區(qū)梓濤 陳足金 許建琳

摘要：隨著人類社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)的進(jìn)步，人們開(kāi)始從時(shí)物質(zhì)方面的追求，向精神、文明方面發(fā)生轉(zhuǎn)變，以休閑娛樂(lè)為主的傳統(tǒng)動(dòng)物園，已經(jīng)不能滿足人們的需求。廣州動(dòng)物園率先將VR技術(shù)結(jié)合在科普保護(hù)教育中，既能向人們傳遞保護(hù)自然的信息、倡導(dǎo)生態(tài)文明的理念.也能彌補(bǔ)傳統(tǒng)動(dòng)物園科普形式單一、展示手段有限等缺點(diǎn)，同時(shí)滿足了人們對(duì)科普及保護(hù)教育的新需求，得到人們的關(guān)注及重視。

關(guān)健詞：VR技術(shù)；科普創(chuàng)新；帕動(dòng)物園；廣州動(dòng)物園

中圖分類號(hào)：Q95-339

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

引言

1958年1月1日，從現(xiàn)今中to四路南越王宮博物館的舊址遷至先烈中路沙河頂一帶的新廣州動(dòng)物園正式建成開(kāi)放。2017年，廣州動(dòng)物園明確深化“科技興園”戰(zhàn)略，全面啟動(dòng)動(dòng)物科研、科普教育、智慧景區(qū)建設(shè)，打造以科學(xué)為基礎(chǔ)，以科技為手段，以科普為重點(diǎn)的現(xiàn)代動(dòng)物園。廣州動(dòng)物園職能正從傳統(tǒng)的“休閑娛樂(lè)、飼養(yǎng)展示、科學(xué)研究和科普教育，向現(xiàn)代動(dòng)物園的“綜合保護(hù)和保護(hù)教育”轉(zhuǎn)變。

為了充分挖掘了廣州動(dòng)物園現(xiàn)有動(dòng)物保護(hù)教育特色資源，落實(shí)《廣州動(dòng)物園發(fā)展綱要（2015-2025）》[1]，順應(yīng)數(shù)字時(shí)代的科普教育要求，通過(guò)采用更完善、更先進(jìn)的數(shù)字化多媒體手段，建設(shè)新型現(xiàn)代、多功能于一體的科普設(shè)施，進(jìn)一步完善豐富廣州動(dòng)物園的科普教育展示內(nèi)容，以實(shí)體、圖片、場(chǎng)景模擬等形式，通過(guò)聲、光、電、影像技術(shù)、動(dòng)畫(huà)技術(shù)、數(shù)字音頻和數(shù)字視頻技術(shù)、全息投影技術(shù)、VR（Virtual Reality，虛擬現(xiàn)實(shí)）、AR （Augmented Reality，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）互動(dòng)技術(shù)等多媒體和高科技技術(shù)手段的結(jié)合，全方位、多角度地展示動(dòng)物科普知識(shí)，讓游客獲得更加深刻的科普體驗(yàn)[1]。

2018年1月1日，在廣州動(dòng)物園60歲生日之際，VR動(dòng)物園正式對(duì)廣大市民開(kāi)放。這是60歲的廣州動(dòng)物園的一次大膽嘗試，也是全球第一座真正意義上的VR動(dòng)物園[2]。

1 VR技術(shù)與VR動(dòng)物園

VR（Virtual Reality）是一門(mén)時(shí)下火熱的黑科技，它是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的英文簡(jiǎn)稱，是仿真技術(shù)的一個(gè)重要方向，也是仿真技術(shù)與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)接口技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種技術(shù)的集合[3]。利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬環(huán)境，是一種多源信息融合的、交互式的三維動(dòng)態(tài)視景和實(shí)體行為的系統(tǒng)仿真，能使用戶沉浸到該環(huán)境當(dāng)中。目前，該項(xiàng)技術(shù)主要應(yīng)用在醫(yī)學(xué)、軍事航空、工業(yè)仿真、應(yīng)急推演等領(lǐng)域，但在動(dòng)物園里面廣泛應(yīng)用，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有先例[4]。

VR動(dòng)物園顧名思義，就是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為核心手段，形成新的交互和體驗(yàn)方式，實(shí)現(xiàn)人、動(dòng)物和自然在虛擬和現(xiàn)實(shí)空間里和諧共生，以求達(dá)到提升動(dòng)物園科普、科研和園區(qū)管理水平的目的，是探索動(dòng)物園現(xiàn)代化的嶄新嘗試。對(duì)于城市動(dòng)物園來(lái)說(shuō)，VR技術(shù)擁有不可比擬的優(yōu)勢(shì)，它實(shí)現(xiàn)了虛擬擴(kuò)容，突破了空間、時(shí)間的限制，通過(guò)VR技術(shù)的應(yīng)用，可以看到更多的動(dòng)物，有更豐富的游園體驗(yàn)（圖1）。在有限的空間里讓游客看到更多的動(dòng)物，這一城市動(dòng)物園的普遍難題，因?yàn)閂R技術(shù)的出現(xiàn)，得到了解決，同時(shí)也可提升游客的游園體驗(yàn)[5]。

