档案数字展厅的开发与实践研究

李宝玲　郭立鑫

关键词：中福公司；档案史料；档案展览；数字展厅；虚拟现实；叙事建构；创意；文化传播

数字展厅是利用数字技术构建的展览空间，它满足用户在网络或者特定的软件环境中进行浏览和互动，使得用户在虚拟世界里，近距离感受档案独特的文化魅力，全方位了解档案蕴含的历史知识。因此，数字展厅在降低实体布展成本、提高布展效率、减少实体档案损害风险的同时，也推动了档案展品的文化传播，是未来“元宇宙”环境下档案策展的重要应用。

1 代表性数字展厅案例调研

近年来，国内档案馆在积极开展档案虚拟展览研究，[1]但从收录论文来看，停留在理论层面研究居多，展厅系统开发和应用实践研究偏少。本文选取国内博物馆、档案馆等领域的代表性数字展厅案例，从展厅功能、叙事方式、呈现形式等进行剖析，提取共性特征，为开发数字展厅系统和搭建档案数字展厅提供借鉴。

中国国家博物馆数字展厅目前设有七十多个不同专题的虚拟展厅，总体呈现技术先进，内容丰富，观众能够与艺术品和文物进行放大、旋转等互动，视觉、排版、配色、字体大小等感受良好。苏州非遗数字博物馆数字展厅搭载于苏州非物质文化遗产信息网，设有实体全景展厅、精品3D展厅和专题展厅，3D展厅对82个非遗作品进行图文详述及三维建模展示，并配有普通话和苏州话讲解。中国传统音乐录音档案数字展厅基于H5技术，区分古代音乐、民间歌曲、曲艺音乐等9个主题，每个主题下展示了不同艺人不同曲目的录音档案，可在线播放展示。中国第二历史档案馆数字展厅采用纯3D虚拟打造，建筑装饰风格唯美，分为多个专题，展品可在墙壁、陈展柜上进行展示，并可以自由更换。

2 数字展厅的典型特征

案例調研中的数字展厅属于H5线上展厅，包含了文件、图片、音视频、实物多种类型展品，涉及不同领域。从布展效果看，数字赋能展陈空间，能够让展品释放出强劲活力，视觉效果的体验魅力和展陈内容的创意呈现，使得参观者能够收获数字化体验的乐趣，实现了档案展品与数字技术的完美融合，总体有五个特征值得借鉴。一是观展便捷化。通过在展厅界面底部或侧面设置浏览导航，让观展快捷方便，一键式到达感兴趣展览版块，观众更具选择权。二是展品建模化。案例展厅普遍采用立体化建模或呈现手法，全方位展示展厅及展品特点，展厅和展品立体化特色，增强了展品的生动性、观赏性、趣味性。三是展厅全景化。大部分云展案例均是以实际展览为依据，基于H5三维网页技术，展示信息存储在云端，通过VR全景展厅实现与实物场景一体化，部分采用虚拟人等技术，来提供高度真实的现场体验。四是叙事主题化。基于展览主题，案例均对实物及图片档案素材进行筛选，形成不同子主题素材集合，每个子主题再按照展陈大纲的构建需要，结合云展规模，对展品进行取舍，最大程度诠释展览主题。五是策展流程化。案例展厅制作流程大致为四步：即叙事准备、数字还原、引擎支撑和功能开发。

3 数字展厅系统的开发逻辑

本文以此为基础对数字展厅系统进行整体设计，通过空间可视化技术和大数据技术，集成VR、AR、MR和XR等，实现用户“自主交互式布展”“安全可控下发布”“素材增长式管理”“三维沉浸式观展”等功能，以先进数字技术推动档案资源开发利用方式转型升级。

3.1 应用架构。本文搭建的数字展厅系统，以WebGL、JS和HTM5空间可视化技术以及3R虚拟交互技术为核心，在顾及本机调度、内存优化、实时网络传输能力、Web三维呈现能力等性能基础上，对三维数据空间索引、三维数据压缩传输、Web3D数据展示、三维LOD调度等相关算法进行深度优化，其系统应用架构如图1所示。

3.2 技术结构。展厅系统充分考虑不同档案展厅需求，以前后端分享模式开发，其技术结构如图2所示。系统前端使用JavaScript语言以及Vue.js框架开发，并引入TypeScript开源编程语言，保证即使在业务复杂度高的情况下，前端程序依旧能够保障代码的标准性和可靠性。系统后端使用Java语言以及Spring Boot框架开发，支持微服务。开发语言及框架支持标准HTML5，支持云原生架构方法，在单个应用中可包含众多松散耦合且可单独部署的小型组件或服务，前后端之间使用WebAPI进行通讯。

系统最终部署时，以Nginx、Gateway相结合的方式，即以高性能的HTTP反向代理web服务器和网关组合形式，为用户提供稳定可靠的分布式服务，支持快速扩容、故障转移等。展厅系统以Nginx反向代理为统一通讯入口点，同时也作为前端应用的代理服务器，结合负载均衡以解决在线用户较多时可能会面临的访问压力，通过Gateway为前端提供数据及应用服务，在系统运行过程中自动进行健康检查，引入熔断、限流、重试等机制，防止出现服务雪崩情况，保障数字展厅系统的安全稳定运行。

