探析虚拟现实技术在文物保护中的应用

杨雪

摘要：目前，我国在文物展示和保护方面还不够完善，存在着种种问题，如陈列方式单一、文物展出率低、保护手段落后等等。通过虚拟现实技术的应用，可以有效改善这种情况，促进文物展示和保护的发展。

关键词：虚拟现实技术；文物保护；应用

一、引言

虚拟现实技术又被称作灵境技术，在上世纪末期受到了广泛的关注，随着该技术研究的不断深入，为人机交互界面的发展提供了全新的研究方向，为各个领域的大规模数据可视化提供了新的描述方法。虚拟现实技术是通过计算机图形建立一个虚拟的环境，或者将现实环境输入到计算机中，从而产生虚拟环境，让用户在视觉上产生一种沉浸于虚拟环境的感觉。随着该技术的全面应用，为计算机进行多工程数据处理提供了新途径，特别是针对于大量的抽象数据。此外，该技术还有这较强的经济性，为社会带来了巨大的利益。

二、虚拟现实技术概念和关键技术

从根本上看，虚拟现实是一种全新的计算机用户接口，能够从视觉、听觉、触觉等多方面带给用户直观而自然的感受，为用户的操作提供方便，提高系统的工作效率。

虚拟现实值得是通过计算机应用形成模拟环境，如操作现场，通过多种传感器设备让用户产生一种设身处地的感觉，使用户可以和周围的环境进行自然交互，这就是虚拟现实技术。虚拟现实的特点可以总结为以下几方面：第一，存在感。可以让用户感受到环境的真是程度，良好的虚拟现实技术可以让用户难以分辨模拟环境的真假；第二，交互性。交互性指的是用户在模拟环境中，环境内物体的可操作性以及用户所感受到的反馈，例如在虚拟环境抓取物体时，用户能够感受到物体的存在；第三，多感知性。指的是不仅有视觉感知的功能，还有听觉感知、触觉感知等等，完善的虚拟现实技术应当具备人所有的感知功能；第四，自主性。虚拟环境中的物体能够根据物理定律进行运动。例如，当受到力的作用时，环境中的物体会朝着力的方向移动。

虚拟现实技术主要由检测模块、反馈模块、传感器模块、控制模块和建模模块组成。其中检测模块主要是检测用户输入的命令，将通过传感器模块将命令应用于虚拟环境中；反馈模块主要是接收传感器模块发来的信息，并向用户提供反馈；传感器模块有两个作用，第一是接收检测模块中用户发出的命令，并将命令应用在模拟环境中。第二是将模拟后的结果通过反馈的形式提供给客户；控制模块主要是对传感器进行控制，使其能够将用户、虚拟环境和现实相结合，从而达到系统的目的；建模模块是获取现实世界中的相关维度参数，建立虚拟环境。

三、文物保护现状

（一）、展出数量少

目前我国有统计的文物点大约有35万处，所收藏的各类文物数量达到1200万余件，但是展出文物的数量极少。例如在南京博物院中，藏品一共有41萬件，但是展出的仅仅只有5000余件，数量甚至不到2%。再加上在文物展览时需要投入大量的资金，而博物馆的筹资途径比较单一，难以获得大量的经费，导致展品的更换率低。博物馆中的藏品一直比较单调，也难以吸引游客的光顾，长此以往，导致恶性循环[1]。

（二）、保护手段较为落后

在文物中，有很多文物都是已损坏的，如纸质类、织绣类、漆器类等等。在长期的自然环境中，这些文物受到了大量的侵蚀，出现脆化、脱色等。仅仅通过人工临摹、修复的方法难以有效延长文物的寿命，还需要花费大量的时间。而且在大量需要保护的文物方面，也是一笔非常大的开销，在时间和经济上可行性都较差。

（三）、迁址保护损坏文物

在我国的文物中，有大量文物是不可移动的，但是很多又在交通闭塞的地区，难以进行有效的就地保护，在展出上也存在一定的困难，无法发挥出文物所具备的价值。

（四）、陈列手段单调

我国的博物馆在文物陈列方面，大多是使用“通柜、实物以及说明牌”的方式，难以准确的描绘出文物的价值，也无法吸引到游客。

三、文物保护中虚拟现实技术的使用

在文物保护中应用虚拟现实技术，能够有效解决当前存在的问题，促进我国博物馆和文物保护工作的进展。在文物保护中，所用的关键技术包括动态环境建模技术、实时三维图形生成技术、立体显示和传感器技术、应用系统开发工具、系统集成技术等。目前虚拟现实的应用较为广泛，有着较为广阔的发展前景。

（一）、提高文物的展出率和效果

通过虚拟现实技术可以制作出大量不同类型的影响，包括三维立体的、动画的、平面连续的等等，通过这种方式能有效还原文物的原貌。而且，在这种技术下，可以不需要文物的原件来表现文物的重量、触觉等多种感受。根据相关的研究数据，通过模拟尚未挖掘或已消失的遗址，并将这些资源进行整合，可以进行传播，而且不会对文物本身造成影响。

（二）、丰富文物保护手段

通过虚拟现实技术能够展现出文物修复后的影响，从而对修复手段的可行性进行判断。通过和视图计算技术相结合，能够对修复过程中的各个环节以及修复后的效果进行检验。虚拟现实技术能够从多个角度对文物进行展示和保护，可以使文物处在更加安全的环境中，延长文物的寿命。目前我国博物馆在该技术的应用方面还处于初步阶段，主要原因在于观念原因，以及资本和人才方面的匮乏。只有故宫博物馆在该方面有一定的研究，而国外的研究已经取得了一定的成果，我国需要深层次的研究，从而丰富文物保护手段。

（三）、创新应用

将虚拟现实技术和网络技术相结合，能够对文物保护进行创新应用。首先，可以通过影像数据采集手段，建立起模型数据库，保存文物的各类参数数据，对文物资源进行永久的保存；其次，通过这些数据提高文物修复的精确度，并选择合适的保护手段，减少修复所用的时间；第三，通过计算机网络整理范围内的文物资源，用虚拟技术，更加全面、生动的展示文物效果，脱离时间、空间的限制，达到资源共享的目的，为文物的展览提供基础[2]。

四、结语

根据目前我国文物保护的现状，开发出一套可用于博物馆展览的虚拟技术是很有必要的，包括文物展示、文物保护等各个方面。我国当前在该技术方面的研究还在继续，主要集中在大型复杂场景的三维生产方面，需要进行深层次的研究。可以在某种程度上实现自有知识产权，推动文博行业的发展，实现文物展示和保护的现代化。

参考文献：

[1]蔡蔡，宋双双.虚拟现实技术在敦煌壁画保护中的应用研究[J].科技与创新，2015，11：78+81.

[2]牛霞.虚拟现实在展示设计中的应用研究[D].西北大学，2014.