徐耀琦

摘要：虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是一種新興的文化科技產(chǎn)業(yè)，是指通過(guò)計(jì)算機(jī)、電子、光學(xué)等現(xiàn)代技術(shù)生成虛擬環(huán)境，訴諸人們的多種感覺(jué)，它同時(shí)具備了文化屬性和科技屬性，是一種文化與科技的融合。本文通過(guò)介紹和分析上海博物館增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)項(xiàng)目，新技術(shù)在博物館互動(dòng)體驗(yàn)中的重要意義。

關(guān)鍵詞：新媒體；增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)；虛擬現(xiàn)實(shí)；博物館；觀眾體驗(yàn)

中圖分類(lèi)號(hào)：G265 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2017）05-0255-02

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)在很多領(lǐng)域的應(yīng)用潛力都已浮現(xiàn)，包括了產(chǎn)業(yè)、教育、與社會(huì)效益等層面。就博物館而言，2016年《新媒體聯(lián)盟地平線(xiàn)報(bào)告》指出虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將在未來(lái)兩年或三年內(nèi)在博物館普及應(yīng)用，隨著繪圖硬件、CAD軟件和3D展示等技術(shù)的進(jìn)步，虛擬現(xiàn)實(shí)逐漸成為觀眾的主流選擇，特別是在視頻游戲和VR領(lǐng)域。博物館正越來(lái)越多地利用如虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴設(shè)備和谷歌紙板眼鏡等虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品，讓觀眾從展覽和藏品中獲得更多浸入式的學(xué)習(xí)和體驗(yàn)機(jī)會(huì)。

1 VR/AR在博物館互動(dòng)體驗(yàn)應(yīng)用

1.1 VR技術(shù)在博物館中應(yīng)用

（1）技術(shù)概述。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（簡(jiǎn)稱(chēng)VR）的出現(xiàn)實(shí)際是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)接口技術(shù)、傳感器技術(shù)以及人工智能技術(shù)等交叉與綜合的結(jié)果。虛擬現(xiàn)實(shí)通過(guò)電腦計(jì)算產(chǎn)生一個(gè)三維虛擬空間，實(shí)現(xiàn)新型人機(jī)交互技術(shù)旨在探索自然和諧的人機(jī)關(guān)系，使人機(jī)界面從以視覺(jué)感知為主發(fā)展到包括視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、力覺(jué)、嗅覺(jué)和動(dòng)覺(jué)等多種感覺(jué)通道感知，從以手動(dòng)輸入為主發(fā)展到包括語(yǔ)音、手勢(shì)、姿勢(shì)和視線(xiàn)等多種效應(yīng)通道輸入。提供給使用者，可以及時(shí)、沒(méi)有限制地觀察虛擬空間內(nèi)的事物?！疤摂M現(xiàn)實(shí)”就是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，所生成的各種環(huán)境，作用于用戶(hù)的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)，使用戶(hù)產(chǎn)生身臨其境的感覺(jué)。 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)架構(gòu)，如圖1所示。

（2）應(yīng)用案例。將VR用于博物館展覽中，用戶(hù)將不只是在看藝術(shù)品，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)會(huì)給觀眾帶來(lái)夢(mèng)幻般的三維世界，從此藝術(shù)欣賞會(huì)變成一個(gè)令人難忘、身臨其境的奇妙體驗(yàn)。大英博物館于近日通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)讓觀眾回到了青銅器時(shí)代。博物館為觀眾提供的虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔，以虛擬現(xiàn)實(shí)方式，探索青銅器時(shí)代特色網(wǎng)站，查看博物館藏品的3D掃描圖像，大英博物館使用3D掃描，創(chuàng)建開(kāi)放數(shù)據(jù)源，并讓游客探索藏品過(guò)去的用途，用虛擬現(xiàn)實(shí)方式探索的藏品，如在格洛斯特郡發(fā)現(xiàn)的遠(yuǎn)古金手鐲。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也將讓游客通過(guò)燈光和氣氛體驗(yàn)青銅器時(shí)代，參與古人的各種儀式。

1.2 AR技術(shù)在博物館中應(yīng)用

（1）技術(shù)概述。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（簡(jiǎn)稱(chēng)AR）系統(tǒng)包括視覺(jué)技術(shù)、跟蹤定位技術(shù)、界面和可視化技術(shù)以及標(biāo)定技術(shù)，是各種數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展和延伸。跟蹤定位技術(shù)與標(biāo)定技術(shù)共同完成對(duì)位置與方位的檢測(cè)，并將數(shù)據(jù)報(bào)告給AR系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)被跟蹤對(duì)象在真實(shí)世界里的坐標(biāo)與虛擬世界中的坐標(biāo)統(tǒng)一，達(dá)到讓虛擬物體與用戶(hù)環(huán)境無(wú)縫結(jié)合的目標(biāo)。為了生成準(zhǔn)確定位，系統(tǒng)需要進(jìn)行大量的標(biāo)定，測(cè)量值包括像機(jī)參數(shù)、視域范圍、傳感器偏移、對(duì)象定位以及變形等。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)原理圖，如圖2所示。

