VR技术在展馆空间的沉浸式设计应用

姚广灿

关键词 技术 展馆空间 沉浸感 设计应用

艺术赋能商业，聚焦公共空间和商业空间双重属性，在展馆空间设计中VR 虚拟现实技术得到了广泛应用[1] 。但是，并非所有VR 技术都能带来超强的沉浸式体验，设计师如何把控展馆虚拟空间的呈现方式，成为沉浸体验效果的成败关键。文章深入探究了VR 技术在展馆空间的沉浸式设计应用。

1展馆虚拟空间中的沉浸要素

1.1真实性

在展馆的虚拟空间设计中，VR 技术需要模拟近似真实的三维环境，真实度越高，参观者的沉浸效果越理想。展馆中所呈现的3D 实景是利用VR 技术创作出来的假象世界[2] 。在这个虚拟空间中，部分素材有现实对照原型，但是也有部分素材完全凭借设计师的想象而创造。为了保证虚拟空间给参观者带来真实感受，在三维仿真图像的处理上需要尽量贴合现实世界的物理空间，以此呈现出更加真实的虚拟场景。

1.2潮流性

如果虚拟空间中的事物与现实世界大同小异，那么并不会对参观者产生较强的吸引力。所以，在设计展馆的虚拟空间时，还要从设计视角融入各种潮流元素，让参观者看到那些情理之中却在意料之外的事物，从而引发参观者的猎奇心理并沉迷其中[3] 。一些展厅利用VR 技术设计了720°旋转操控台，为虚拟展厅设计相关模型，抑或是构建了虚拟太空场景，这些设计都引进了潮流元素，让虚拟展馆更多元、更有趣、更新颖，进而吸引参观者沉浸在虚拟世界。

1.3交互性

在展馆的虚拟空间中，参观者与周遭环境融为一体时才能身心放松地沉浸其中。参观者与虚拟空间中的任何事物都需要交互，互动过程中产生的感知体验来自视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉等一系列感官体验[4] 。当沉迷其中的参观者体会到与虚拟事物交互的快感后，自然也就会更加容易沉浸其中。交互的时间越长，越难以分辨虚拟场景的真假，沉浸式体验的效果也就更好。

2VR技术在展馆空间中的沉浸式体

验呈现方式

2.1全息投影

全息投影技术利用干涉和衍射的原理，再现展品的三维图像。在VR 技术所构建的虚拟空间中，展品以虚拟图像方式呈现给参观者，不仅可以让参观者全方位赏析展品，而且使文物免遭强光照射。全息投影技术主要有三种类型，分别为空气投影的交互技术、激光束投射实体的3D 影像以及360°全息显示屏。

空气投影的交互技术可以控制光线的投影角度，展示出虚拟场景下部分具有交互功能的图像[5] 。旧金山现代艺术博物馆利用VR 技术投影油画作品，让参观者可以感受到艺术家Lenny magritte 的超现实主义的想象力。当画卷融入虚拟空间，参观者可以沉浸在Lenny magritte 营造的艺术氛围之下，奇幻的视角带给参观者无限遐想。

激光束投射实体的3D 影像利用了氧气或氮气在空气中散开的瞬间，混合成气体变成灼热的浆状物质，从而形成一个短暂的3D 图像。日本ScienceandTechnology 公司制作的3D 图像需要在空气中完成数次小型爆破，才能呈现出极度真实的虚拟场景。所以，该成像技术虽然可以用在全息展厅中，但是成本高且循环时间短，给参观者带来的视觉冲击力弱，目前少有展馆应用。

360°全息显示屏的原理是将图像投影在高速旋转的镜面上呈现三维图像。新加坡国家博物馆推出的“森林的故事”主题互动展览中，设计师搭建了170米的动态全景图像通道，用360°全息显示屏呈现了新加坡生态环境下的雨林植被和动物，三维成像效果較好。参观者还可以通过智能终端下载VR 小程序，用于观看各种动植物的详细图鉴和解说。

