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[摘要]随着博物馆数字化技术和功能的完善，国内外大部分博物馆已经进入实体博物馆与虚拟数字博物馆结合的时代，虚拟数字博物馆的实现大多都采用VR技术。本文结合笔者所从事的工作实际对VR技术在数字博物馆中的应用及其功能设计进行简单分析。
[关键词]数字博物馆；VR技术；数字资源
[中图分类号]G261 [文献标识码]A [文章编号]1005-3115（2013）08-0135-02
虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）的出现实际是计算机图形学、人机接口技术、传感器技术以及人工智能技术等交叉与综合的结果。①它最早源于美国军方的作战模拟系统，上世纪90年代初逐渐为各界所关注。
这种技术的特点在于计算机产生一种人为虚拟的环境，虚拟的环境是通过计算机图形构成的三维数字模型，并编制到计算机中去生成一个以视觉感受为主，也包括听觉、触觉的综合可感知的人工环境，从而使得在视觉上产生一种沉浸于这个环境的感觉，可以直接观察、操作、触摸、检测周围环境及事物的内在变化，并能与之发生交互作用，使人和计算机很好地融为一体，给人一种身临其境的感觉。
随着博物馆数字化技术和功能的完善，国内外大部分博物馆已经进入实体博物馆与虚拟数字博物馆结合的时代，虚拟数字博物馆的实现大多都采用VR技术。数字博物馆除了提供传统博物馆收藏、研究、展示及教育等功能外，并通过互联网络将其所累积的知识宝库及文化资产传送到世界各地，强化了传统博物馆知识分享及教育传播的功能。②
用VR技术打造3D数字博物馆，用网络的影响力推广传播博物馆文化是其重点目标。VR技术下的3D数字博物馆突破了空间和时间，能在任何时间、任何地点通过互联网、移动通信网、数字广播电视网等终端浏览参观、再现、模拟和拓展不同时空环境下的实体博物馆。VR技术实现了实体博物馆数字资源（包括文字、图像、声音等）的创意加工和整合，能提供更丰富多彩的知识信息和展示形式。数字博物馆能让观众随心所欲、自由的参观展览、欣赏藏品和浏览咨询，实现博物馆、专家和参观者三者间平等地沟通交流，有效共建共享文博资源，使博物馆的社会效益最大化。
一、三维场馆展览及三维藏品文化百科
（一）三维场馆的实景虚拟漫游
实景虚拟漫游是平面网络媒体无法企及的用户体验方式，能极大提升用户的沉浸式体验感。在三维虚拟现实的网络环境中，利用现代科技手段为浏览者营造切实而丰富的信息获取和虚拟互动的感官感受，是信息传播最大化和吸引用户最有效的互动展示方式。
实景虚拟漫游的基本方式有两种，即自动漫游和手动漫游。
自动漫游是按第一视角，在虚拟现实场馆中，多角度、多视点、多场地的动态被动浏览场馆。用户轻点“自动漫游”的功能按钮，就可以像看视频动画一样沉浸在浏览系统预设的动态场馆中，在背景音乐和解说下，让用户可以通过预先设定的多种游览路径进行参观，给浏览者一个快捷而概括的浏览体验。
手动漫游即自主漫游，是用户完全按照自己的意图在虚拟现实场景中（或对单个三维虚拟现实）进行浏览。可以通过键盘的上、下、左、右四个方向键或W/A/S/D四个字母键控制浏览者前进、后退、左移、右移。浏览者还可以通过鼠标左键控制用户的视角。在自主控制浏览方向和节奏的同时，可在虚拟现实场景中，与场馆中的多媒体内容（音效、视频、动画、图文、游戏等）进行充分互动，随意或有目的地参与娱乐、学习、游戏，从而汲取内容信息和知识养分。
（二）藏品百科知识的全方位展现
数字藏品百科知识库是数字博物馆数字化内容的基本组成部分，是数字化展览展示内容之魂。通过藏品三维虚拟现实数字化（主要以三维建模和三维扫描两种途径实现），在网络平台上真实地一一再现藏品。
藏品的再现主要包括两个方面，一是现实还原，即对现实中的藏品进行三维数字还原，不用担心展品的大小体积，立体空间难易、结构复杂简单、物品贫贱还是珍贵，都可以1：1地进行虚拟现实还原。二是历史再现，即历史物品的时空穿越再现，也可以是对凭空想象的物件具象再现。藏品的数字资源对文物研究、历史研究、人文研究等，对欣赏、教育、特定的资源开发等都是具有不可替代的作用。
