徐卓愷上海科技館

虛擬技術(shù)在博物館建設(shè)中的應(yīng)用分析

徐卓愷
上海科技館

當前是博物館轉(zhuǎn)型升級的重要時期，在云物移大智技術(shù)支撐下，博物館建設(shè)逐步向著智慧博物館的方向演進，新技術(shù)的運用越來越多，為博物館數(shù)字化建設(shè)帶來了極大的助力。本文結(jié)合虛擬技術(shù)，尤其是虛擬現(xiàn)實技術(shù)以及博物館建設(shè)的相關(guān)問題，展開探討，分析了虛擬技術(shù)在博物館建設(shè)當中的應(yīng)用，僅供參考。

虛擬技術(shù)；博物館建設(shè)；智慧博物館；應(yīng)用

引言

博物館是文物事業(yè)的重要部分，國家文物事業(yè)發(fā)展十三五規(guī)劃中明確了十三五期間文物事業(yè)的發(fā)展目標、任務(wù)、重大工程以及舉措，全面提升博物館發(fā)展質(zhì)量，多舉措并舉讓文物活起來、加強文物科技創(chuàng)新，講好中國故事，提升中華文化國際影響力。從當前的時代背景出發(fā)，博物館建設(shè)與時代存在脫節(jié)現(xiàn)象。雖然已經(jīng)有部分博物館在探索虛擬博物館和智慧博物館的道路上有所斬獲，但總體而言，文物科技創(chuàng)新力度是不足的，所以探索虛擬技術(shù)在博物館建設(shè)中的應(yīng)用具有十分顯著的現(xiàn)實意義。

1 虛擬技術(shù)

所謂虛擬技術(shù)，根據(jù)百度百科的說法它是一種有效整合計算資源，使計算機資源表現(xiàn)為一個或多個操作環(huán)境，從而優(yōu)化資源配置訪問方式的技術(shù)。實質(zhì)上這種技術(shù)就是數(shù)字化技術(shù)，它將物理資源轉(zhuǎn)變成邏輯上的資源，突破物理結(jié)構(gòu)的壁壘，使資源透明化，達成數(shù)據(jù)共享。從這個角度看，云技術(shù)就是典型的虛擬技術(shù)，所有的數(shù)據(jù)資源放在云端，各種終端設(shè)備通過互聯(lián)網(wǎng)訪問云端數(shù)據(jù)。

當然在現(xiàn)階段，常見虛擬技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VR）或是增強現(xiàn)實技術(shù)（AR）聯(lián)系在一起，尤其是VR，這是當前業(yè)內(nèi)研究的重點，發(fā)展前景廣闊。

VR是虛擬現(xiàn)實技術(shù)，它基于計算機圖形學(xué)、仿真技術(shù)、人機接口、多媒體技術(shù)、傳感器技術(shù)發(fā)展起來，是虛擬技術(shù)的一個交叉學(xué)科，本質(zhì)上是一種計算機處理復(fù)雜數(shù)據(jù)的全新方式，實現(xiàn)身臨其境的可視化操作和交互，對比傳統(tǒng)鍵鼠和視窗模式的操作與交互，是一次質(zhì)的飛躍[1]。要理解這種技術(shù)，首先從虛擬出發(fā)，所謂虛擬，就是指利用計算機生成，現(xiàn)實泛指物理或功能意義上存在于世界上的事物或環(huán)境，所以虛擬現(xiàn)實就是利用計算機生成一個虛擬的環(huán)境，人可以利用各種特殊設(shè)備將自己投射到這個虛擬環(huán)境中，控制環(huán)境，實現(xiàn)特殊目的。

本文所研究的內(nèi)容，從深層意義上來說，可以看做是探索虛擬博物館的建設(shè)問題，所以研究的方向重點在于VR技術(shù)的運用，再穿插一些其他方面的數(shù)字化技術(shù)，以保證研究內(nèi)容具備一定的先進性。

2 博物館建設(shè)

2.1 我國博物館行業(yè)的發(fā)展趨勢

十三五規(guī)劃綱要，未來博物館行業(yè)的主基調(diào)是讓文物活起來，國家將進一步給博物館“松綁”，推動博物館創(chuàng)新發(fā)展。當然博物館行業(yè)也面臨著重大挑戰(zhàn)，如何定位，如何跨界合作，如何利用新技術(shù)構(gòu)筑新型平臺，如何增強自身，如何重寫博物館人的情懷等等，都是需要考慮的問題。

