元宇宙视角下虚实融合技术在文物古迹展示上的运用分析

2021年是元宇宙元年。经过堪比大航海时期的迁徙，人类已经全面进入了数字时代。创作、生活、娱乐以及工作的数字空间，是为元宇宙。随着人类生活水平的提高，人们的物质需求被满足之后开始注重对文化古韵的保护，因此对文物古迹的保护与修缮获得广泛关注。结合元宇宙的概念、我国文明遗存的现状，介绍了虚实融合技术在文物古迹展示上的作用。

历经漫漫五千年，中华民族形成了其他国家所没有的文化底蕴，五千年的历史赋予了中华文明强大的生机与活力。随着信息时代的到来，元宇宙一词近年来开始频频出现在我们的生活中，究竟什么是元宇宙？许多文化遗产在历史的风霜中被自然界打磨或被人为破坏，消失在了时间的长河之中。这就是为什么我们需要用现代科技手段来恢复和再现历史遗迹。元宇宙概念引入到人们熟知的文物古迹展示中，会产生怎样的奇妙变化。下面就借元宇宙的概念及技术支柱引出虚实融合技术在文物古迹展示上的运用，突出虚实融合技术在文物保护方面的重要性。

元宇宙（Metaverse）

全球范围内的公共卫生事件加速了人类社会数字化进程，大规模的个体在线化形成了一个万物互联的大数据网络。20年来整个互联网产业在内容载体、传播方式、交互方式、用户参与感和互动性上长期缺乏实质性的突破，催生了各行业单点性的技术创新。

在此期间，正如“场景”的概念所趋同的：物联网、XR（扩展现实）、智能可穿戴设备、3D图形渲染、AI（人工智能）、5G（第五代通信技术）、云计算等各行各业逐渐产生了产品及商业模式的创新。而核心技术的集大成者则是元宇宙，若以此为底座建立更高维度的虚拟思维模型，则有望冲破桎梏，开启新一轮的技术革命。

元宇宙的源起

“Metaverse”由“meta”（意为“超越”“元”）和“verse”（源于universe“宇宙”）组成，合起来即为“超越宇宙”的概念。这一观点首先产生于尼尔·斯蒂芬森在1992年发表的作品《雪崩》，指在一种完全脱离现实物理环境，并一直在线上的平行数字宇宙中，人类可以通过其中的虚构人物角色自由地生存下去。该小说中首次设想和描述了元宇宙，并在社交网站还未出现之际就预测了在未来的虚拟空间中人类的社会活动和其他行为。

元宇宙是什么

对于元宇宙这一概念网络上众说纷纭。维基百科中对元宇宙的描述为：利用虚拟增强的物理现实，并呈现高度收敛性和物理持久性特点的，基于未来互联网，并具备高度连接感和信息共享特性的虚拟空间。从这种视角出发，元宇宙的内容范围非常广阔，它涵盖了社会、电商、教育、网络游戏等，而如今为人们熟知的所有应用，在元宇宙中都会有一种完整的呈现方法。

元宇宙的技术支柱

1.全息构建（Virtual Modeling）

全息构建，即通过构建虚构世界的几何模型，并在终端设备上加以显示，从而制造出一种沉浸式的用户体验。

2.全息仿真（Virtual Simulation）

全息仿真技术是构建出虚拟世界的动态过程，让虚构世界无限接近于现实物理世界。

3.虚实融合（Mixed Reality）

所谓虚实融合，就是把整个虚拟世界和真实世界融合在一起，建立整个真实世界的高精度三维地图，通过在这个地图中实现更精确的定位确认，从而实现更精确的虚拟数据的叠加。

4.虚实联动（Virtual-to-reality Remote Operation）

虚实联动是通过改变虚构世界来改造真实世界。

虚实融合的定义及特点

虚实融合技术的定义

把现实的场景与虚构的物品信息重叠在一个画面或者维度中，让难以感受到的实物信息被人们的感官所感知。运用增强现实和虚拟现实技术可以将大量虚拟三维空间信息叠加到现实环境中，进而达到虚拟世界与真实世界的结合，虚实融合技术致力于有效增强参与者、真实世界和虚拟世界三者间的无缝融合，最终达到趋向于真实的人机交互。

虚实融合的特点

1.沉浸性

基于传感设备与互联网技术的支持，实现真实环境与虚拟环境的有机结合。用户在模拟环境中，能够感受到虚拟世界的真实存在，当使用者感受到虚拟世界所产生的刺激时，它将激发使用者的想象力与游戏心理，产生共鸣，进而激发用户新的情感。这种跨越空间、时间的沉浸体验与传统的面对面探索互动的差别极大。

