王 平

(天津自然博物馆，天津 300201)



天津自然博物馆影像数字化建设研究报告

王 平

(天津自然博物馆，天津 300201)

该文以天津自然博物馆影像数字化建设为例，探讨了大型自然博物馆转型过程中遇到的问题和处理方案，探讨了数字化博物馆所必购的仪器设备和媒体资产管理系统建设以及博物馆数字化管理的规章制度，对同类博物馆数字化建设与管理有指导意义。

数字博物馆；影像信息数字化采集；360度全景技术；媒体资产管理系统；网格信息；虚拟展示

天津自然博物馆(天津馆)是国家一级自然科学类博物馆，馆藏各类标本近40万件，其中一、二级珍品1 300余件，模式标本1 400余件，有200件模式标本被列为国家一级标本保存。馆藏丰富、科研成果卓著居同类博物馆之首。

作为全国科普教育和爱国主义教育基地。天津馆拥有中国种类最全的恐龙化石，中国数量最多的古哺乳动物化石，中国门类最齐全的现生陆地及海洋动物标本，还有贝林先生捐赠国内数量最大的全球动物珍贵标本。这些珍贵文物资源是博物馆开展科研和宣传工作的核心。因此，如何发挥每件文物最大的收藏价值，深入开展博物馆的社会服务职能，是天津馆的工作要点与任务。必须充分运用数字信息技术，以全新的服务理念与技术手段，来实现这一目标和任务。

博物馆影像数字化建设的意义就在于，他能把原先单一的现场服务延伸到超越时间、空间的信息服务，从“实物导向”拓展到“信息导向”，利用数字影像与网络技术进一步拓展和提升博物馆的服务。

21世纪是数字化信息时代，最新科技为博物馆开启了一扇通往外界的门。这是扇神奇的数字之门，是博物馆通向繁盛时代的成功之门，这扇门的敞开与关闭决定着未来民族与国家兴衰存亡。踏过这扇门将走向兴盛，走向繁荣；关闭这扇门将与世隔绝，自闭衰亡。博物馆必须跟上时代发展的步伐。加强危机意识，增强责任感与使命感。

1 影像数字化建设的必要性

影像数字化是建立数字博物馆的必备阶段。所谓数字博物馆，其本质就是用多种高画质文物拍摄和高精度扫描设备相互配合形成一套数字化视觉体系，采用先进的高科技硬件设备配合高素质摄影人员，完成一系列影像数字化工作，建立起影像数字信息系统(媒体资产管理系统)。未来数字博物馆的藏品管理，科学研究，展示宣传将主要依托于网络数字信息化技术，数字信息资源将成为数字博物馆的核心。

影像数字化工作就是对文物资源进行影像数字信息采集整理保存的过程。他为数字化展示宣传和科学研究提供全面技术支持。文物影像信息是博物馆开展各项工作不可缺少的重要资源，它与博物馆实物藏品同样具有收藏价值和意义。同时文物影像信息是博物馆数字资源的主体信息，也是数字信息系统的基础。影像数字化工作水平的高低，直接影响博物馆业务工作的发展水平，博物馆数字化建设的成败，在很大程度上与影像数字化技术的应用与管理水平有直接关系。

数字化影像采集与互动展示技术的广泛应用，将为天津自然博物馆精品展览在扩大目标受众，丰富展现内容，提升服务内涵等方面发挥巨大作用。通过运用360全景摄影、高清摄影、3D立体成像与打印等多项技术，激发观众兴趣，引导公众深入了解地球和生命的起源，提高公众科学知识，扩大博物馆的社会服务职能。

博物馆的未来必然走向数字博物馆，开展数字信息化建设是博物馆可持续发展的必然趋势。因此，他有着广阔的发展前景。数字博物馆是传统博物馆的延伸，可更好地整合共享博物馆资源，为公众提供更加广泛的服务。建设数字博物馆将激发出博物馆巨大的文化能量，惠泽人类，更好地践行“为社会和社会发展服务”的理念，这也是形势之必然、大势之所趋。

2 影像数字化建设的可行性

21世纪的今天，数字影像技术已经在世界范围内得到了广泛应用。在博物馆工作中也开始大量使用数字影像技术，从数字影像资源的采集到利用，以及数字影像加工流程已经完全融入到博物馆的日常工作之中。

从国家对文化产业政策和技术层面分析，依据我国文化产业振兴规划提出的5大重点目标任务：加强体制创新增强活力，大力发展影视制作；提高数字科技装备水平，拓展文化市场服务；扩大对外文化影响；制定相关政策和措施给予政策层方面的保障。国家制定的这些文件，为博物馆开展影像数字化建设提供了有利的政策支持和实施依据，也为进一步实施《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》，贯彻落实《全民科学素质行动计划纲要》提供有利的制度保障。

