湖北美術(shù)學(xué)院 | 王誠 武漢科技大學(xué) | 李琳 黃石市群眾藝術(shù)館 | 王曉愚

展覽展示設(shè)計是一項復(fù)雜的綜合性工作，包括設(shè)計創(chuàng)意美學(xué)、建筑、材料、聲光電、現(xiàn)代科技等諸方面。展覽展示設(shè)計最基本的是以完美的藝術(shù)呈現(xiàn)開始，達到內(nèi)容與形式盡可能完美的統(tǒng)一，即創(chuàng)意設(shè)計。展覽展示設(shè)計的風(fēng)格與形式，直接決定觀眾能否在最大范圍、最美感受中體驗展示效果。傳統(tǒng)展覽展示方式多采用展位搭建，展版圖文，燈光照明等形式。目前，絕大多數(shù)的展覽館、博物館中仍以文字、圖片、語音導(dǎo)覽、視頻播放、實物陳列及搭建模型等形式展示，這些靜態(tài)化的展示手段由于缺乏與展品的交互，很難調(diào)動參觀者的興趣，給予參觀者一種被動的感受。隨著科技前進的步伐，傳統(tǒng)展覽展示形式所具有的信息傳達局限性、信息接受被動性、缺乏互動性體驗、缺乏可持續(xù)性發(fā)展等不足日趨顯現(xiàn)，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的興起為展覽展示領(lǐng)域的數(shù)字化轉(zhuǎn)化和開發(fā)提供了新的路徑。虛擬現(xiàn)實技術(shù)以其獨特的優(yōu)勢應(yīng)用到展示設(shè)計領(lǐng)域中，為文化藝術(shù)的傳播，為精神文明建設(shè)，以及豐富人民群眾的精神文化需求，提供了新的發(fā)展態(tài)勢，不僅充滿活力，而且必將具有無限的生命力。

一、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在展覽展示中的應(yīng)用

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，數(shù)字創(chuàng)意和新媒體技術(shù)全面介入到展覽展示領(lǐng)域，特別是時下迅猛發(fā)展的虛擬現(xiàn)實技術(shù)，以其強勁的當代前沿科技，獨特的優(yōu)勢和廣泛的使用場景再現(xiàn)，使展覽展示設(shè)計有了新的突破和廣闊的想象空間。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在展覽展示中的應(yīng)用，包括使用計算機模擬生成虛擬的環(huán)境，并通過傳感設(shè)備將觀眾帶入到虛擬環(huán)境中，實現(xiàn)在同一畫面中實時呈現(xiàn)真實場景與虛擬物體相互疊加的效果，進而與現(xiàn)實世界進行交互。

從源自宋代工筆花鳥畫制作的動畫片《美麗的森林》角逐奧斯卡到展現(xiàn)千年敦煌藝術(shù)的大型互動應(yīng)用《VR 敦煌》（如圖1），再到“萬物有靈——清華大學(xué)文化遺產(chǎn)保護與創(chuàng)新研究成果展”，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在文物遺產(chǎn)和非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的展覽展示的演進中不斷發(fā)展。2018 年5 月《清明上河圖3.0》在故宮展演，使觀眾穿越在現(xiàn)實與夢幻之中，展演由3 個展廳與1 個宋代文人空間組成，融合8K 高清屏拼接顯示技術(shù)，4D 球幕影院等多種高科技互動藝術(shù)，構(gòu)建出真人與虛擬的交織，令觀眾獲得沉浸式體驗。2018 年9 月，清華大學(xué)美術(shù)學(xué)院舉辦了“萬物有靈——清華大學(xué)文化遺產(chǎn)保護與創(chuàng)新研究成果展”，展覽共分六大展區(qū)，分別是紫禁威儀展區(qū)、先賢圣跡展區(qū)、寶相霓裳展區(qū)、邑巷人家展區(qū)、皇苑林泉展區(qū)、傳藝承明展區(qū)，大量的新媒體技術(shù)手段被應(yīng)用于各個主題展區(qū)。圖2 為利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)三維數(shù)字重建的“圓明園”。圖3 為基于墻上投影互動技術(shù)開發(fā)的“骷髏幻戲圖”，觀眾輕松地滑動一下投影中的“金絲線”，就可以讓小骷髏懸絲律動。這些全新的展示方式給觀眾帶來了前所未有的觀展體驗。由此可見，傳統(tǒng)語音導(dǎo)覽、手機App 掃碼講解、二維動畫顯示、視頻播放以及電子展示儀器等都是現(xiàn)代展覽展示的數(shù)字化的初級階段，而新的數(shù)碼體驗展館才能達到人與歷史的交互式、沉浸式體驗為首選的目的。

