吕湘毅

（武汉轻工大学，湖北 武汉 430048）

湖北省博物馆数字化复原与虚拟展示的研究＊

吕湘毅

（武汉轻工大学，湖北 武汉 430048）

随着社会经济的快速发展，人们对文物和艺术品的期望也越来越高。对于湖北省博物馆的未来发展来说，打破传统的展示模式，具有重要的社会意义。因此，利用虚拟复原技术建立统一的文物发掘数据库，构建科学和历史结合，人与自然和谐的人性化平台。通过对位于湖北地级县博物馆的实际调研，提出一种利用虚拟复原现实技术和交互平台开发湖北省博物馆资源的方法，采用MAYA和UNITY打造了湖北省博物馆的三维虚拟场景和人性化导视指引图，给观众以崭新的、全范围的展示视角。

博物馆；数字化复原；虚拟展示；Oculus Rift

1 研究意义

我国是一个文明古国，文物是我国文化遗产中重要的组成部分，而博物馆作为历史文化的象征，展现给我们一种无形的精神力量和艺术价值。博物馆代表自然和人类发展文化的产物，更好地保存了遗产文物和展示文物，并且为社会和经济发展提供了服务，是广大民众认识城市发展、感悟城市历史的窗口。在博物馆可以感受到时代的变迁，人类的和谐和高大上的人文精神。

我国各类博物馆中的收藏文物达到1 000多万件，博物馆的发展在无形中展现出一个维度、一个过度、一个城市空间的精神文化底蕴，比如故宫博物院、首都博物馆、南京博物馆等。不同时代的文物作为不同时期文化历史的载体，为我国古代历史文化的研究、传播和艺术的发展提供了极为重要的参考资料。随着经济社会的发展与变革，我国博物馆在迅速转型的同时，也会出现一些新情况、新问题，比如博物馆的陈列方式落后，与发达国家脱节。博物馆展示为首要工作，基于文物保护和复原的目的，博物馆的展品都在展柜中，受到环境和空间的限制，长期使用文字介绍说明和语音讲解的传统陈列手段，文物无法多视角地展示，观众也不能近距离观看展品细节，看不到被展柜遮挡的文物的某一部分。各个地区的博物馆场馆空间不同，陈列也不同，展示的藏品数量也有所不同，更新频率也不同，大大限制了信息时代文物对生活的折射，减弱了文物对游客的吸引力。

到目前为止，湖北省大大小小的博物馆有180多个，主要分布在武汉、宜昌、十堰、黄冈、钟祥、襄阳、荆州等地方，同样存在大量的问题。自展馆的整合和资金的投入以来，最大的问题是文物的更新限制了博物馆的发展，博物馆的陈列方式长期不变，使得本来就很少的观众变得更加稀少，形成了恶性循环。因此，结合我省博物馆展示和数字虚拟技术的各方面特点和实际情况，将数字虚拟展示技术融合于以研究、教育、艺术为基本功能的博物馆建设中，是未来我国文化科技产业发展的趋势，如何将虚拟复原技术有效运用于博物馆工作中，是我们现在所面临的最大问题。总而言之，我国的文物表面和内部都存在不同程度的风化和腐蚀。如何让文物更大空间、更大维度、更大视角地展示它的魅力和艺术价值；作为历史文化和科学的研究依据，如何使文物得到有效的保护和复原，是文物数字化复原和虚拟展示领域需要探索的问题，亟待通过理论和方法的总结、实践来进一步解决。

2 国内外研究现状述评

2.1 国外研究现状

欧美一些国家利用网络对已经保存的文化遗产进行展示，比如美国的虚拟庞贝城等；新加坡Visual Factory公司与新加坡国家遗产文物局合作，为亚洲文明博物馆、新加坡国家博物馆、新加坡美术馆等6家文博机构创建了整套3D虚拟在线展厅，世界各地的用户可以通过这一平台参观新加坡的知名博物馆。

2.2 国内研究现状

我国对博物馆的虚拟展示建设还处于起步阶段，与欧美等发达国家相比，大量使用初级手段来宣传文物，大多表现形式为文字表述、少量图片、动画视频和文物的基本信息动向等网页形式展示，大大限制了观众向文物获取更多的信息。同时，虚拟展示系统不够完善，仅仅作为博物馆信息发布平台工具，没有在互联网上对有价值的文物进行延伸和深度挖掘讲解。随着计算机技术的发展和互联网的发达，国家加大了对遗址文化的保护与文化软实力的投入，在政策上也加大了扶持力度。20世纪90年代后期，故宫博物院、首都博物馆等率先将部分内容进行数字化制作并上传至互联网上，开辟了国内博物馆虚拟网络展示的先河。2013年，我国第一个360°全景虚拟博物馆开放的中华艺术宫艺术数字博物馆开放，为珍贵藏品的数字档案管理和网络应用奠定了良好的基础。IBM合作开发的故宫博物院中紫禁城虚拟世界“超越时空的紫禁城”是我国第一个通过互联网展示文化古遗址的3D虚拟还原世界，游客通过互联网可浏览多维的故宫建筑、古文物及古代人物，通过点击页面可查阅遗址详情等。