2.交互性

隨着时代的发展和科技的进步，网络技术为人机交互和人类体验提供了空间。交互性则是指用户在虚拟空间中对仿真环境的创造水平，当使用者进行某种操作时，空间内会根据使用者的操作进行对应反馈并发生某种变化。

3.构想性

构想性也被称为自主性，是在虚拟世界的模拟部分中，生物和实验者之间个人意识主观和动态的互动，是靠自己的感知能力与认知能力来获取知识进行学习，从而拓宽我们的认知范围，充分发挥主观能动性，创造客观世界中不存在的虚幻场景或是对未来可能发生的环境而创立的新的概念。

我国文物古迹的现状

改革开放之后，经济快速发展，人民生活水平日益提高的同时，我国有大量的历史文化遗迹遭到破坏，即使我们的技术再怎么发达，也无法做到完全一样的重塑。首先，我们对文物古迹的保护措施还停留在人工保护修缮的阶段。这种方法不仅要耗费大量的时间，更要花费大量的人力、物力还有精力。其次，挖掘出的文物古迹中能展出的文物数量也极少，光线、温湿度、微生物等一系列自然因素以及出土时一些人为因素等都会造成文物的损毁及破坏，专业人才的不足也为文物的挖掘带来了极大的困难。第三，文物古迹在移动搬运的过程中也会由于一些人为或自然界的因素遭受不可避免的损失。第四，在如今的信息时代，由于多方面原因，已经很少有人对传统博物馆感兴趣，更别提在博物馆中了解并完整地认知文物。因此在文物古迹的展示形式和内容上我们也需要进行创新，寻求新的方式，从新的视角来展示我们的文物古迹，展现我们中华民族悠久的历史文化。

虚实融合技术在文物古迹展示方面运用的实例

虚拟故宫——“V故宫”

2015年故宫决定修缮养心殿，直到2018年该项目才完成。在长达3年的修缮期间，养心殿是不能对游客开放的，为了弥补游客无法进入养心殿进行参观的遗憾，故宫博物院决定开设虚拟故宫项目——“V故宫”。由于虚实融合不受空间、时间等因素的影响，“V故宫”便可以做到无视空间、时间、环境、气候等多种自然因素的影响，游客只需要联网就可以通过手机或PC端在养心殿中漫游，这为游客提供了区别于传统游览的新视角、新体验。

作为故宫博物院推出的虚拟现实作品，御花园运用了多项特效，为了真实还原皇家园林的历史风貌，工作人员查阅了大量的史料与文獻记录，还原了这里曾经的一草一木、一寸一土，在元宇宙中还原了一个朝气蓬勃的皇家园林。此项目还使用了先进的实时渲染光影技术，让观赏者能够真实地感受御花园中的日出日落、四季变换，感受身处皇家园林的每分每秒，让人有一种身临其境的真实感，游客在沉浸式体验御花园的过程中还能大小屏同时观看，了解到更多的历史事迹和隐藏知识。

纯净之地：敦煌莫高窟

莫高窟，俗称千佛洞，坐落在河西走廊西端的敦煌。它始建于十六国的前秦时期，经过十六国、北朝、隋、唐、五代、西夏、元等朝代的兴建，形成巨大的规模。莫高窟有洞窟735个，壁画4.5万平方米，泥质彩塑2415尊，是世界上现存规模最大、内容最丰富的佛教艺术圣地。

据了解，莫高窟每年只开放十个不同时代的洞穴，其他洞穴则受到保护，不对外开放。而利用虚实融合技术，就可以让游客不论何时何地都能看到不对外开放的洞穴。

新南威尔士大学考古学教授Sarah Kenerdine和香港城市大学创意媒体学院院长Jeffrey Shaw教授合作，用虚实融合技术呈现了一场精妙的互动展览，把观展者带回古老神秘的莫高窟世界。游览者进入虚拟场景中，就可以看到并无限接近洞中意义非凡但却极其脆弱的壁画，在视觉和观感上都是无与伦比的。

现如今即使真的前往莫高窟，由于文化保护措施及空间光线等相关因素，游客无法清晰地近距离观看壁画，而在利用虚实融合技术后，莫高窟内的壁画都呈现在了观展者面前，不仅能近距离观赏更多细节，也能更深入地感受敦煌的美轮美奂。

秦兵马俑的数字化

陕西西安秦兵马俑是世界上独一无二的文化艺术宝库。1987年，秦始皇陵及兵马俑坑被联合国教科文组织批准列入《世界遗产名录》。但兵马俑的出土无可避免地对兵马俑造成了伤害，从兵马俑发现至今，修复兵马俑仍是一项难题。为此，周明全教授建立了破碎文物虚拟复原体系，利用虚实融合技术，用来修复复杂破损的文物。