圖1 《VR敦煌》互動體驗

圖2 三維數(shù)字重建的“圓明園”

圖3 互動投影“骷髏幻戲圖”

如何使用計算機專用軟件整合圖像、配置音效、制作特效、識別物體、融入現(xiàn)實場景、實現(xiàn)交互是設(shè)計者面臨的難題。反之，如果能將虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用駕馭得手，自然既能表現(xiàn)展覽展示的主題及故事，又能最大限度地使觀眾沉浸在藝術(shù)的感染，感官愉悅，感知教育，接受知識。顯然，近10 年數(shù)字技術(shù)引發(fā)的變革對傳統(tǒng)展覽展示方式已產(chǎn)生根本性顛覆。

二、銅綠山古銅礦遺址博物館數(shù)字化改造

國務(wù)院《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中明確指出應(yīng)依托先進數(shù)字技術(shù)，推動實施文化創(chuàng)意產(chǎn)品扶持計劃和“互聯(lián)網(wǎng)+”，促進優(yōu)秀文化資源創(chuàng)造性轉(zhuǎn)化。具體任務(wù)就是鼓勵對藝術(shù)品、文物、非物質(zhì)文化遺產(chǎn)等文化資源進行數(shù)字化轉(zhuǎn)化和開發(fā)，依托地方特色文化，創(chuàng)造具有鮮明區(qū)域特點和民族特色的數(shù)字創(chuàng)意內(nèi)容產(chǎn)品，加強現(xiàn)代設(shè)計與傳統(tǒng)工藝對接，促進融合創(chuàng)新，提高圖書館、美術(shù)館、文化館、體驗館數(shù)字化、智能化水平，加強智慧博物館和智慧文化遺產(chǎn)地建設(shè)，創(chuàng)新交互體驗應(yīng)用。

以銅綠山古銅礦遺址、大冶鐵礦東露天采場、漢冶萍煤鐵廠礦舊址和華新水泥廠舊址為代表的黃石礦冶工業(yè)遺址群，完整地展現(xiàn)了古代勞動人民以礦石開采和冶煉制造為核心的礦業(yè)文明發(fā)展進程，其代表性、系統(tǒng)性和完整性都是相當罕見的。國家文物局原局長、時任故宮博物院院長的單霽翔先生在黃石考察特別指出：“單獨看黃石的銅、鐵、水泥等遺產(chǎn)，不乏其物，但集中于17 平方公里的區(qū)域密集整體呈現(xiàn)，全國唯一。” 2012 年12 月，黃石礦業(yè)工業(yè)遺產(chǎn)于入圍中國世界文化遺產(chǎn)預(yù)備名單，這也是目前我國唯一列入該名單的工業(yè)遺產(chǎn)。

以上述4 個工礦博物館中，年代最久，開放最早，影響最大的銅綠山古銅礦遺址博物館為例，結(jié)合現(xiàn)在“互聯(lián)網(wǎng)+ 文博旅游”的新路徑，用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行新的文化創(chuàng)意，不僅開拓了現(xiàn)代的數(shù)字化展示理念，改變了傳統(tǒng)工礦遺產(chǎn)的展示面貌，而且對將來聯(lián)合申遺取得成功有著重要的現(xiàn)實意義。

1.展示背景

黃石作為中國古代青銅文化的重要發(fā)祥地，歷史悠久。在殷商時期，銅綠山就已經(jīng)開礦煉銅，歷經(jīng)三千余年歲月滄桑，爐火仍然生生不息。作為中國第一座展現(xiàn)古代礦冶科技發(fā)展史的專門性博物館，銅綠山古銅礦博物館是全國重點文物保護單位，也是我國繼半坡遺址、秦始皇兵馬俑后的第3 座歷史遺址博物館。展覽館于1984 年開館，展廳全長36 米，寬度30 米，高度14 米。考古發(fā)掘現(xiàn)場近400 平米，其中，平巷66 條，豎井70 個，盲井斜井各一個，全部采用春秋時期木質(zhì)榫接方框支架維護，縱橫交錯，層層迭壓?，F(xiàn)主要展示方式有：出土文物、礦石標本、圖版、模型、部分聲光電系統(tǒng)、幻影成像裝置，反映了遺址的地質(zhì)地貌、挖掘經(jīng)過、采礦冶煉等狀況。展廳外東南方向深約20 米的地下，還保留有西周至春秋時期的采礦遺存，其面積約2000 平方米。

