浅析VR技术在博物馆文物保护中的应用优势与前景

刘芬

（城阳区文化和旅游局区文物保护中心，山东青岛 266300）

1 VR 技术相关论述

1.1 VR 技术的概念

VR 技术即虚拟现实技术，是指融合电子信息技术、计算机技术、图像处理技术等多种技术手段，形成的一种结合视、听、触、嗅等功能的新技术手段，也被称为幻境技术或者灵境技术[1]。虚拟现实技术是一项十分强大的技术手段，可以轻松处理图像、视频、音频等素材，实现人工智能的处理手段。 VR 技术可以通过模拟器帮助广大用户通过视、听、触、嗅等感官体验，实现对系统内事物的操作，给人们带来真实的感官体验。这种技术打破了现实世界的局限，让人们在虚拟世界得到与现实中相同的感官体验，成为虚拟世界的一员。

1.2 VR 技术的构成

总的来说，VR 技术系统主要是由以下5 个模块构成的：

（1）检测模块：检测使用者发出的指令程序，并且通过传感器操纵虚拟事物。

（2）反馈模块：接收来自传感器的指令信息，并且反馈给使用者。

（3）传感器模块：作为指令传输和信息反馈的媒介，既承担传输用户指令、操纵虚拟环境的功能，又承担反馈指令结果的功能。

（4）控制模块：控制传感器，实现传感器的功能。

（5）建模模块：获得现实世界环境和图像的数据，以此为基础模拟虚拟环境。

1.3 VR 技术的特征

（1）存在感：以用户为中心着重表现虚拟世界的真实程度，VR 技术的理想效果是让用户在虚拟环境中难以分辨虚拟和现实的区别。

（2）多感知性：多感知性是指VR 技术不仅可以给用户带来视觉方面的体验，还可以带来听觉、触觉、力觉、甚至是嗅觉和味觉等方面的体验，实现人具有的一切感官体验的集成。

（3）交互性：交互性是指用户通过使用VR 技术可以完成对虚拟世界的操控及得到虚拟世界的反馈。例如使用VR 技术在虚拟环境中抓取物品，可以得到和现实世界一样的感觉，感觉到真实的抓取感及物体的重量，看到物体的移动轨迹等。

（4）自主性：自主性是指虚拟环境中的物品可以按照现实世界中的物理定律进行操控。比如，虚拟世界中的物品受到力的作用，也会随着力的移动方向发生移动。 用户可以通过传感器操纵虚拟世界并且得到信息反馈。

2 VR 技术在博物馆文物保护中的优势

2.1 通过VR 技术提高保护效果

之前博物馆对于文物的信息采集是采用文字或者图像的形式进行的，这种形式不能直观展示出文物的具体细节和数据，在保存方面也有难度。但是随着技术的发展，VR 技术的出现给博物馆文物信息采集和保护工作带来了新的契机，VR 技术呈现720度全景实拍，并且通过使用相关软件进行画面处理，能够提高文物成像的视觉效果和逼真程度，得到更好的画面感[2]。 另外，使用VR 技术还可以更好地保存资料和相关数据，展示文物的风貌、完成高质量的文化宣传工作。

2.2 通过VR 技术完成之前不能完成的效果

使用三维立体建模技术可以呈现之前平面拍摄达不到的效果，并且可以模拟已经消失的遗址和文化场景，利用三维建模软件和一些复杂的建模模型，可以将现实实景转化为数字模型，更好地呈现给游客和工作人员[3]。 对于一些传统非遗技术，也可以通过VR 穿戴设备对动作进行捕捉，收集动作数据进行保存，或者进行动画建模，通过这些新技术帮助人们了解非遗技术的原理和魅力，完成非遗技术的储存工作[4]。