目前，数字化影像设备正向着成熟和成型化发展，为博物馆影像数字化建设提供了坚实的技术保障。无论是中画幅相机，乃至大画幅座机都已配备专业数字后背，这大大方便了博物馆升级现有设备。各种高清扫描设备进一步完善数字化影像存储，高清扫描仪可以将分辨率设定到较高的数值使图像采集更为精细。针对文物表面细节，有高达几十亿像素扫描精度，像素点越多文物表面的影像细节得以捕捉和保留，文物信息还原得更为准确和精细，也会在视觉表现力上起到更惊人的效果。这些都为天津博馆数字化建设的转型提供了可靠的技术保障。

3 影像数字化建设相关技术设备

影像数字化建设，绝不仅仅是购置几件影像器材这么简单，它是个复杂的综合性系统工程，包括文物影像信息的采集、文物影像信息的存储管理、文物影像信息的发布展示等。建设好一个影像数字系统需要投入大量的人力、物力和财力。为保证影像数字化建设工作能顺利进行，首先要制定明确的目标任务，统一认识，加强领导，制定缜密组织机构和实施措施，分层级管理，做好资源整合与分工合作，明确责、权、利关系，共建共享，全员参与，科学规划，稳步推进，必须始终坚持加大投入，强化制度保障。必要时需动员全社会力量，共同创建一个真正的符合人民需求的数字博物馆。

影像数字化工作的主要内容包括：影像采集处理系统与媒体资产管理系统两部分。案综合考虑，采用了多种高性价比的数字化影像采集、编辑、管理、保存与应用等数套设备，基本构成一套完整的影像数字系统。首先，对馆藏文物实施影像数字化收藏、研究、展示、复制、发布提供强大技术支持，通过运用大型专业文物影像扫描系统、高画质二维影像摄影、360全景摄影、高清演播室、无人航拍技术、显微摄影、三维立体影像扫描与打印制作系统等采集与制作技术，将馆藏数万件精美标本予以数字化的记录；同时采用高精度三维建模技术对部分极具研究价值文物创建3D模型，配合陈列展示需要，重点选择有代表性关键文物遗址，复原出与之相关联的生存环境，用以实现文物与场景的“超链接”。这样处理后的展示场景，激发了观众兴趣，引导公众深入了解地球和生命的起源；同时研究人员也可以通过显微影像和3D采集得到的高质量影像并配合无人机航拍获得的重要遗址影像资料，进行综合性立体和全方位的精确分析和深入研究。为40多亿年来地球家园的生命起源及演化过程用生动的影像描绘出来，在用虚拟现实、增强现实技术呈献给观众，增强观众的科学认知和参观兴趣。

媒体资产管理系统是针对影像数字化建设而搭建的管理平台，他能为馆内各种类型的视频资料、音频资料、文字、图片，多媒体资料的数字化存储、编目管理、检索查询、非编素材转码、信息发布，以及设备和固定资产等进行全面管理。

3.1 建立全方位的影像数字采集处理系统

3.1.1高清晰数码扫描(大型文物扫描)。针对博物馆大量的珍贵文物标本，特别是《北疆博物院》时期珍藏百年具有极高收藏、研究价值的‘大幅面手绘地图’文物原作，需要进行超高清晰度影像采集，才可以保存文物表面的所有细节。为了获得逼真的数字影像，可选用了德国专业级CRUSE大型扫描机(最大扫描尺寸可达3 m×4 m)最高达38.2亿像素，他是目前世界各大博物馆及文物收藏、文物复制机构专业扫描设备。这套系统能够完成逼真、完美的复制，而且复制品可以达到常年保存，根据所应用的材料及介质，保存时间可以达到75年至100年。目前国家图书馆、国家文物出版社，国内专业文物复制机构雅昌集团及彩虹集团先后购置了不同类型的CRUSE扫描机，已为故宫博物院、辽宁省博物馆、南京博物院等中国院藏历代珍藏书画进行了大量扫描复制。

3.1.2高画质摄影(文物影像采集)。高质量的文物影像信息是组成数字博物馆重要信息资源。采用专业技术和高像素设备拍照文物影像，正是为这一目的而进行的基础性工作。天津馆存有大量国家1、2级珍品标本及模式标本，有着极高的研究价值与学术价值，出于对这些藏品的保护，不便于进行公开展览。如果对这些藏品进行3 D建模，利用数字展览就可以在不损坏藏品的前提下，让公众看到的这些珍品标本。数字影像质量的好坏高劣，在一定程度上代表着博物馆研究成果与工作水平，所以必须重视文物影像的采集质量。尽量采用高性能，高画质的成熟技术设备，以最大程度确保文物影像的真实性、科学性、观赏性。采用高画质设备拍文物有许多好处，其最大好处是，一次完成后能够满足多方面应用需求，例如：出版印刷、陈列展示、网络宣传、影视制作、媒体发布等。