全方位的展现不但体现在展示方式的多样性，还体现在利用多种技术手段与藏品本身蕴涵的知识信息联动，以一件藏品三维展现，覆盖藏品相关的百科知识，实现展馆、专家和群众三者间平等无缝的沟通交流，并共建共享数字资源、使博物馆的社会效益最大化。藏品百科知识的全方位展现，打破了藏品在时间、空间、保护等受限条件下无法全面展陈的桎梏，提升了用户获取信息的有效性、趣味性和便捷性。
二、数字信息开发研究
数字信息开发研究指运用数字化的研究手段，通过对既有信息数据和知识的整理揭示出典藏信息资源的内涵和联系。数字信息开发研究的另一项任务则是进行资源的整合设计：整合博物馆各领域资源，建立与某一主题相关的阶层架构，使使用者从单一角度切入就能获取本馆相关整合性信息。同时在设计上能随时将研究、展示及教育人员的研究或创作所产生的智能资产，弹性加入原有的构架之中，以不断累积延伸信息的深度与广度。
三、数字远程教育
数字博物馆的教育并不仅仅限于展厅，藉由网络自主、多元化、互动性高的特性，可以将博物馆教育的特性扩充到最大。如何将博物馆所拥有的知识，通过网络上观众的参与或者互动，将它们转变成真正的信息，甚至形成智慧，这是博物馆网络教育平台的使命所在。博物馆可以设置一个网络空间，让人们去探索、去发问，并以人们乐意接受的方式去得到答案。它充分利用了网络无远弗界的传输力量，将原来可能比较平淡的学习转换成一种巧妙、有趣，又有启发性的体验，即使你身处偏远地区，也同样可以享受博物馆丰富的教育资源。
四、数字博物馆文化创意产业服务 数字博物馆文化创意产业服务是博物馆现有丰富的数字典藏的加值应用，以建构新时代创意产业链的手段，激发传统产品与数字媒体市场的整合，从而促进博物馆创意衍生商品及多媒体暨娱乐消费市场的蓬勃发展。数字博物馆所典藏的大量数字资源，不但可以以新颖的展览及互动方式带给国内外观众不同的博物馆游览经验，更可以运用整体行销的概念，推广博物馆的成果。
五、数字化智能分析
完整的数字博物馆本身具备数字信息内容及运行机制的分析和管理。如对用户信息的数据分析管理，展馆活动发布和推广管理，展馆内多媒体信息内容管理等等。数字博物馆是一个开放的平台，具有兼容其他系统和功能的扩展能力，可以结合或整合与展馆管理相关的系统，如整合安防系统，可以创建三维可视化安防智能系统；结合展馆商务系统，打造数字化展馆电子商务等。通过该平台，营造各系统间相关管理数据共享，关联业务信息主动推送等数据智能整合、分析、推送、报告等能力，使展馆文化真正实现数字化和智能化。
六、数字化管理运营
将数字博物馆的数据内容进行后台信息化管理，智能处理各类数据存储、处理、分析、提取，方便管理者的相关信息服务，减少管理和运营成本，提升工作绩效。
场馆及藏品的数据库管理指三维场馆的组件、三维藏品库、百科知识库以及相关图文、音视频等多种类型数据的管理，包括预览、添加、删除、修改、更新、归类、检索、批处理等管理功能。
可扩展兼整合能力的数据管理指以数字博物馆场馆及其藏品为基本内容，整合藏品系统、活动展示、客源系统、信息安全系统等博物馆管理需求，进行一体化智能管理。如会员管理、展馆活动管理、安防联动管理、展品展示管理、宣传系统内容管理等。将数字化管理和现场管理有机结合，实现人员、机器、技术有效地整合，实现最大的管理实效，创造高效而科学的展馆管理。
七、移动终端导览方便观众参观学习
随着智能手机、平板电脑等移动终端的普及，无线上网已成为一种趋势，并受到年轻人的青睐和欢迎。移动终端导览服务方式多样，包括客户端导览、WAP导览、短彩信导览等，借助文字、语言、图像、视频等展现方式，通过移动终端为观众提供动态信息查询、展览、展品查询、参观路线方案查询等一系列现场辅助导览及远程教育服务功能。③
参观者可以利用移动终端如智能手机、平板电脑等通过博物馆无线网络登陆博物馆网站查询有关展览、展品相关信息。通过手机也可以进入虚拟展厅实现VR技术与移动终端的有机结合，方便观众参观学习。
科学技术在进步，观众的需求和欣赏水平也在不断增长，博物馆的发展势必走向实体博物馆与数字博物馆的有机结合，就目前情况来看，大部分博物馆都是重实体轻数字，一方面是传统意识和观念滞后所致，另一方面数字博物馆的实现技术本身也存在一些缺陷。所以，数字博物馆要走的路还很长，还需要开发研究更多更新的技术来支撑数字博物馆各项功能的实现。
[注 释]
①张占龙、罗辞勇、何为：《虚拟现实技术概述》，《计算机仿真》，2005年第3期。
