基于空间计算技术的非遗数字博物馆设计研究

赵季淳 丁峰

摘  要：非遗是中华文脉的精髓底蕴，是维系家国统一和民族团结的精神纽带。随着科学技术的发展，空间计算技术的出现使得文化数字化发展得到进一步拓展，非遗的数字化也是时代趋势。以空间计算技术开展非遗数字博物馆设计研究基于空间计算技术的发展现状，结合数字化的演进历程及技术需求，挖掘数字博物馆的建设意义，探讨具有实际应用价值的非遗数字博物馆的创新设计。从理论和实践两个维度寻究傳统文化与现代技术的融合互洽，为非遗数字博物馆设计提供新思路与范式，为数字化时代非遗的赓续传承提供可行理路。

关键词：空间计算技术；非遗数字博物馆；数字化设计

非物质文化遗产（以下简称“非遗”）是植根于人文沃土的活态传承文化，同社会生活密切相关。随着数字技术的发展，非遗数字博物馆的建构在促进非遗文化保护与传播的基础上，更加符合以人为中心的设计理念。非遗文化泓涵演迤，传统的信息形式难以使大众对非遗文化内涵进行全面的了解，因而利用数字技术传播非遗文化至关重要。通过激光扫描等数字技术对非遗进行系统化的数据采集与处理，结合空间计算技术进行场景搭建和展示设计，使得非遗文化在现实与数字化的双向场景中获得了全新的演绎。参观者在数字空间构建的非遗博物馆中游览不仅实现了对非遗文化价值的认知，更体现出传统文化与现代技术的耦合互恰[1]。非遗数字博物馆的建设是国家发展数字文化产业战略的重要一支，是坚定文化自信、提升国家文化软实力和中华文化影响力的重要举措。数字技术助力传统文化的永久保存，使其更加契合现代社会需求的文化面向，对数字时代下推进传统文化传播和可持续发展具有重要意义。

一、空间计算技术的内涵及发展阶段

（一）空间计算技术的基本概念

空间计算技术是利用计算机技术对空间信息进行高效处理和分析，是元宇宙的基础技术之一。通过3D引擎、数字孪生、虚拟现实、动态识别、空间映射等技术参照现实的物理世界构建出一个数字孪生世界（如图1）。与三维建模和数字设计等相关领域不同的是，空间计算技术要求所处理的形式和空间预先存在并具有真实世界的价值，通过人机交互，使用者进入虚拟的数字空间获取更多信息用以增强对物理世界的感知，机器则保留与操纵对真实对象和数字空间的引用[2]。空间计算技术实现了数字世界与物理世界的无缝对接，人在参与数字世界的过程中，既是创造者，也是消费者。

图1 空间计算技术系统机制

（二）空间计算技术的发展阶段

同近年来如火如荼的“元宇宙”而言，空间计算技术的发展是稳步求进的，就当前而言，空间计算技术发展共经历三个阶段。

第一阶段：沉浸式体验阶段。该阶段运用3D引擎、虚拟现实、增强现实等空间计算技术的基础用以建设虚拟的数字空间，给使用者提供体感游戏、线上展览、巨幕电影等身临其境的体验。蒂姆·库克在美国苹果公司WWDC23发布会上发布了新一代头显设备“Vision Pro”，该设备的发布标志着现代社会将从移动计算时代，正式迈入“空间计算时代”。

第二阶段：产业数字化转型阶段。物理世界的产业开始逐步趋于数字化转型，数字产业的比重将越来越大，空间计算技术的加持使得实体行业在数字化转型的过程中实现降本增益的成效。

第三阶段：数字化生存阶段。该阶段中数字虚拟空间的经济体系已经完全成熟，用户可以在虚拟空间中进行工作和交易数字产品得到数字资产，并可用于物理世界的消费使用，反之亦然。空间计算技术将提供前所未有的交互性，帮助人们实现虚拟与现实的无缝相接[3]。虚拟空间与物理世界的边界将进一步模糊，空间计算技术引领人们进入“元宇宙”时期。

