物联网时代下虚拟现实技术在博物馆空间设计中的应用

黄智孟 宋琳琳 梁燕敏

摘要：物联网时代的到来，计算机仿真技术、传感技术以及三维成像技术等高新技术的发展极大地拓展了虚拟现实技术的应用领域，逐渐融入人们的日常生活。博物馆作为展示人类文明的窗口，建造数量呈逐年上升的趋势，然而相关质量却没有跟上，极大地影响了观者对博物馆空间游览的热情和期待。目前，虽然具有先见的博物馆已经将此虚拟现实技术应用到空间设计中为展陈添砖加瓦，但却并没有普及，仍处于探索阶段。基于此，文章探讨如何正确地将虚拟现实技术应用到博物馆空间设计中，并提出了相关应用的原则，以上海豫园的VR敦煌展以及中国园林博物馆开展的《“看见”圆明园》等为实例，希望能为博物馆空间应用虚拟现实技术提供借鉴。

关键词：虚拟现实技术；博物馆；空间设计；沉浸式体验

中图分类号：TN915.03文献标志码：A

0 引言

物联网作为新一代信息技术的重要组成部分，它的产生和发展在带来第三次信息化发展浪潮的同时，还引发一场改变现代社会活动和生产生活方式的技术变革，通过现代网络、智能感知和自动化聚合与集成技术，将互联网与物连接，甚至与人相联系，从而打造了一个万物万联的智慧世界。在这样的时代背景推动下，基于物联网技术而建立起来的计算机仿真技术、传感技术以及三维成像技术有了进一步发展，使虚拟现实技术为使用者提供一个可看、可听和可互动的“沉浸式”空间环境成为可能，其应用领域随着物联网技术的发展也在不断地扩展。博物馆作为一个国家文明发展的重要见证，不仅仅是文物展出和储藏的空间，还承担着向大众和社会传播历史文化的责任，对于我国的教育和文化事业至关重要。因此，它更需要采用先进的科技手段以达到更好的科普效果。2021年，国家文物局官网发布的《关于推进博物馆改革发展的指导意见》提出，实施 “博物馆+”战略，通过互联网传播等方式盘活馆藏资源，这为博物馆的发展指明了方向。

1 虚拟现实技术概述

虚拟现实（Virtual Reality， VR）是一门集仿真技术、人机接口、传感技术、网络技术等于一体的综合性的信息技术。它可以创建一种“视觉+听觉+触觉”的虚拟环境，是一种实现多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真［1］。这样的仿真技术使虚拟现实技术拥有三大核心特点，即交互性、沉浸性和构想性的“3I”特征［2］。其类型按照技术的不同，可分为沉浸型、简易型、共享型和增强型。其中，沉浸型是一种高级又相对复杂的系统，起步晚，但应用前景广［3］。目前来看，虚拟现实技术的应用主要体现在虚拟景区、虚拟历史遗迹等方面。作為本文研究的重点博物馆空间，其应用早在2015年就已有先例。世界四大博物馆之一的大英博物馆曾推出了一种全新的互动展览方式。用户通过控制器就可查看馆中的藏品，甚至可以感受触摸的感觉，这为虚拟现实技术在博物馆空间设计提供了好的样本［4］。

2 博物馆空间设计应用虚拟现实技术的必要性

2.1 空间展示形式缺乏新意

博物馆空间展示形式是展示内容“物化”和“落地”的关键环节，是观者与展示内容沟通的桥梁［5］。当下大多数博物馆的空间展示形式停留在传统单一的静态展示，通常在展品一侧的标签上加上大段晦涩难懂的文字说明，或者在展陈中设置玻璃、围栏等，以平铺直叙的方式阐述原理或介绍其发展历史。这样既阻碍了观者与展品之间的沟通，又十分枯燥，很容易导致观众失去阅读和参观的兴趣。

2.2 空间展示形式与内容不协调

博物馆空间展示形式与内容的关系是既独立又统一，二者是一个不可分割的整体，内容的展示需要借助形式这个载体，同时形式的选择取决于展示内容。然而，我国大部分博物馆展陈设计缺乏对内容的深入了解，对于展示形式是否满足展品的展示需求缺乏考虑，使得设计出来的展示空间往往存在形式与内容不协调的问题，观者在参展后，对获取的信息也是一知半解。