经过一系列的设计创新，将文物碎片的外形曲线及断裂面特征输入计算机进行计算对比，修复人员按照计算机给出的碎片进行排列拼图，大大缩短了修复时间，彻底改变了人工修复冗长繁琐的局面。

兵马俑的数字化，经历了碎片修复、兵阵列队、虚拟运动、阵法演练等阶段，经过相继发掘和修复，利用技术手段，生动地再现了秦军雄兵百万、战车千乘的辉煌气势。

同时，通过使用虚实融合等各种数字技术，游客们可以在移动端上进行游览，不仅能近距离观看兵马俑盔甲上的纹路，更能看到多个不宜在展馆中展出的文物。通过VR互动等全新的体验方式，让文物突破时间、空间的限制，让观展者突破传统观看的视角限制，“触摸”并了解兵马俑身上更多的细节。

虚实融合技术在文物古迹保护展览工作上的优势

虚拟现实技术提升了文物古迹的保护效果

利用虚实融合技术对文物进行展示，可以在最大程度上规避运输与展示时对文物古迹造成的破坏，避免文物受到时间与环境的侵害。同时，虚实融合技术在对文物古迹原貌进行再现的同时也进行了大量典籍资料搜寻，让人们可以更加细致地了解历史文物，对文物古迹修缮有着重大参考价值，人们可以通过虚实融合技术模拟的虚拟影像从不同角度感受历史原迹，感受百年前或千年前的遗迹胜景。

虚拟现实技术提高了文物古迹的展示效果

元宇宙时代的到来让人们对数字技术越来越感兴趣，由于一些原因，人们的出行活动受到极大阻碍，因此，利用虚实融合技术来展示文物古迹更容易引发人们的兴趣和激情。人们可以足不出户进行游览，在观赏的同时能从更多角度发现更多细节，避免了传统游览的走马观花，让人们能在游览过程中收获更多文物知识，对中国传统文化有更深入的了解。

虚实融合技术相比其他数字手段在展览上的优势

人机融合、虚实融合的新型智能界面是智能制造的一项显著特点，其表现在物理世界和虚拟世界、人类和机械之间的边界较为模糊。使用者通过电脑及其他输入输出装置，进入虚拟空间，完成信息互换，认识与控制对象，进而得到相关的信息和视觉感受。

在展示应用中，虚实融合技术相比于传统的宣传手册、PC网站等宣传方式，在效果上可以做到让用户更为自主、便捷地选择想要获取的信息。通过增强与混合现实技术使显示效果能更全方位，在获取信息的同时能感受更多的细节。而基于互联网的虚拟现实展馆是把展馆内的现实情景，利用三维建模、多媒体技术、数据库技术等多种手段在电脑上进行重现，并借助网络技术供游客浏览访问的新型展示手段。

相比于传统媒介来说，虚实融合技术下的应用在使用时，理论上讲是“无限的”。不同于传统媒介修缮更改的高预算和人力消耗，虚实融合技术下想要对信息、风格、界面等进行更改则更加便捷，不受空间和天气环境等因素影响。从用户的角度来看，虚实融合可以让用户做到足不出户就能获取信息，通过输入输出设备使自己进入虚拟世界，不仅仅是从视觉上，还能从多个感官上获得新奇体验。

根据上述分析，虚实融合技术在文物古迹的展览及保护上都起着重要的作用，不仅能让人们更了解文化遗产，更在保护修缮上贡献了一份力量。在过去，现实世界和虚拟世界是相互分离的，我们没法真正地参与到虚拟世界之中。但随着元宇宙的诞生，越来越多的文物古迹在元宇宙中“安家”，现实和虚拟这两个世界的界限开始变得模糊，呈现相互融合的趋势。

罗杰斯的创新扩散理论强调，一项新技术的应用需要经历创新者、早期采用者、早期众多跟进者、后期众多跟进者、滞后者等五个发展阶段。对于当下“元宇宙”这一新概念来说，其尚处于最早期的少量创新者使用阶段，未来走向如何仍未有定数。我们不能过度放大对元宇宙的想象，更要防止非理性的炒作。

同时，虚实融合技术也需要加强发展，让我们今后能看到更多现代科技与历史文化遗产融合后的成果。

参考文献

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[5]赵秀丽，任吴炯.“元宇宙”对舞台艺术的影响与思考[J].教育传媒研究，2022（04）：89-90.

【作者简介】王文铮（1998—），女，硕士在读，研究方向：融媒体出版与服务设计研究。