陈爽 袁佳丽 胡永斌

摘  要 虚拟现实、全息技术等现代信息技术的发展，促进了虚拟博物馆的出现和发展。首先梳理虚拟博物馆的类型和应用技术，然后以“V故宫”和法国卢浮宫虚拟博物馆项目为例，详细分析当前虚拟博物馆的功能和特点，最后分析虚拟博物馆未来发展的三大趋势。

关键词 博物馆;虚拟博物馆;虚拟现实技术;全息影像技术;三维建模技术;V故宫;艺术素养教育;科普教育

中图分类号：G434    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2021）06-0027-04

1 虚拟博物馆的兴起

博物馆是进行文化传播与交流的重要场所，其存在不仅可以促进当地文化教育的发展，也能为社会教育事业的发展作出贡献。从地域层面分析，由于受到地域与经济等因素的影响，大型博物馆主要集中分布在经济发达省份和城市，西部地区博物馆建设相对落后，在农村更是难寻博物馆的踪迹，这就导致部分农村人口不能在博物馆里接受文化普及[1]。总的来说，我国博物馆的分布状况呈现明显的地域差异性，面临分布不均、开放性不足等一系列问题。

随着信息技术的快速发展，虚拟现实技术在医疗、教育、博物馆、娱乐等各个领域迅速普及。其中，虚拟博物馆以虚拟现实技术为主，构建出一个具有交互性与开放性的虚拟场景，在拓展实体博物馆功能的基础上实现了博物馆由二维展示到三维动态展示的转变，让人们可以跨领域参观一些珍贵的文物。我国虚拟博物馆的探索与建设始于20世纪90年代[2]，虽然起步较晚，但是随着信息技术的不断发展，虚拟博物馆的应用趋势也呈现上升状态，在文物保护与文化传播方面发挥着积极的作用。与传统博物馆相比，虚拟博物馆具有独特的优势与价值：较强的交互性、自主性与生动性;扩展博物馆延伸空间，能够让人们随时随地进行交流与体验;实现资源共享，解决了实体博物馆分布不均匀的问题，让更多的人获得真实的参观体验。

2 虚拟博物馆的类型和应用技术

虚拟博物馆的分类  为了满足人们参观博物馆的多元化需求，虚拟博物馆的展示形式日益丰富，相应地也产生了多种类型的虚拟博物馆：从参观方式来说，虚拟博物馆包括虚拟实景博物馆和虚拟虚景博物馆两种类型;从使用终端的角度来说，虚拟博物馆包括网页终端虚拟博物馆和移动终端虚拟博物馆两种类型，如图1所示。

虚拟实景博物馆是指利用三维技术实景复制博物馆的建筑和馆藏，并运用立体展示、环境模拟等手段完整呈现的虚拟博物馆[3]。如谷歌打造的虚拟实景博物馆——大英博物馆，进入虚拟博物馆，用户除了可以在各个展厅参观不同的文物外，还可以仔细观察文物细节，了解其历史背景。虚拟虚景博物馆主要用于展示或修复被破坏的文化遗产，如展示苏绣等难以保存的文化遗产，或者利用虚拟现实技术对尚未开发的、即将消失的文化遗址进行数字复原。这样不僅能以更安全的方式保护文物，也对保护非物质文化遗产事业作出重大贡献。

网页终端虚拟博物馆主要以文字、图片、视频的形式进行科普教育，虽然有中国国家博物馆、中国科学技术馆等国家级博物馆，但是也存在某些问题，如虚拟模块不能打开、缺乏创新、呈现形式单一。为了满足人们随时随地参观虚拟博物馆的需要，移动终端也推出相应软件，如集文化、艺术、娱乐为一体的乐游博物馆，该博物馆通过手机扫描AR照片，让照片“动”起来。但不可避免的是，移动终端和网页终端的虚拟博物馆存在同样的问题，甚至前者在使用过程中会出现闪退、内容消失的情况。

虚拟博物馆的技术支持  在虚拟现实技术、全息影像技术、三维建模等新技术的支持下，虚拟博物馆不仅以三维动态的方式展现博物馆景象，让文物“活”起来，还能提高参观者的体验感。

