物聯網時代下虛擬現實技術在博物館空間設計中的應用

黃智孟 宋琳琳 梁燕敏

摘要：物聯網時代的到來，計算機仿真技術、傳感技術以及三維成像技術等高新技術的發展極大地拓展了虛擬現實技術的應用領域，逐漸融入人們的日常生活。博物館作為展示人類文明的窗口，建造數量呈逐年上升的趨勢，然而相關質量卻沒有跟上，極大地影響了觀者對博物館空間游覽的熱情和期待。目前，雖然具有先見的博物館已經將此虛擬現實技術應用到空間設計中為展陳添磚加瓦，但卻并沒有普及，仍處于探索階段?；诖?，文章探討如何正確地將虛擬現實技術應用到博物館空間設計中，并提出了相關應用的原則，以上海豫園的VR敦煌展以及中國園林博物館開展的《“看見”圓明園》等為實例，希望能為博物館空間應用虛擬現實技術提供借鑒。

關鍵詞：虛擬現實技術；博物館；空間設計；沉浸式體驗

中圖分類號：TN915.03文獻標志碼：A

0 引言

物聯網作為新一代信息技術的重要組成部分，它的產生和發展在帶來第三次信息化發展浪潮的同時，還引發一場改變現代社會活動和生產生活方式的技術變革，通過現代網絡、智能感知和自動化聚合與集成技術，將互聯網與物連接，甚至與人相聯系，從而打造了一個萬物萬聯的智慧世界。在這樣的時代背景推動下，基于物聯網技術而建立起來的計算機仿真技術、傳感技術以及三維成像技術有了進一步發展，使虛擬現實技術為使用者提供一個可看、可聽和可互動的“沉浸式”空間環境成為可能，其應用領域隨著物聯網技術的發展也在不斷地擴展。博物館作為一個國家文明發展的重要見證，不僅僅是文物展出和儲藏的空間，還承擔著向大眾和社會傳播歷史文化的責任，對于我國的教育和文化事業至關重要。因此，它更需要采用先進的科技手段以達到更好的科普效果。2021年，國家文物局官網發布的《關于推進博物館改革發展的指導意見》提出，實施 “博物館+”戰略，通過互聯網傳播等方式盤活館藏資源，這為博物館的發展指明了方向。

1 虛擬現實技術概述

虛擬現實（Virtual Reality， VR）是一門集仿真技術、人機接口、傳感技術、網絡技術等于一體的綜合性的信息技術。它可以創建一種“視覺+聽覺+觸覺”的虛擬環境，是一種實現多源信息融合的、交互式的三維動態視景和實體行為的系統仿真［1］。這樣的仿真技術使虛擬現實技術擁有三大核心特點，即交互性、沉浸性和構想性的“3I”特征［2］。其類型按照技術的不同，可分為沉浸型、簡易型、共享型和增強型。其中，沉浸型是一種高級又相對復雜的系統，起步晚，但應用前景廣［3］。目前來看，虛擬現實技術的應用主要體現在虛擬景區、虛擬歷史遺跡等方面。作為本文研究的重點博物館空間，其應用早在2015年就已有先例。世界四大博物館之一的大英博物館曾推出了一種全新的互動展覽方式。用戶通過控制器就可查看館中的藏品，甚至可以感受觸摸的感覺，這為虛擬現實技術在博物館空間設計提供了好的樣本［4］。

2 博物館空間設計應用虛擬現實技術的必要性

2.1 空間展示形式缺乏新意

博物館空間展示形式是展示內容“物化”和“落地”的關鍵環節，是觀者與展示內容溝通的橋梁［5］。當下大多數博物館的空間展示形式停留在傳統單一的靜態展示，通常在展品一側的標簽上加上大段晦澀難懂的文字說明，或者在展陳中設置玻璃、圍欄等，以平鋪直敘的方式闡述原理或介紹其發展歷史。這樣既阻礙了觀者與展品之間的溝通，又十分枯燥，很容易導致觀眾失去閱讀和參觀的興趣。

2.2 空間展示形式與內容不協調

博物館空間展示形式與內容的關系是既獨立又統一，二者是一個不可分割的整體，內容的展示需要借助形式這個載體，同時形式的選擇取決于展示內容。然而，我國大部分博物館展陳設計缺乏對內容的深入了解，對于展示形式是否滿足展品的展示需求缺乏考慮，使得設計出來的展示空間往往存在形式與內容不協調的問題，觀者在參展后，對獲取的信息也是一知半解。

