VR和AR在虚拟博物馆展览中的实践探析

罗 翔

（中国国家博物馆，北京 100006）

前言

作为公共文化教育机构，博物馆在知识宣传、文化教育中发挥着重要作用，积极组织博物馆展览活动有利于促进社会发展。而VR与AR技术在虚拟博物馆展览中占据着重要地位，因此需要深入研究如何应用VR与AR技术提高虚拟博物馆展览质量。

一、VR与AR技术概述

（一）VR技术

VR技术即虚拟现实技术，指的是利用计算机技术、仿真技术、系统集成技术、实时三维图形生成技术等先进手段模拟真实环境，从而为人们提供沉浸感的技术手段[1]。具体来说，VR技术就是利用计算机技术将现实生活数据转变为电子信号，并通过相应的设备将电子信号转变为虚拟环境，让人们在虚拟环境中感受现实世界。VR技术具有沉浸性、交互性、自主性、多感知性以及构想性等特点。其中，沉浸性指的是可以让人们在虚拟环境中产生心理沉浸；交互性指的是虚拟环境或虚拟物体可与人们互动；自主性即虚拟环境中的物体会受到物理定律的影响；多感知性即虚拟环境具有听觉、嗅觉等多种感知功能；构想性即人们在虚拟环境中可以根据自身的认知能力创设新的环境。

（二）AR技术

AR技术即增强现实技术，可以将虚拟信息与真实世界结合起来，应用了三维建模、跟踪注册、显示、虚拟物体生成等先进技术[2]。从原理来看，AR技术主要是通过传感器与摄像头采集场景数据→将数据传输至处理器中→利用AR头显更新用户的空间位置变化数据→明确虚拟场景与真实场景的相对位置→对虚拟场景与真实场景进行融合计算→为用户提供合成影像。

（三）VR与AR在博物馆展览中的应用

无论是VR技术还是AR技术，都在影视娱乐、教育、医疗、展示导览等各个领域中占据着重要地位，因此VR技术与AR技术在博物馆展览中发挥着重要作用。博物馆的展览形式较为单一，无法让人们与展品产生互动。首先，利用VR与AR技术可以创新博物馆展览形式，增进人们与展品之间的互动，丰富人们的体验感。其次，应用VR技术与AR技术可以满足不同参观者的实际需求。例如，博物馆可以根据参观者的受教育背景、兴趣爱好等各方面情况利用VR技术与AR技术创设不同的虚拟场景，在不同的场景中展示不同的藏品，从而提高参观者的满意程度[3]。最后，应用VR技术与AR技术可以弥补博物馆展览的局限性。例如，博物馆空间有限，无法同时展览所有的藏品，而应用VR技术与AR技术可以构建虚拟现实环境，并利用3D手段构建投影，从而充分展现馆内的藏品。

二、虚拟博物馆分析

（一）虚拟博物馆的概念

虚拟博物馆主要是利用信息技术手段对实体博物馆以及博物馆藏品进行数字化处理与网格化存储并利用智能终端为人们提供藏品展览等服务。虚拟博物馆是传统博物馆的补充和延伸，不仅包括信息系统的构建、藏品的分类检索等内容，也包括利用VR技术与AR技术对藏品进行数字化处理、利用视觉软件构建虚拟展示空间等内容。在这种情况下，人们只需要一台手机或一台电脑就可以参观虚拟博物馆。

（二）虚拟博物馆的类型

虚拟博物馆包括诸多类型，例如，复刻型虚拟博物馆、全新型虚拟博物馆等。第一，复刻型虚拟博物馆。复刻型虚拟博物馆是利用VR技术与AR技术进行实体博物馆的1∶1展现。简单来说，就是利用VR技术与AR等技术手段展现博物馆的建筑外形以及藏品，并利用图片、音视频等形式构建虚拟化的数字空间[4]。例如，大英博物馆就利用VR、AR以及谷歌街景视图等技术手段构建了复刻型虚拟馆。第二，全新型虚拟博物馆。全新型虚拟博物馆指的是利用虚拟技术对博物馆藏品进行数字化处理，之后根据展览设计情况构建全新的虚拟环境。这种虚拟博物馆的体验环境与实体博物馆完全不同，可能会降低人们的带代入感，所以需要根据实际情况构建博物馆。