1）虚拟现实技术。虚拟现实（Virtual Reality，简称VR），又称灵境技术，是近年来出现的一种高新技术[4]。该技术综合了传感器技术、人工智能技术、多媒体技术得到一个虚拟环境，为用户带来真实的视觉、听觉上的感官体验，从而获得较强的沉浸感。虚拟现实技术在博物馆领域有广泛的应用，如在虚拟恐龙博物馆的体验过程中，参观者穿戴上VR头盔后，不仅能够看到各种各样的恐龙并听到恐龙的叫声，还能通过VR手柄的移动仔细观察每一只恐龙。

总的来说，虚拟现实技术在博物馆中的运用主要有三点优势：一是更逼真的沉浸感，VR设备和多媒体技术的结

合，增强了参观者的真实体验感;二是改变了传统的展览方式，由“静态”到“动态”的转变激发了参观者了解更多历史文化的兴趣;三是全方位展示珍贵历史文物，可有效保存文物数据。

2）全息影像技术。全息影像技术是指利用光的衍射原理呈现立体三维图像的技术[5]。如一些虚拟博物馆在对藏品进行全景展示时，用户可以从各个角度观看展品的整体结构和细节。此外，虚拟博物馆中全息影像技术与声音、视频等媒体的结合，能在很大程度上增强用户的体验感和展览的观赏性。

3）三维建模技术。三维建模技术在虚拟博物馆展示过程中起着重要的作用，根据照片形式或实物形式的展品，利用计算机图像处理软件进行三维建模，可以得到一个细节刻画准确、图像仿真性强的立体图像。

3 虚拟博物馆典型项目分析

经过多年的博物馆信息化建设与发展，国内外涌现出一批优秀的虚拟博物馆，如我国的故宫博物院、南京博物院以及国外的卢浮宫博物馆、大英博物馆的虚拟博物馆。本文着重分析国内的“V故宫”和国外的法国卢浮宫虚拟博物馆项目，介绍其典型的场景和核心技术，进一步探究虚拟博物馆的技术性与人文性。

“V故宫”虚拟博物馆项目分析  近年来，文物数字化展示、互联网+文化教育、互联网+文物文创产品得到高速发展，进一步提升了我国的文化软实力。其中，故宫博物院的数字化进程不断加快并走在世界前列。2013年以来，故宫上线了九款移动客户端应用，其中包括儿童教育类网络游戏“皇帝的一天”、利用数字化技术立体呈现的“韩熙载夜宴图”、能够进行图片和文字360°观看的“故宫陶瓷馆”、支持全景虚拟漫游的“故宫展览”等。除了移动客户端，故宫博物院还利用网站、APP、微博、微信等新媒体推动故宫的数字化进程，为文化传播形式带来新的活力。此外，“V故宫”项目汇集了自2000年以来故宫在虚拟现实等新技术研究领域的最新成果，以数字化的形式向全国公众展示故宫文化。

登录故宫博物院的官网“www.dpm.org.cn”就可以访问全景故宫、虚拟养心殿、虚拟灵沼轩等场景。从游客安全和保护文物的角度出发，故宫开发了“全景故宫”功能，该功能在虚拟现实技术的支持下还原馆内的建筑以及藏品。打开官网进入“全景故宫”版块后，不仅可以通过地图全方位浏览故宫全貌，仔细观察建筑内的藏品，也能够进入赏花版块感受春日故宫的美丽。总的来说，“全景故宫”的出现打破了时空的限制，即使与故宫相隔千里的游客也能领略故宫的风采，如图2所示。

养心殿作为皇帝的居住地，是清王朝政治、文化、生活气息的集中体现，也成为最值得游客观看的地方。随着养心殿整体修缮项目的进行，游客会遇到养心殿闭馆的情况，但是现在，虚拟现实技术能让游客随时“进入”养心殿，如图3所示。在虚拟养心殿中，游客可以通过便携式VR眼镜根据箭头的指示进行参观，殿内的很多物品也有相关介绍;如果身边没有VR眼镜，游客也可切换到裸眼模式体验。