我國博物館一直以來保持著快速發(fā)展的態(tài)勢，本文選取2005年至2015年的數(shù)據(jù)來分析。（見表1）

表1 ：2005～2015我國博物館發(fā)展情況（來源國家統(tǒng)計局統(tǒng)計年鑒）

表1中的數(shù)據(jù)從側(cè)面反應(yīng)了博物館行業(yè)廣闊的發(fā)展前景。從技術(shù)層面上講，博物館行業(yè)必將以技術(shù)驅(qū)動，創(chuàng)新變革，構(gòu)筑新型平臺。近些年來博物館通過開通手機APP，或是網(wǎng)頁實現(xiàn)了運營模式與移動應(yīng)用、社交網(wǎng)絡(luò)的緊密結(jié)合，未來博物館還會開展更多的互動體驗，它包括藝術(shù)家通過新的技術(shù)繁衍出更多自然主義的藝術(shù)形態(tài)，及為觀眾提供交互技術(shù)的深度體驗。

2.2 技術(shù)帶來的博物館建設(shè)變革

科學(xué)技術(shù)在博物館的發(fā)展中發(fā)揮著極大的作用，使博物館在數(shù)字化進程中，發(fā)生了極大的改變。

（1）博物館的外在改變

首先，資源開放、整合與共享。現(xiàn)在幾乎所有的博物館都在做相關(guān)的事情，博物館的藏品、影響資料基本已經(jīng)實現(xiàn)數(shù)字化，并且在整合。所以當前全國可移動文物普查，考慮的是資源的整合與利用問題，這對于博物館為公眾提供教育、知識產(chǎn)品意義深遠。

其次，重構(gòu)工作流程和規(guī)范，一些博物館已經(jīng)基本實現(xiàn)博物館的信息化建設(shè)，工作流程和規(guī)范必然發(fā)生變化。

最后，重構(gòu)和擴展了傳播服務(wù)體系，博物館以實物展陳為主的知識傳播，輔助社會教育活動、圖書、宣傳等等?，F(xiàn)在基于信息化的手段，知識傳播更加豐富，現(xiàn)場的數(shù)字展示，網(wǎng)絡(luò)上、移動終端上的數(shù)字出版使得知識傳播體系有很大的擴展。

（2）博物館的內(nèi)在改變

第一，思維方式的改變，現(xiàn)今一直在強調(diào)互聯(lián)網(wǎng)思維，博物館在推動信息化建設(shè)過程中，即使不是完全的互聯(lián)網(wǎng)思維，也肯定對原有的思維方式產(chǎn)生影響。

第二，行為方式的改變，這個改變最為明顯，一個是標準化，一個是結(jié)構(gòu)化。過去在文博單位這些是老大難問題，比如藏品管理，每個博物館都有各自的習(xí)慣，每個地區(qū)也有不同的習(xí)慣，要實現(xiàn)標準化極其困難，在部門間或是場館之間的協(xié)作上均很困難，但信息化以后有了極大的改進。

第三，評價標準的改變，當前博物館的教育職能更加凸顯，公眾對博物館的服務(wù)效能的評判因素在逐漸增加，以往的博物館更加行政化，主要對上級負責(zé)，信息化改造過程中社會公眾的評價成分比重越來越大，所以博物館在未來更加重視數(shù)值分析技術(shù)，對公眾進行需求分析，進而有針對性的提供服務(wù)產(chǎn)品。

2.3 博物館建設(shè)新技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

首先，資源建設(shè)上，現(xiàn)在已經(jīng)普遍開始了新技術(shù)的應(yīng)用，但是質(zhì)量不高。文字信息、照片數(shù)據(jù)、三維數(shù)據(jù)、視頻等都有了，但是均存在項目不全、質(zhì)量不高、標準不統(tǒng)一等問題，而且從全國范圍看，發(fā)達地區(qū)、大館發(fā)展較快，而欠發(fā)達地區(qū)及小館發(fā)展較差。

其次，文物保護上，以故宮、敦煌壁畫等為代表的新技術(shù)應(yīng)用，做了很多具有成效的工作，古籍、文書、書畫的掃描，古建筑、遺產(chǎn)地的實時監(jiān)測。包括中國文化遺產(chǎn)研究院都做了很多工作，如周口店、大運河等遺產(chǎn)地的監(jiān)測，經(jīng)驗較多，需要推廣。