3.3 系统功能。数字展厅功能包括系统登录、个人中心、展厅创建、展厅发布、展厅观展五部分。系统登录设定以账号密码进行验证登录，拉取个人信息并缓存登录状态及个人信息；个人中心设定以用户自身工作台形式，管理展厅项目、展厅素材、装饰模型、装饰图、开场动画等；展厅创建设定为模板中心及虚拟布展，打开模板中心可选择不同风格预设模板，并使用模板进行建展，通过布展大纲将展品拖放到三维空间中的占位符上，并设置展厅环境隔断墙、装饰图、装饰模型，添加背景音乐，设置观展路线，营造展厅美感及层次感效果；展厅发布是三维场景中布展完成后，以三维场景画面作为展厅的封面缩略图保存并发布；展厅观展是实现不同权限用户观看相应虚拟展厅功能，从不同角度了解展品的交互过程。

4 历史档案数字展厅的应用实践

“中福公司档案史料展”使用数字展厅系统，面向用户不同需求，优化现有技术路线，按照数字展厅搭建标准流程，建构中福公司档案独特叙事方式，让历史档案展览走向和展线通透绵延，更富有韵律和节奏感，最后以创意呈现实现展厅环境和风格与建筑空间、展览内容的完美结合。

4.1 技术优化。数字展厅的搭建路线有两种。一是现实展厅基础上的数字展厅，即通过照相机对现实展厅场景进行不同角度拍摄，而后根据照片参考建立基本模型，再利用后期技术加工渲染，最后形成360度任意视角的数字展厅。二是基于三维引擎的数字展厅，即根据展览内容需求，通过三维建模技术，搭建虚拟场馆，而后进行素材贴图、烘焙光照等，搭建720度任意视角的虚拟展厅。前者建立的数字展厅数据体量小，云上观展时网络吞吐小、访问速度快，因此对访问主机配置要求低，缺点是需要以实体展览为基础，无法实现真正意义的沉浸体验；后者建立的数字展厅采用“元宇宙”应用技术，展厅细节表现细腻，支持穿戴设备，沉浸感强，缺点是数据体量大，云上观展时网络吞吐大、访问速度慢，对用户主机配置特别是显卡级别要求高。

本文运用数字展厅系统，在“中福公司档案史料展”的应用实践中，对两者技术路线进行优化融合。首先，面向穿戴设备和专业用户，搭建基于三维引擎的虚拟展厅，用于沉浸式体验；其次，面对普通用户，对搭建的虚拟展厅进行全景化，生成基于虚拟展厅的全景展厅，用于快速体验。两者的结合有效弥补了单一技术路线缺点，观众可按观展需求和所持设备进行自主选择，以达到不同体验效果。

4.2 搭建流程。历史档案不同于其他档案或展品，它是特定历史主体各类活动的记录集合，具有来源复杂、涉及面广、内容丰富、形式规范等特点，因此在数字展厅构建过程中应充分结合历史档案特点，吸纳案例数字展厅优秀特征，力求策展主题立场鲜明，在尊重历史档案原貌前提下，采用先进的三维引擎，通过建模和烘焙，营造出历史厚重感和现代科技感，使档案展品既严肃又活泼。本文“中福公司档案史料展”搭建流程如图3所示。

该流程包括八个步骤。第一，展厅策划，对馆藏历史档案资源进行筛选，开展数字展厅用户需求和技术需求分析，确定展品素材、叙事方式和展厅主题。第二，素材建模，数字展厅模型采用多边形建模，使用3ds Max对展厅的墙体、展架及展品进行三维建模，形成展厅资源库。第三，导入引擎，将3ds Max制作的模型素材及灯光贴图等资源导入Unity3D引擎，添加操作交互脚本，设置浏览和漫游方式。第四，搭建展厅，根据展厅主题添加展览大纲，形成大纲目录列表，并选择要展出的素材，为每个大纲关联展品素材。第五，素材烘焙，使用数字展厅系统进行灯光操作，烘焙光照贴图，并运用动态实时全局光照，提升展厅环境质感。第六，功能添加，添加虚拟漫游和交互功能，使观众可选择观展路线和自动漫游，并能控制在展厅中的移动、视角旋转、展品详情查看、视频播放、自动解说等功能。第七，全景转化，在发布虚拟展厅后，使用虚拟相机进行全景拍摄，确定参展点位和讲解展品，生成360度全景数字展厅。第八，展厅发布，线上面向不同用户需求，发布三维展厅和全景展厅，线下使用XR技术，使用可穿戴设备实现用户与数字展厅的人机结合及交互。

