西藏特色资源互动体验场景探究

曾庆伟

（西藏自然科学博物馆，西藏 拉萨 850000）

西藏特色资源互动体验场景旨在运用VR技术真实还原西藏的山川、河流、野生动物等。一方面通过对GIS、可视化技术研究、图像匹配技术研究、边缘融合技术研究、机电控制技术研究、虚拟现实技术研究、3D动漫技术研究、高写实仿真技术研究、沉浸式展示技术研究、多感知体验技术研究的整合和再创新，实现公众“游历西藏”身临其境参与体验。另一方面综合利用3D仿真技术、图文、动漫、音视频、虚拟现实等多种形式，把展项内容由静态呈现为动态、从一维视角转变为多维视角全面融合创新［1］，再现西藏风光所具有的雄伟、恢弘、秀美景色的魅力，以期给广大公众真切、震撼、难以忘怀的西藏印象。雅鲁藏布江大峡谷、吉隆沟、羌塘大草原等是西藏最具代表性的特殊地质构造，针对这些地形地貌，采用沉浸式的展示方式，使游客完全被奇特险峻地形环境环抱，并通过多种感觉器官，如视觉、听觉、味觉、体表温度、湿度、肢体受力和运动来获得对场景的全面体验。利用虚拟现实技术、通过3D仿真技术和多感知体验等技术，多角度展示雅鲁藏布江大峡谷的景色多样、曲折幽远、层峦叠翠、气势宏伟；展示羌塘多姿多彩的迤旎风光，清澈的湖泊和多种多样的生物资源，以及独特的景色魅力，充满人与人之间、人与自然之间的和谐文化资源。

1 探究的意义和必要性

1.1 探究的必要性

西藏特色资源互动体验场景以其特有的科学性、知识性、趣味性相结合的展示内容和互动性的展教方式，展示现代科技，追踪未来科技。通过参与体验、寓教于乐的科普展示方式，为公众特别是青少年提供丰富多彩、健康高尚的精神文化产品，营造更加崇尚科学文化和创新精神的社会氛围，从另一个方法上撬动科技创新能力建设。

西藏特色资源互动体验场景通过展出一系列西藏特色自然文化资源，能够使公众科学地认识自然、认识宇宙、认识社会、认识自身，帮助公众树立献身科学、为人类生活环境做出应有贡献的理想和情操。从自然观、人生观和价值观等方面帮助公众树立科学思维的知识架构体系，使公众成为西藏生态环境保护的亲历者、实践者和贡献者。通过展项互动体验的设置，培养公众积极探索、实事求是、勇于开拓创新、独立思考的科学精神，这种精神以一种科学氛围的形式注入社会血脉中，成为现代文明的象征。从而使青少年心灵得到长期潜移默化的科学熏陶，对保护中华名族特色资源地有着不可替代的意义。

探索西藏特色资源互动体验场景是体现西藏优秀的各类资源的窗口和名片，是把西藏独有的特色的自然文化资源推向世界的重要助推器，更是启迪心智的科教场所与普及科学文化知识的重要科学基地。

1.2 与新时代的契合度

1.2.1 探索西藏特色资源互动体验场景是实施全民科学素质行动计划纲要的本质。拓展、夯实科普传播载体，加大科普传播推广力度，以公众喜闻乐见、容易接受的方式，打造特色科普传播平台，充分利用西藏优势资源推出更多的科普产品，使开发的产品公众易于接受、易于理解，形成传播的科普内容与科学性、趣味性、精彩性、互动性紧密结合的生动局面。

1.2.2 探索西藏特色资源互动体验场景是适应科学普及大环境的必然选择。体验场景建设将充分利用网站、APP、VR和AR终端，结合优质科普资源和科普产品，特别是西藏的特色自然文化资源，进一步加大科普内容，形成西藏亮点品牌展项。实施亮点品牌展项资源“走出去”战略，进一步拓展展览资源合作领域，解放思想、开拓视野，积极探索内地科技场馆多种合作模式，建立“资源整合共享、科学人文共融、线上线下互动、优势项目互补、打造精品、惠及民生”的展览合作内容、模式和形式。

1.2.3 探索西藏特色资源互动体验场景是推进科普信息化建设的紧迫要求。充分发挥科普场馆在社会化公共服务产品方面的独特优势，用创新的理念和方法提升科普产品和服务能力。树立信息化思想建设，满足公众的科普需求，提升科普产品产出能力和创新服务能力。利用互联网、物联网技术吸纳整合多渠道科普资源，提高科普资源，调动公众广泛参与的积极性，为西藏优秀科普资源的传播提供优质平台［2］。

2 国内外现有工作基础

2.1 国内外技术发展趋势

探索西藏特色资源互动体验场景较为突出的主要技术有大场景渲染技术、相关显示设备、感知设备、复合幻象技术、指针控制桌面交互系统、视频联动机械展柜、360度全息影像、多媒体数字交互技术等当前最炙手可热的信息技术。其中，三维真实感场景渲染技术在国外有着很早的研究，建立了相应的理论体系。显示设备方面，多通道投影显示已经在国内非常成熟，设备厂商有不同的解决方案，主要在亮度一致性、动态互连的色彩输出一致性、边缘融合、几何校正等方面建立合理的运用。在互动科普场景的建设和运用上探索符合中国现代化多媒体开发技术的实际需求。