第三，展示和解讀，博物館的信息化建設(shè)為博物館的文物的展示和解讀提供了極大便利，現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上也存在一些作品來進行知識解讀。有些作品還是不錯的，但是總體而言普遍比較單調(diào)、缺乏吸引力?，F(xiàn)階段對于博物館來說，不缺展示技術(shù)，但是怎么選擇以及怎么運用是個問題，以后數(shù)字展覽的形式會越來越多，在上海的梵高展就沒有實物，基本以多媒體投影的方式來介紹梵高的作品。

第四，觀眾服務(wù)方面，新技術(shù)的應(yīng)用還在初級階段，南京博物館改擴建以后對觀眾進行一些跟蹤和監(jiān)測，但是比較初步，也就是數(shù)字分析技術(shù)尚未得到有效重視。分析觀眾的參觀行為，對于改進博物館的工作意義重大。比如說，博物館必然會到鄉(xiāng)下進行文物展示，數(shù)字展示技術(shù)的運用將極大的增強文物保護能力，利用掃描實物得來的模型或圖片，就能夠進行知識的講解。

第五，運營管理上，新技術(shù)在局部得到了應(yīng)用，要實現(xiàn)整體的應(yīng)用系統(tǒng)化還需要走一段較長的路?，F(xiàn)階段大部分博物館以藏品、管理及觀眾三條線為基準在探索全面的系統(tǒng)化管理，如果實現(xiàn)那么就會造就智慧博物館。

2.4 博物館數(shù)字化建設(shè)當中的制約因素

劉玉珠（國家文物局局長）指出，當前文物博物館事業(yè)發(fā)展面臨一些急需突破的瓶頸問題。一是對文物的價值認知能力有限，難以全面、系統(tǒng)挖掘和闡釋文物的多遠價值，難以講好“中國故事”[2]。二是文物保護能力有限，瀕危文物的搶救性保護和更大范圍的文物預(yù)防性保護都有大量難題需要破解，需求復(fù)雜而龐大，技術(shù)手段有限單一。三是對于優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的傳承能力有限，展示傳播方法陳舊、形式雷同，難以滿足公眾日益增長的公共文化需求。

綜合上述內(nèi)容來看，數(shù)字展示技術(shù)在博物館建設(shè)當中的應(yīng)用將越來越重要，虛擬現(xiàn)實技術(shù)或是增強現(xiàn)實技術(shù)，可以為博物館的展覽提供最佳的解決方案。博物館信息化的高級階段是數(shù)字化博物館，而最終的階段則是智慧博物館。虛擬技術(shù)的應(yīng)用將發(fā)揮極大的作用，推動博物館智慧博物館建設(shè)靠攏。面對不斷涌現(xiàn)的各種新技術(shù)，博物館從業(yè)者必須以前瞻性的角度來思考，應(yīng)對挑戰(zhàn)，主動學(xué)習(xí)和應(yīng)用新技術(shù)，利用新技術(shù)構(gòu)筑新平臺，創(chuàng)造性地推動各項工作，才能把握住當前博物館發(fā)展的歷史機遇。

3 虛擬技術(shù)在博物館建設(shè)中的應(yīng)用

3.1 博物館建設(shè)中應(yīng)用虛擬技術(shù)的意義

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在博物館建設(shè)當中的應(yīng)用具有重要意義，尤其是當下更加強調(diào)文物創(chuàng)新技術(shù)的背景下。筆者認為應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，對于博物館具有以下意義。

首先，虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠為博物館、藏品以及觀眾提供一條最佳的交互橋梁。利用三維虛擬導(dǎo)覽展示，觀眾能夠更加深切地感受博物館藏品，并且對博物館的環(huán)境，線路等都有一個清晰的認識。

其次，大大提高了博物館工作的效率，尤其是在藏品展示方面，同時大大降低了推廣成本，基于網(wǎng)絡(luò)，不論是展覽項目的推廣，還是吸引觀眾進入實體博物館，比之傳統(tǒng)的手段要有效得多。

第三，更能夠吸引觀眾，通過三維虛擬導(dǎo)覽，觀眾只需要在家中就能進行模擬參觀，觀眾置于虛擬博物館中邊走邊看，輕輕點擊藏品模型就能了解相關(guān)的知識，對于博物館教育職能的發(fā)揮具有實效。