（三）虚拟博物馆的特点

虚拟博物馆具有较强的交互性、沉浸性以及时空无差别性。首先，虚拟博物馆利用VR技术与AR技术改变了传统的视觉展示方式，促进了参观者与展品之间的互动，增强了参观者的参与感。同时，应用VR技术与AR技术也可以为参观者提供全过程服务，有利于提升参观者的满意程度。其次，虚拟博物馆利用VR技术与AR技术将静态画面转变为动态画面，可以让参观者随时更换场景，甚至可以利用制造替身等方式让用户在虚拟环境中随意参观。此外，虚拟博物馆突破了时空限制，可以让参观者随时随地进行参观。

（四）中国虚拟博物馆的发展

近年来，我国十分注重博物馆的建设与发展，也对虚拟博物馆进行了深入研究。在技术的支持下，我国研发了虚拟博物馆的新兴产物，即腾讯博物馆。腾讯博物馆具有线上展览、线下导览等多重功能，为故宫博物院、法国国家博物馆联合会等组织提供了新的思路[5]。但相比于西方发达国家，我国虚拟博物馆建设仍处于起步阶段，应继续加大探索力度。在构建虚拟博物馆时应积极探索如何充分发挥各种技术手段在视觉展览中的作用、如何将中国传统文化融入虚拟博物馆展览中、如何优化VR与AR的接口。

三、VR技术和AR在虚拟博物馆展览中的优势

在VR技术与AR技术出现之前，大多数博物馆都只能进行线下实体展览，无论是展览模式还是展览内容都较为单一。而VR技术与AR技术出现后，虚拟博物馆展览应运而生，丰富了展览形式。

（一）在展览设计中的优势

VR技术与AR技术为虚拟博物馆展览设计提供了新的思路，可以将虚拟空间叠合起来，实现空间、时间以及技术的碰撞。在虚拟博物馆展览中应用VR技术与AR技术可以对博物馆藏品进行数字化挖掘，提升藏品的数字化内涵。同时，应用VR技术与AR技术也可以对藏品进行全方位展现。因此，与传统的博物馆展览设计相比，应用了VR技术与AR技术的虚拟博物馆展览设计实现了虚实结合与文物的跨时空存留。

（二）在藏品展览中的优势

VR技术与AR技术的应用为藏品展览提供了支持，实现了藏品展览的海量化与互动化。首先，大多数博物馆的藏品非常多，但在空间等因素的限制下，博物馆只能展览一小部分藏品。例如，我国故宫博物院的藏品超过了100万件，但在空间等因素的限制下只能展示0.5%的藏品[6]。同时，多数文物十分脆弱，进行实体展览可能会对文物造成破坏。而利用VR技术与AR技术进行虚拟博物馆展览可以突破文物展览的空间限制，充分展现博物馆中的各种文物，也可以避免对文物造成破坏。其次，在线下展览中，参观者只能大概看一下文物的模样，无法深入观察文物的细节。而应用VR技术与AR技术进行虚拟博物馆展览可以让参观者对虚拟博物馆中的藏品进行个性化浏览。同时，也可以让参观者通过AR眼镜、3D手套等装备感受藏品的细节。总之，在虚拟博物馆展览中应用VR技术与AR技术可以优化参观者的体验，满足参观者的文物观赏需求。

四、在虚拟博物馆展览中应用VR技术和AR技术的策略

（一）加大资金投入力度

若想充分发挥VR技术与AR技术在虚拟博物馆展览中的作用就需要加大资金投入力度，不断完善基础设施。首先，博物馆应高度重视虚拟博物馆的建设工作，科学优化实体博物馆建设与虚拟博物馆建设的资金比例，为虚拟博物馆建设提供资金支持。其次，博物馆需要根据虚拟博物馆展览的实际需求完善相关设施。例如，博物馆需要采购3D手套、AR眼镜等基础设施，为AR技术与VR等技术的应用奠定基础。此外，博物馆需要加大系统维护与设备养护力度。在长期运行过程中，无论是虚拟博物馆平台还是3D手套等装备都可能出现故障等问题，所以博物馆需要加大系统与设备的检修力度，及时解决系统与设备问题，避免虚拟博物馆展览受到影响。