2.3 情感化設計不足

情感是參觀過程中最為不可或缺的環節，它源于觀者與展品之間所產生的共鳴，這是由知覺體驗引發的最高層次體驗，讓人們可以了解展示背后設計者所表達的精神內涵。然而，在大多數博物館空間設計中，設計者缺乏對設計對象定位的觀念，忽視展品與觀者之間的交互問題，使觀者與博物館空間處于被割裂的狀態，導致觀者無法達到情感層面的共鳴。

3 虛擬現實技術在博物館空間設計中的應用分析

虛擬現實作為一種可以輔助博物館空間展示的技術，最大的優勢就是彌補傳統展示中諸多的缺憾，使觀眾不但可以簡單了解相關知識，還可以融入展覽后與展品進行互動，體驗展品背后的歷史和文化［6］。如何正確地將其應用到博物館空間設計中，是此次研究的重點。本文在分析博物館現狀問題的基礎上，提出了3條與其相適應的應用原則并以相關實例加以說明。

3.1 應用原則

3.1.1 重視展示內容策劃原則

展示內容是空間設計定位和創意的根本，是升華內涵的基礎，因此在策劃展示內容時切勿隨大流，應緊扣自身的特點，在此基礎上結合虛擬現實的特點，進行合理的虛擬現實展項設計。在這個過程中，要注意兩點：（1）要分清虛擬現實技術與多媒體技術的差別，避免照搬以往的設計思路；（2）切勿過分追求新穎，應該基于自身特點，合理應用虛擬現實技術。

3.1.2 展示形式與內容相一致原則

博物館空間設計過分追求展示形式的視覺效果，可能會導致與內容相脫離，使得空間形式成為內容的牢籠。在虛擬現實展現設計中，要避免形式與內容不一致的問題，采用的虛擬展示形式是否符合內容、是否符合自身的環境是首先需要考慮的［7］。另外，基于展品本身的特征，每個品類的展品對形式的需求不同，因此，在應用虛擬現實技術時，應選擇與內容相適應的形式。

3.1.3 情景營造的逼真性原則

場景的真實感越強，觀者的代入感和體驗感就會越強烈。如何打造虛擬場景的真實性，主要通過以下幾點：（1）虛擬展示項目需要與真實世界的數據體系相同，不然會造成觀者的認知偏差；（2）提高觀者與場景交互的自然性，將相關信息實時反饋給體驗中的觀者并精簡交互動作；（3）利用情感仿生代理引起觀者的情感共鳴，通過模擬現實世界人的行為動作，實現與人自然親切的交流。

3.2 應用實例

目前，我國博物館的設計中虛擬現實的展現主要體現在實境和虛境兩個方面，二者各有側重，互相成就。其中，實境指的是虛擬游覽現實存在的展品或博物館。首先是展品的虛擬，最具有代表性的實例就是上海豫園的VR敦煌展。通過虛擬現實技術，在敦煌眾多石窟中，選擇6個最具代表性的石窟進行了藝術創作，為觀展者打造一個既真實又夢幻的景象，觀眾可以領略悠久燦爛的中國文化。觀者只需帶上VR眼鏡，就可清晰地看到莫高窟壁畫中的細膩之處，它會依據觀者目視點的移動以及壁畫和穹頂上的標記點，將壁畫中的飛天佛像、山水鳥獸等畫面降落在觀者面前。另外，長廊的墻面通過影像融合技術被制作成了4幅具有代表性的壁畫。畫中的“九色鹿”等似乎要從墻里跳躍而出。地面還設置了互動技術。通過雷達捕捉和系統識別，觀者每走一步，腳下就會生出一團粉色桃花。此次展覽的成功舉辦，一方面使不能移動或者不便移動的文物，實現了跨地區的展出；另一方面，讓觀者可以更加細致地了解到不能近距離觀看的文物。

實境的虛擬現實還有一種更為常見的方式，即線上對博物館進行虛擬，使人們足不出戶就在博物館的海洋里徜徉。為了讓更多的觀眾走進博物館，“云展覽”逐漸成為博物館服務的新形式。例如：廣東省博物館通虛擬現實技術和全景技術將展館“搬運”到線上，打破了線上與線下、時間和空間的界限。人們只需打開廣東省博物館的網站，進入虛擬展廳，就可以觀看該館精心布置的29個虛擬展覽，有粵藏宋元書畫展、中國水陸畫展、紅樓文化展、廣作家具展以及潮州木雕展等。通過鼠標操作和畫面提示，觀者可進入館內，360度轉換視角，細致觀察玻璃背后的展品。這既可以讓人們隔著屏幕一覽文物的風采、感受文化遺產的魅力，在拉近人與藏品距離的同時，還可以讓傳統文化插上科技的翅膀，讓文物“活”起來。南越王墓博物館采取同樣的方式，將墓室虛擬展示在線上，讓因保護文物而無法親身體驗的游客可以感受南越王墓的風采。

