曾慶偉

（西藏自然科學博物館，西藏 拉薩 850000）

西藏特色資源互動體驗場景旨在運用VR技術真實還原西藏的山川、河流、野生動物等。一方面通過對GIS、可視化技術研究、圖像匹配技術研究、邊緣融合技術研究、機電控制技術研究、虛擬現實技術研究、3D動漫技術研究、高寫實仿真技術研究、沉浸式展示技術研究、多感知體驗技術研究的整合和再創(chuàng)新，實現公眾“游歷西藏”身臨其境參與體驗。另一方面綜合利用3D仿真技術、圖文、動漫、音視頻、虛擬現實等多種形式，把展項內容由靜態(tài)呈現為動態(tài)、從一維視角轉變?yōu)槎嗑S視角全面融合創(chuàng)新［1］，再現西藏風光所具有的雄偉、恢弘、秀美景色的魅力，以期給廣大公眾真切、震撼、難以忘懷的西藏印象。雅魯藏布江大峽谷、吉隆溝、羌塘大草原等是西藏最具代表性的特殊地質構造，針對這些地形地貌，采用沉浸式的展示方式，使游客完全被奇特險峻地形環(huán)境環(huán)抱，并通過多種感覺器官，如視覺、聽覺、味覺、體表溫度、濕度、肢體受力和運動來獲得對場景的全面體驗。利用虛擬現實技術、通過3D仿真技術和多感知體驗等技術，多角度展示雅魯藏布江大峽谷的景色多樣、曲折幽遠、層巒疊翠、氣勢宏偉；展示羌塘多姿多彩的迤旎風光，清澈的湖泊和多種多樣的生物資源，以及獨特的景色魅力，充滿人與人之間、人與自然之間的和諧文化資源。

1 探究的意義和必要性

1.1 探究的必要性

西藏特色資源互動體驗場景以其特有的科學性、知識性、趣味性相結合的展示內容和互動性的展教方式，展示現代科技，追蹤未來科技。通過參與體驗、寓教于樂的科普展示方式，為公眾特別是青少年提供豐富多彩、健康高尚的精神文化產品，營造更加崇尚科學文化和創(chuàng)新精神的社會氛圍，從另一個方法上撬動科技創(chuàng)新能力建設。

西藏特色資源互動體驗場景通過展出一系列西藏特色自然文化資源，能夠使公眾科學地認識自然、認識宇宙、認識社會、認識自身，幫助公眾樹立獻身科學、為人類生活環(huán)境做出應有貢獻的理想和情操。從自然觀、人生觀和價值觀等方面幫助公眾樹立科學思維的知識架構體系，使公眾成為西藏生態(tài)環(huán)境保護的親歷者、實踐者和貢獻者。通過展項互動體驗的設置，培養(yǎng)公眾積極探索、實事求是、勇于開拓創(chuàng)新、獨立思考的科學精神，這種精神以一種科學氛圍的形式注入社會血脈中，成為現代文明的象征。從而使青少年心靈得到長期潛移默化的科學熏陶，對保護中華名族特色資源地有著不可替代的意義。

探索西藏特色資源互動體驗場景是體現西藏優(yōu)秀的各類資源的窗口和名片，是把西藏獨有的特色的自然文化資源推向世界的重要助推器，更是啟迪心智的科教場所與普及科學文化知識的重要科學基地。

1.2 與新時代的契合度

1.2.1 探索西藏特色資源互動體驗場景是實施全民科學素質行動計劃綱要的本質。拓展、夯實科普傳播載體，加大科普傳播推廣力度，以公眾喜聞樂見、容易接受的方式，打造特色科普傳播平臺，充分利用西藏優(yōu)勢資源推出更多的科普產品，使開發(fā)的產品公眾易于接受、易于理解，形成傳播的科普內容與科學性、趣味性、精彩性、互動性緊密結合的生動局面。

1.2.2 探索西藏特色資源互動體驗場景是適應科學普及大環(huán)境的必然選擇。體驗場景建設將充分利用網站、APP、VR和AR終端，結合優(yōu)質科普資源和科普產品，特別是西藏的特色自然文化資源，進一步加大科普內容，形成西藏亮點品牌展項。實施亮點品牌展項資源“走出去”戰(zhàn)略，進一步拓展展覽資源合作領域，解放思想、開拓視野，積極探索內地科技場館多種合作模式，建立“資源整合共享、科學人文共融、線上線下互動、優(yōu)勢項目互補、打造精品、惠及民生”的展覽合作內容、模式和形式。

1.2.3 探索西藏特色資源互動體驗場景是推進科普信息化建設的緊迫要求。充分發(fā)揮科普場館在社會化公共服務產品方面的獨特優(yōu)勢，用創(chuàng)新的理念和方法提升科普產品和服務能力。樹立信息化思想建設，滿足公眾的科普需求，提升科普產品產出能力和創(chuàng)新服務能力。利用互聯網、物聯網技術吸納整合多渠道科普資源，提高科普資源，調動公眾廣泛參與的積極性，為西藏優(yōu)秀科普資源的傳播提供優(yōu)質平臺［2］。

2 國內外現有工作基礎

2.1 國內外技術發(fā)展趨勢

探索西藏特色資源互動體驗場景較為突出的主要技術有大場景渲染技術、相關顯示設備、感知設備、復合幻象技術、指針控制桌面交互系統、視頻聯動機械展柜、360度全息影像、多媒體數字交互技術等當前最炙手可熱的信息技術。其中，三維真實感場景渲染技術在國外有著很早的研究，建立了相應的理論體系。顯示設備方面，多通道投影顯示已經在國內非常成熟，設備廠商有不同的解決方案，主要在亮度一致性、動態(tài)互連的色彩輸出一致性、邊緣融合、幾何校正等方面建立合理的運用。在互動科普場景的建設和運用上探索符合中國現代化多媒體開發(fā)技術的實際需求。