2.2互动投影

互动投影利用了红外感应器锁定投射目标，而后再运用投影技术呈现出静态或动态的三维图形。参观者可以在投影区域内完成体验，这远比静态虚拟空间中的沉浸效果好。互动方式分为三种，即投影互动、视频互动、数字沙盘。

投影互动可以将参观者在投影区域内的行动轨迹和任意动作呈现在虚拟空间中，即虚拟场景下的人机互动。例如，中国园林博物馆在《“看见”圆明园》数字体验展中，运用互动投影技术呈现了圆明园勤政亲贤、正大光明、方壶胜境、西洋楼等26 个景区以及“西风东纳”“畅襟仙境”“园居理政”三大主题，为参观者再现了“万园之园”的恢弘场景。

视频互动利用液晶显示屏提高了数字捕捉式的互动体验。当参观者触摸液晶显示屏时，系统会自动抓取并感应动作幅度，从而在显示屏上展示出截然不同的画面变化。良渚博物院利用Rokid 眼镜，在虚拟遗址中添加VR 导览模块，使参观者可以用触屏互动的方式来听讲解、看资料。在真实比例还原的“历史建筑”下，参观者如同穿越到历史文化长河中，增强了展馆的“故事性”叙事表达，从而形成了知识性和趣味性较强的沉浸式互动。《8000 年前的古湘湖生境》展览应用VR 视频互动技术，呈现出考古发掘的动物骨骼局部标本，再通过数字技术活态化再现，也在很大程度上增强了观众的沉浸感。

数字沙盘运用了实体沙盘模型来投影，将三维动态的平面动画精准对焦物理沙盘，从而呈现出虚拟展品。数字沙盘属于结合光电声的多媒体投影VR 技术，目前在大型展馆中比较常见。国内最大的龙泉青瓷专业博物馆在呈现隆昌石牌坊的历史发展进程时，便使用了数字沙盘与LED 电子屏相结合的呈现方式。

将VR 技术与动感捕捉相融合，完整展现了隆昌古道驿站的交通组织结构，充分体现了历史意义和文化感知。参观者佩戴3D 眼镜后可以观察到立体画面左右两侧的夏布，而印刷着石牌坊赋的夏布又将一个极度真实的历史场景完整呈现。

在虚拟展馆中，六块触摸屏生动形象地呈现了龙泉青瓷的制作工艺;拼接大屏呈现了珍贵文物龙泉青瓷自南朝到清代的历史脉络;触屏数字沙盘可以让多人对虚拟展品进行放大、缩小、旋转等操作;镇馆之宝五代五管瓶的三维模型全方位展现在参观者眼前;在数字沙盘上点击“国宝档案”，可以呈现出文物的历史故事。gzslib202204021746

3VR 技术在展馆空间的沉浸式设计应用策略

3.1三维仿真展示文化元素

展馆内所展示的事物通常自带“主角光环”，但是并不意味着这些展品具备强大的吸引力。参观者之所以沉浸其中，并不一定是被展品所吸引，也可能是看中展品所带来的文化氛围。一个富有生命力的展品只有在虚拟空间中以动态方式呈现给参观者，才能在演示其文化创意的过程中呈现出强烈的设计创意。

当展品不再是静态摆设，而是以动态方式出现在参观者面前时，他们的注意力会跟随展品指引方向而全情投入。由于参观者难以察觉物理空间发生改变，所以获得了极度真实的沉浸体验。利用VR 技术设计沉浸元素时，通常以三维仿真展示其中的文化题材，并以此打造各种互动场景，让参观者沉浸在虚拟空间并体会其文化生命力的感召。

