浅谈VR和AR在虚拟博物馆展览中的应用

【摘要】博物馆展览中视觉语言作为一个重要载体，它能引导观众切身感受博物馆展览所带来的浓厚文化底蕴和时代精神魅力的冲击，能给观众带来不同层次和多元化的视觉享受。近年来，VR（虚拟现实）和AR（增强现实）的迅速发展，使传统意义上与计算机科学无关的文化遗产领域迎来了全新的机遇和挑战，许多博物馆都尝试采用新技术来为访客们营造一个交互式的沉浸环境，于是虚拟博物馆应运而生。虚拟博物馆能将传统实体博物馆里诸多藏品，通过系统数字化进而搭建起全方位的数据信息资料库，使访客不再受时间和空间局限，随时随地可以分享阅览各种藏品以及使用资料库中的各种数据信息，從而拓宽传统博物馆的体验维度。

【关键词】虚拟现实；增强现实；虚拟博物馆；文化遗产

【中图分类号】G26 【文献标识码】A 【文章编号】1007-4198（2022）02-198-04

【本文著录格式】罗方超.浅谈VR和AR在虚拟博物馆展览中的应用[J].中国民族博览，2022，01（02）：198-201.

传统博物馆在国际社会上被公认是一个国家或者地区的记忆仓储，是一种文化象征和符号，博物馆文化在推动国家发展和民族进步中有着重大的战略意义。“一个好的博物馆展览设计能给观众绝佳的视觉体验和享受。”[1]通过视觉语言的更新和传统展示理念的结合，不断追求社会公共利益服务的最优化，有助于实现博物馆的自身价值和社会价值。虚拟博物馆展览的空间设计状态是构成视觉语境的关键元素，VR和AR技术的巨大优势突破时空之限，连接数字和物理世界，解决了展览空间一体化和时间共通性联结难的这一痛点，从而为博物馆、画廊和各种文化艺术活动的观众提供了个性化的全方位的服务体验。

一、VR和AR技术概述及其应用

（一）VR和AR技术概述

VR（虚拟现实），英文全称Virtual Reality，是通过计算机模拟环境，给用户创造出包含视觉、听觉、触觉、空间感等感官在内的虚拟三维空间，通过对特定环境景观进行仿真搭建，使客户能突破时间、空间限制来观触虚拟环境里的事物，进而获得以假乱真的沉浸感和三维重现。

AR（增强现实），英文全称Augmented Reality，是一种人机交互技术，以交互性和构想为基本特征，借由计算机系统提供信息，辅以摄影机影像技术，把计算机系统生成的虚拟世界和各种信息累加到现实环境里，实现无缝衔接，增强用户对现实环境的感知。

VR技术是在模拟环境中基于计算机的体验，可以为用户提供一个具有真实世界物体或幻想目标的模拟世界，从而获得在物理现实中无法实现的独特体验。近年来，学者们在AR领域进行了诸多科研工作，通过将真实和虚拟元素融合到无缝复合场景中来扩展VR系统，将VR与先进的视频处理和计算机视觉技术相结合，使AR系统可以提供具有丰富虚拟对象的现实世界的新视角。但VR和AR技术之间还是存在一些区别的，简而言之，VR所观看的事物和景观都是虚构的，是把客户的思想带入一个虚拟空间；而AR所看到的事物和景观有真有假，是把虚拟的信息嵌入客户的现实环境里。

（二）VR和AR技术应用于传统博物馆展览

传统的博物馆在展览形式上相对单一化，很难让参观者们与展品之间产生联动和共鸣，“博物馆展览设计是集视觉传播、审美品味和语境沟通于一身的、有策划的设计进程，是展示品摆列方式和观众视觉体验的一种艺术设计”[2]，借助VR和AR技术可以打破以前展品单一的陈列方法，使参观者们能在虚拟的环境里跟展品进行交互操作，多方位体验到一个灵活多变的博物馆，获得与以往不同的体验感和新鲜感。VR和AR技术的使用可以满足不同用户群体的多样化需求，这远远超出了传统博物馆的能力，传统博物馆出于对文化传播、客户体验以及现场秩序管理等因素的考量，一般都会给参观者制定好相对固定的参观路线，附带一定的强制性，极大地弱化了参观者主动参与的能动性。VR和AR技术可能是目前能为传统博物馆参观者提供更好服务的最具吸引力和最合适的方法之一，博物馆可根据参观者们的喜好、教育背景、认知习惯和学习能力来调整信息传递的方式，利用移动的、轻量的多媒体设备数字化博物馆里的藏品，博物馆参观者可以在整体上获得个性化、全方位的服务访问过程，能更好地保全各类文化遗产的原始完整度，同时能以相对较低的成本向更多的公众开放展览，除了真实到场的用户之外，潜在用户和远程互联网用户也可能通过这些新技术找到参观的方式。