復合幻像系統的建立需要按照展項真實的空間位置關系和透視關系有機的結合在一起，利用燈光、光學成像等計算機多媒體系統搭建展品和虛幻的動態(tài)動畫影像和實拍的視頻影像，構建文字、圖形、影像、動畫、聲音及視頻等信息模塊化，使媒體具有交互展示不同展品形態(tài)的能力，極大程度上的改變公眾獲取信息的傳統方法，為公眾在互聯網信息時代建立更加人性化、高舒適度的閱讀觀賞方式。當前最新的多媒體信息化技術在國內已趨于成熟，部分數字信息化技術已達到甚至超過國際水準。

2.2 現有工作基礎

西藏自治區(qū)近年來在科研管理和科研水平上均有了較大的發(fā)展，西藏很多單位均承擔過多項國家重大項目。特別是開展了與項目相關的前期調研，為該項目的進行提供了良好的基礎和可行性，如“西藏自然科學博物館展陳品腳本研究”項目等。西藏特色資源互動體驗場景可采用區(qū)內和區(qū)外科研單位聯合攻關的方式進行，由西藏自然科學博物館專設單獨機構，在構建整體框架、內容咨詢以及建設特殊要求、展陳模型、各系統研發(fā)等方面起協調作用。項目總體工作計劃制定后，由西藏自然科學博物館組織項目實施工作，落實特殊任務承擔單位，簽訂合作協議書，按照協作與分工的原則，制定出具體的研究工作計劃、實施進度、實施內容。

3 項目的研究內容

西藏特色資源互動體驗場景是針對西藏自然科學博物館展覽建設的實際需求，對科技技術及信息化技術等科普知識拓展而進行的技術研究。

3.1 采集特色資源的數據

體驗式創(chuàng)作是策劃的一個主要的方向，感受西藏、感知西藏是課題研究的一個關鍵的部分。所以在策劃期間組織策劃團隊深入到西藏各地市各單位收集包括山、水、湖、動植物、名族文化等各類數據資源。數據的采集整理均采用專業(yè)地理數據、實景拍攝等方式進行，在數據采集整理后形成體驗場景基礎數據的第一手資料，然后再進行策劃案的編寫。

3.2 搭建物理庫

搭建物理庫主要分為兩個大的模塊進行開發(fā)，光學引擎和力學引擎，均采用無網格化的粒子方案進行。利用無網格化的粒子賦予材質和物理性質，模擬光線在不同材質中的反射和折射的現象以及物質在細化粒子的情況下的力學仿真。

3.3 建立和渲染可視化大場景模型

可視化大場景模型建立在實地考察、攝像圖片的基礎上結合專業(yè)地理數據，進行手繪的工作，將西藏地理地貌形成手繪草圖，然后再形成三維的模型，進行大場景的渲染。為提高資金的利用效率，突破相關自主知識產品限制，在當前的顯卡硬件架構下，開發(fā)最優(yōu)算法，充分發(fā)揮CPU與GPU性能，消除局部效率瓶頸，達到最優(yōu)的渲染效果，甚至可以利用網絡渲染技術進行渲染工作，由科考專家和科普專家參與任務。

3.4 完成特效和后期處理

在完成物理庫的基礎上完成視頻的特效加工工作，主要包括雪山粒子效果、冰山效果、眩光、霧效、風雨雪、雪崩等效果。在后期制作方面，按照電影級專業(yè)水準，畫面節(jié)奏、色彩、動態(tài)附屬元素、音效等保證科學性的同時，兼顧較高的審美藝術品味，達到公眾親臨其境的切身感受的效果。

4 結語

當今時代是互聯網時代、信息化時代，更是一個高度開放共享、互聯互融的時代，科普信息化發(fā)展的環(huán)境、條件、任務、要求等發(fā)生了新的變化。因此，科普方式必須要創(chuàng)新發(fā)展、貼合需求，才能為人民謀幸福、才能提升全民科學素質、促進西藏的全面發(fā)展［3］。西藏高原具有壯麗的云峰、冰川、湖泊、東西分流的大河、奇特的大峽谷以及與復雜的氣候相適應的植物群落和動物群，呈現罕見的特色自然資源的多樣性和生動性。把這些豐富而生動自然資源反映到科普展示平臺上，通過科技與科普內容、科技與信息的結合，有效分析互聯網時代科普的服務對象、需求、資源優(yōu)勢等特點，深層次傳播和普及科學文化知識，從而培育出特色展覽科普品牌，使一般性科普深度化、精品化和大眾化。

場景探究的主要技術創(chuàng)新點在于大場景渲染技術、沉浸式顯示設備的集成技術、多感知體驗設備的集成應用技術研發(fā)，通過運用虛擬現實技術、3D動漫技術、多感知體驗等實現“游歷西藏”功能，觀眾可以在博物館場館內就能多感知體驗不同環(huán)境下的“真實”狀態(tài)。探究的目標是針對西藏自然科學博物館建設的實際需要，解決“游歷西藏”存在的軟硬件問題，以建設具有高寫實、沉浸感、多感知體驗的西藏模擬探險系統，讓公眾通過互動體驗場景的游歷了解和參觀神奇的自然景觀、魅惑的名族文化，給廣大公眾帶來的科技樂趣和科技魅力，做到“足不出館，游遍西藏”的感受。