3D技术加持下的数字文物体验馆前瞻

潘鹏

摘 要：伴随着科技的发展进步，3D技术不断扩充着其内涵，并被广泛应用到各种领域当中。人们熟知的3D建模、3D打印、3D成像、3D投影等3D技术也逐步在文物保护领域发挥着其价值。文章主要以3D技术概述入手，对3D技术在未来数字文物展出、成像、互动等方面的功用与可能性进行了分析研究，并结合当前已有成果，对未来将逐步走入寻常百姓视野的数字文物体验馆构想进行了前瞻预测。

关键词：3D技术;文物保护;全息投影;数字文物;体验馆建设

DOI：10.20005/j.cnki.issn.1674-8697.2022.06.043

0 前言

人类社会发展进入互联网时代以来，人们对2D技术已司空见惯，平面的呈现是网络表达的主要呈现方式。然而，细心的人们发现，早期的网络世界无法让人产生认同感，是因为人们生活的世界是立体的，肉眼看到的物体与景象都是立体的，与网络世界所呈现的2D平面效果无法对等起来。然而，3D技术的出现，打破了这种隔阂与不真实感，让网络世界变得立体起来，也拉近了人们在网络世界与真实世界之间相互转换的距离。3D技术面世以来，其内容早已不是人们认识到的三维，它的内涵不断拓宽，涉及的项目也越来越多，使用价值不言而喻，在未来也将有不可限量的发展空间。在文物保护领域，也常常能够见到3D技术的身影，无论是通过3D建模构建文物保护的模型，还是通过3D成像技术和全息投影技术展示的珍贵文物图像，都让人们赞叹科学技术的伟大。对于文物本身而言，最好的保护绝对不是出土后、发掘后永久地封存起来，而应当让它们焕发出新的生命力。因此，越来越多的人开始投身到文物保护的队列中，认为数字文物体验馆将成为未来普通民众与文物之间更贴近的渠道，并已经有人将其投入到真正的建设当中，获得了广泛的赞誉。其中3D技术绝对是数字文物体验馆最大的技术功臣，可以说离开3D技术的支持，数字文物体验馆的构想就难以实现。本文以3D技术为突破口，对数字文物体验馆的建立构想进行了研究。

1 3D技术概述

three-dimensional也就是三维图形，3D是其缩写。从这里就能够看出3D技术所呈现的三维与人类真实世界的差异，人类世界是三维的世界、立体的世界，所有的事物都是真实出现在三维空间当中的，可听可看可触摸。然而，3D技术所呈现的是三维图形，通过计算机、电子屏幕等媒介呈现出来，只是看起来与真实的世界无限接近，但是并不等同于真实世界。换言之，人们可以通过3D技术看到与现实世界一样的物品和环境，有体验感与参与感，但是却并不等同于真实的、客观的存在。3D技术更多的是通过感官来影响人的判断，从而产生无限接近真实世界的错觉。随着3D技术的不断发展，现在其内涵得到了不断的扩充，如3D放映、3D打印、快门式3D技术、3D投影技术、裸眼3D等，都在逐步被应用到更多的领域中，并发挥着独特的价值。

2 数字文物体验馆概念阐述

所谓数字文物体验馆并不是人们传统意义上理解的一个普通体验场馆，而是一个与文物保护联系紧密、蘊含各种高科技、给足参观者体验感、注重寓教于乐的新型体验场馆。馆内展出同时兼具内容丰富的文物及所处年代背景、相关知识的介绍。此外，同时能够通过3D技术将一些已不具备展出条件的文物进行复原，将其3D影像进行投影展示。结合AI和人体穿戴实现参观者与文物3D影像的互动，并且还可以辅助以各种娱乐项目，为文物保护提供更多元化的可能。①

3 数字文物体验馆前瞻性构想

数字文物体验馆以数字文物为核心，数字文物则是将文物利用3D技术进行成像、建模保存之后形成的数字存档，是随着文物保护工作的推进与3D技术的不断发展而新兴的一种技术应用手段。数字文物体验馆以数字文物的呈现、交互、拓展等为主要途径，具体可以从以下几个方面展开构建。

