》林口縣博物館.2009年.