VR和AR技术的明显优势可以弥补博物馆使用的传统实物展览方法的内在局限性。例如，缺乏展示其所有藏品的空间和资源是困扰许多著名博物馆的主要因素之一。单霁翔，现任北京故宫博物院院长，他曾提到，北京故宫博物院拥有超100多万件藏品，然而，由于空间有限和条件差，每年仅有0.5%的藏品能面向游客展现。实体展览的另一个关键问题是一些物品的脆弱性，限制了博物馆参观者通过各种方式的密切互动。有报道称，运用CAVE系统（VR技术应用较早的一种仿真环境，具备高度沉浸感虚拟现实系统），能在三米乘以三米的空间里创立一个沉浸式的虚拟现实环境，墙壁和地板在3D眼镜的帮助下可作为投影屏幕，通过创建、操纵、管理呈现数字化文化物品，还可以使用3D鼠标或手套，让博物馆参观者感受到古代艺术珍品的触感，这就可以破天荒地打通参观者与展品之间的壁垒，也极大程度避免了传统文物损耗和安全隐患问题，也更利于传统文物的管理。传统博物馆的信息化和数位化搭建加强了博物馆信息管理，有利于提升博物馆自身管理水平。博物馆的信息化建设还可以使其充分地把文化遗产利用起来，促使更多显性和隐性的文化遗产逐步转变为极有市场价值的文化产业资源，从而促进精神文明建设，保证经济效益的增长，实现双赢。

二、虚拟博物馆简述

（一）虚拟博物馆的概念

虚拟博物馆是现代科技发展的产物，它基于计算机网络，对博物馆本体及其藏品进行数字化处理，实现网格化存储，再借助电脑、智能手机等终端给观众提供藏品展览、研究与教学等多元化的博物馆服务。作为传统实体场馆的延伸，虚拟博物馆展览不是一种单纯的博物馆综合信息网络界面呈现，也不是将简单的藏品影像和信息分类检索展示，而是通过运用VR和AR等先进技术对藏品进行数字化处理，将信息融合组团，通过视觉软件处理，形成与传统实体博物馆一样的虚拟展示空间，摆脱实体和时空的束缚，只需要一台能联网的PC或者智能手机，就能让观众身临其临地感受传统博物馆。

（二）虚拟博物馆的种类

一种是复刻型虚拟博物馆，此类型以传统博物馆为依托，利用VR和AR等技术对博物馆实体进行数字化模拟展现，包括场馆建筑外形以及内部藏品，通过对实体场馆里陈列的展品进行数字化，将其用图片、音视频、360度全景照片、3D动画、视觉游戏联动等形式展示在三维建模的数字空间中，从而制造出沉浸的临场感。例如，不列颠博物院的复刻型虚拟馆，就通过加入谷歌的街景视图技术来提升观众的临场感体验。目前这种类型也是国内虚拟博物馆开发的主流，

一种是全新型虚拟博物馆，此类型以虚拟技术为轴心，数字化实体场馆里的藏品，然后根据展览设计塑造一个全新的虚拟环境，使其更富创造性和多元化，在空间设计上也摆脱了场馆本体的束缚，但这也可能致使设计的虚拟场景真实感较弱，观众无法代入其中。这类虚拟博物馆需要极强的空间感和逻辑度才能设计搭建，否则将无法达到打破重建之后准确的文化信息导向和传播，所以，这类博物馆一般多以公益或者创新实验型项目为主。

（三）虚拟博物馆的特点

一是交互性强，采用VR和AR技术大大改变传统的视觉展示方式，通过连接数字建立了观众和对象之间很强的互动关系，这种交互体验可以大大增强访客的参与感，激发访客的好奇心与积极性，访客们可自主地检索与了解博物馆相关信息。更重要的是，通过将现实世界的交互与丰富的计算信息联系起来，也可以增强用户的社交体验，VR和AR技术可以提供实时的服务和沟通，这也可能延伸到访问后阶段的服务和需求。