3 研究内容、研究目标、关键问题和创新之处

3.1 研究的主要内容

针对湖北省博物馆独创展示、数字虚拟复原技术和交互平台的各方面特点和实际情况，将数字虚拟复原展示技术融合于以研究、教育、艺术为展示功能的博物馆建设中，是未来我国科学文化产业发展的必然结果，在整合、价值与视觉等方面加以数字化复原和虚拟展示对平台的应用，让观众从崭新的、多维的角度来观赏。

3.2 研究目标

通过研究目标，开发出一套适合博物馆的虚拟导视图、人机一体的虚拟空间和稀缺文物的数字化复原，多元化设计和多功能操控，结合国际先进技术和成功案例，订制一套具有地域特色的陈列方式系统。以荆州博物馆作为实验点，从采集数据、整合方案到后期开发，最后用全新视角和全新空间来展示新型的博物馆。

3.3 拟解决的关键问题

3.3.1 提高文物保护技术手段

我们可以利用数字化复原技术，预先修复文物的影像，结合计算机合成技术，利用虚拟技术多角度展示文物，将文物实体保存在严密的环境中，延长文物寿命。

3.3.2 提高文物的展出率和效果

运用虚拟复原技术将现实文物转换为虚拟影像，比如三维空间、大动画、交互界面等，来展示文物最初的状态。数字化复原和虚拟展示技术提供了还原文物最原始的外貌，让观众身临其境地感受它的出生、成长、脱变等，同时多视角地去感受它，运用人性化的交互系统，指引和介绍它的历史。

3.4 创新之处

数字化虚拟复原技术（Digital Virtual Recovery Technology）是基于数字化的虚拟复原、计算机、处理图像与模型搭建、人性化交互、精美界面、导视图、模拟仿真、多维空间等技术的综合集成技术。它优于一般三维空间的虚拟重现技术，用Unity系统生成逼真环境，模拟复原当时文物挖掘的现场视频，打造有空气、有触觉、有互动的空间，让观众参与其中，身临其境地感受当时的环境。

Oculus Rift是一款为电竞游戏设计的佩戴式头戴显示器。它将虚拟与现实带入游戏中，使得玩家们与游戏合二为一，大幅提升游戏玩家的游戏体验。尽管还有很多局限，但它已经改变了传统游戏的方式，让我们与科幻大片更近一步，在发展国内游戏领域更上新的台阶。虽然最初是为了打造游戏来开发设备的，但是Oculus已经决心将Rift应用到更为广泛的领域，包括电影、教育、艺术、建筑、医学等空间探索及军事领域。

随着社会经济的不断发展，人们对文物和艺术品的期望也越来越高。对于湖北省博物馆来说，借助科技与文物的结合，是发展的必然趋势。因此，利用虚拟复原技术建立统一的文物发掘数据库，构建科学和历史相结合，人与自然和谐的人性化平台。打造新视野下的湖北地区博物馆展示方式，单一、传统的博物馆参观已经不是欣赏祖先留下的宝贝的唯一途径，除了在博物馆馆内应用虚拟复原系统外，还可以创建人性化的交互品台，将清晰、合理的导视图贯穿在博物馆中，定期更换博物馆交互平台主题，让人性化交互结合有效的展示主题，打造美轮美奂的空间，让观众在获取科普知识的同时还能在视觉上应接不暇，回味无穷。加上佩戴Oculus Rift头盔，在设定的程序中，可以自行调节菜单，选择你想观看的文物介绍。这个介绍是根据文物当时的背景，有故事内容的讲解，同时也可以让你身临其境发掘现场，亲身感受到考古人发掘的全过程，让游客有听觉感知、视觉感知、触觉感知。

［1］陆云.浅谈历史教学中虚拟博物馆的构建［J］.天津市教科院学报，2017（03）.

［2］罗亦鸣，胡珊.浅谈虚拟博物馆交互性展示现状［J］.电脑迷，2016（12）.

［3］唐娇.焦山碑刻虚拟博物馆漫游系统的设计与实现［D］.镇江：江苏科技大学，2015.

［4］王晓辉.历史的长河——辽宁古生物博物馆［J］.中国建筑装饰装修，2014（02）.

TP391.9

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.02.051

2095－6835（2018）02－0051－02

武汉轻工大学立项项目“湖北省博物馆数字化复原与虚拟展示的研究”（编号：2017y34）

刘晓芳〕