第四，從文物保護的角度說，博物館的藏品均收藏在展示柜中，觀眾無法近距離地觀察藏品細節(jié)，虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠解決這一難題[3]。觀眾佩戴相應(yīng)的VR終端，可以近距離的觀察真實還原的文物，觀眾通過體感設(shè)備能夠?qū)ζ溥M行細致入微的觀察，構(gòu)建出新穎的交互式參觀模式。

3.2 博物館建設(shè)應(yīng)用虛擬技術(shù)的案例

虛擬技術(shù)在博物館建設(shè)當中的應(yīng)用，已經(jīng)有博物館進行了探索，比如成都文物醫(yī)院虛擬考古體驗館，仙游縣東門山中豪園小區(qū)四維時代體驗館。

成都文物醫(yī)院虛擬考古體驗館，經(jīng)過升級之后，加入了VR體驗項目，4個投影儀在9立方米的體驗區(qū)構(gòu)筑出立體空間，裝下高縣半邊寺摩崖石刻、華鎣安丙墓、萬源馬三品墓三個考古現(xiàn)場。這三個考古現(xiàn)場的解說總時長在1h以上，參觀者可以聽自動播放的解說，也可以通過體感來選擇感興趣的地方，自己控制播放過程，很有玩大型角色扮演游戲的感覺。

在仙游縣的四維時代體驗館里，通過手觸電子屏就能足不出戶欣賞到千里之外的中國博物館、江西?；韬畈┪镳^等三維仿真虛擬景點，這是虛擬現(xiàn)實技術(shù)帶給當?shù)厝藬?shù)字化休閑生活的新體驗。這個體驗館類似一個移動博物館。

3.3 關(guān)于博物館建設(shè)需要突破的關(guān)鍵技術(shù)

（1）需要突破的技術(shù)

博物館建設(shè)中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，構(gòu)建出全新的博物館業(yè)務(wù)模式，要真正實現(xiàn)智慧博物館還需要虛現(xiàn)實技術(shù)突破以下幾項關(guān)鍵技術(shù)，包括近眼顯示、無線通信、異構(gòu)計算、追蹤交互、內(nèi)容生產(chǎn)。

虛擬現(xiàn)實的近眼顯示，AMOLED具有顯著的優(yōu)勢，相比傳統(tǒng)的液晶顯示，在延遲、重量/厚度、續(xù)航能力、護眼以及成本方面具有顯著優(yōu)勢，這是虛擬現(xiàn)實技術(shù)研究的重點方向之一。

異構(gòu)計算方面，需要高性能的GPU技術(shù)。據(jù)統(tǒng)計全球在用計算機總數(shù)為14.3億，但是能夠支持VR的高端PC不足1%?，F(xiàn)階段VR的GPU處理能力至少要相比傳統(tǒng)PC提升7倍，保證能夠支持2K分辨率、90Hz。對于博物館來說，這是保證觀眾更好的參觀體驗，提高博物館服務(wù)成效的關(guān)鍵。

無線通信方面，優(yōu)質(zhì)VR體驗對4K以上分辨率、90Hz以上刷新率、360°全景、廣視角與系統(tǒng)延遲的要求與5G高帶寬、低延遲的應(yīng)用場景高度契合。

追蹤交互上，傳感融合、多通道交互與機器視覺技術(shù)反映著追蹤交互高精度、多元化與自然高校的態(tài)勢。

內(nèi)容生產(chǎn)上，由于VR的交互性，用戶不是被動的觀看既定內(nèi)容，而是能夠自己主導(dǎo)內(nèi)容，所以專屬編導(dǎo)、全景拍攝、縫合編輯、壓縮傳輸、操作系統(tǒng)等技術(shù)均需要有所突破。

（2）博物館建設(shè)需要的技術(shù)體系

現(xiàn)階段，博物館建設(shè)中虛擬技術(shù)的運用更傾向數(shù)字展示，盡可能實現(xiàn)博物館數(shù)字化。

首先，數(shù)據(jù)集合層，數(shù)據(jù)是博物館實現(xiàn)虛擬技術(shù)運用的重要基礎(chǔ)，從大數(shù)據(jù)、大文化的角度，博物館數(shù)據(jù)資源可以以多媒體采集存儲庫、文化遺產(chǎn)數(shù)據(jù)庫兩個數(shù)據(jù)庫為主體，結(jié)合辦公數(shù)據(jù)庫、智能化監(jiān)控系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)庫和保護修復(fù)數(shù)據(jù)庫等專門的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫，構(gòu)成數(shù)據(jù)集合層，如圖1。