②杨向明：《数字博物馆及其相关问题》，《中原文物》，2006年第1期。
③黄琛：《手机导览在博物馆公共文化服务中的应用》，《中国文物报》，2012年4月4日。
[关键词]数字博物馆；VR技术；数字资源
[中图分类号]G261 [文献标识码]A [文章编号]1005-3115（2013）08-0135-02
虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）的出现实际是计算机图形学、人机接口技术、传感器技术以及人工智能技术等交叉与综合的结果。①它最早源于美国军方的作战模拟系统，上世纪90年代初逐渐为各界所关注。
这种技术的特点在于计算机产生一种人为虚拟的环境，虚拟的环境是通过计算机图形构成的三维数字模型，并编制到计算机中去生成一个以视觉感受为主，也包括听觉、触觉的综合可感知的人工环境，从而使得在视觉上产生一种沉浸于这个环境的感觉，可以直接观察、操作、触摸、检测周围环境及事物的内在变化，并能与之发生交互作用，使人和计算机很好地融为一体，给人一种身临其境的感觉。
随着博物馆数字化技术和功能的完善，国内外大部分博物馆已经进入实体博物馆与虚拟数字博物馆结合的时代，虚拟数字博物馆的实现大多都采用VR技术。数字博物馆除了提供传统博物馆收藏、研究、展示及教育等功能外，并通过互联网络将其所累积的知识宝库及文化资产传送到世界各地，强化了传统博物馆知识分享及教育传播的功能。②
用VR技术打造3D数字博物馆，用网络的影响力推广传播博物馆文化是其重点目标。VR技术下的3D数字博物馆突破了空间和时间，能在任何时间、任何地点通过互联网、移动通信网、数字广播电视网等终端浏览参观、再现、模拟和拓展不同时空环境下的实体博物馆。VR技术实现了实体博物馆数字资源（包括文字、图像、声音等）的创意加工和整合，能提供更丰富多彩的知识信息和展示形式。数字博物馆能让观众随心所欲、自由的参观展览、欣赏藏品和浏览咨询，实现博物馆、专家和参观者三者间平等地沟通交流，有效共建共享文博资源，使博物馆的社会效益最大化。
一、三维场馆展览及三维藏品文化百科
（一）三维场馆的实景虚拟漫游
实景虚拟漫游是平面网络媒体无法企及的用户体验方式，能极大提升用户的沉浸式体验感。在三维虚拟现实的网络环境中，利用现代科技手段为浏览者营造切实而丰富的信息获取和虚拟互动的感官感受，是信息传播最大化和吸引用户最有效的互动展示方式。
实景虚拟漫游的基本方式有两种，即自动漫游和手动漫游。
自动漫游是按第一视角，在虚拟现实场馆中，多角度、多视点、多场地的动态被动浏览场馆。用户轻点“自动漫游”的功能按钮，就可以像看视频动画一样沉浸在浏览系统预设的动态场馆中，在背景音乐和解说下，让用户可以通过预先设定的多种游览路径进行参观，给浏览者一个快捷而概括的浏览体验。
手动漫游即自主漫游，是用户完全按照自己的意图在虚拟现实场景中（或对单个三维虚拟现实）进行浏览。可以通过键盘的上、下、左、右四个方向键或W/A/S/D四个字母键控制浏览者前进、后退、左移、右移。浏览者还可以通过鼠标左键控制用户的视角。在自主控制浏览方向和节奏的同时，可在虚拟现实场景中，与场馆中的多媒体内容（音效、视频、动画、图文、游戏等）进行充分互动，随意或有目的地参与娱乐、学习、游戏，从而汲取内容信息和知识养分。
（二）藏品百科知识的全方位展现
数字藏品百科知识库是数字博物馆数字化内容的基本组成部分，是数字化展览展示内容之魂。通过藏品三维虚拟现实数字化（主要以三维建模和三维扫描两种途径实现），在网络平台上真实地一一再现藏品。
藏品的再现主要包括两个方面，一是现实还原，即对现实中的藏品进行三维数字还原，不用担心展品的大小体积，立体空间难易、结构复杂简单、物品贫贱还是珍贵，都可以1：1地进行虚拟现实还原。二是历史再现，即历史物品的时空穿越再现，也可以是对凭空想象的物件具象再现。藏品的数字资源对文物研究、历史研究、人文研究等，对欣赏、教育、特定的资源开发等都是具有不可替代的作用。
全方位的展现不但体现在展示方式的多样性，还体现在利用多种技术手段与藏品本身蕴涵的知识信息联动，以一件藏品三维展现，覆盖藏品相关的百科知识，实现展馆、专家和群众三者间平等无缝的沟通交流，并共建共享数字资源、使博物馆的社会效益最大化。藏品百科知识的全方位展现，打破了藏品在时间、空间、保护等受限条件下无法全面展陈的桎梏，提升了用户获取信息的有效性、趣味性和便捷性。