2.3 情感化设计不足

情感是参观过程中最为不可或缺的环节，它源于观者与展品之间所产生的共鸣，这是由知觉体验引发的最高层次体验，让人们可以了解展示背后设计者所表达的精神内涵。然而，在大多数博物馆空间设计中，设计者缺乏对设计对象定位的观念，忽视展品与观者之间的交互问题，使观者与博物馆空间处于被割裂的状态，导致观者无法达到情感层面的共鸣。

3 虚拟现实技术在博物馆空间设计中的应用分析

虚拟现实作为一种可以辅助博物馆空间展示的技术，最大的优势就是弥补传统展示中诸多的缺憾，使观众不但可以简单了解相关知识，还可以融入展览后与展品进行互动，体验展品背后的历史和文化［6］。如何正确地将其应用到博物馆空间设计中，是此次研究的重点。本文在分析博物馆现状问题的基础上，提出了3条与其相适应的应用原则并以相关实例加以说明。

3.1 应用原则

3.1.1 重视展示内容策划原则

展示内容是空间设计定位和创意的根本，是升华内涵的基础，因此在策划展示内容时切勿随大流，应紧扣自身的特点，在此基础上结合虚拟现实的特点，进行合理的虚拟现实展项设计。在这个过程中，要注意两点：（1）要分清虚拟现实技术与多媒体技术的差别，避免照搬以往的设计思路；（2）切勿过分追求新颖，应该基于自身特点，合理应用虚拟现实技术。

3.1.2 展示形式与内容相一致原则

博物馆空间设计过分追求展示形式的视觉效果，可能会导致与内容相脱离，使得空间形式成为内容的牢笼。在虚拟现实展现设计中，要避免形式与内容不一致的问题，采用的虚拟展示形式是否符合内容、是否符合自身的环境是首先需要考虑的［7］。另外，基于展品本身的特征，每个品类的展品对形式的需求不同，因此，在应用虚拟现实技术时，应选择与内容相适应的形式。

3.1.3 情景营造的逼真性原则

场景的真实感越强，观者的代入感和体验感就会越强烈。如何打造虚拟场景的真实性，主要通过以下几点：（1）虚拟展示项目需要与真实世界的数据体系相同，不然会造成观者的认知偏差；（2）提高观者与场景交互的自然性，将相关信息实时反馈给体验中的观者并精简交互动作；（3）利用情感仿生代理引起观者的情感共鸣，通过模拟现实世界人的行为动作，实现与人自然亲切的交流。

3.2 应用实例

目前，我国博物馆的设计中虚拟现实的展现主要体现在实境和虚境两个方面，二者各有侧重，互相成就。其中，实境指的是虚拟游览现实存在的展品或博物馆。首先是展品的虚拟，最具有代表性的实例就是上海豫园的VR敦煌展。通过虚拟现实技术，在敦煌众多石窟中，选择6个最具代表性的石窟进行了艺术创作，为观展者打造一个既真实又梦幻的景象，观众可以领略悠久灿烂的中国文化。观者只需带上VR眼镜，就可清晰地看到莫高窟壁画中的细腻之处，它会依据观者目视点的移动以及壁画和穹顶上的标记点，将壁画中的飞天佛像、山水鸟兽等画面降落在观者面前。另外，长廊的墙面通过影像融合技术被制作成了4幅具有代表性的壁画。画中的“九色鹿”等似乎要从墙里跳跃而出。地面还设置了互动技术。通过雷达捕捉和系统识别，观者每走一步，脚下就会生出一团粉色桃花。此次展览的成功举办，一方面使不能移动或者不便移动的文物，实现了跨地区的展出；另一方面，让观者可以更加细致地了解到不能近距离观看的文物。

实境的虚拟现实还有一种更为常见的方式，即线上对博物馆进行虚拟，使人们足不出户就在博物馆的海洋里徜徉。为了让更多的观众走进博物馆，“云展览”逐渐成为博物馆服务的新形式。例如：广东省博物馆通虚拟现实技术和全景技术将展馆“搬运”到线上，打破了线上与线下、时间和空间的界限。人们只需打开广东省博物馆的网站，进入虚拟展厅，就可以观看该馆精心布置的29个虚拟展览，有粤藏宋元书画展、中国水陆画展、红楼文化展、广作家具展以及潮州木雕展等。通过鼠标操作和画面提示，观者可进入馆内，360度转换视角，细致观察玻璃背后的展品。这既可以让人们隔着屏幕一览文物的风采、感受文化遗产的魅力，在拉近人与藏品距离的同时，还可以让传统文化插上科技的翅膀，让文物“活”起来。南越王墓博物馆采取同样的方式，将墓室虚拟展示在线上，让因保护文物而无法亲身体验的游客可以感受南越王墓的风采。