3.1 利用3D建模，复原文物并进行虚拟展示

众所周知，文物本身是脆弱敏感的，许多文物历经了朝代的更替，本身就对光照、湿度，甚至是声音极为敏感，一些流传下来的青铜器易氧化、易腐蚀，不便于暴露在普通的展览馆展览环境下。一些陶瓷器皿，经历了岁月的激荡，本身在出土时由于不正确的人为行为也可能出现裂纹，整体挪动会有碎裂、变形等风险;还有一些书画作品，本身就需要极为苛刻的养护常识和非常严谨的保存环境等。还有一些文物，按照其保护原则，理应留在原址就地进行保护，无法挪动到展览场景中。种种这些问题，都可以通过3D建模来打破困局。数字文物体验馆可以通过3D建模技术，结合实地采样和计算机辅助修复、图像智能化修复等工序，将信息进行采集整理，绘制建模，形成与原文物等比例的仿实体。如计算机可以通过图像辅助设计软件在电脑屏幕上生成物体，再模拟实际的摆放环境，对已生成的模型进行空间精准安放，达到一个物品呈现和空间感打造的双重效果。假设场馆的一层以秦时期的兵马俑为主要复原对象，则可以通过实地对秦始皇陵兵马俑的坑墓与兵马俑的造型、数量、体积、规模等进行精准的资料采集，再通过3D建模技术等比例只做模型，按照场馆的实际大小进行缩放，并进行集中展示。这样，虽然游客不能亲临兵马俑现场，但是能够在场馆内体验到几乎同样的视觉感受。

在3D建模的过程中，应用程序的确定与建模数据的记录必须要实现并满足过程需求，工作人员就必须在前期做好实地的勘测和取样工作，保持数据的真实完整。对于一些需要进行修复的文物而言，在展出之前，可以由展出筹备者确定是否需要对文物的缺失部分、破损及病害进行计算机辅助文物修复，以此来展示出文物更为完整的风貌，这也是对文物3D建模投影的一种判断依据，要依据实际情况而定。三维模型除了可以用以存储文物的相关数据，还能够在虚拟展示当中发挥效能，建立真正的数字博物馆、数字文物体验馆，这种展示不仅可以通过场馆内的实地设置实现，还可以通过手机、平板、大显示屏等来虚拟实现投影，这就能实现足不出户体验文物的魅力，让人们更加无限接近文物文化，同时打破旅游与文物保护之间固有的矛盾。

3.2 利用3D扫描与3D打印技术，让流落海外的文物“回家”

古代中国的历史有多么辉煌，从文物的流失情况就能够一目了然。历史上有许多中国文物流落海外，有些是通过当时的皇帝君王馈赠奖赏，有些是被不法分子倒卖出境，还有些则是在战乱中被偷窃掠夺。种种过往，对中国文物造成的伤害是无法估量的，以至于许多文物至今还只能停留在图片和文字简介中，迟迟无法归国。利用3D技术和数字文化体验馆就让流落在外已久的文物完璧归赵是不可能的，但是却能够利用这样的技术方式，想方设法对一些残片部分进行3D扫描与3D打印②，通过与已保存的部分进行拼合而暂时达到3D图像和立体成型上的复原，从一定程度上让这些文物的影像或模型有机会在数字文物体验馆中进行展示，让人们近距离一睹它们的风采。

通过3D打印技术，还可以让文物变得有温度。一些文物总给人生人勿近的距离感，隔在玻璃展览柜中显得冷冰冰的，往往看过就忘记了，但是通过3D打印技术，可以快速地实现对文物的仿真打印或等比例的缩小、放大打印，这种打印技术既可以代替展品，成为人们可以近距离观察、甚至触摸的展品对象，也可以快速地打印成文物展览周边的模型玩具、手办、文玩藏品等供人们收藏把玩，在学习文物历史的同时，人们更能够带走自己与文物之间的羁绊与记忆，拉近人与文物之间的关系，让文物保护走进更多人的视野中，不再冷冰冰，而变得鲜活、有温度起来。

3.3 利用3D技术再现文物的前世今生

文物是人类改造世界的产物，从某种意义上代表着一个年代的文化、历史、科学技术，而文物的完整与否也与文物的制作过程、制作工艺、后续保护、历史事件等有关。一些可挪动的文物，人们可以通过复原保护看到文物原貌，却无法看到整个文物的制作工艺和制作过程中的场景。利用3D技术，可以将文物制作的原料、流程、工艺、特殊技法、成品特色等进行还原，制作成短片，通过VR技术与声光电的配合，实现对文物前世今生的探寻之旅，让人们更进一步了解文物背后的文化、技艺与特殊的历史背景，更了解文物对于人类社会发展的价值所在。对于一些无法挪动，进行原址保管的文物，如圆明园，它们往往占地面积大，又曾经见证过历史的变迁，并在历史的动荡中遭受过炮火的摧残和岁月的洗礼，一些原先宏大的建筑群失去了原有的风采，只留下满目疮痍。受到地理位置和时间、资金等多方面的限制，许多想要了解它们的人无法实地去观看了解，那么数字文物体验馆就可以通过3D成像技术和裸眼3D技术等，将这些文物遗址昔日的辉煌再现，近距离让人们感受曾经的历史风貌。同时，还可以模拟战争场景、岁月风霜等对这些遗址的摧毁、消磨的过程，让人们仿佛置身其中，了解到文物经历的过往，与之产生情感上的羁绊，更加愿意加入到保护文物的队伍中去，弘扬传统文化，保护文物古迹。