二、数字信息开发研究
数字信息开发研究指运用数字化的研究手段，通过对既有信息数据和知识的整理揭示出典藏信息资源的内涵和联系。数字信息开发研究的另一项任务则是进行资源的整合设计：整合博物馆各领域资源，建立与某一主题相关的阶层架构，使使用者从单一角度切入就能获取本馆相关整合性信息。同时在设计上能随时将研究、展示及教育人员的研究或创作所产生的智能资产，弹性加入原有的构架之中，以不断累积延伸信息的深度与广度。
三、数字远程教育
数字博物馆的教育并不仅仅限于展厅，藉由网络自主、多元化、互动性高的特性，可以将博物馆教育的特性扩充到最大。如何将博物馆所拥有的知识，通过网络上观众的参与或者互动，将它们转变成真正的信息，甚至形成智慧，这是博物馆网络教育平台的使命所在。博物馆可以设置一个网络空间，让人们去探索、去发问，并以人们乐意接受的方式去得到答案。它充分利用了网络无远弗界的传输力量，将原来可能比较平淡的学习转换成一种巧妙、有趣，又有启发性的体验，即使你身处偏远地区，也同样可以享受博物馆丰富的教育资源。
四、数字博物馆文化创意产业服务 数字博物馆文化创意产业服务是博物馆现有丰富的数字典藏的加值应用，以建构新时代创意产业链的手段，激发传统产品与数字媒体市场的整合，从而促进博物馆创意衍生商品及多媒体暨娱乐消费市场的蓬勃发展。数字博物馆所典藏的大量数字资源，不但可以以新颖的展览及互动方式带给国内外观众不同的博物馆游览经验，更可以运用整体行销的概念，推广博物馆的成果。
五、数字化智能分析
完整的数字博物馆本身具备数字信息内容及运行机制的分析和管理。如对用户信息的数据分析管理，展馆活动发布和推广管理，展馆内多媒体信息内容管理等等。数字博物馆是一个开放的平台，具有兼容其他系统和功能的扩展能力，可以结合或整合与展馆管理相关的系统，如整合安防系统，可以创建三维可视化安防智能系统；结合展馆商务系统，打造数字化展馆电子商务等。通过该平台，营造各系统间相关管理数据共享，关联业务信息主动推送等数据智能整合、分析、推送、报告等能力，使展馆文化真正实现数字化和智能化。
六、数字化管理运营
将数字博物馆的数据内容进行后台信息化管理，智能处理各类数据存储、处理、分析、提取，方便管理者的相关信息服务，减少管理和运营成本，提升工作绩效。
场馆及藏品的数据库管理指三维场馆的组件、三维藏品库、百科知识库以及相关图文、音视频等多种类型数据的管理，包括预览、添加、删除、修改、更新、归类、检索、批处理等管理功能。
可扩展兼整合能力的数据管理指以数字博物馆场馆及其藏品为基本内容，整合藏品系统、活动展示、客源系统、信息安全系统等博物馆管理需求，进行一体化智能管理。如会员管理、展馆活动管理、安防联动管理、展品展示管理、宣传系统内容管理等。将数字化管理和现场管理有机结合，实现人员、机器、技术有效地整合，实现最大的管理实效，创造高效而科学的展馆管理。
七、移动终端导览方便观众参观学习
随着智能手机、平板电脑等移动终端的普及，无线上网已成为一种趋势，并受到年轻人的青睐和欢迎。移动终端导览服务方式多样，包括客户端导览、WAP导览、短彩信导览等，借助文字、语言、图像、视频等展现方式，通过移动终端为观众提供动态信息查询、展览、展品查询、参观路线方案查询等一系列现场辅助导览及远程教育服务功能。③
参观者可以利用移动终端如智能手机、平板电脑等通过博物馆无线网络登陆博物馆网站查询有关展览、展品相关信息。通过手机也可以进入虚拟展厅实现VR技术与移动终端的有机结合，方便观众参观学习。
科学技术在进步，观众的需求和欣赏水平也在不断增长，博物馆的发展势必走向实体博物馆与数字博物馆的有机结合，就目前情况来看，大部分博物馆都是重实体轻数字，一方面是传统意识和观念滞后所致，另一方面数字博物馆的实现技术本身也存在一些缺陷。所以，数字博物馆要走的路还很长，还需要开发研究更多更新的技术来支撑数字博物馆各项功能的实现。
[注 释]
①张占龙、罗辞勇、何为：《虚拟现实技术概述》，《计算机仿真》，2005年第3期。
②杨向明：《数字博物馆及其相关问题》，《中原文物》，2006年第1期。
③黄琛：《手机导览在博物馆公共文化服务中的应用》，《中国文物报》，2012年4月4日。