中国的文化遗产极为丰富，其历史文化价值更是吸引了来自五湖四海的无数游客［8］。然而，对于那些因为历史原因和技术原因，观者无法观看的文化遗产，博物馆可通过虚拟现实技术将其带到观者面前。因此，博物馆空间中虚拟现实技术展示的虚境是指已经不存在或者未开发文物的复原。例如，中国园林博物馆开展的《“看见”圆明园》，该展览借助虚拟现实技术对因被毁已不存在的圆明园中的正大光明、勤政亲贤、方壺胜境、西洋楼、海岳开襟等26个景区，以“园居理政”“畅襟仙境”“西风东纳”三大主题进行了复原，通过实体搭建与VR结合的方式，再现万园之园的恢宏景色，使观者在展厅中看到“再现”的历史场景，从而获得沉浸式的虚拟游览。和以往展览的不同的是，游客除了可以身临其境般看到园林之景、建筑物外，还可以观看园内各种各样的藏品，包括清代官方建筑图纸复制品、奥地利艺术家以复原成果为基础绘制的系列铜版画作品等。此外，博物馆为游客展现皇家对寻找桃花源意境在园林上的表达，在一层大厅以圆明园四十景之一的“武陵春色”为蓝本，设置了一处园林艺术体验中心。

对因特殊原因仍未被挖掘的秦始皇地宫进行的虚拟现实还原以及近年来湖南省博物馆推出的《国宝迷踪》项目，都运用了虚拟现实技术。其中，《国宝迷踪》是虚境空间的展示，是目前国内最大的VR历史博物馆体验项目，由虚拟动点联合虚境科技共同打造而成。该项目通过66台虚拟动点的OptiTrack主动式红外摄像机定位还原了这场时空旅行，并在途中加入1∶1复原好的14组文化道具，让人们通过识别影像穿越到过去，置身于晚商的厅堂，依靠视觉和动作的捕捉技术，身临其境般来回走动，观赏精美青铜器的同时，需要完成寻宝任务，找到因时空错乱丢失的西汉漆盘，之后再由时光穿梭机一步步带领人们穿越不同时空完成节点任务，直到找到漆盘并让其重回西汉。此项目以宏大的视角和逼真的感知再现了那个时期绚烂多彩的文明，不仅可以让人们深刻体会晚商至西汉时期的生产生活场景，还可以让人们亲手触摸到这些文物，感受其纹理和外观，甚至可以体验到逼真、刺激的弓弩战争。从侧面可以看出，它的落地，正是科技与传统文化融合的标志，成为了历史博物馆展陈方式的重要里程碑。这也更加说明了虚拟现实技术在博物馆空间设计中的应用不仅可以弥补传统展示的不足，在丰富其表现形式的同时，还能加强观者与展品的交流与互动。

4 结语

目前，虽然虚拟现实技术在博物馆空间设计中的应用并不多见，且多视为博物馆空间设计中填补传统展示漏洞的手段，视觉效果的表达上也处于起步阶段，需要借助相关硕大和笨重的设备才能实现，但是它的发展前景十分可观，未来可能会引起一场展览方式和艺术表达上的变革。另外，虚拟现实技术集成了多种新兴技术和设计理念，未来在博物馆展项设计过程中可能会遇到更多的挑战。

参考文献

［1］王希凝，黄海燕.基于虚拟现实技术的博物馆展示设计［J］.大众文艺，2014（1）：76-77.

［2］韦艳娇.沉浸式虚拟现实课堂设计方案研究［D］.上海：上海师范大学，2017.

［3］李金文.虚拟现实技术在博物馆展览中的应用［J］.中国信息化，2017（11）：77-79.

［4］王旦.课堂的拓展：中英博物馆教育比较研究［D］.无锡：江南大学，2017.

［5］邹昱丰.论虚拟现实（VR）技术在博物馆空间艺术设计中的应用［D］.苏州：苏州大学，2017.

［6］卢凯风.虚拟现实技术在博物馆展示中的应用研究［J］.大众文艺，2018（16）：54.

［7］马萌.虚拟现实技术在博物馆展陈设计中的应用［J］.文物鉴定与鉴赏，2018（5）：123-125.

［8］王圣洁.虚拟现实技术在博物馆展示设计中的应用研究［D］.无锡：江南大学，2018.

（编辑 王永超）