2 全球首例VR動(dòng)物園——廣州動(dòng)物園

廣州動(dòng)物園的VR動(dòng)物園分兩期建設(shè)，目前已建成的VR靈猴屋、VR恐龍展和科普長(zhǎng)廊并稱為廣州動(dòng)物園VR動(dòng)物園的三大試點(diǎn)，總面積約2000m2，于2017年12月建成并試運(yùn)營(yíng)，2018年元旦正式面向廣大游客開(kāi)放。

在靈猴廣場(chǎng)的VR靈猴屋，有著一個(gè)名叫“森林之旅”的VR主題展示，戴上VR頭戴式顯示設(shè)備（以下簡(jiǎn)稱“VR頭顯”），以第一人稱為視角，通過(guò)乘坐老鷹穿越、漫游的方式，展現(xiàn)廣州動(dòng)物園園內(nèi)動(dòng)物的各種典型特征行為（圖2）。不僅是動(dòng)物，甚至動(dòng)物生存的熱帶雨林也一并搬到了體驗(yàn)者身邊，使人感受到原始森林里的風(fēng)聲和味道，身臨其境地體會(huì)人與自然的關(guān)系以及動(dòng)物的生長(zhǎng)環(huán)境和千姿百態(tài)。

位于園內(nèi)東北面的科普長(zhǎng)廊的動(dòng)物園大學(xué)里，有著一套面向園內(nèi)管理人員VR培訓(xùn)系列教程——黑熊歷險(xiǎn)記。通過(guò)佩戴VR頭顯，體驗(yàn)者仿佛置身現(xiàn)場(chǎng)，利用虛擬的工具，訓(xùn)練如何應(yīng)對(duì)因游客誤入猛獸區(qū)的突發(fā)情況，以及周圍觀眾的緊急施救處理。這是VR技術(shù)應(yīng)用于動(dòng)物園園區(qū)管理中的一次嶄新嘗試，意義影響深遠(yuǎn)。此外，在園區(qū)內(nèi)分布了26臺(tái)“動(dòng)物天使”，游客只需戴上VR頭顯，就可以沉浸到事先錄制好的VR視頻里，觀看到動(dòng)物的各種活動(dòng)如嬉戲打鬧、求偶繁殖等（圖3）。

除了VR技術(shù)外，在廣州動(dòng)物園內(nèi)，還運(yùn)用到了幾乎所有的沉浸式技術(shù)，如AR（Augmented Reality，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）、MR（Mixed Reality，介導(dǎo)現(xiàn)實(shí)）、全息投影（Holographictechnique）等，這是目前全球范圍內(nèi)沉浸式技術(shù)和動(dòng)物園體驗(yàn)規(guī)模最大的一次結(jié)合。這其中有一個(gè)名為“動(dòng)物伙伴”的AR應(yīng)用，只要手機(jī)攝像頭對(duì)準(zhǔn)卡片一掃，亞洲象就浮現(xiàn)在使用者的手機(jī)屏幕之上，AR場(chǎng)景下的亞洲象連牙齒、皮膚的紋理、甚至睫毛都與真實(shí)的大象一般無(wú)二?！翱铸垙?fù)活體驗(yàn)”通過(guò)借助體感互動(dòng)和投影，體驗(yàn)者化身為“神筆馬良”，通過(guò)涂鴉復(fù)活恐龍和幫助恐龍回家，了解到不同種類的恐龍的生活習(xí)性，感受到自然災(zāi)害頻發(fā)的原始環(huán)境和弱肉強(qiáng)食的叢林法則（圖4）。而“生命畫(huà)卷”則借助另外一種新穎的技術(shù)——電子墨水，體驗(yàn)者與墻體互動(dòng)，通過(guò)觸摸生命畫(huà)卷上的動(dòng)物，聆聽(tīng)科普語(yǔ)音講解，了解史前五次生物大滅絕的更替，體會(huì)生命的演化過(guò)程。