4.3 叙事建构。叙事建构包括选题选材、知识大纲、展品阐释三个方面。在选题选材方面，按特色和价值选择历史档案素材。[2]“中福公司档案史料展”选材中福公司历史档案，该全宗形成于1897年至1956年，保存完整、主体多元、内容丰富，真实记录了河南第一家中外合资企业、第一条铁路、第一所高校的建立与发展，在不少方面填补了河南近代煤炭工业发展研究领域的空白，也展示了中国共产党带领河南早期产业工人开展反帝大罷工的胜利壮举。因此，“中福公司档案史料展”定位为数字史料展，即通过档案展览形式还原历史、再现历史。在知识大纲方面，制定展览组织方案、收集展览素材、撰写展览大纲及脚本等。本文在本体理论指导下，对4 485卷中福公司历史档案素材进行知识化管理，析出不同档案展品主题集，构建能够支撑整个展览的档案知识体系，并选择连贯性较强、特色较明显的主题作为叙事主题，生成展览大纲，以期用代表性的档案展品进行历史叙事脉络串联。[3]最终，“中福公司档案史料展”确定为“1+6”叙事大纲，即1个序厅总叙事、6个子厅分叙事。子叙事主题包括“福公司在焦作”“福中总公司的成立”“中福公司的成立”“矿业教育”“道清铁路”“特别能战斗”，各子叙事主题按时间脉络，以丰富翔实的文书、图片、音视频等档案展品还原历史故事，展示历史文化。在展品阐释方面，“中福公司档案史料展”各主题展厅的重点展品阐释包括展品本体信息描述、文字解读和语音讲解。同时，除了文书、图片档案展品外，展厅还增添了与叙事主题相关的音视频史料、3D图像等信息，比如人物访谈、影视剪辑等，辅助用户深度理解展厅主题。

4.4 创意呈现。场景设计方面，“中福公司档案史料展”整体场景采取主题定制风格，序厅以青铜色系大门搭配太行山脉地形，使用石碑镌刻文字方式介绍展厅的整体概况；前三个主题展厅使用鞠衣、紫檀、象牙白、精白色调材质，陈列中福公司经营、生产、管理等档案展品，展示中福公司厚重的发展历程；矿业教育展厅使用水泥灰瓦民国时期学校建筑，展厅中央悬挂名家题词，展示矿业教育的办学方针、师资队伍、学业水平等；道清铁路展厅使用旧式蒸汽火车模型作为展厅建筑，火车内部有座椅、茶水间等，让观众进入展厅就如同登入民国时期绿皮火车一般；特别能战斗展厅以弘扬红色革命文化为目的，以国画暗红为主色调，使用大型金属浮雕和鎏金题字，让观众参展时自觉肃然起敬，心生缅怀之情。不同展厅场景间使用主题导航或时空穿梭门实现转场效果，方便观众在不同展厅移动。所有展厅场景入场均使用过场动画，引导观众了解该主题展厅的主要内容，同步实现展厅数据的本地加载。

展品展示方面，“中福公司档案史料展”以立体化、沉浸感、多样化的呈现为主，依据档案展品的内容属性，展品有图文展示、音频展示、视频展示、三维展示。图文展示通过档案展品与文字简介的排版设计，观众在参展时可以点击图片或触发讲解，获取体系化的档案展品知识；音频展示通过剪辑展厅主题相关的音频资料，比如矿业教育主题使用了焦作工学院校歌及古典背景音乐，营造具有年代感的听觉体验；视频展示将主题相关的影视作品进行编辑，帮助观众深入了解展厅拓展性知识；三维展示将部分档案珍品进行三维建模，观众可以立体化全方位鉴赏，近距离感受历史档案的视觉魅力。

用户体验方面，六个主题展厅均以触发观众的听觉、触觉、力觉、视觉等感知为目的，再借助VR眼镜、手柄、头盔来实现数字展厅与人体动作的互动呼应，增强展厅的沉浸感和交互性。每个主题展厅都设置有历史档案知识问答，观众可在虚拟展厅中自行移动自由浏览，也可点击或用手势翻阅感兴趣的档案展品，人体方向感明晰，灯光效果实时变化，如同在真实展厅观展。佩戴VR设备后，若以观众视线落点为基准，展厅高度可达5米，总面积超过1 000平方米，观众视野通过陀螺仪传感器可实现水平和垂直双向360度观测，以此形成宏伟壮观的视觉冲击，带来超越现实的体验感。

5 结语

档案数字展厅的开发和实践在构建城市记忆、展示馆藏珍宝、还原历史场景、开展教育培训、实现人机互动等方面都具有积极意义，能极大提高现有数字档案馆的服务能力和用户体验。同时，档案数字展厅的建设需要体系化的档案知识支撑，这要求档案工作者既要关注数字展厅系统开发，更要加大档案资源的考证与研究，深度挖掘档案蕴含的潜在知识，以独特的叙事方式，找到档案资源内容与数字呈现技术的最佳结合，实现叙事方式驱动创意展示，才能充分发挥档案资源在文化传播中的独特价值。

（作者单位：河南省档案馆 李宝玲，硕士，副研究馆员，副馆长，国家级档案专家；郭立鑫，馆员，副处长来稿日期：2023-10-13）