（二）加大人才培养力度

虚拟现实博物馆展览以及VR、AR技术的应用需要专业人才的支持。因此，博物馆应加大人才培养力度。一方面，博物馆应对工作人员进行虚拟博物馆展览设计培训，提高工作人员的设计能力。虚拟博物馆展览的形式与内容会对参观者的兴趣与体验产生较大影响，只有优化展览设计、创新展览形式才能满足参观者的个性化需求，因此博物馆需要对工作人员进行专业培训。例如，博物馆需要对工作人员进行虚拟博物馆展览培训，让工作人员充分了解虚拟博物馆展览的特点与优势；对工作人员进行展览设计培训，让工作人员掌握更多的设计技巧与方法；对工作人员进行创新培训，帮助工作人员树立创新意识[7]。另一方面，博物馆应对工作人员进行技术培训，让工作人员学会利用VR技术与AR技术。因为VR技术与AR技术都属于新兴技术，技术应用难度相对较大，所以博物馆需要聘请专业的技术人员开展培训工作，以便工作人员能够利用VR技术与AR技术调整虚拟博物馆展览环境、形式以及内容，充分发挥VR技术与AR技术的作用。

（三）完善虚拟博物馆

构建虚拟博物馆就是利用VR、AR等技术手段将博物馆存储在计算机网络中，不仅可以实现文物的修复与利用，也可以突破展览限制。因此，博物馆应提高对虚拟博物馆的重视程度，利用VR技术与AR技术完善虚拟博物馆。首先，博物馆应利用VR技术、AR技术以及3D技术构建虚拟智能展览平台，从而全面展现博物馆的规模、藏品与相关设施，以便参观者可以利用技术手段了解博物馆的展览信息。其次，博物馆应完善虚拟博物馆的功能，将语音讲解、立体展现以及实境模拟等多种形式结合起来，从而满足参观者的实际需求。同时，博物馆需要将航拍全景技术与VR、AR技术结合起来，实现360度旋转实景展示与720度无死角虚拟漫游。最后，博物馆需要完善虚拟博物馆的功能模块。为了吸引参观者，博物馆需要利用先进技术手段完善虚拟博物馆中的文物虚拟展览模块、文物数据知识资源导出模块以及移动数字设备接入模块。文物虚拟展览模块应用了三维虚拟功能，可以对文物进行复制，讲解人员也可以在虚拟博物馆中随意漫游并为参观者讲解这些文物的历史。同时，参观者也可以通过“走进文物”等功能了解文物的详细信息。文物数据知识资源导出模块可以将文物的数字信息传输至交互系统中。移动数字设备接入模块可以为移动设备的应用提供支持，以便参观者直接通过手机等设备参观虚拟博物馆的展览。

（四）加大技术创新力度

VR技术与AR技术在虚拟博物馆展览中占据着重要地位，但只对技术进行基础应用无法展现技术价值，因此，博物馆需要加大对VR技术与AR技术的研究力度并对其进行创造性应用。

第一，利用VR技术与AR技术进行多媒体互动，充分展现虚拟博物馆展览的特色。在这一过程中，博物馆需要利用VR技术与AR技术在虚拟博物馆平台中设置360度全息成像系统、3D影院系统、多通道折幕系统、互动半景画系统、球幕演示系统、虚拟翻书系统、虚拟单车漫游系统、虚拟演播室、多屏联动系统、幻影成像系统、虚拟拍照系统、沉浸式互动投影系统等互动系统，在完善虚拟博物馆平台功能的同时实现多媒体互动，增强虚拟博物馆展览的吸引力[8]。

第二，利用VR技术与AR技术对文物进行复原。博物馆中的文物具有较高的考古价值以及收藏价值，但在时间等因素的影响下文物会出现褪色、脆化等问题，而利用VR技术与AR技术可以对文物进行修复与保护。因此，博物馆需要利用VR与AR技术减少文物的人工修复痕迹，最大限度地还原文物的本来样貌，让参观者看到文物最初的样子。

第三，利用VR技术与AR技术进行情景再现。利用VR技术与AR技术不仅可以修复文物，也可以展现文物背后的故事。因此，博物馆需要根据相应的主题利用VR技术与AR技术展现文物情景，使参观者产生共鸣。例如，湖南省博物馆在虚拟博物馆展览中创建了《车马仪仗图》的情景，为参观者展现了头戴刘氏冠、腰间佩带长剑的男子在检阅部署的画面，也利用3D语音技术讲解了故事的具体内容，让参观者感受到了画面的生命力。