3.1.3360度摄影(实现展厅实景360度高清影像浏览观赏)。通过一款高性价比专用全景拍照系统，包括(GoPro HERO4+Kolor Autopano video pro fro windows 360硬件与软件)，能够方便快速拍出360×180度的全景素材，制作出具有震撼效果的立体全景图片或视频。给人一种难以置信的新的视觉体验。

360度全景摄影采用了实景多角度同时拍照方法，再通过后期接片技术来实现三维立体效果的技术。与一般图片相比，360度全景摄影不但有360度的视角，更可以全面的向用户展示逼真的场景，每一个角落都可以完美再现，因此常常被用作观光景点、文化场馆、陈列展示之用途。观览者仿佛置身于在场馆展览中央，被四周精彩的陈列包围着。如果采用虚拟漫游360度全景摄影的方式进行拍摄，设定出拍摄线路，完成整个展厅内容的全景影像采集和后期编辑，结合坐标和指南针数据生成“街景”内容，再配与网络全景漫游功能，就能让观众在天津馆的网站的虚拟展厅中，体验到一种置身于实景360度三维立体感觉的虚拟参观浏览效果。如果把虚拟场景中再加入热点信息提示，当鼠标移到热点即可显示重点文物标本的360度环拍影像效果，使观众产生身临其境带有交互感受的体验。

3.1.4高清演播室(科普短片与文物精品影视制作)。未来数字博物馆需要大量精彩的视频节目，增加宣传内容的观赏性、易读性、亲近感。针对这一需求，建立一个经济实用高清演播室是非常必要的。为基本满足日常节目制作需要。可选择具备实时多讯道切换功能的高性价比一体化演播室设备，再辅以摄像机，调音台及其他设备，搭建出一套兼容高标清信号的数字影视制作系统，可用于完成各类节目的直播、录播、访谈、级联播出、配音、后期制作等多场景应用。实现演播室和后期制作机房双重功能的机型很多，根据具体情况进行选择。尽量选择那些具备视音频行业多项前沿核心技术的产品，如广播电视级硬件编码、多路实时编解码、图像分层处理等许多实用的功能。具备携带方便、现场制作、操作简单，所见即所得的直观性操作特点。

视频影像制作技术，是博物馆对外宣传中采用的重要形式和手段，必将发挥出他的巨大作用和效果。

3.1.5无人航拍技术的应用。无人机航拍是近些年发展应用最快的一项新的拍摄手段，随着技术的不断成熟，越来越受到专业和业余航拍人士的重视，电视节目也时常有无人机拍摄自然灾害现场实况报道的视频画面，给人们带来强烈的视觉冲击。

无人机就是个小型的多旋翼飞行器，有人形象地称他为“会飞的照相机”能够盘旋在晴朗的天空下，自带高性能相机，利用远距离Wi-Fi图像传送，可实现手机(iOS及Android系统)实时预览飞行拍摄画面、稳定精准的悬停，以及雷达锁定与自动返航。最大特点是：结构简单、成本低廉(整机售价在1万元左右)，不但能完成有人驾驶飞机执行的任务，更适用于有人飞机不宜执行的任务。无人机航拍以其显著的安全性、低成本受到航拍领域的喜爱，且无人机航拍能够超低空飞行，拍摄有人机所不能达的景观，非常适合自然博物馆作野外考察拍摄任务。

3.1.6显微摄影(研究微观世界利器)。显微摄影在博物馆用来协助研究动物、植物、古生物等标本结构的一种专门技术手段。他利用一种可以观察微观事物的重要光学仪器显微镜，通过他的高倍放大作用可以观察到肉眼直接看不到的信息。再通过数码摄影的方法把显微镜观察到的现象记录下来，提供给人们作更广泛的研究。研究成果通过显微图片进行展示宣传。1931年，恩斯特·鲁斯卡通过研制电子显微镜，使生物学发生了一场革命。他把一个全新的世界展现在人类的视野里。人们第一次看到了数以百计的“新的”微小动物和植物，以及从人体到植物纤维等各种东西的内部构造。显微镜还有助于科学家发现新物种，让科学家观察到百万分之一毫米那样小的物体。