3.4 利用3D技术制作数字化考古报告并结合考古游戏增强体验感

过往对于考古数据的采集都需要人工测量，一些老旧的测量工具缺乏精准度，尤其是在一些特殊的地理环境与自然天气恶劣的地方，这些老旧的测量工具更无法发挥出作用，会让考古报告不具备可参考性，或形成数据偏差，造成采集困难等。

对于数字文物体验馆而言，考古报告不再单一是用来给专业人员进行考古参考的数据集合，更是一种展示品，一种与文物本身息息相关的科考资料与科普常识绘本。通过3D测量技术，工作人员能够得到更加详细准确的测量数据，考古变得更加科学化，能够对抗更多恶劣的、极端的自然条件影响，所形成的考古报告也就更具备权威性，为考古工作创造了极大的便利。

在數字文物体验馆中，这些考古报告可以作为3D模拟场景的基本参数，场馆中以此为背景可以设置真人体验环节，结合AI技术与人体智能穿戴设备、体感游戏、VR场景再现以及模拟的声音特效、环境氛围灯光变化等等，参加体验者用更类似于剧本杀一般的模拟游戏体验，置身于考古团队中，为发掘国宝而努力，为保护文物而努力，能寓教于乐，让文物保护与休闲娱乐结合起来，更加生动有趣，记忆也更为深刻。也可以以考古报告为蓝本，利用3D成像技术和3D舞台投影等效果模拟一个考古背景为前提的文物故事，既可以由专门的演员来参与演出，呈现一个完整的文物保护故事，也可以邀请游客参与其中，扮演一个自己喜欢的角色，形成最佳的体验记忆。

4 数字文物体验馆成功案例分享

就目前来看，人们已经开始逐步对数字文物体验馆相关的内容不断进行着探索与尝试，其中也不乏一些比较成功的案例。

案例1：湖北博物馆数字文物保护。

2014年10月，在文化部的带领下，湖北省文化厅协同湖北博物馆与图书馆联合开展了“数字文物体验馆”项目，秉持着对文物保护的热情与对文物保护的新探索的信念，这次项目设置了包括模拟古代3D乐器演奏以及原创动画片制作，3D文物保护场景探索与体验以及触摸操控演示等在内的多个文物展示与体验项目，将3D技术更好地运用到了文物保护和观众体验感、互动感上，主打场景体验与文物互动两大环节，增强了项目的趣味性、参与感，也让游客更好地了解到文物保护的内涵。

案例2：《国家宝藏》节目的持续热播。

各种文艺类的娱乐节目已是司空见惯，但2017年由中央广播电视总台、央视纪录国际传媒有限公司制作的文博探索节目《国家宝藏》一经播出就引起了社会各界广泛的讨论。一时之间，民众对于文物保护的关注度和热情都空前高涨。节目开创性地利用文物宝藏守护人、讲解人、3D立体投影文物展示、文物背景故事编撰演绎、场景互动等为一体的模式，还原各个国宝的前世今生，运用合理的科技手段将一件件不可能展示在国人面前的国之重器展示在舞台上，国民有幸通过这档节目进一步了解国宝。这档节目的呈现形式类似于数字化文物体验馆的呈现思路，主旨是以中华文化为依托，立足文物保护与传承，通过对文物的3D立体还原与背景介绍，让文物保护走进每个人心中。同时鼓励越来越多的人走进博物馆、走进体验馆、走进图书馆，去细致深入地了解文物保护，了解文物历史，构建正统的文物审美体系，知悉中华文化所延续的精神与文明内核，倡导越来越多的人共同关注文物保护，参与到文物保护的队列中。

数字文物体验馆不仅仅是一个构想，更是一个立足文物保护与旅游相结合的未来新型产业发展方向。相信随着科学技术的不断发展，3D技术能够继续拓展其在文物保护当中的内涵，更多更好地服务于文物保护，让更多的人通过“数字文物体验馆”了解到中华悠久的文明与历史，积极投身并加入文物保护、文物修复、中华传统文化的继承与发扬的队列中。

注释

①廖丽.从虚拟考古体验馆展望公共考古[J].南方文物，2015（2）：209-210，208.

②张鹏宇.3D打印技术在金属文物复制中的应用—以中国国家博物馆馆藏鎏金铜观音造像、双兽首三轮盘的仿制为例[J].博物院，2021（4）：123-127.