來(lái)園參觀的市民能體驗(yàn)VR動(dòng)物園、VR技術(shù)的獨(dú)特魅力，而動(dòng)物園內(nèi)的科普教員還會(huì)把這項(xiàng)新型沉浸式的科普應(yīng)用技術(shù)帶到學(xué)校、社區(qū)，讓不同的群體在“足不出戶”的情況下，領(lǐng)略VR技術(shù)與動(dòng)物科普結(jié)合在一起所帶來(lái)的全新體驗(yàn)。這時(shí)就要借助一款便攜式VR頭顯，把硬件和軟件“濃縮”在這特制的頭顯當(dāng)中，像眼鏡一樣，戴上就能隨時(shí)隨地體驗(yàn)動(dòng)物科普等多媒體內(nèi)容。有了這款“微型”頭顯，就能在“動(dòng)物課堂”的講授過(guò)程中，加入真正意義上的沉浸式虛擬互動(dòng)，全方位調(diào)動(dòng)同學(xué)們的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)等，實(shí)現(xiàn)身心感受的聯(lián)結(jié)，增強(qiáng)感受力，改變以往“單一、刻板”的教學(xué)模式，使老師在課堂上講述的動(dòng)物科普知識(shí)更容易被學(xué)生所理解、吸收，做到“虛實(shí)結(jié)合”、寓教于樂(lè)（圖5）。通過(guò)這種互動(dòng)科普方式，激發(fā)學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣，使其主動(dòng)去接觸動(dòng)物知識(shí)、接觸大自然，向他們傳遞關(guān)愛(ài)動(dòng)物、保護(hù)大自然的理念。

3 VR技術(shù)未來(lái)的應(yīng)用展望及建議

以上提及到的這些體驗(yàn)和互動(dòng)只是廣州動(dòng)物園的“VR動(dòng)物園”-期建設(shè)的一部分。2018年啟動(dòng)的“VR動(dòng)物園”二期建設(shè)，在科普方面，將在原有的體驗(yàn)互動(dòng)的基礎(chǔ)上，重新編排動(dòng)物科普課程，加大多媒體虛擬互動(dòng)內(nèi)容的占比，并嘗試圍繞單個(gè)展項(xiàng)或單個(gè)主題展館設(shè)計(jì)全新的課程包，吸引更多學(xué)校、班級(jí)預(yù)約動(dòng)物園的“校外課堂”，使動(dòng)物園成為廣大學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)物知識(shí)、自然百科的重要校外第二課堂。

在實(shí)際生產(chǎn)方面，目前一些先進(jìn)的發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)把VR技術(shù)應(yīng)用于人類醫(yī)療當(dāng)中，如手術(shù)培訓(xùn)、臨床治療、疼痛管理等。借助這些成功的案例，在動(dòng)物醫(yī)療與VR技術(shù)結(jié)合的問(wèn)題上看到了曙光，希望能解決實(shí)驗(yàn)樣本不足、臨床實(shí)操短缺等難題。此外還會(huì)把VR技術(shù)延伸至動(dòng)物的科研、保育等更多領(lǐng)域，甚至與野外保護(hù)進(jìn)行更深度的結(jié)合，把高科技、新技術(shù)真正落實(shí)到實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中[6]。

就科普而言，VR視頻、AR互動(dòng)都可以讓游客身臨其境地感受到動(dòng)物的千姿百態(tài)和生長(zhǎng)環(huán)境，相較于傳統(tǒng)的圖文和視頻科普，VR有著讓人們更深刻地理解人與自然關(guān)系的優(yōu)勢(shì)。但其硬件技術(shù)局限，處理速度遠(yuǎn)不能滿足在虛擬世界中實(shí)時(shí)處理大量數(shù)據(jù)的需求，設(shè)備軟硬件更新昂貴，多媒體內(nèi)容更新速度快、使用周期短、應(yīng)用領(lǐng)域有限、日常生活普及度不高等因素，也制約著VR技術(shù)發(fā)展[7]。希望在不久的將來(lái)，VR技術(shù)能打破種種局限，更大程度地融入到人們的生活，這樣才能更好地把VR技術(shù)與動(dòng)物園、動(dòng)物科普緊密地聯(lián)系在一起，通過(guò)新技術(shù)帶動(dòng)科普教育，通過(guò)科普教育普及新技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]廣州動(dòng)物園.廣州動(dòng)物園發(fā)展綱要（2015-2025）[Z].2015.

[2]廣州動(dòng)物園.默默綻放，生生不息[J].廣東園林，2018，40（1）：88-95.

[3]百度百科.VR技術(shù)[EB/OL].（2017-07-29） [2018-06-01].https：//baike.baiducom/item/VR%E6%8A%80%E6%9C%AF/4802684？fr=aladdin#cef_[2]_265264.

[4]創(chuàng)客匯·科技.2016中國(guó)VR行業(yè)預(yù)測(cè)研究報(bào)告[EB/OL].（2016-03-19）[2018-06-01].http：//www.sohu.com/a/64322789_349374.

[5]理由.虛擬動(dòng)物園是動(dòng)物的諾亞方舟，沒(méi)有牢籠壓抑，只有交流和善意[EB/OL].（2017-10-07） [2018-06-01].http：//www.sohu.com/a/196599818_464095.

[6]律詩(shī).VR技術(shù)對(duì)大眾文化的影響[J].邊疆經(jīng)濟(jì)與文化，2017（2）：64-68.

[7]趙明明.中國(guó)VR技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、應(yīng)用前景與對(duì)策探究[J].視聽(tīng)，2018（1）：209-210.