虚拟博物馆在现行网络可行性探究

李景常 （鸦片战争博物馆 广东 东莞 523000）

虚拟博物馆（Virtual museum）或数字博物馆（Digital museum），是以博物馆为主题，结合电脑多媒体技术应用的展示平台。虚拟博物馆具有自由浏览与简易交互的优点，可收藏任何可被数字化的事物，而信息可以在网络上不断地被更新与提供服务，通过信息技术设计类似于传统的博物馆型态，并提供全新展现方式与参观体验。依据“数字典藏与数字学习国家型科技计划”《技术汇编》将此定义为：以“数字化”的方式，将各种器物、标本及文件等典藏数据，以高分辨率扫描、数字化拍摄、三度空间模型虚拟作等技术加以数字化与存储，并通过网络完整呈现实体博物馆所应具有的展示、收藏、教育和研究等功能1。本文只搜罗虚拟博物馆在网络运行现行实现方式，至于虚拟博物馆其它实现和应用方式，在此将不作讨论，另鉴于国内网络带宽的限制，国内大部分博物馆采网页二维方式来实现，随着VRML技术出现，开始出现使用该技术制作的虚拟博物馆，现从造模方式可将其分为三类：一类是三维激光扫描，可以从真实世界中真实的、直接的、高精度的、数字矢量话的采集到三维视景的三维实测数据，进而使虚拟现实跨越到三维精确数字化的仿真视景；一类是利用三维建模软件进行手工建模，原理是对该建模物体前后左右上下拍6张照片，并利用照片在3D建模软件里进行手工建模和贴图，精度取决于拍照好坏和手工制作；还有一类是非三维仿真类，主要是使用全景图，这里只讨论360°全景图，因为效果比较接近现实，原理由鱼眼镜头相机拍照并使用全景拼接软件合一张全景图，然后使用专门的浏览器观看。

一、虚拟博物馆场景制作方法，与网络带宽匹配调查

据《中国互联网上网测速报告》显示，中国网民的平均上网带宽达到3.2Mbps2，下载速度理论上400KB/s，以下载200M的文件为例，将使用8分半钟，因此制作博物馆这类大型场景所产生大量数据是现行网络不匹配的。现在讨论制作场景时使用上述三种方法情况产生结果如下：1.三维激光扫描，虽然模型精度高，但点云G级数据量庞大，尤其是场景这样的大型物体，场景越大数据越大，设备及软件制作费用昂贵，解决的唯一方法是使用软件对模型适当删减点密度，并进行平滑等优化处理，以减少数据量，但国内这方面软件少而不成熟，所以现阶段使用三维激光扫描制作虚拟场景，并在互联网发布的是不理想，而使用三维激光扫描技术主要在文物保护方面。2.基于WEB3D技术，有先使用三维软件3DMAX进行建模，然后再使用相应插件转换导出，或有直接使用WEB3D软件进行建模的，精度由人手操作限制，模型数据可通过烘焙压缩，以适应网络带宽，费用由建模数量和数据质量来决定。3.全景图制作，旅游区由多张全景图组成，由鱼眼镜头拍摄多张（一般8张，60°各一张，加上顶部和底部）图片合成一全景图，达到虚拟现实场景的效果，成本低，制作周期短，数据量看照片精度和加入场景的元素的数据量决定。