（2）應(yīng)用案例。丹麥西南日德蘭博物館2016年退出了一款A(yù)pp，利用了Beacon、AR，以及3D視覺(jué)技術(shù)讓游客體驗(yàn)及了解文藝復(fù)興時(shí)期的里柏的貿(mào)易及商人生活。透過(guò)Beacon確定游客的所在點(diǎn)，當(dāng)游客到達(dá)特別的地點(diǎn)，手機(jī)就會(huì)觸發(fā)位在周遭的Beacon，屏幕上就會(huì)立即呈現(xiàn)出與周邊相關(guān)的歷史信息。觀眾在移動(dòng)設(shè)備上見(jiàn)到這些難以真實(shí)展覽出的歷史對(duì)象出現(xiàn)在真實(shí)環(huán)境中，并能在真實(shí)建筑前與歷史建筑做比對(duì)。博物館員通過(guò)管理系統(tǒng)對(duì)App能自行進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)，讓文本、圖像、影片、AR場(chǎng)景與互動(dòng)性的3D視覺(jué)元素間能進(jìn)行切換。這個(gè)應(yīng)用讓博物館在歷史知識(shí)及館內(nèi)收藏與城市的作了整合，連結(jié)了博物館內(nèi)外，突破了空間的限制。

2 上海博物館應(yīng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用

上海博物館（簡(jiǎn)稱(chēng)上博）館藏珍貴文物14萬(wàn)件，藏品之豐富、質(zhì)量之精湛，在國(guó)內(nèi)外享有盛譽(yù)。為了面向移動(dòng)互聯(lián)和公眾參與的新時(shí)代，上博明清家具館、青銅器館和金石器館藏品，利用AR技術(shù)進(jìn)行數(shù)字媒體的展現(xiàn)，系統(tǒng)通過(guò)圖像、文字、音頻及三維動(dòng)畫(huà)等多種形式對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物進(jìn)行補(bǔ)充，全方位展示介紹藏品的知識(shí)與內(nèi)涵。

上博在移動(dòng)智能導(dǎo)覽方面已開(kāi)發(fā)數(shù)字化移動(dòng)展示系統(tǒng)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)與數(shù)字化移動(dòng)展示系統(tǒng)無(wú)縫連接，利用無(wú)線(xiàn)定位功能快速定位至可識(shí)別的藏品，從不同維度對(duì)精品文物進(jìn)行深入的介紹，使靜態(tài)的展品在手機(jī)和平板電腦里動(dòng)起來(lái)，提高展品互動(dòng)體驗(yàn)性。上博APP首頁(yè)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)頁(yè)面，如圖3所示。

上博增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系開(kāi)發(fā)分為三個(gè)步驟：

（1）文物三維數(shù)字化采集。文物器物近景攝影三維掃描，能在較短時(shí)間內(nèi)掃描獲取高精度表面點(diǎn)云，同時(shí)通過(guò)自帶的后處理軟件，可以提供從“拼接—融合—構(gòu)網(wǎng)—簡(jiǎn)化—紋理映射”的完整點(diǎn)云處理流程，高效地獲取被掃描物體完整的高精度表面模型和紋理模型。

（2）增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)軟件開(kāi)發(fā)。1）現(xiàn)場(chǎng)識(shí)別，將鏡頭對(duì)準(zhǔn)文物，觀眾可微調(diào)移動(dòng)終端的位置，直至屏幕中的展品輪廓與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物相吻合，通過(guò)實(shí)物識(shí)別之后，屏幕畫(huà)面中將在現(xiàn)場(chǎng)背景下浮現(xiàn)出三維展品達(dá)到虛實(shí)融合的效果。2）三維展示，移動(dòng)終端中浮現(xiàn)出文物的三維立體模型，觀眾可對(duì)三維展品進(jìn)行放大和縮小欣賞文物的細(xì)節(jié)，也可旋轉(zhuǎn)欣賞。3）虛擬拍攝，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)軟件提供虛擬拍攝的服務(wù)功能，在展品識(shí)別后，用戶(hù)可以與屏幕中虛擬文物影像進(jìn)行合影。 4）藏品介紹，包括展品的品名、器類(lèi)、時(shí)代、出土信息、及尺寸重量、展品細(xì)節(jié)等信息，并利用數(shù)據(jù)可視化技術(shù)在移動(dòng)終端上標(biāo)出。5）紋飾展示，通過(guò)動(dòng)畫(huà)的形式對(duì)展品進(jìn)行細(xì)節(jié)展示其紋飾和圖案。

（3）內(nèi)容策劃。內(nèi)容策劃提供了文物新的講述方式，創(chuàng)造一個(gè)完美的數(shù)字演出，更好的引導(dǎo)觀眾們的想象力。通過(guò)互動(dòng)，將故事、信息、文化遺產(chǎn)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行傳播。

3 結(jié)語(yǔ)

作為新媒體技術(shù)發(fā)展的重要領(lǐng)域，AR和VR技術(shù)的應(yīng)用，擴(kuò)大及完善了人類(lèi)已有的認(rèn)知領(lǐng)域和知識(shí)結(jié)構(gòu)，變革了傳統(tǒng)的時(shí)空觀念，也為探究周?chē)澜绲目茖W(xué)知識(shí)提供了重要的交互平臺(tái)。新媒體技術(shù)將博物館內(nèi)豐富的展示資源課程化、可視化、實(shí)例化，通過(guò)情景式沉浸體驗(yàn)與認(rèn)知，將現(xiàn)有的學(xué)習(xí)方式進(jìn)行轉(zhuǎn)型，大大提高了展品的可看性與教育的可達(dá)性，為博物館非正式教育的開(kāi)展提供了堅(jiān)實(shí)的基石。

參考文獻(xiàn)

[1]殷學(xué)波，王寧，李竹.虛擬現(xiàn)實(shí)_博物館展示手段的最高境界[G].北京博物館學(xué)會(huì)第三屆學(xué)術(shù)會(huì)議文集，2000.

[2]張?jiān)朴?，白中建，敬萬(wàn)鈞.虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的建立[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2000（s1）：233-235.

[3]莊春華，王普.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其應(yīng)用[M].電子工業(yè)出版社，2010.

[4]秦文虎.虛擬現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)及可視化設(shè)計(jì)[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2009.endprint