二是沉浸感强，在虚拟博物馆中，利用VR和AR技术把静态的画面转化为动态的、有意识形态的场景，可以让用户随时切人场景，实现从一个虚拟空间切换到另一个虚拟场景，甚至可以用制造替身的方式让用户进入虚拟场馆中走动观展，配以立体的视觉效果和3D声效果，制造完全沉浸式的观感体验。

三是时空无差别化，虚拟博物馆能突破地域和时差疆界，如“谷歌于2011年2月推出了Google Art Project，依托自家街景视图技术支持，加上博物馆提供的专业信息，打造了一个全新且具特色的虚拟博物馆”。[3]用户坐在家中也通过网络设备踏入纽约现代艺术博物馆，英国泰特美术馆等世界顶级艺术殿堂，开启一段跨时空的文化之旅（图1）。

（四）虚拟博物馆展览在中国的发展

当前，我国博物馆建设正在经历一个快速前进的阶段，虚拟博物馆拥有无可限量的发展前景。“它将会成为传统博物馆在互联网络上的深度拓展，进而满足更多普通的受众群体对高质文产知识的需求。”[4]但我国对于博物馆视觉展览和使用VR和AR技术的文化、艺术活动的相关研究仍处于早期阶段，特别是在传统文化和古代艺术品领域。与美国、英国等国外相应的表达技术相比，在系统化、标准化、实用性等领域存在着空白。因此，发展虚拟博物馆，加速引入VR和AR技术的可视化展示，以满足在中国语境中对传统文化传承的特点是必要的，并且要适应当前中国经济发展条件和水平。同时，虚拟博物馆在中国的发展应探索如何在视觉展览中运用先进技术和新兴工具的方法，如何利用中国传统文化特点的新思路和灵感，如何有效地构建、整合和提供教育目标的知识，适应当下中国国情和经济社会的发展趋势，以及如何克服多式联运互动VR和AR接口的负面影响，不断提炼总结具体的方法、策略和技巧，使游客在走入博物馆之后更加深刻地感受到视觉上的冲击和精神上的享受，进而不断加快中国传统博物馆革新的步伐。

值得一提的是，近几年国内自主研发出了一种虚拟博物馆的新兴产物——腾讯博物官，这是一个为博物馆提供数字化服务的开放平台。该平台集合了五大核心功能，包括线上展览、线下导览、用户互动、内容推广以及大数据分析，由腾讯科技（深圳）有限公司开发，目前已与故宫、敦煌研究院、秦始皇帝陵博物院、甘肃省博物馆、巴西博物馆、法国国家博物馆联合会等项目合作，为项目提供自助式的文博内容展示和统筹管理等一站式的数字化技术支持，腾讯博物官目前已上线400多家线上博物馆。除此之外，用户可以在手机上通过博物官APP或者小程序注册账户，登录后扫描博物馆、美术馆里的各类展品，就可以读取到展品详细解读资料，包括图文、音视频、3D动画等关联信息，能更好地帮助用户了解文化遗产，提供了高质量的文博内容输出，从而更高效地推动了传统文化的传承（图2）。

三、虛拟博物馆展览发展方向和局限

（一）发展方向

虚拟博物馆展览是文化艺术活动连接数字和物理世界，随着人们物质生活水平和精神追求的不断提高，大家对于虚拟博物馆的需求不再仅仅是简单的漫游交互与信息获取的互动，而是更多地追求参与其中的切身体验，虚拟空间切换的交互体验，其核心价值理念在于科技服务于人类的智慧与想象，科技的运用应该更多基于用户本身的感知、知识结构以及行为能动力等方面。如何设计展览系统和在活动过程中加强它们的吸引力和感染力，如何提供实时的人机交互，如何继承和表达传统文化，达到更优质的教育目标还需要深入探索和研究。

一是，通过不断挖掘在文化遗产领域使用沉浸式VR和AR技术的潜力，如博物馆和画廊展览、文化和艺术活动以及各种类型的表演艺术场所和地区艺术中心，进而研究出使用高级VR和AR技术与访客建立个性化、实时和互动关系在视觉展览中博物馆和文化艺术活动的具体方式。

二是，积极探索传统博物馆文化中的独特性，以及使用VR和AR技术继承和表达传统博物馆文化的基本要求，从各种现有的优秀视觉展览项目中吸取经验和教训，以契合参观者的欣赏习惯和品味。