2.3 通过VR 技术带来更多感官体验

之前博物馆单纯的文物实地展示，只能带给游客视觉方面的体验感，但是使用VR 技术可以带给游客全方位、多层次的感官体验，通过VR 穿戴装备和相关软件还可以提高游客的沉浸感，并且帮助游客和虚拟环境进行互动，提高游览质量。通过对现实世界的模拟，增加现实世界的因素，然后添加声音、图像的数字化处理和播放技术，让游客感到真实的空间感，并且加强游客的互动性。 通过使用这些技术，加强文化遗产的保护力度，加强这些文化遗产的保护和传承工作质量。

3 博物馆文物保护中VR 技术应用的情况介绍

3.1 VR 技术在博物馆的使用情况

中华文化源远流长，在这漫长的历史中有很多文物留存了下来，无论是在数量还是种类、品质和价值方面都值得花费大量的精力进行保护和研究。 想要做好这些文物的保护工作不是一蹴而就的事情，需要考虑很多因素的影响。对于文物的保护，呈现的目的不能仅仅是维持文物的现状，还需要向当代人展现文物的风貌，帮助现代人了解中华灿烂的历史文化背景，这种双重目的给文物保护带来了很大的困难。尤其是一些特别珍贵的孤品，在文物保护和展示的时候，面临很大的风险，可能会出现损坏甚至是盗窃等情况。为了更好地保护和展示文物的风貌，发挥文物的最大价值，VR 技术在文物保护和展示方面得到了大力推广。 人们对于观赏文物的印象还停留在视觉方面，但是使用VR 技术不仅可以从视觉上看到文物的风貌，还可以结合多种感官体验模拟有关情境，带给看客更多的体验感。计算机技术的快速发展为VR 技术奠定了基础，随着信息技术的发展，VR 技术得到大范围的应用和普及，配合头戴式设备和相关的软件设施，VR 技术的真实感得到了大幅度的提升[5]。 VR 技术的发展和应用推动了我国文化产业的发展，也提高了博物馆文物保护工作的质量和价值，并且提高了文物的知名度，为博物馆带来了更大的流量。

博物馆里使用VR 技术，可以全方位的展现文物的情况。这些文物不仅只是一个器物，其背后还蕴含着丰富的历史知识和当时的朝代背景，使用VR技术可以还原文物存在的历史朝代，展现当时的社会风貌，通过VR 技术的还原，可以让看客身临其境，感受到文物的文化感染力。如果只是单纯的展示文物，人们通常不会有这么强的代入感，也不会深刻体验到文物所在的朝代氛围，更体会不到文物展现的功能价值，通常只是走马观花的游览。过去博物馆的陈列方式只是文物展示或者是替代品展示，在当时的条件下还能满足人们的观赏需求，但是随着人们了解诉求的不断提高，这种单纯的展示方式已经不能再满足人们的需求了，需要使用新的技术手段吸引人们的视线。 VR 技术凭借自身强大的感染力，通过感官体验刺激人们，很大程度上提高了文物展示的趣味性，让人们更加沉浸在文物展示的环境中。而且VR 技术可以模拟文物的虚拟形态，既能做到原汁原味展示文物形态，还能保护文物、避免文物受到损伤，尤其是一些大全场景的文物展示，使用VR技术可以完全保证文物的安全。 这种情况下使用VR 技术，可以避免展出真实文物成本预算过高的问题，还可以减少工作人员的压力，同时也可以满足看客的需求。

3.2 VR 技术在博物馆文物保护中的使用实例

敦煌数字化保护工程：国家于1997年开始对敦煌开展艺术保护工作，到现在为止已经研发并且应用了莫高窟VR 虚拟参观旅游系统、 壁画临摹技术和壁画色彩演变技术，以及计算机保护修复系统等。

海昏侯大墓VR 互动体验项目： 使用VR 技术再现海昏侯大墓，让游客身临其境，体验2000年前的文化底蕴。

数字吴哥项目：项目组亲赴吴哥窟取材，通过数字扫描和重建技术，使用VR 的形式，再现吴哥窟的盛景，真实实现虚拟现实版的穿越吴哥窟，还原吴哥窟的真实环境，让游客可以实现自由穿行的虚拟行动。