在中国大运河博物馆的虚拟空间设计中，VR 设计师为展馆设计了“知识展示+密室逃脱”的文化体验之旅。参观者首先会进入古代场景，进而在历史长河中感受当时的文化氛围。展馆内的360°多媒体剧场上演着各种历史故事，对参观者而言虽然陌生但无比真实。历史文化知识在虚拟空间中进行全方位展示，让展馆与科普架构了一条通往未知世界的桥梁，参观者沉浸其中自然能够感受到文化创意。不过，如果展馆直接将一些不易理解的古代文化元素设置其中，多数参观者肯定会产生理解障碍。为此，VR 设计师对部分虚拟事物进行了类比方式的可视化处理，从而减少了参观者的认知理解负担，让参观者轻松愉悦地体验到古代文化的魅力。

3.2五感叠加虚拟互动场景

VR 技术在展馆空间设计中的应用途径很多，但是真正能够引发强烈沉浸感的主要是对参观者的五感进行激发。美国亚特兰大建造的IllluminariumExperiences 虚拟现实线下永久空间展馆采用了全感官沉浸式体验技术。该馆建面约26000 平方英尺，约合2415.48 平方米，共分为三个区域，即Daytime SafariAttraction（主题体验馆）、Illuminarium After Dark（多功能廳&Bar）以及Illuminarium Café（餐饮区）。其中，Daytime Safari Attraction 便运用了多感官、沉浸式的裸眼VR 技术。通过Radical Media 实景拍摄南非、肯尼亚、坦桑尼亚等地区的野生动物栖息地，将其融入VR虚拟空间中，向参观者展示了一个高度还原的真实非洲野生世界。在将近一个小时的参观时间里，除了极度真实的听觉和视觉感受之外，参观者同时会在的嗅觉、味觉、触觉等方面获得沉浸式体验。

首先，从视觉层面上的沉浸效果来看，46 台投影仪激光投射在巨大屏幕上，定时播放8K 视频高清晰定制视频。其次，从听觉层面上的沉浸效果来看，运用空间音频系统可以呈现出定位和隔离声音，让户外环境音跟随参观者的移动位置变化而变化。再次，从触觉层面上的沉浸效果来看，展厅地板下方增设了触觉感知传感器系统。参观者虽然是在展厅内自由行动，但是其行动轨迹直接由传感器反馈给触感系统，因此参观者就可以看到地面上被自己踩出来的水坑以及走过之后留下来的涟漪和脚印。当视频场景中一群斑马跑过，在同一片土地上的参观者也会感觉脚下正在发生剧烈颤动。同时，展厅配备了超宽视野激光雷达传感器，参观者可以与眼前的植物、动物进行一系列的虚拟互动。当参观者靠近树时，树上的鸟群将四散飞开，而挥动手臂时也能看到空气中的灰尘洋洋洒洒。最后，从嗅觉层面上的沉浸效果来看，VR 设计师在展馆空气中注入大量不同气味的气体，从而让参观者仿佛闻到非洲草原中干涸的尘土、焦躁的空气、枯黄的草地味道。

3.3延展时空共享场景内容

利用VR 技术设计的展馆空间在很大程度上依赖于实体场馆的场景布置。但是，从技术层面上进行优化，设计师也可以为虚拟空间布置一个具有“共享”功能的场景内容。利如，Illuminarium 实际上就是一种充满社交属性的共享化体验馆，其VR 设计理念打破了传统VR 技术的独立运营模式，可以让同一虚拟展馆中的参观者相互感知。从市场需求和商业发展的角度来看，每人配备一套VR 终端设备的成本较高，且维护成本不菲。而裸眼VR 体验馆则革除了这一弊端，多人参与同一虚拟展馆的实时互动必然存在社交分享，也可以在很大程度上增强参观者之间的沉浸感知传递。

通过汇聚VR 技术的前沿科技，Illuminarium 展馆的沉浸式场景很大程度上突破了游客之间现实互动的瓶颈。利用高清电影技术和尖端的VR 技术，通过更强的参与感和容客能力，使观众能够看到、听到、感觉到、闻到，甚至亲自与之产生互动，增强了场景内容的“叙述性”，沉浸感随之而来。除了真实的画面感之外，参观者沉浸在真实的声音、气味以及大型动物路过时地板产生的轻柔震动中，相互产生同感时体验度必然更高。

4结语