二、智能虚拟博物馆导游开发探究，与参观者交互

搭载虚拟博物馆展览场景底下，实现与参观者交互的虚拟导游，首先是创建一个虚拟角色，就是创建一个虚拟讲解员，1.三维人体扫描，费用昂贵，制作虚拟博物馆参观方面较少使用，主要是因为对虚拟讲解员的精度要求不高，且数据量大，不易在网络上运行而不被取用；2.真人录像，虽然比较亲切，但视频数据量大，交互方式单向、单一（只能固定讲解相关内容，用户不能参与），而且需要一名真人进行实时录制；3.软件三维造模，通过3DMAX等软件进行造模，一旦完成虚拟角色模型，在任何建模的场景中重复使用，在建模的虚拟展览使用中最理想；4.活动图片配上声音，类似带声音的GIF文件，可以使用几张嘴部和眼部活动的图片与声音合成一个视频文件，实现效果是人像面部表情较僵硬，另一种是使用Crazy Talk的软件制作，只需一张图片和声音就能合成，输出视频文件，效果比较生动，以上两种方法都是实现类似真人录像的单向讲解效果，与游客交互还需要其他方法和程序完成。其次是与参观者交互方式，因为本篇讨论的是网络方式实现，所以交互方式主要是浏览者使用电脑的鼠标键盘进行交互，而交互的场所主要也是虚拟搭建的虚拟博物馆展览场景，在相应的场景位置上设置相应的介绍内容，包括语音、文字、图片、视频及三维模型，通过浏览者用鼠标点击相应位置，作为弹出窗口反馈，或使用虚拟讲解员来从旁提示，此外在开始导览前增加一个服务台，除包括基础导览外，还支持人工在线解答。由于基础导览涵括整个展区内容及支持快速查询，因此制作导览系统时，须制作包括支持动态后台数据库、模糊搜索引擎及与查找关键字匹配的快速场景定位等功能，以完善与浏览者快速交互的数据后台功能。现行交互方式除电脑外，还有移动终端三维展示，需要网络支持，或在电脑现行网络底下快速链接，可实现支持控制场景并展示相应场景三维模型等功能，以达到将移动终端变成控制手柄的效果，给浏览者带来新的体验。

三、加入虚拟社区可行性及发展本社区

最早的关于虚拟社区(Virtual community)的定义由瑞格尔德(Rheingole)做出，他将其定义为“一群主要藉由计算机网络彼此沟通的人们，他们彼此有某种程度的认识、分享某种程度的知识和信息、在很大程度上如同对待朋友般彼此关怀，从而所形成的团体。”同互联网相比，虚拟社区（Virtual Commnity）有着更为悠久的历史，最早的虚拟社区是随着BBS的出现形成的。在为客户创造和传递价值的活动中，社区（Community）是其中一个重要的内容，它和协调（Coordination）、商务（Commerce）、内容（Content）和沟通（Communication）并称为5C3。本篇讨论的是如何利用虚拟社区，发展本虚拟博物馆的影响力，首先在虚拟博物馆系统里建立虚拟社区，即支持在场景内多人在线交互模块，当中开发包括物体抽象模块、操作抽象模块、冲突检测和解决模块、用户管理及同步模块。用户管理及同步模块，用于管理参与协同设计的用户，并且根据用户情况同步场景，控制用户操作权限，例如权限足够后，开放个人3D展厅，或未展示的3D展厅，这样就需要根据用户情况同步场景；物体抽象模块，用于生成描述三维场景中的物体的标识，用于完整权限用户进行上传已制作好的三维模型的标识，如文物等；操作抽象模块，用于将用户的本地操作和远程操作抽象为具体的数据对象进行管理和维护，即授予完整权限用户远程操作，对三维模型进行管理和维护；冲突检测和解决模块，用于对冲突操作进行检测及解决，保证协同设计的正确性，即用于多个用户共同创作的3D展厅对同一三维模型操作发生冲突的检测和解决，主要根据用户权限决定用户操作的优先性和取决性；如此下来，场景多人在线交互模块将发展成为支持多个博物馆共同搭建虚拟博物馆的展示平台，在开放其共同搭建的端口下，就能形成虚拟博物馆文化体系的虚拟社区。现行的虚拟社区应用较多，有根据用户权限的角色扮演，让用户变成导游；有远程教育，多人进入平台后，分别扮演老师和学生不同角色，进行学习和训练。除此之外可以加入现行网络虚拟社区，例如腾讯，当中有即时通讯软件、博客、微博、微信等，加入后可以在其中发布博物馆活动信息，同步发布实时展览信息等，如此吸引更多观众，发展自愿者等，来扩大博物馆影响力。

四、虚拟博物馆作用与意义

1.提高博物馆的知名度，促进文化的传播；

2.借助网络手段加快了这些知识的传播、交流和共享；

3.利用多媒体技术，以文字、声音、图片、视频及3D模型等形势充分展现了博物馆内藏品所承载的知识；

4.将无法展示的景点或藏品展示给观众，例如危险地带或容易破坏的藏品，同时保护了景点或藏品；

5.用户可以足不出户，通过电脑网络就能自主地参观景区，让潜在观众变为到现场观众成为可能；

6.可以是用来进行远程教学的课堂，是广泛传播旅游和展馆文化的重要渠道；

7.发展成为虚拟博物馆社区后，可作为学术研究平台。

注释：

1.Web3D技术是实现网页中虚拟现实的一种新技术.

2.3DMAX是著名的专业三维建模软件.