讓展廳里表面看來“一堆爛泥巴和爛木頭”的古礦冶遺址（如圖4）活起來，讓如同迷宮一樣的地下多層巷道再現(xiàn)在人們眼前，并讓人們走進巷道，實現(xiàn)3000 年的時空穿越，通過身體力行，手眼感知，多感官愉悅，感受3000 年的神秘而燦爛的中國古代文明。采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)的數(shù)字體驗館可以通過整合博物館展廳及展品，建成以數(shù)字化、智能化、互動化的模式進行展示的多功能共享性鑒賞互動廳。

2.博物館數(shù)字化改造規(guī)劃

在具體應(yīng)用層面上，虛擬現(xiàn)實技術(shù)涉及眾多技術(shù)和輸入輸出設(shè)備。就AR 顯示設(shè)備而言，可分為頭戴式、手持式和空間式3 種。頭戴式顯示設(shè)備（如AR 眼鏡、AR 頭盔）目前還存在重量大、舒適性差、續(xù)航時間短、價格高昂等缺點。手持式顯示設(shè)備利用手持式移動終端（如智能手機、平板電腦等）的顯示屏幕作為AR 圖像的顯示媒介，具有價格低廉、普及率高等優(yōu)點?？臻g式顯示設(shè)備（如CAVE 投影系統(tǒng)）其體積較大，只能應(yīng)用在固定的顯示領(lǐng)域，缺乏沉浸式體驗，但可以同時為一群人提供增強現(xiàn)實信息[1]。對于博物館這種需要對大量用戶展示的應(yīng)用場景，可以采用手持式顯示設(shè)備的增強現(xiàn)實方案。價格高昂且只能同時供少數(shù)用戶使用的頭戴式顯示設(shè)備可用于博物館后期的商業(yè)開發(fā)領(lǐng)域。此外，對于模擬場景的構(gòu)建可采用三維掃描結(jié)合三維建模軟件完成，而與參觀者的交互可通過體感設(shè)備結(jié)合空間式顯示設(shè)備的方式實現(xiàn)。

銅綠山古礦博物館中現(xiàn)有的出土文物、礦石標本以及古礦冶遺址本身具有真實性、唯一性的特點，這些是虛擬現(xiàn)實技術(shù)無法替代的。但是從促進文物數(shù)字化轉(zhuǎn)化，提升參觀者的興趣，推動文化遺產(chǎn)傳播的角度出發(fā)，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)對博物館現(xiàn)有展覽展示方式進行合理改造是十分必要的。具體數(shù)字化改造規(guī)劃如下：

（1）構(gòu)建古礦三維模型

考古發(fā)掘現(xiàn)場處于技術(shù)原因和對遺址的保護，僅僅只發(fā)掘了一部分，絕大部分的采礦遺址還埋藏在地下。虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VR）可以對現(xiàn)有發(fā)掘現(xiàn)場遺址按空間比例，巷道結(jié)構(gòu)，橫豎井，多層巷道的真實遺存進行高清三維數(shù)據(jù)掃描。利用三維掃描數(shù)據(jù)結(jié)合考古研究成果使用三維建模軟件可模擬出絕大部分的古礦三維模型，這既可以幫助考古工作者復(fù)原銅綠山古礦的原貌，也利于參觀者更全面的了解銅綠山古礦。

（2）古礦石數(shù)字化呈現(xiàn)

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，基于移動終端設(shè)備的增強現(xiàn)實技術(shù)互動展示方式優(yōu)勢不斷凸顯，在眾多博物館互動體驗和創(chuàng)新發(fā)展中得到廣泛應(yīng)用。[2]如今智能手機相當普及，通過針對博物館礦石、工藝品等具體展品開發(fā)增強現(xiàn)實App，參觀者只需要下載安裝App 就可以通過自己的智能手機，平板電腦看到“活”的展品。通過手機和平板電腦的操控與展品交互，實現(xiàn)從多個不同角度甚至是礦石內(nèi)部進行深入觀察。依托手持式顯示設(shè)備進行古礦石數(shù)字化改造，一方面，加入了參觀者與展品的交互，可以增加博物館的趣味性，提高參觀者的用戶體驗；另一方面，由于增強現(xiàn)實借助參觀者自帶的智能設(shè)備，展館只需要投入軟件開發(fā)維護成本，省去了大量昂貴的硬件投入與維護，可以有效降低硬件改造升級的人力物力財力。