与虚拟养心殿相比，虚拟倦勤斋（图4）类似一个通过丰富的互动体验传承古典技艺的小游戏，在游戏中可以跟着工匠学手艺，和文物修复工作人员一起“修复文物”，体验贴雕竹簧、双面绣、玉石镶嵌等活动。此外，还能以第一人称的视角探索精美绝伦的倦勤斋，欣赏和理解文物背后蕴含的历史人物和故事。

出于保护故宫博物院文化资源的需要，故宫博物院自2000年起利用虚拟现实技术制作故宫VR作品，如本文介绍的“养心殿”与“倦勤斋”。为了保证VR作品呈现清晰流畅的画面，故宫博物院一共引进两种VR系统开发平台：第一个平台是2000年引进的SGI大型专业图形处理系统[6]，该系统虽然有强大的渲染功能，但价格昂贵、不可移动，难以制作VR作品;第二个平台是PCVR平台，与SGI系统相比，该平台具有价格相对便宜、移动性强的特点，并成功实现养心殿和倦勤斋的展示。相信随着科技力量的不断注入，故宫博物院更多的文化瑰宝将会以鲜活的方式呈现在观众面前。

法国卢浮宫虚拟博物馆项目分析  位居世界四大博物馆之首的法国卢浮宫博物馆，早在1995年就设置了官方网站，2001年网站访问人数就超过600万人次[7]。2004年，卢浮宫在展品的数据化方面有所尝试，并取得一定成就，用户通过官方网站就能参观馆内公开展示的所有藏品[8]。2014年5月，法国卢浮宫引进了日本的“任天堂3DS”掌上视频游戏控制导游系统[9]，它可以根据用户需求为用户提供定位服务，带领用户到达相应的展区和展品前。目前，卢浮宫正在开发为智能手机和iPad等终端提供下载服务的应用程序，且由于卢浮宫主要以全景的方式呈现虚拟博物馆，这就使得它能够用Virtual Tour工具以平行视角进行全方位扫描取景，实现在有文字说明基础上的向上、向下、放大、缩小等全方位的浏览。除此之外，在该导航系统中不仅为每一件展品提供高清图片，还配有相关的语音评论和手语视频演示等服务。

登录网址“https：//www.louvre.fr/en/visites-en-ligne”就可以在线访问卢浮宫的艺术展、埃及馆、卢浮宫护城河以及阿波罗廊等景区，现对阿波罗廊和埃及馆进行简单介绍。首先介绍的是阿波罗廊。进入网址之后，用户所在位置为展厅的前方，之后可以按照箭头的方向进行浏览，点击相关展品旁的“问号”可以获得该展品的文字介绍，点击“放大镜”可以单独获取该展品的高清图片，点击“加号”或“减号”可以实现对场景的放大或缩小，如图5所示。

从在线虚拟参观设计的角度出发，埃及馆和阿波罗廊相比具有某些特别之处。在卢浮宫官方网址点击埃及馆进入馆内之后，用户不仅能够进行视角的转换、获取馆内壁画的高清图片，还能根据馆内左下角的地图知道自己所处的地理位置，或者点击地图上的小图标进入卢浮宫的其他展厅，如圖6所示。

卢浮宫虚拟博物馆主要运用虚拟现实技术和3D扫描技术对实体展馆进行3D扫描，进而构建一个接近于真实的虚拟环境，并用一定的路线构想和交互设计完成展览活动。如馆内的应用箭头能够引导用户前进，利用标识可以实现展品和用户之间的互动。此外，游客能够在自由放大和缩小展品的功能中获得真实的体验感。除了虚拟现实技术和3D扫描技术之外，卢浮宫虚拟博物馆还利用3D全息影像技术对博物馆的场景和馆藏进行全方位和细节方面的展示，其方向功能和放大缩小功能能够满足用户对视觉和细节的要求。

