□ 張學(xué)慧

從文物保護修復(fù)理念看博物館VR技術(shù)的應(yīng)用前景

□ 張學(xué)慧

VR技術(shù)全稱虛擬現(xiàn)實技術(shù)，是近年來國內(nèi)外科技界關(guān)注的一個熱點，其在博物館文物保護領(lǐng)域擁有著其他科技手段無法比擬的優(yōu)越性。兩者的交叉滲透，不僅促進了數(shù)字技術(shù)研究開發(fā)，也創(chuàng)新著文物修復(fù)的手段和科學(xué)保存的方法。可以說，VR技術(shù)研究使博物館在文物保護和展示方面都取得長足發(fā)展，應(yīng)用前景廣闊。

文物修復(fù) VR技術(shù) 博物館 應(yīng)用前景

隨著社會的不斷發(fā)展，科學(xué)文化的不斷進步，人們對文物保護的理解在不斷地更新，對文物修復(fù)要求和認(rèn)識、應(yīng)用的理念也在不斷變化。如今，預(yù)防性保護已成為文化遺產(chǎn)保護的共識，修復(fù)的科學(xué)性、最小干預(yù)性、可辨識性等原則也為學(xué)界普遍接受。作為肩負文化傳承重任的博物館，無疑要在文物的有效保護與積極開發(fā)中尋找平衡點。

我想，透過現(xiàn)代化的VR技術(shù)手段，在保持文物原貌或現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，拉近文物與普通大眾的距離，無疑將成為促進我國文博事業(yè)健康、有序、長效發(fā)展的一個重要抓手。那么，什么是VR技術(shù)呢？

一、VR概念及基本原理

簡單來說，VR（virtual reality）技術(shù)，又稱幻境或靈境技術(shù)，是借助于計算機技術(shù)及硬件設(shè)備，實現(xiàn)一種人們可以通過視、聽、觸、嗅等手段所感受到的虛擬幻境，最大限度地給予使用者各種直觀而又自然的實時感知交互手段。

正如其他新興科學(xué)技術(shù)一樣，虛擬現(xiàn)實技術(shù)也是許多相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域交叉、集成的產(chǎn)物。其中，虛擬現(xiàn)實中的“現(xiàn)實”泛指在物理意義上或功能意義上存在于世界上的任何事物或環(huán)境，它可以是實際上可實現(xiàn)的，也可以是實際上難以實現(xiàn)的或根本無法實現(xiàn)的。而“虛擬”是指用計算機生成的意思。因此，虛擬現(xiàn)實是指用計算機生成的一種特殊環(huán)境，人可以通過使用各種特殊裝置將自己“投射”到這個環(huán)境中，并操作、控制環(huán)境，實現(xiàn)特殊的目的，即人是這種環(huán)境的主宰。

大體來說，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)主要由以下五個模塊構(gòu)成。

檢測模塊，檢測用戶的操作指令，并通過傳感器模塊作用于虛擬環(huán)境。

反饋模塊，接收來自傳感器模塊信息，為用戶提供實時反饋。

傳感器模塊，一方面接收來自用戶的操作命令，并將其作用于虛擬環(huán)境，另一方面將操作后產(chǎn)生的結(jié)果以各種反饋的形式提供給用戶。

控制模塊，對傳感器進行控制，使其對用戶、虛擬環(huán)境和現(xiàn)實世界產(chǎn)生作用。

建模模塊，獲取現(xiàn)實世界組成部分的三維表示，并由此構(gòu)成對應(yīng)的虛擬環(huán)境。

其特征主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

1.存在感，即用戶感到作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實程度。理想的模擬環(huán)境應(yīng)該能達到當(dāng)使用者全身心地投入到計算機創(chuàng)建的三維虛擬環(huán)境中時，其難以分辨虛擬與現(xiàn)實真假的程度。

2.多感知性。所謂多感知性是指除了一般計算機技術(shù)所具有的視覺感知之外，還應(yīng)有聽覺感知、力覺感知、觸覺感知、運動感知，甚至包括味覺感知、嗅覺感知等。理想的虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)該包含一切人所具有的感知功能。

3.交互性。指使用者對模擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程度（包括實時性）。例如，使用者可以用手去直接抓取模擬環(huán)境中虛擬的物體，這時手有握著東西的感覺，并可以感覺物體的重量，視野中被抓的物體也能立刻隨著手的移動而移動。

4.自主性。是指虛擬環(huán)境中物體依據(jù)物理定律動作的程度。例如，當(dāng)受到力的推動時，物體會向力的方向移動、翻倒，或從桌面落到地面等。使用者通過傳感裝置直接對虛擬環(huán)境進行操作，并得到實時三維顯示和其他反饋信息。

二、VR技術(shù)在博物館的應(yīng)用前景

文物是人類歷史發(fā)展過程中遺留下來的寶貴遺產(chǎn)，是現(xiàn)代人了解古人利用自然、改造自然的重要橋梁，更是我們寶貴的精神財富。博物館作為文物的收藏單位，無疑肩負著文物保護、展示的雙重職責(zé)。

而館藏文物資源的珍貴性、稀缺性及其易損傷性決定了文物的實體絕不可能為普通大眾所廣泛接觸，但是在特定環(huán)境下，通過VR技術(shù)營造的虛擬幻境則能讓普通人更為真切地“觸碰”文物，感受其真實存在。

1.VR技術(shù)可通過虛擬實景和虛擬虛景兩種方式實現(xiàn)在線展示、“異地參觀”

