虛擬現實技術在博物館的應用前景

　　VR技術也被稱為虛擬現實技術，是近些年國內外科技界關注的熱點話題，其在博物館文物保護領域擁有著其他科技手段無法比擬的優越性。兩者的交叉滲透，不僅促進了數字技術研究開發，也創新著文物修復的手段和科學保存的方法。可以說，VR 技術研究使博物館在文物保護和展示方面都取得長足發展，應用前景廣闊。

　　關鍵詞：文物修復,博物館,虛擬現實技術

　　隨著社會的不斷發展，科學文化的不斷進步，人們對文物保護的理解在不斷地更新，對文物修復要求和認識、應用的理念也在不斷變化。如今，預防性保護已成為文化遺產保護的共識，修復的科學性、最小干預性、可辨識性等原則也為學界普遍接受。作為肩負文化傳承重任的博物館，無疑要在文物的有效保護與積極開發中尋找平衡點。

　　我想，透過現代化的VR 技術手段，在保持文物原貌或現狀的基礎上，拉近文物與普通大眾的距離，無疑將成為促進我國文博事業健康、有序、長效發展的一個重要抓手。那么，什么是VR 技術呢?

　　一、VR 概念及基本原理

　　簡單來說，VR(virtual reality)技術，又稱幻境或靈境技術，是借助于計算機技術及硬件設備，實現一種人們可以通過視、聽、觸、嗅等手段所感受到的虛擬幻境，最大限度地給予使用者各種直觀而又自然的實時感知交互手段。

　　正如其他新興科學技術一樣，虛擬現實技術也是許多相關學科領域交叉、集成的產物。其中，虛擬現實中的“現實”泛指在物理意義上或功能意義上存在于世界上的任何事物或環境，它可以是實際上可實現的，也可以是實際上難以實現的或根本無法實現的。而“虛擬”是指用計算機生成的意思。因此，虛擬現實是指用計算機生成的一種特殊環境，人可以通過使用各種特殊裝置將自己“投射”到這個環境中，并操作、控制環境，實現特殊的目的，即人是這種環境的主宰。

　　大體來說，虛擬現實系統主要由以下五個模塊構成。

　　檢測模塊，檢測用戶的操作指令，并通過傳感器模塊作用于虛擬環境。

　　反饋模塊，接收來自傳感器模塊信息，為用戶提供實時反饋。

　　傳感器模塊，一方面接收來自用戶的操作命令，并將其作用于虛擬環境，另一方面將操作后產生的結果以各種反饋的形式提供給用戶。

　　控制模塊，對傳感器進行控制，使其對用戶、虛擬環境和現實世界產生作用。

　　建模模塊，獲取現實世界組成部分的三維表示，并由此構成對應的虛擬環境。

　　其特征主要表現在以下幾個方面。

　　1. 存在感，即用戶感到作為主角存在于模擬環境中的真實程度。理想的模擬環境應該能達到當使用者全身心地投入到計算機創建的三維虛擬環境中時，其難以分辨虛擬與現實真假的程度。

　　2. 多感知性。所謂多感知性是指除了一般計算機技術所具有的視覺感知之外，還應有聽覺感知、力覺感知、觸覺感知、運動感知，甚至包括味覺感知、嗅覺感知等。理想的虛擬現實技術應該包含一切人所具有的感知功能。

　　3. 交互性。指使用者對模擬環境內物體的可操作程度和從環境得到反饋的自然程度(包括實時性)。例如，使用者可以用手去直接抓取模擬環境中虛擬的物體，這時手有握著東西的感覺，并可以感覺物體的重量，視野中被抓的物體也能立刻隨著手的移動而移動。

　　4. 自主性。是指虛擬環境中物體依據物理定律動作的程度。例如，當受到力的推動時，物體會向力的方向移動、翻倒，或從桌面落到地面等。使用者通過傳感裝置直接對虛擬環境進行操作，并得到實時三維顯示和其他反饋信息。

　　二、VR 技術在博物館的應用前景

　　文物是人類歷史發展過程中遺留下來的寶貴遺產，是現代人了解古人利用自然、改造自然的重要橋梁，更是我們寶貴的精神財富。博物館作為文物的收藏單位，無疑肩負著文物保護、展示的雙重職責。

　　而館藏文物資源的珍貴性、稀缺性及其易損傷性決定了文物的實體絕不可能為普通大眾所廣泛接觸，但是在特定環境下，通過VR 技術營造的虛擬幻境則能讓普通人更為真切地“觸碰”文物，感受其真實存在。