二、非遗数字博物馆项目演进及技术需求

（一）非遗数字博物馆项目演进

数字博物馆是运用数字技术，将实体博物馆的职能以数字化方式完整地呈现在网络上。其由实体博物馆展厅现场数字化展示系统、基于数字技术的博物馆业务管理系统和网络平台展示系统三个部分组成。数字博物馆项目早期发展受到数字图书馆的影响。20世纪90年代，数字化蔓延至文化保护领域。1990年，美国国会图书馆启动“美国记忆”试验性数字化项目，旨在将国会图书馆收藏的历史文档、影像、图片等进行数字化加工。1994年，以此为基础正式启动美国国家数字博物馆项目。1992年，联合国教科文组织开展“世界记忆工程”，旨在促进全球范围内文献遗产的保护、利用和传播。1997年，南京博物院率先建制了我国第一个互联网博物馆；次年，我国台湾地区启动“数位博物馆专案计划”；2001年“数字故宫”网站的开通，标志着我国首个真正意义上的数字博物馆诞生。

随着科技进步和文化保护理念精进，数字博物馆项目开始蔓延至非遗保护领域。同20世纪90年代美国斯坦福大学主持的“数字米开朗琪罗计划”就开始用数字化工具对文化遗址开展档案留存保护工作相比，我国“非遗数字化”的概念出现则相对较晚。1997年，敦煌研究院与浙江大学合作，开始以数字化的方式进行敦煌莫高窟壁画艺术的保护工作。2012年底，历时三年在大规模非遗普查基础上建立的国内首家“非遗数字博物馆”在山西太原落地。2018年6月，中国非遗保护中心启动了“中国非遗网·数字博物馆”的改版工作，旨在宣传和推进非遗数字博物馆的建设工作。随着科学技术的发展，非遗的数字化转型在传承与保护中不断革新，非遗数字博物馆也不再局限于单一的表现形式，其定义也将不断演进，这是数字化发展的本质要求。

（二）非遗数字博物馆技术需求

建设非遗数字博物馆是一个涵盖面十分广泛的系统性工程[4]，主要由非遗项目信息采集与处理、非遗文化保护与存储、多元化非遗数字化展示三个部分需求构成（如图2）。仅通过文字、音频、视频对其表达，并不能完全传递非遗文化错综复杂的多样性。在对非遗进行数字化处理的同时，还需要保证非遗文化传承活性，这对非遗数字化新技术手段的融合发展有着更高的需求。3D扫描、场景重建、虚拟现实、增强现实，以及动作捕捉等数字技术的进步，为非遗数字化博物馆建设提供了新的技术手段与方法[5]。

三、非遗数字博物馆的建设意义

非遗数字博物馆的建设开创性地践行了对非遗保护的现代要求。在更深层次挖掘非遗在数字时代价值独具的过程中，探索出一种有温度的数字人文情感的表达范式[6]，进而完成非遗文化的革新与发展，实现物质与精神的双丰收。

（一）助力传统文化的永久保存

万顷的乡村大地是孕育中国传统文化的摇篮，以农民为主体创作和生产的非遗文化通常于乡村富集。然而，在现代文明冲击之下，传统村落快速消亡。赓续千载的非遗文化发展空间持续坍缩，生存环境逐步丧失，承载着传统文化的非遗面临着传承群体流失和非遗核心价值背离的境况。而通过空间计算技术将非遗项目系统性的采集与处理，则能實现非遗文化的永久保存。

（二）符合数字文化的国家战略

文化振兴是国家战略中的重中之重。2022年5月22日中共中央办公厅、国务院办公厅印发《关于推进实施国家文化数字化战略的意见》，要求各地把推进实施国家文化数字化战略列入重要议事日程。相关政策的提出，为传统非遗与数字文化的耦合互恰提供了理论依据和政策支持。非遗数字博物馆的建设也为非遗的革新和数字文化战略的推进提供了新的发展机遇。

（三）满足文化需求的现代面向

现代生活是建立在大工业生产之上的，与非遗内在的传统文化扞格不入。当下现代社会“野蛮”和“疯狂”地吞噬着传统的生存环境，试图蚕食干净农耕文明仅剩的一隅属地。但如此激进的现代面向是不成熟的，而现代化又是社会发展的必经之路，与其让传统文化与之抗拒，不如在传统中革新，在传承和保护中获得发展。正所谓“凡益之道，与时偕行”[7]，数字技术的介入融合使得传统非遗满足文化需求的现代面向。

