VR技术在博物馆文物保护中的应用

一、虚拟现实的主要特征

(一) 先进的技术综合性

虚拟现实 (VR) 技术是先进电子技术、计算机技术、图像处理技术等多种技术综合而成的产物, 其又被称作虚拟实境或者灵境技术。虚拟现实技术含有的功能非常强大, 其能够处理三维图像、多媒体视频、音频, 进行传感、测量, 实现人机交互、人工智能功能。因此, 它能够使广大的用户, 通过模拟器进入计算机系统, 通过对系统内的事物的操作, 刺激用户的视觉、听觉、触觉等感觉器官, 给人以真实的体验和感受。该技术的应用, 可以使人们在虚拟的环境中, 体验虚拟的事物, 获得真实世界中相同的体验, 成为虚拟世界的直接参与者, 跳出了现实世界的种种限制。

(二) 更强的超文本特性

虚拟现实 (VR) 是传播载体, 其与传统媒体和其它新媒体相比较, 有更强的超文本特性。正如上面提到的虚拟现实 (VR) 其本身的多重复合感知特性 (尤其人工智能的融入) , 决定它会比其它任何媒体更加多维、复杂。它能够同时将人的视觉、听觉、嗅觉、触觉、甚至于味觉集合在一起, 形成新的多重感知体系, 这是其它媒体所不能及的。再有, 虚拟现实 (VR) 载体超强的交互性也是其它媒体所不能超越的。其它媒体都只是或多或少的将一种感知或两种感知叠加在一起, 很少有媒体涉及到三种感知复合的。因此就不可能达到虚拟现实 (VR) 载体带给受众的那种超越以往的感受。

(三) 保存信息的持久性强

虚拟现实 (VR) 载体保存信息的时间长度可以无限延长。因为期存储介质是以计算机和网络为基础发展起来的, 正因为存储介质的特性, 决定了其保存信息的持久性。随着5G网络的发展, 受众获取相关信息的便捷程度会大大提高, 人们可以便捷的从云存储获得大量信息。虚拟现实 (VR) 格式的信息可以比现在更快捷方便的获得和保存。

二、虚拟现实技术在博物馆教育和文物保护中的应用原理

中华文化博大精深, 中华文明源远流长, 而文化遗产正是我国悠久历史的现实体现, 对传承中华文化发挥着不可替代的作用。保护文化遗产不仅仅是考古人员和博物馆工作人员的责任, 也是我们每一个中国人的义务。我国拥有丰富的文化遗产, 到目前为止, 我国以实物的形式保存下来的文化遗产已经有31项被列入《世界遗产名录》, 在世界文化宝库中占有重要的地位。例如, 重庆大足石刻、甘肃敦煌莫高窟、大同云冈石窟等, 呈现出我国古代精湛的石刻、绘画技术;福建土楼、故宫、颐和园明、云南丽江古城等, 彰显出我国独特的建筑风格和各具特色的中华文化。但是, 随着时间的流逝、自然天气的破坏以及历史上的战争的摧残, 一些历史文化遗产遭到了种种破坏, 有的甚至在世界上消失。因此, 保护我国历史上的文化遗产, 对传承中华文明是一个艰巨的任务。幸运的是, 现代高新技术的发展, 为保护、修复和展示提供了实现的可能。虚拟现实技术就是一个很好的应用。虚拟现实 (VR) 技术实现方法如图1。

虚拟现实 (VR) 技术在制作素材中通常有四个阶段。首先就是对素材的考察、搜集和整理过程。该过程要把一些纸介质素材、人物采访声音介质等素材要数字化, 并形成素材库。其次, 第二个阶段是要把数字化的内容进行筛选, 修整, 成为制作的可用的精简素材。再次, 第三个阶段对精简的素材合成处理, 成为可发布的数字化格式。最后一个阶段是对可发布的素材及逆行推广应用。

当今, 虚拟现实 (VR) 的产品和作品发展迅猛已经, 已被广泛地应用到高科技公司。而各个应用该技术的公司, 都在软件算法成熟和硬件设备健全的条件下, 大力发展虚拟现实技术, 更新换代自己的产品, 增强市场的竞争力。例如, Oculus Rift、Google Cardboard、Microsoft HoloLens、暴风魔镜等头戴式显示设备以及OpenCV、ALPSVR、ARToolKit等。这些高科技技术在现实中的应用, 为推动博物馆教育和文物保护起到了基础作用。