　　1. VR 技術可通過虛擬實景和虛擬虛景兩種方式實現在線展示、“異地參觀”

　　虛擬實景技術是指利用虛擬技術游覽實體博物館，即博物館借助文字、語言、圖像、視頻等展現方式，通過移動終端為公眾提供動態信息查詢、展覽查詢及參觀路線等多種輔助導覽的服務方式，達到使用者不必“實地探查”，只需要在終端設備上進行簡單操作，就能對參觀對象擁有較為全面了解的效果。

　　虛擬虛景技術主要是對已經湮滅了的遺址、建筑進行場景復原。利用VR 技術，通過考究布局，運用聲、光、電等高科技手段動感顯示、復原模擬古人生活生產場景，給參觀者身臨其境、穿越古今之感。而且隨著網絡技術的發展，特別是一些手游軟件的開發利用，更是使虛擬虛景技術在博物館的應用成為一種潮流趨勢。

　　2. 文物藏品信息資料的保存與共享

　　相較于在展廳陳列柜中展示的部分文物外，許多博物館庫房更是存放著數以萬計、乃至數十萬計的文物藏品。顯然，對于這些可移動文物，由于種種原因，其信息資料尚不完全，其價值尚未開發，其意義尚無法體現，其交流傳播尚無從談起。而虛擬現實技術提供了脫離文物原件來表現其重量、觸覺等非視覺感受的技術手段，我們可以通過對文物實體的影像數據采集手段，建立起三維或模擬數據庫，一方面實現瀕危文物資源的科學、高精度和永久的保存;另一方面，可以利用計算機網絡技術來整合文物資源，促進信息交流傳播，實現資源共享，真正使文物成為全人類的共同財富。

　　3. 文物個體的修復與利用

　　文物保護修復是博物館工作的一個重要研究內容。在館藏文物當中存在著大量易損文物，如果處理不當，就可能造成無法彌補的損失。而將VR技術應用在文物修復中則可有效避免這一情況的發生。

　　VR 技術在完成信息的初步采集后，可根據實際需要，模擬多種數字化修復方式和方法，再現修復過程中的各項環節，從而檢驗修復理念、技術和手段的可行性，提高文物保護修復的精準度。

　　具體說來，其步驟應包括：

　　(1)數據錄入：通過三維掃描，獲取待修復文物的數字化數據，并對數據庫中的各類數據進行描述和歸類整理。

　　(2)虛擬復原：利用計算機程序，結合先前修復范例，在虛擬現實系統中按照文物類型特征進行自動尋找、拼接。如果復原成功，那么就可通過VR 技術直接展示。如果修復失敗，亦可把三維模型存入數據庫，作為參照對象進行對比分析。

　　(3)實體修復：按照修復原則，從多種復原方案中選擇最為合適的一種，對文物進行顯示修復，保證文物修復的正確性。

　　此外，對于一些建筑本身即為文物保護單位的博物館而言，類比文物修復，VR 技術的應用更多了一層現實意義：傳承建筑文化，保護古建安全。

　　傳統的古建筑保護和修復手法，需要投入大量的人力、物力和財力，且效率低下，在保護修復的過程中更有可能造成二次破壞。而利用VR 技術和高速三維掃描設備，可以快速對需要修復的古建筑建立詳細的立體影像，提供準確的定量分析，建立三維數據庫，保存文物建筑的各種空間關系，為選擇最佳的古建筑修繕保護方案提供視覺和數據方面的直觀依據。

　　三、結語

　　伴隨著計算機科學和網絡的發展，VR 技術在博物館文物保護方面正扮演越來越重要的角色。可以說，VR 技術不僅能夠很好地踐行現階段“保護為主，搶救第一，合理利用，加強管理”的文物工作方針，對破損文物進行虛擬修復，促使文物壽命得以延長;而且能最大限度地存留文物承載的歷史文化信息，并從多角度展示文物信息，促進文物信息的交流。我相信，VR 技術在文物保護領域的成功應用，必將使博物館在文保方面跨上新的臺階，取得長足進步。

　　參考文獻

　　[1] 李德仁《虛擬現實技術在文化遺產保護中的應用》，《云南師范大學學報(哲學社會科學版)》2008 年第7 期。

　　[2] 王小峰《淺析虛擬現實技術應用的重要意義》，《中國西部科技》2009 年第12 期。

　　[3] 孫霖楠《數字技術之于文物修復的意義研究》，《考古與文物》2010 年第1 期。

　　[4] 周鼎《VR 技術在地震后文物建筑修復設計中的應用》，《蘭州理工大學學報》2011 年第9 期。

　　[5] 李靜生《文物修復理念探討與實踐》，《中國文物科學研究》2012 年第3 期。

　　[6] 楊蘊《淺談3D 打印技術在陶瓷類文物修復和復制中的應用》，《文物保護與考古科學》2015 年第5 期。

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