虛擬實景技術(shù)是指利用虛擬技術(shù)游覽實體博物館，即博物館借助文字、語言、圖像、視頻等展現(xiàn)方式，通過移動終端為公眾提供動態(tài)信息查詢、展覽查詢及參觀路線等多種輔助導(dǎo)覽的服務(wù)方式，達到使用者不必“實地探查”，只需要在終端設(shè)備上進行簡單操作，就能對參觀對象擁有較為全面了解的效果。

虛擬虛景技術(shù)主要是對已經(jīng)湮滅了的遺址、建筑進行場景復(fù)原。利用VR技術(shù)，通過考究布局，運用聲、光、電等高科技手段動感顯示、復(fù)原模擬古人生活生產(chǎn)場景，給參觀者身臨其境、穿越古今之感。而且隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，特別是一些手游軟件的開發(fā)利用，更是使虛擬虛景技術(shù)在博物館的應(yīng)用成為一種潮流趨勢。

2.文物藏品信息資料的保存與共享

相較于在展廳陳列柜中展示的部分文物外，許多博物館庫房更是存放著數(shù)以萬計、乃至數(shù)十萬計的文物藏品。顯然，對于這些可移動文物，由于種種原因，其信息資料尚不完全，其價值尚未開發(fā)，其意義尚無法體現(xiàn)，其交流傳播尚無從談起。而虛擬現(xiàn)實技術(shù)提供了脫離文物原件來表現(xiàn)其重量、觸覺等非視覺感受的技術(shù)手段，我們可以通過對文物實體的影像數(shù)據(jù)采集手段，建立起三維或模擬數(shù)據(jù)庫，一方面實現(xiàn)瀕危文物資源的科學(xué)、高精度和永久的保存；另一方面，可以利用計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來整合文物資源，促進信息交流傳播，實現(xiàn)資源共享，真正使文物成為全人類的共同財富。

3.文物個體的修復(fù)與利用

文物保護修復(fù)是博物館工作的一個重要研究內(nèi)容。在館藏文物當(dāng)中存在著大量易損文物，如果處理不當(dāng)，就可能造成無法彌補的損失。而將VR技術(shù)應(yīng)用在文物修復(fù)中則可有效避免這一情況的發(fā)生。

VR技術(shù)在完成信息的初步采集后，可根據(jù)實際需要，模擬多種數(shù)字化修復(fù)方式和方法，再現(xiàn)修復(fù)過程中的各項環(huán)節(jié)，從而檢驗修復(fù)理念、技術(shù)和手段的可行性，提高文物保護修復(fù)的精準(zhǔn)度。

具體說來，其步驟應(yīng)包括：

（1）數(shù)據(jù)錄入：通過三維掃描，獲取待修復(fù)文物的數(shù)字化數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)庫中的各類數(shù)據(jù)進行描述和歸類整理。

（2）虛擬復(fù)原：利用計算機程序，結(jié)合先前修復(fù)范例，在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中按照文物類型特征進行自動尋找、拼接。如果復(fù)原成功，那么就可通過VR技術(shù)直接展示。如果修復(fù)失敗，亦可把三維模型存入數(shù)據(jù)庫，作為參照對象進行對比分析。

（3）實體修復(fù)：按照修復(fù)原則，從多種復(fù)原方案中選擇最為合適的一種，對文物進行顯示修復(fù)，保證文物修復(fù)的正確性。

此外，對于一些建筑本身即為文物保護單位的博物館而言，類比文物修復(fù)，VR技術(shù)的應(yīng)用更多了一層現(xiàn)實意義：傳承建筑文化，保護古建安全。

傳統(tǒng)的古建筑保護和修復(fù)手法，需要投入大量的人力、物力和財力，且效率低下，在保護修復(fù)的過程中更有可能造成二次破壞。而利用VR技術(shù)和高速三維掃描設(shè)備，可以快速對需要修復(fù)的古建筑建立詳細的立體影像，提供準(zhǔn)確的定量分析，建立三維數(shù)據(jù)庫，保存文物建筑的各種空間關(guān)系，為選擇最佳的古建筑修繕保護方案提供視覺和數(shù)據(jù)方面的直觀依據(jù)。

三、結(jié) 語

伴隨著計算機科學(xué)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，VR技術(shù)在博物館文物保護方面正扮演越來越重要的角色?？梢哉f，VR技術(shù)不僅能夠很好地踐行現(xiàn)階段“保護為主，搶救第一，合理利用，加強管理”的文物工作方針，對破損文物進行虛擬修復(fù)，促使文物壽命得以延長；而且能最大限度地存留文物承載的歷史文化信息，并從多角度展示文物信息，促進文物信息的交流。我相信，VR技術(shù)在文物保護領(lǐng)域的成功應(yīng)用，必將使博物館在文保方面跨上新的臺階，取得長足進步。

[1]李德仁《虛擬現(xiàn)實技術(shù)在文化遺產(chǎn)保護中的應(yīng)用》，《云南師范大學(xué)學(xué)報（哲學(xué)社會科學(xué)版）》2008年第7期。

[2]王小峰《淺析虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用的重要意義》，《中國西部科技》2009年第12期。

[3]孫霖楠《數(shù)字技術(shù)之于文物修復(fù)的意義研究》，《考古與文物》2010年第1期。

[4]周鼎《VR技術(shù)在地震后文物建筑修復(fù)設(shè)計中的應(yīng)用》，《蘭州理工大學(xué)學(xué)報》2011年第9期。

[5]李靜生《文物修復(fù)理念探討與實踐》，《中國文物科學(xué)研究》2012年第3期。

[6]楊蘊《淺談3D打印技術(shù)在陶瓷類文物修復(fù)和復(fù)制中的應(yīng)用》，《文物保護與考古科學(xué)》2015年第5期。

（作者工作單位：山西省藝術(shù)博物館）