复合幻像系统的建立需要按照展项真实的空间位置关系和透视关系有机的结合在一起，利用灯光、光学成像等计算机多媒体系统搭建展品和虚幻的动态动画影像和实拍的视频影像，构建文字、图形、影像、动画、声音及视频等信息模块化，使媒体具有交互展示不同展品形态的能力，极大程度上的改变公众获取信息的传统方法，为公众在互联网信息时代建立更加人性化、高舒适度的阅读观赏方式。当前最新的多媒体信息化技术在国内已趋于成熟，部分数字信息化技术已达到甚至超过国际水准。

2.2 现有工作基础

西藏自治区近年来在科研管理和科研水平上均有了较大的发展，西藏很多单位均承担过多项国家重大项目。特别是开展了与项目相关的前期调研，为该项目的进行提供了良好的基础和可行性，如“西藏自然科学博物馆展陈品脚本研究”项目等。西藏特色资源互动体验场景可采用区内和区外科研单位联合攻关的方式进行，由西藏自然科学博物馆专设单独机构，在构建整体框架、内容咨询以及建设特殊要求、展陈模型、各系统研发等方面起协调作用。项目总体工作计划制定后，由西藏自然科学博物馆组织项目实施工作，落实特殊任务承担单位，签订合作协议书，按照协作与分工的原则，制定出具体的研究工作计划、实施进度、实施内容。

3 项目的研究内容

西藏特色资源互动体验场景是针对西藏自然科学博物馆展览建设的实际需求，对科技技术及信息化技术等科普知识拓展而进行的技术研究。

3.1 采集特色资源的数据

体验式创作是策划的一个主要的方向，感受西藏、感知西藏是课题研究的一个关键的部分。所以在策划期间组织策划团队深入到西藏各地市各单位收集包括山、水、湖、动植物、名族文化等各类数据资源。数据的采集整理均采用专业地理数据、实景拍摄等方式进行，在数据采集整理后形成体验场景基础数据的第一手资料，然后再进行策划案的编写。

3.2 搭建物理库

搭建物理库主要分为两个大的模块进行开发，光学引擎和力学引擎，均采用无网格化的粒子方案进行。利用无网格化的粒子赋予材质和物理性质，模拟光线在不同材质中的反射和折射的现象以及物质在细化粒子的情况下的力学仿真。

3.3 建立和渲染可视化大场景模型

可视化大场景模型建立在实地考察、摄像图片的基础上结合专业地理数据，进行手绘的工作，将西藏地理地貌形成手绘草图，然后再形成三维的模型，进行大场景的渲染。为提高资金的利用效率，突破相关自主知识产品限制，在当前的显卡硬件架构下，开发最优算法，充分发挥CPU与GPU性能，消除局部效率瓶颈，达到最优的渲染效果，甚至可以利用网络渲染技术进行渲染工作，由科考专家和科普专家参与任务。

3.4 完成特效和后期处理

在完成物理库的基础上完成视频的特效加工工作，主要包括雪山粒子效果、冰山效果、眩光、雾效、风雨雪、雪崩等效果。在后期制作方面，按照电影级专业水准，画面节奏、色彩、动态附属元素、音效等保证科学性的同时，兼顾较高的审美艺术品味，达到公众亲临其境的切身感受的效果。

4 结语

当今时代是互联网时代、信息化时代，更是一个高度开放共享、互联互融的时代，科普信息化发展的环境、条件、任务、要求等发生了新的变化。因此，科普方式必须要创新发展、贴合需求，才能为人民谋幸福、才能提升全民科学素质、促进西藏的全面发展［3］。西藏高原具有壮丽的云峰、冰川、湖泊、东西分流的大河、奇特的大峡谷以及与复杂的气候相适应的植物群落和动物群，呈现罕见的特色自然资源的多样性和生动性。把这些丰富而生动自然资源反映到科普展示平台上，通过科技与科普内容、科技与信息的结合，有效分析互联网时代科普的服务对象、需求、资源优势等特点，深层次传播和普及科学文化知识，从而培育出特色展览科普品牌，使一般性科普深度化、精品化和大众化。

场景探究的主要技术创新点在于大场景渲染技术、沉浸式显示设备的集成技术、多感知体验设备的集成应用技术研发，通过运用虚拟现实技术、3D动漫技术、多感知体验等实现“游历西藏”功能，观众可以在博物馆场馆内就能多感知体验不同环境下的“真实”状态。探究的目标是针对西藏自然科学博物馆建设的实际需要，解决“游历西藏”存在的软硬件问题，以建设具有高写实、沉浸感、多感知体验的西藏模拟探险系统，让公众通过互动体验场景的游历了解和参观神奇的自然景观、魅惑的名族文化，给广大公众带来的科技乐趣和科技魅力，做到“足不出馆，游遍西藏”的感受。