四、空间计算技术背景下非遗数字博物馆的设计开发

在非遗文化日益增长的传承与创新需求下，伴随着空间计算、虚拟现实、3D扫描重建及BIM场景建构等数字技术的发展，非遗数字博物馆的设计开发迎来了时代机遇。数字博物馆的建设运用先进的数字技术延伸了传统实体博物馆的时空界限，是基于实体博物馆的建筑设计和展示设计基础之上进行创新的数字化展示平台[8]。空间计算技术下，虚拟界面的元素和数字空间的设计会影响参观者对数字非遗博物馆的直观感受，因而在对数字非遗博物馆的设计开发中需要将参观者与数字博物馆之间关系的链接纳入考虑范围[9]。在设计中采用高科技与高情感融合互恰的演绎形式，使得非遗文化在数字化转型中保持传统文化中温热的人文情怀，进而实现艺术与技术的有机统一。

（一）创新博物馆叙事性思维设计

博物馆作为公共教育的重要场所之一，为参观者提供了解历史文化、非遗传承和工艺美术等社会功能，充满故事性的博物馆建设中，为参观者提供社会功能的同时，更需要将其带入相应的文化情境中。优质的游览体验是一场时空的旅行，通过时间的脉络、故事的叙述和工艺技巧的更迭等来规划游览的线路，在场馆搭建上结合当时的历史文化元素是博物馆建设的重中之重。数字博物馆作为实体博物馆的拓展，同样需要在保持原有社会功能的基础上，将数字博物馆自身与参观者之间建立情感的联系作为首要目标。在游览过程中，运用叙事性思维对数字虚拟场馆进行设计，为参观者提供具备线性逻辑、选择自主、时空不限的游览体验。通过叙事性的设计展示，能够为非遗数字博物馆的设计开发提供更多理性认知和情绪价值，以此唤起参观者在游览非遗数字博物馆时的具身体验和情绪波动，进而强化参观者与虚拟展馆之间的情感联结。跟随展馆嵌入的叙事性指引，参观者除了可以学习非遗知识、了解历史的跌宕起伏，还可置身其中的文化情愫，线性感受数字博物馆带来的理性认知与感性满足（如图3）。

通过空间计算技术的加持，构建数字虚拟博物馆分为历史影像馆、非遗技艺演示馆、传承人记录馆、开放创作馆、户外风景名胜馆和文化社交馆等多元化场景空间。各个场馆彼此之间相互链接，协同进展。在每一个展馆内，建筑设计风格同对应的非遗技艺一一呼应。在传统陶瓷工艺展馆内，除了展示的陶瓷工艺品之外，展馆本身被设计成陶瓷生产的场景，数字孪生的技艺传承人动态教学工艺技巧，伴随着空间计算技术实时演算生成新烧制完成的虚拟陶瓷数字藏品，在学习陶瓷工艺知识的同时，可以感受到传统技艺由古及今的演变过程和工艺原境。户外风景名胜馆的建设同样依据叙事性思维进行设计，在游览学习非遗技艺的间隙舒缓身心，领略非遗技艺的文化原境。创新数字博物馆的叙事性设计，在一定程度上推动来非遗数字博物馆叙事性体验和故事性的完善。

（二）数字化复现非遗“在地”元素

非遗是活态传承的文化，其传播实践性强、地域特色浓郁和植根于人民群众的特点使得优秀的文化基因得以跨越时间的限制仍不断续。非遗文化保护和传承的主体都是人，正是传承人的口传身授、世代相承，非遗文化才得以赓续千载。而非遗文化的生存、传承和发展往往富集于乡村，不仅要和所处环境产生关联，还要和当地的人文情怀产生纠缠，即非遗文化的“在地”需求。所谓“在地”，即非遗文化需要根植于乡土空间，依赖原生的乡土环境，遵从乡土社会的逻辑。非遗博物馆在一定程度上保护了非遗项目，但却忽略了非遗文化的“在地”需求，使得非遗项目逐步脱离了文化原境。用户与真实的非遗文化体验之间有着时空的隔阂[10]，而空间计算等技术的发展使得在非遗数字博物馆的构建中对于非遗“在地”元素的数字化复现成为破局这一困境的可能。