三是，基于博物馆、画廊、艺术中心视觉展览以及各种文化艺术活动中存在的问题开发、创新项业模式，提供设计视觉展览使用VR和AR技术博物馆和文化艺术活动的整体框架的详细解决方案。

（二）发展局限

虽然近年来相关技术的快速发展使得模型建立的过程更好、更快、更便宜，但目前，我们仍然处于使用这种沉浸式虚拟现实VR和AR系统供公众查阅的初级阶段，虚拟博物馆展览在面临良好机遇的同时，也存在诸多方面的掣肘和挑战。

首先，在数字媒体影响下，虚拟博物馆信息系统搭建的信息孤岛以及重复建设的现象依然严重，需要更深入的信息资源传播和共享机制的建立。由于缺少全局目标和统一策略，加上对宏观环境和现存体制的不适应，“一直以来，对物资条件、建设板块等因素的认知仍存在不小分岐。”[5]传统博物馆在管理上自给自足、重藏轻用的落后意识致使在信息资源建设上仍追求“小而全”和“大而全”，在相当程度上抑制了虚拟博物馆全局性的、可持续性的发展。

其次，虚拟博物馆在采用VR和AR技术上还存在许多问题，包括探索使用高级VR和AR技术与访客建立个性化、实时和互动关系在视觉展览中博物馆和文化艺术活动的具体方式，如何有效地创建文物的3D模型，尤其是需要严格保存和存储的古代艺术品（书法、绘画、瓷器等），以及如何构建基于这些模型精确地虚拟展览。例如，“北京数字博物馆，它的搭建框架其实非常合理了，但技术信息融合尚未成熟，时常中断卡顿，致使用户体验感不佳，这些都是大多数虚拟博物馆的现状和常态。”[6]

再者，单就空间感受而言，网络虚拟博物馆展示空间可能没有办法与传统实体博物馆气势磅礴的展示空间相比，同时，虚拟博物馆作为传统博物馆的延伸宣传手段，展示形态容易受到实体场馆本体形象和内容的制约。

最后，许多博物馆依然在体现他们进行空间展示的深奥，与公众文化体验的联结给博物馆管理者带来了巨大的挑战，如何设计具有足够文化意义的展览以吸引公众的参与成为虚拟博物馆展览发展的阻碍。这不仅需要IT人才技术支持，更需要设计和管理博物馆的工作人员和活动组织者的能力输出。牢固访客与博物馆之间的互动关系不只是技术问题，更是一个文化问题，需要更深层地了解文化遗产、视觉表达的创造性技巧以及博物馆展览和活动组织的精心设计。

四、结语

虚拟博物馆作为传统实体博物馆在现代文明和科技发展中的一种延伸产物，它的存在离不开传统实体博物馆这块基石，传统实体博物馆承载了太多藏品信息，虚拟博物馆的先天优势可以帮传统实体博物馆释放展示空间上的部分压力，虚拟博物馆的兴起和发展不会使传统实体博物馆走向消亡，反而能促进后者的转型和革新，两者是互帮互助、融合发展的关系。作为修补传统博物馆展览缺点的新型工具，它的开发和构建需要更加开放，通过大力挖掘文化信息产业资源，为社会和大众提供更加广泛和基础的服务。同时，相关部门还要制定与完善法规政策来完善博物馆的标准化建设和共享机制。虚拟博物馆的建设是一项系统的、极有意义又势在必行的巨大工程，日趋完善的虚拟博物馆必将促进科技与艺术的完美结合，让传统博物馆重获新生，更有力地促使文化产业资源得到精品质、高效率、深层次的开发。

参考文献：

[1]乐俏俏.体验在博物馆学习中的意义及其实现[D].浙江大学人文学院，2016（9）：3.

[2]杨秋.博物馆展示设计的视觉语言[J].博物馆研究，2013（1）：6.

[3]汪彦君.数字时代的”文艺复兴”——Google Art Project引发的思考[J].现代出版，2011（3）：4.

[4]李鑫.论网络信息平台及自媒体在博物馆事业上的结合与应用[J].中国民族博览，2022，01（02）：51-53.

[5]張雪.数字媒体影响下虚拟博物馆的研究[D].哈尔滨师范大学，2012.

[6]陈刚.智慧博物馆——数字博物馆发展新趋势[J]. 中国博物馆，2013（4）：8.

作者简介：罗方超（1986-），男，汉族，广东深圳，在读研究生，北京大学艺术学院深圳研究生院2017级学生。