三、虚拟现实技术在博物馆教育和文物保护中的应用举例

(一) 敦煌数字化保护

浙江大学CAD&CG国家重点实验室就敦煌艺术的保护始于1997年, 至今已开发并实现了敦煌莫高窟虚拟参观旅游系统、壁画临摹技术和壁画色彩演变技术以及计算机辅助石窟保护修复系统等。

(二) 龙门石窟数字化保护

北京大学的“龙门石窟”数字化保护项目, 用虚拟现实技术完美再现龙门石窟的场景。

(三) 江西《探秘海昏侯大墓》VR互动体验

用VR将历史与现代相结合, 制作了首部海昏侯VR大片, 将两千年前的汉代海昏侯让现代人尽收眼底, 荡气回肠的音乐背景下, 置身其中, 每个人顿生一种君临城下的霸气。

(四) 数字吴哥项目

致力于使用先进的数字扫描与重建技术逼真展示吴哥窟的美丽景色和文化内涵, 利用虚拟现实的体验形式, 让受众感受到身临其境的体验感。该项目的采集得到柬方管理机构授权, 采集工作组带回来近十万张照片、10个T三维数据信息, 历时半年, 精心打造了虚拟现实版的穿越吴哥, 逼真还原吴哥窟经典建筑, 并自由穿行其中。

四、虚拟现实技术在博物馆教育和文物保护中的优势

(一) 虚拟现实技术打破了传统保护方法的局限性

传统的保护方法多采用文字或二维图像记录的方法, 不仅不易于保存, 而且没有直观性。虚拟现实技术采用720度全景实拍技术, 后期采用After Effects和Premiere Pro等软件进行画面合成和剪辑。从而能够得到稳定的、4K高清的、视觉效果逼真的立体画面。此外, 利用数字化技术可以更好地保存资料、宣传文化。

(二) 虚拟现实技术可以实现很多传统保护方法无法实现的效果

借助三维建模技术可以完成摄像机不能拍摄的内容, 可以虚拟现今已经遗失的内容。常用到的软件主要有三维建模软件Maya、3dsMax和雕刻软件Zbrush等。一些更为复杂的模型还可以通过三维扫描技术将现实物体转化为数字模型。实拍无法完成的动作可以通过穿戴设备, 用动作捕捉技术将现实中人的动作转化成数据进行保存或传递到动画角色模型上。

该技术可以对传统非遗艺人的详细动作进行永久存储或动画再现。这样学习者通过虚拟现实设备就可以全方位地观察学习非遗技。

(三) 虚拟现实技术融合了更多感官参与体验

传统的保护方法只靠单一的视觉体验, 而虚拟现实技术融合了视觉、听觉、触觉等多种感官体验。通过虚拟现实头盔、手柄、数字手套、力反馈和触觉感受器等穿戴设备, 体验者不仅有很好的沉浸感, 还可以通过听觉和触觉与周围环境进行互动。

通过声音的数字化处理, 播放设备的智能化, 使声音产生空间感;通过二维特效和三维特效技术, 模拟真实环境中的风、雷、雨、电、火焰, 使内容更加真实;通过游戏引擎技术, 增强体验者与内容的互动。这些技术的不断发展, 使非物质文化遗产的内容能被更好的保护与传承。总之, 虽然我国虚拟现实 (VR) 技术在文物教育和保护的工作起步较晚, 但是在数字化保护领域却能够迎头赶上。

尤其是将虚拟现实技术应用因技术研发难度较大, 各国对此的研究也都在起步阶段, 还要进一步逐渐完善, 因此我国现在的发展劲头能走在世界前列。

摘要：虚拟现实技术在博物馆中的应用越来越重要, 其在文物保护、修复和展示起到了推动作用。虚拟现实技术的不断发展和广泛应用, 将会更加便利群众对我国文化遗产的了解, 对于中国文化的传承具有重大意义。本文以国内外虚拟现实 (VR) 技术的应用案例, 阐明了虚拟现实技术在博物馆文物保护中的作用。

关键词：VR,博物馆教育,文物保护,修复

参考文献

[1] 师国伟, 王涌天, 刘越等.增强现实技术在文化遗产数字化保护中的应用[J].系统仿真学报, 2009, 21 (7) :2090-2093+2097.

[2] 蔡苏, 王沛文, 杨阳等.增强现实 (AR) 技术的教育应用综述[J].远程教育杂志, 2016, 34 (5) :27-40.

[3] 蔡蔡, 拟现实技术在敦煌壁画保护中的应用研究[J].创新, 2015 (11) :78+81.

[4] 蒲娇.从“活态保护”论非物质文化遗产观的转变[D].天津:天津大学, 2009.