4 虚拟博物馆的未来趋势

随着人工智能、大数据、云计算等技术的发展，虚拟现实技术在人们的生产生活中得到广泛应用，随之出现的虚拟博物馆也在互联网的支持下获得较快的发展，呈现融合艺术素养教育、注重跨终端访问、注重沉浸式游览体验等发展趋势。

融合艺术素养教育  虚拟现实技术在科技馆、天文馆、博物馆等科普教育领域的应用，使得虚拟博物馆在增强沉浸感的同时也融合了科普教育，进而提高公众的艺术素养。虚拟博物馆在网络传播中的即时性、开放性、互动性等特点使其教育作用更容易表达[10]，例如：虚拟博物馆能够通过三维立体技术展现丰富立体的文物，让用户了解文物背后蕴藏的历史故事，感受历史文化;在虚拟恐龙馆中通过佩戴VR设备给恐龙喂食的小游戏，可以了解恐龙的进食过程，也能在恐龙馆内了解更多有关恐龙的知识。

注重跨终端访问  虚拟博物馆具有多元化的访问形式，能够在手机、电脑、iPad等终端进行访问。随着5G时代的到来和移动终端的不断升级与普及，虚拟博物馆在移动终端上更加受到重视。如2019年湖北5G智慧博物馆APP的正式推出，让用户可以了解当地的文化、文物并体验与之相关的小游戏。需要注意的是，无论是手机还是网页终端，在对虚拟博物馆进行交互界面设计时应根据不同的人群提供个性化的服务，设计简洁清晰、功能明确的访问界面。

注重沉浸式游览体验  虚拟博物馆不仅具有丰富的色彩和强大的数据存储，也能够进行视觉、听觉和触觉上的模拟，在VR和AR等核心技术的支持下，通过界面场景的视觉色彩设计、博物馆智能游览寻路的引导性设计以及智能手柄对文物的控制，能够增强用户的参与性，实现人和物的互动、用户和用户的互动，甚至是文物与文物之间的互动，达到虚拟与现实的结合[11]，从而让用户获得沉浸式的游览体验。沉浸式的体验是虚拟博物馆能够得到良好发展的重要保障。

参考文献

[1]任英丽，李鑫圆，阳倩.VR虚拟博物馆交互体验设计研究[J].大众文艺，2019（5）：121.

[2]谢思思.新媒体视野下的虚拟博物馆研究[D].南京：南京艺术学院，2014.

[3]林雯雯.“互联网+”思维下博物馆虚拟化发展对公共价值的影响[J].工业设计，2020（3）：105-106.

[4]张新.浅谈我国虚拟博物馆发展现状及趋势[J].青年文学家，2014（36）：170-171，173.

[5]伍洲.浅谈新技术在博物馆展览中的运用：以广东省博物馆为例[J].客家文博，2018（2）：34-38.

[6]方丽瑜.浅析故宫虚拟现实作品的技术性与人文性[M]//北京市科学技术协会、北京市文物局、北京市经济和信息化委员会、北京数字科普协会.北京数字科普协会会议论文集.2011：4.

[7]黄建萍.三维数字技术在博物馆网站中的应用[J].数字技术与应用，2011（9）：44-45，47.

[8]阮晓东.寻找智慧博物馆[J].新经济导刊，2015（3）：18-24.

[9]翟宏英.中外科技博物馆智能互动式展览比较研究[J].知识管理论坛，2019（2）：110-120.

[10]高靓阳.基于网络传播的虚拟博物馆建设研究[D].南京：南京艺术学院，2010.

[11]陈枫，王峰.VR/AR技术在虚拟博物馆游览系统中的应用研究：以故宫博物院为例[J].大众文艺，2020（4）：61-62.

*项目来源：江苏省大学生创新创业训练计划项目“虚拟科技博物馆：面向青少年的人工智能科普公共服务平台”（项目编号：201910320202T）。

作者：陈爽、袁佳丽，江苏师范大学智慧教育学院;胡永斌，通信作者，江苏师范大学智慧教育学院，副教授，博士，主要研究方向为VR/AR教学应用（221116）。