中國的文化遺產極為豐富，其歷史文化價值更是吸引了來自五湖四海的無數游客［8］。然而，對于那些因為歷史原因和技術原因，觀者無法觀看的文化遺產，博物館可通過虛擬現實技術將其帶到觀者面前。因此，博物館空間中虛擬現實技術展示的虛境是指已經不存在或者未開發文物的復原。例如，中國園林博物館開展的《“看見”圓明園》，該展覽借助虛擬現實技術對因被毀已不存在的圓明園中的正大光明、勤政親賢、方壺勝境、西洋樓、海岳開襟等26個景區，以“園居理政”“暢襟仙境”“西風東納”三大主題進行了復原，通過實體搭建與VR結合的方式，再現萬園之園的恢宏景色，使觀者在展廳中看到“再現”的歷史場景，從而獲得沉浸式的虛擬游覽。和以往展覽的不同的是，游客除了可以身臨其境般看到園林之景、建筑物外，還可以觀看園內各種各樣的藏品，包括清代官方建筑圖紙復制品、奧地利藝術家以復原成果為基礎繪制的系列銅版畫作品等。此外，博物館為游客展現皇家對尋找桃花源意境在園林上的表達，在一層大廳以圓明園四十景之一的“武陵春色”為藍本，設置了一處園林藝術體驗中心。

對因特殊原因仍未被挖掘的秦始皇地宮進行的虛擬現實還原以及近年來湖南省博物館推出的《國寶迷蹤》項目，都運用了虛擬現實技術。其中，《國寶迷蹤》是虛境空間的展示，是目前國內最大的VR歷史博物館體驗項目，由虛擬動點聯合虛境科技共同打造而成。該項目通過66臺虛擬動點的OptiTrack主動式紅外攝像機定位還原了這場時空旅行，并在途中加入1∶1復原好的14組文化道具，讓人們通過識別影像穿越到過去，置身于晚商的廳堂，依靠視覺和動作的捕捉技術，身臨其境般來回走動，觀賞精美青銅器的同時，需要完成尋寶任務，找到因時空錯亂丟失的西漢漆盤，之后再由時光穿梭機一步步帶領人們穿越不同時空完成節點任務，直到找到漆盤并讓其重回西漢。此項目以宏大的視角和逼真的感知再現了那個時期絢爛多彩的文明，不僅可以讓人們深刻體會晚商至西漢時期的生產生活場景，還可以讓人們親手觸摸到這些文物，感受其紋理和外觀，甚至可以體驗到逼真、刺激的弓弩戰爭。從側面可以看出，它的落地，正是科技與傳統文化融合的標志，成為了歷史博物館展陳方式的重要里程碑。這也更加說明了虛擬現實技術在博物館空間設計中的應用不僅可以彌補傳統展示的不足，在豐富其表現形式的同時，還能加強觀者與展品的交流與互動。

4 結語

目前，雖然虛擬現實技術在博物館空間設計中的應用并不多見，且多視為博物館空間設計中填補傳統展示漏洞的手段，視覺效果的表達上也處于起步階段，需要借助相關碩大和笨重的設備才能實現，但是它的發展前景十分可觀，未來可能會引起一場展覽方式和藝術表達上的變革。另外，虛擬現實技術集成了多種新興技術和設計理念，未來在博物館展項設計過程中可能會遇到更多的挑戰。

參考文獻

［1］王希凝，黃海燕.基于虛擬現實技術的博物館展示設計［J］.大眾文藝，2014（1）：76-77.

［2］韋艷嬌.沉浸式虛擬現實課堂設計方案研究［D］.上海：上海師范大學，2017.

［3］李金文.虛擬現實技術在博物館展覽中的應用［J］.中國信息化，2017（11）：77-79.

［4］王旦.課堂的拓展：中英博物館教育比較研究［D］.無錫：江南大學，2017.

［5］鄒昱豐.論虛擬現實（VR）技術在博物館空間藝術設計中的應用［D］.蘇州：蘇州大學，2017.

［6］盧凱風.虛擬現實技術在博物館展示中的應用研究［J］.大眾文藝，2018（16）：54.

［7］馬萌.虛擬現實技術在博物館展陳設計中的應用［J］.文物鑒定與鑒賞，2018（5）：123-125.

［8］王圣潔.虛擬現實技術在博物館展示設計中的應用研究［D］.無錫：江南大學，2018.

（編輯 王永超）