在数字非遗博物馆场景构建中，通过对环境、视听、氛围营造等多层次数字化设计复现非遗文化的“在地”元素，形成空间、时间、环境的有形围合，又达到主观认知与精神陶冶的无形引导。因此在对非遗数字博物馆的设计开发中，需要考虑综合多维度的设计用以复现非遗文化原境。

非遗种类繁多，涵盖广泛，国家非物质文化遗产代表性名录将非遗分为传统技艺、民俗、民间文学等十个门类，每个门类之下又因地域文化、时代特征、传承形式等因素的差异衍生出更多元的子门类。非遗项目在进行“在地”文化原境元素的提取中需要更加系统化、规范化、程式化的数字技术分门别类地进行非遗数据采集与处理。通过激光雷达、3D扫描、数字影像记录等技术对非遗项目的赓续原境进行如环境、影像、空间、人文风貌、背景声乐等元素的扫描提取，最大限度收录非遗文化原境的“在地”元素。将“在地”元素通过三维重建技术进行BIM数字化场景搭建，实现历史文化场景的虚拟重现[11]。在香包非遗数字博物馆的场景搭建中，乡村背景是复现香包非遗文化原境的核心。因此在对其数字场景搭建的过程中，影像收录香包生存发展地区的人文风貌，通过数字化处理成虚拟场景的组成元素。在香包非遗数字化场景中插入乡村原声的空间音频，以及伴随着乡村建筑及风景的复现用以模拟身临文化原境的视听体验。通过博物馆展示平台，数字化复现非遗文化“在地”元素，复刻出同现实平行的非遗数字化世界，给予非遗“原汁原味”的文化体验，实现数字非遗项目得以赓续文化原境的旨归。

（三）自然化沉浸式交互体验

同传统非遗博物馆展示相比，数字化展示形式可以跨越时空限制更好地传播非遗文化。空间计算技术的勃兴使得非遗数字博物馆的建设不只单纯地展示空间设计和文物展品设计，而是将以人为本作为设计的根本链条，将更符合自然化设计的沉浸式的交互体验功能应用于数字非遗博物馆的建设中去，通过创新交互形式，增强参观者更加沉浸式的交互体验。

在数字非遗博物馆中，参观者同非遗展示项目之间最理想化的交互体验形式是不依赖实体的机器语言，不需要借助遥控器、键盘、鼠标、可触摸式屏幕等有形媒介，利用空间计算技术让参观者只需要像平常一样用手、眼睛、声音等感官来导航即可实现信息的浏览与互动，同时结合空间音频技术、眼动追踪技术和深度传感技术的加持，随时随地沉浸式感受原汁原味的非遗文化的数字化传习。沉浸物理世界和虚拟世界交织融合的数字场景，达到人、物、环境的三位一体，实现自然化的沉浸式数字博物馆交互体验（如图4）。在感知动态交互层面，数字非遗博物馆为参观者提供自然化的交互形式[12]。不仅可以通过语音识别进行交流，还可以结合空间计算设备进行动态手势识别，同虚拟博物馆中的数字藏品进行交互，实现全方位立体化的触摸和观摩，这是传统博物馆无法提供的。通过与文物展品符合人性化的自然交互，进一步模糊了物理世界与虚拟世界的界限，增强了数字博物馆的沉浸感，足不出户便可以实现对传统文化的学习。

五、结语

数字非遗博物馆设计以空间计算技术为基础，实现人与物之间自然化的沉浸式交互体验。通过数字技术在物理世界中打破传统信息交互形式，破局实体博物馆时间与空间的界限，实现传统文化的现代庚续。展望空间计算技术发展趋势，数字非遗博物馆是传统文化保护与传承发展的必然方向[13]，也是国家发展数字文化产业战略的探索和延展。空间计算技术将不断演进，助力非遗项目的永续保存和创新展示。这有益于传统文化的历久弥新，使其更加契合社会文化需求的现代面向，实现传统文化的庚续发展，推动社会的可持续变革。

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作者简介：赵季淳，江苏师范大学美术学院设计学专业硕士研究生。研究方向：工艺美术。

丁峰，江苏师范大学美术学院教授、硕士生导师、副院长。