4 VR 技术在博物馆文物保护中的应用前景

4.1 完成在线展示、实现异地参观

VR 技术是指可以利用虚拟现实的手段完成博物馆的游览，利用文字、语言、图像、视频等技术结合的手段，通过移动终端的形式向公众展示博物馆的相关信息，完成辅助导览的任务[6]。 使用VR 技术还可以对已经消失的遗址和建筑场景进行复原，通过声音、场景的结合布局完成场景的动态显示，带给游客身临其境的真实感，让游客产生在实地游览的感觉。 随着信息技术的发展，VR 技术在博物馆文物场景复原和展示方面必定能够得到更大范围的普及。

4.2 完成文物的数字化修复

VR 技术除了可以完成虚拟环境的复原工作，对于文物修复也有很大的帮助。 通过使用VR 技术参与文物修复，可以节省文物修复工作者的时间并且提高文物修复的准确率和成功率。 VR 技术可以整理现有的文物信息，缩减修复工序，尤其是掉色和剥脱的问题，VR 技术可以收集纹样的版式和材料信息，帮助文物修复者搜寻信息完成修复工作，并且可以将修复之后的成像预先展示出来，方便修复者提前做出修复方案、避免修复中遇到风险。 这种VR修复技术很大程度上提升了博物馆的修复技术和水平，避免文物修复风险。针对博物馆中价值很高的文物或者是那些孤品文物，VR 技术在其存放管理方面也有很大的作用。使用VR 技术进行文物修复，可以提前预测不同处理方式的可行性和效果，帮助修复者选择最佳的修复方式，达到修复的最佳效果[7]。

4.3 虚拟文物展示

为了实现文化的交流及相关文化工作的开展，博物馆需要定期进行文物异地展示工作，但是在文物展示的运输过程中可能会出现损坏的风险，这个时候使用VR 技术可以很大程度上避免文物在运输过程中出现损坏的情况。同时通过技术还原展示，也可以为其他博物馆文物存储收藏提供经验指导。 博物馆日常工作中关于文物收回和交易的部分，也可以使用VR 技术还原文物的具体情况，提高交易处理的安全性[8]。 VR 技术还可以对文物影像进行全方位的展示，增加游客参观的交互体验感。

4.4 提高古建修复效率

对于那些建筑本身就是博物馆的情况而言，比起文物修复，VR 技术很多是被用于保护古建安全、传承古建文化等方面，比如故宫博物院，故宫本身就是历史悠久的古建文物，在我国的文化史上占有浓墨重彩的一笔，故宫也是中华文化的象征，有很重要的文化意义[9]。 对于故宫文物的保护，不只限于故宫内保存的文物个体，还包括故宫这个大型的古建筑群体[10]。 之前的古建保护工作需要花费大量的人力和资金成本，并且保护工作效率比较低、成果也不显著，而且有很多人力不能及的地方，但是使用VR 技术之后，可以对古建群体进行三维扫描，对需要修复的古建筑进行立体影像呈现，为修复提供准确的三维数据，并且对这些数据进行存储和记录，为最优修复方案提供数据支撑。

5 结语

随着信息技术的快速发展，VR 等新技术正在得到广泛的使用和普及，将VR 技术应用于博物馆日常的文物保护和修复工作中，是对现阶段实行的“保护为主、抢救第一、合理利用、加强管理”文物方针政策的有效实施。 通过使用VR 技术可以完成文物的保护修复和展示工作，提高文化的寿命期限和真实价值； 并且可以最大程度上展示文物包含的历史文化信息，给当代人带来更多的文化体验，在文化交流方面也有很大的作用。 VR 技术可以实现对文物的三维扫描工作，再现文物的历史风貌，并且能够通过相关的软件，收集处理文物信息，为文物保护和修复提供数据；通过VR 技术还原文物场景，在文物异地展示方面也能起到相应的保护作用，降低文物异地展示的风险，缓解文物保护人员的工作压力，这样也可以提高博物馆的工作效率和质量。 鉴于VR技术在博物馆文物保护和修复中的重大贡献，相信以后VR 技术在文物保护方面可以大放异彩。