第四，利用VR技术与AR技术完善虚拟博物馆平台的角色体验功能。对参观者来说角色体验功能具有重要作用，所以博物馆需要利用VR技术与AR技术构建虚拟角色，增强参观者的代入感，缩小参观者与展品之间的距离。

第五，利用VR技术与AR技术加强信息互动。博物馆需要在虚拟博物馆展览平台上设置信息互动模块，让参观者通过照片、语音以及视频等形式阐述自身的感想，从而促进参观者的交流互动。

第六，利用VR技术与AR技术打造虚拟博物馆衍生品。在文创行业不断发展的过程中，博物馆可以利用VR技术与AR技术打造衍生品，促进文化的传播。例如，武侯祠博物馆推出了以三国科技为主题的AR明信片，在明信片中展现了三国时期机械设备的3D运作形式，有利于增进参观者对三国机械设备的了解。

第七，构建VR技术与AR技术应用体系，创新虚拟博物馆展览模式。大多数博物馆在虚拟博物馆展览中应用VR技术与AR技术时存在碎片性、局部性等问题，没有构建完善的应用体系，因此，博物馆需要构建完善的技术应用体系并优化相关模式。例如，在服务模式中，博物馆可以利用VR技术与AR技术优化虚拟博物馆展览场景的布局并为参观者提供视觉导航；在内容模式中，博物馆不仅可以在虚拟博物馆展览中展现文物，也可以对文物进行拆解讲解；在平台模式中，博物馆需要设置评价反馈模块，以便参观者及时提出自己关于虚拟博物馆展览的意见。

（五）加大宣传力度

虚拟博物馆展览融合了各种高科技手段，备受人们的青睐，但部分博物馆没有做好宣传工作，导致很多人并不了解虚拟博物馆展览，因此，博物馆应加大宣传力度。首先，博物馆可以通过微博、微信等新媒体平台进行虚拟博物馆展览宣传。例如，博物馆可以构建微信公众号，通过微信公众号讲解虚拟博物馆、VR技术与AR技术在虚拟博物馆展览中的应用并宣传虚拟博物馆展览信息，增进人们对虚拟博物馆展览的了解。其次，博物馆可以通过智能电子宣传册对虚拟博物馆展览进行全方位讲解，让人们掌握VR技术与AR技术的应用方式，从而展现VR技术与AR技术在虚拟博物馆展览中的价值。

五、VR技术与AR技术应用下虚拟博物馆展览的发展方向与局限性

（一）发展方向

虚拟博物馆展览可以将文化艺术活动与信息技术结合起来，满足人们的精神追求、丰富人们的身心体验。在VR技术与AR技术不断发展的过程中，虚拟博物馆展览逐渐向个性化、实时化等方向发展。首先，应深入挖掘VR技术与AR技术在文化遗产领域中的作用，从而增强虚拟博物馆展览的个性化与实时化。其次，可以利用VR技术与AR技术传承实体博物馆的要求并分析虚拟博物馆展览中的经验教训，从而提高展览的质量。最后，应以虚拟博物馆视觉展览为基础分析活动中的各种问题，并利用VR技术与AR技术构建新的展览框架。

（二）发展局限

虽然科学技术在不断进步，但虚拟博物馆展览中仍然存在诸多局限性。首先，在数字媒体等因素的影响下，虚拟博物馆信息系统仍然存在严重的重复建设与信息孤岛问题。同时，部分实体博物馆存在重藏轻用等问题，在一定程度上阻碍了虚拟博物馆展览的发展。其次，虚拟博物馆展览中的VR技术与AR技术应用仍然存在问题。例如，部分虚拟博物馆的技术信息未完全融合，无法利用VR与AR技术构建个性化的互动关系。再次，相比于实体博物馆展览空间，虚拟博物馆展览空间相对较小，缺乏气势磅礴的效果。最后，部分虚拟博物馆的展览内容十分深奥、晦涩难懂，无法吸引参观者，这就需要将技术与内容结合起来，不断优化展览设计。

结语

作为传统博物馆与信息技术发展、结合的产物，虚拟博物馆与传统博物馆之间相辅相成、相互促进。灵活应用VR技术与AR技术可以为虚拟博物馆展览提供技术支持，因此，应加大资金投入力度与技术研究力度，应用VR技术与AR技术还原文物，增强展览的真实性与氛围感，让人们感受历史文物的价值。