3.1.7三维立体影像。采用多套设备组成的非接触式三维扫描制作系统，可以把大小不同、形状各异的馆藏精品文物，利用先进的三维扫描技术和建模技术，制作成精确逼真立体影像文件，作为影像资料保存并在网上展示。让观众在自己的电脑屏幕上随心所欲的从任意角度欣赏，如同把文物搬到了自己家里一样，这将无限大地拓展了博物馆展示空间，最大程度地满足了观众的求知欲和好奇心，进一步提升了观众，尤其是对新鲜事物有很大兴趣的青少年，对博物馆各类文物的认知体验。

随着三维扫描技术的快速发展，先进的高精度快速三维扫描技术逐渐成为重要文物的档案保存手段之一。通过文物三维建模不但可以在文物展示和文化教育中发挥重大作用，更为重要的是他记录了文物精确的几何信息等三维数据，有助于文物受损后的修复工作。高精度三维扫描、重建技术主要用于将博物馆藏品进行数字化，扩展博物馆的数字藏品资源，使博物馆未来的智慧化应用具有真正的数字内容。由于三维扫描仪的数字化效果与扫描仪的体量尺寸有很大关系。适用于细小文物的小尺寸扫描仪，精度相对比较高，但是无法容纳大的文物；能够扫描巨大尺寸文物的扫描仪，用来扫描细小文物时精度将会成平方地降低。因此对立体文物的三维扫描必须把文物按尺寸分级，采用不同的扫描方案和扫描设备。

通过前期的三维数据采集，运用3D动画制作软件，可以制作出文物的复原三维动画宣传片，比如远古时代的蜻蜓、蟑螂以及超型昆虫，侏罗纪时代的恐龙、始祖鸟和早更新世的猛犸象等。这些原创作品，体现了中国的科研成果和制作水平。同时还能通过3D打印设备开发出独有的文创产品，扩大和丰富国内外观众不同需求。

3.2 媒体资产管理系统媒体资产管理系统是整个影像数字系统的管理核心。是天津馆影像数字化建设的重要组成部分。合理配置一套先进小型媒体资产管理系统，可以有效提高天津馆影像数字化工作效率和管理水平。首先应考虑其先进性、兼容性和扩展性。采用先进的分布式云计算技术，全面的媒体资产云共享、云存储；支持多个终端的对媒体资产的素材共享，支持多个采集端的素材采集真正实现了同构和异构服务器、工作站与存储设备间的数据共享。

媒体资产管理系统的多码流存储传输技术以及映射技术将高容量、高码流的视音频资产映射成一个低码流、低容量的网络影子文件，使得媒体资产通行无阻的呈现在无论是局域网还是广域网上，大大方便了查阅、检索和浏览。

媒体资产系统的多级存储、自动迁移技术，利用先进的数据库技术，使得海量的媒体资产按照使用频率、使用时限、迁移指令等系统设置，自动的在各存储空间自由迁移，充分的保障了传输的速度、素材的安全、拓宽了网络带宽。

媒体资产管理系统是一个相对独立的系统平台，系统主要目标为包括数字博物馆资源建设中的各类数字媒体的信息收集与录入、组织与管理、审核与发布、检索与统计并且加入相当程度的个性化设置及工具等方面的内容，用于构建数字博物馆开发环境。 由于数字媒体库主要通过各个部门之间的局域网，按不同的权限对全馆的数字媒体进行录入与访问。 所以，一般情况下不允许随意录入、更改或查阅。 因此，媒体资产管理系统的设计与开发独立于现有的藏品管理系统。

4 结语

2014年正逢天津馆百年华诞，又添新馆扩建成功开放，在双喜临门之时，在新一届领导班子，创新、思变、促发展的战略思想指导下，天津馆的影像数字化建设迈出了坚实的一步，必将助推天津馆信息化建设快速步入正轨，一个面貌全新的自然博物馆即将成为现实。在今后2014年正缝天津馆还需做更深入研究与探索，以信息化建设带动和促进博物馆各项工作的开展。博物馆信息化过程是一个不断完善管理的过程，是对各类资源重新整合的过程。通过制订一套科学长远发展战略，加强推广先进的管理理念，实行人性化的管理，培养高素质的人才队伍，增强自身软实力，充分了解与应用现代数字技术，寻找一条数字化生存之路，必将拓展博物馆的影响力和未来发展空间，成为21世纪数字博物馆引领者。

[1] 孟中元.数字博物馆与博物馆的信息化建设[C]//陕西省文物局，陕西省博物馆学会.博物馆理论与实践研讨会论文集.西安：三秦出版社，2008.

[2] 张文彬.大力推进文博资源数字化建设[M]//李文儒.全球化下的中国博物馆.北京：文物出版社，2002.

王 平(1957-)，男，天津人，馆员，从事博物馆学与影像研究。

2014-12-18

S -058

A

0517-6611(2015)04-179-03