（3）采礦冶煉互動投影

圖4 銅綠山古銅礦遺址

以雕塑方式構(gòu)建采礦冶煉模擬場景只能靜態(tài)的展示古人采礦冶煉的景象，置身于這樣的展廳，沒有專業(yè)知識的參觀者很難感受到古人開采礦產(chǎn)的艱辛過程以及大興爐冶的宏偉場景。采用播放科普視頻的方式可以在一定程度上解決靜態(tài)展示固有的缺點，但是也存在單純視頻播放缺乏與參觀者交互的問題。

互動投影對動態(tài)且有趣的交互體驗設(shè)計有著良好的承載能力，作為一種投入較低的虛擬現(xiàn)實技術(shù)被廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品廣告、數(shù)字娛樂、建筑展示、教育甚至醫(yī)療等多個領(lǐng)域。[3]在采礦冶煉模擬場景中使用互動投影可使過去原本被動式的接收信息變?yōu)榱酥鲃有缘膮⑴c，大大加強了體驗感和參與興趣。其同時支持多人多點，無先后的互動模式也非常適合博物館這類多用戶同時參與互動的應(yīng)用場景。因此，可使觀眾的參觀體驗得到質(zhì)的提升。

3. 博物館后期商業(yè)開發(fā)

博物館通過數(shù)字化改造在滿足對古礦遺址展示和文化遺產(chǎn)傳播的基本功能的同時，可用適當考慮建設(shè)數(shù)字體驗館進一步滿足參觀者沉浸式、交互式的體驗需求。在數(shù)字體驗館可以引入球幕系統(tǒng)、CAVE 虛擬現(xiàn)實顯示系統(tǒng)、環(huán)幕投影系統(tǒng)、數(shù)據(jù)手套、虛擬現(xiàn)實頭盔等虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)和硬件設(shè)備，讓人們在不同場景得到不同層次的多維交互式文化旅游體驗。

后期商業(yè)開發(fā)構(gòu)想具體為：①設(shè)置“巷道探秘”CAVE虛擬現(xiàn)實體驗區(qū)，使參觀者完全沉浸于一個被立體投影畫面所包圍的大型虛擬仿真環(huán)境中，通過佩戴數(shù)據(jù)手套或位置跟蹤器等虛擬現(xiàn)實交互硬件，得到一種身臨其境的三維立體視聽影像和交互感受。②“穿越千年”環(huán)幕影院區(qū)設(shè)計，可用環(huán)幕投影系統(tǒng)再現(xiàn)3000 年前采礦冶煉和先民的生活場景，參觀者在此能古今穿越，全方位感受沉浸式虛擬體驗。③設(shè)置“礦產(chǎn)博覽”互動體驗區(qū)，參觀者可以頭戴虛擬現(xiàn)實頭盔利用數(shù)據(jù)手套體驗采集礦石的過程，并能獲得手持各種奇異的礦石晶體任意角度欣賞的感受。

三、結(jié)語

作為新興“融媒”、“浸媒”的典型代表，虛擬現(xiàn)實在各個層面的維度上相對于傳統(tǒng)的傳播媒介具有自身的獨特優(yōu)勢，但運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)時應(yīng)充分考慮對厚重文化的敬仰，對歷史人物的尊重，對文物的尊重。將先進虛擬現(xiàn)實技術(shù)帶入博物館、展覽館不能僅僅只是供游人娛樂，而應(yīng)本著寓教于樂的目的，處理好參觀者與展品之間的關(guān)系，從而使先進的技術(shù)手段更好的為藝術(shù)品、文物、非物質(zhì)文化遺產(chǎn)等文化資源的傳播服務(wù)。

展覽展示設(shè)計通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)得到豐富，具有廣泛的應(yīng)用前景。隨著國力的不斷增強，人民文化修養(yǎng)的不斷提高，將會有更多數(shù)字化博物館、展覽館出現(xiàn)。而面對虛擬現(xiàn)實產(chǎn)品的高投入要制訂合理的發(fā)展計劃，用最適合的虛擬現(xiàn)實創(chuàng)意精品高水平、高質(zhì)量地回饋社會和人民。