圖1 體系構(gòu)成（來自文博圈）

其次，云平臺。這是虛擬技術(shù)應(yīng)用在博物館建設(shè)中的基礎(chǔ)設(shè)施，必須保證能夠?qū)崿F(xiàn)博物館建設(shè)的需求目標，并兼容現(xiàn)有的設(shè)備資源。云平臺的分布式異構(gòu)技術(shù)體系是最為可行的方案，也符合今后相當一段時間的技術(shù)發(fā)展趨勢。

第三，應(yīng)用層，基于云平臺可以兼容大部分應(yīng)用，尤其能夠突出虛擬現(xiàn)實技術(shù)的優(yōu)勢。應(yīng)用服務(wù)云由業(yè)務(wù)應(yīng)用子云和辦公應(yīng)用子云構(gòu)成，涵蓋博物館所有業(yè)務(wù)與行政部門的全部應(yīng)用。為確保網(wǎng)絡(luò)安全，應(yīng)設(shè)立認證服務(wù)云，在用戶入口統(tǒng)一進行用戶認證授權(quán)，系統(tǒng)安全管理和數(shù)據(jù)安全管理[4]?？紤]用戶終端的多樣性和發(fā)展性，保證應(yīng)用效果，設(shè)計用戶終端云，為用戶提供服務(wù)的同時，收集用戶行為信息，以便利用數(shù)字分析技術(shù)，改進博物館的工作。

3.4 基于虛擬技術(shù)應(yīng)用到博物館建設(shè)中的思考

虛擬技術(shù)應(yīng)用與博物館建設(shè)中最終是要實現(xiàn)智慧博物館，而智慧博物館是在實體博物館、數(shù)字博物館的概念基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新實物，與智慧城市的建設(shè)是相適應(yīng)的，通過虛擬技術(shù)建立起來的虛擬博物館是為數(shù)字博物館向智慧博物館過渡的一個重要階段。利用虛擬技術(shù)實現(xiàn)典藏、展示、教育以及研究，用戶通過交互設(shè)備改變觀賞接口，基于網(wǎng)絡(luò)可從任何地方任何時間進入博物館，和大量的媒體交互，獲得身臨其境的感官享受。同時博物館的藏品以多樣性的方式陳列，可根據(jù)用戶習(xí)慣而出現(xiàn)不同的方式，同時擁有極大的擴展性。

對于一些實力較強的博物館可以嘗試自建虛擬博物館，通過引入計算機方面的人才來構(gòu)建專屬的系統(tǒng)。當然一般主要可以采用地方自建的方式，或者依靠當?shù)氐闹┪镳^建設(shè)虛擬博物館以便擴大當?shù)氐奈幕绊懥Α；蚴怯烧I建純虛擬博物館，這是一種沒有實體的博物館，如果可能在信息共享下，可連接大分部博物館的藏品，又或者是與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)公司合作開發(fā)數(shù)字博物館項目，比如上文提到的仙游縣的四維時代體驗館。

結(jié)語

綜上所述，虛擬技術(shù)在博物館建設(shè)中的應(yīng)用具有十分顯著的現(xiàn)實意義，對于博物館的發(fā)展以及文物保護十分重要。虛擬技術(shù)中的虛擬現(xiàn)實技術(shù)，將是未來博物館建設(shè)中需要考慮的重點方向。文章對此進行了研究，可能存在不足之處，但是能夠起到拋磚引玉的作用，為博物館建設(shè)做出一定貢獻。

[1]郭清溥,張桂香.云計算中的虛擬技術(shù)[J].中國科技信息, 2012,06：82+90.

[2]鄭蕓菁,張立瑩,張軍,曹曉東.關(guān)于數(shù)字博物館建設(shè)的思考[J].唯實,2004,01：86-88.

[3]高靚陽.基于網(wǎng)絡(luò)傳播的虛擬博物館建設(shè)研究[D].南京藝術(shù)學(xué)院,2010.

[4]周子杰,朱巖,張凱.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在博物館的應(yīng)用[J].才智, 2011,20：82.