作者：曲云鹏 任 鹏 于文博 胡 卉（中国科学院文献情报中心）
欢迎转载，须注明作者与来源（《自然科学博物馆研究》
2019
年第
1
期）
【摘要】
数字展示技术提高了博物馆的传播效果，但是其多样化也给技术人员带来了选择的困难。本文对世界知名博物馆、展览馆和设计公司使用的线上线下展示技术进行了调研与归纳，对其传播效果进行了分析，并通过电话访问等方式进行了价格咨询，根据传播效果、应用范围、实施的空间与经济成本等因素，对技术的采用提出了建议，分为推荐使用、根据预算情况使用、谨慎使用三个大类，为博物馆进行技术选择提供参考。
【关键词
】
博物馆；数字展示技术；传播效果；建议
一、引言
虚拟现实、三维模型等新的数字展示技术极大地丰富了用户的感官体验，改变了传统的博物馆参观方式，提高了博物馆场馆、网站的趣味性，提升了博物馆的普及性，让博物馆变得更加多元化，可以吸引更多的观众访问博物馆。但是，数字展示技术种类繁多，传播与教育效果不尽相同，如何系统地了解这些技术并与工作实际结合来进行选择与使用，是博物馆技术人员面临的困难之一。
本文对世界知名的博物馆、展览馆和设计公司的官方网站上提供的线上线下数字展示技术进行了调研和梳理，根据其教育传播效果、采用所需的空间成本和经济成本进行了分析，给出了推荐意见，提出了使用建议，为博物馆进行技术选择提供参考。
二、博物馆线上线下数字展示技术应用情况
根据对展示对象采用的呈现方式，可以将线上线下数字展示技术分为场馆模拟类、场景类、展品展示类和大屏
+
多点触摸类。
（一）场馆模拟类展示技术
场馆模拟类技术主要指以整个场馆为展示对象的技术，通常以虚拟参观为服务形式，其目的是让不在现场的用户体验到类似于身处场馆内浏览的参观感受。所采用的技术包括
360
°全景虚拟展厅、三维展厅、机器人向导在线参观等。
360
°全景虚拟展厅是常用的虚拟场馆模拟技术，一般放置在博物馆主页中通过互联网提供服务，利用场馆的全景照片将场馆还原为数字虚拟场馆，观众使用时可以通过鼠标键盘进行交互式行进操作，点击方向箭头移动，点击锚点切换展厅，点击虚拟展墙来查看展品。场馆页面上提供了地图导览和展品的访问快捷方式以及提供
VR
模式等。有代表性的应用包括：大型展览“砥砺奋进的五年”网上展馆、故宫博物院的网上展馆“
V
故宫”、吉林省数字图书馆虚拟展厅等项目。
三维展厅则是通过计算机技术对展厅进行
3D
建模后形成的虚拟展厅，用户可以通过类似游戏的操作方式，控制自身视角进行前进、后退、转弯等操作，也可以通过点击触发具体展品的虚拟展示或音视频播放等。
机器人远程参观是英国泰特艺术馆于
2014
年
8
月推出的体验活动，利用晚上闭馆时间，在馆内放置
4
个可远程控制的机器人，其中一个机器人支持在线观众远程控制，在展览馆现场按照控制者选择的参观路线、展品、观看角度等进行一次个性化参观；其他机器人则按照预先设定的参观路线行走。机器人装有摄像头和照明灯，采集到的内容随时传给观众。观众控制机器人移动到任何展品面前后，可以自如地调整观看高度与角度，在参观过程中，还可以像亲临现场参观一样获得博物馆工作人员的支持。
（二）场景类展示技术
以场景为展示与传播对象，其主要目的是为观众传递情景中所包含的内容，这些内容可能是科技展品揭示的某种原理，或是展品的使用情景，让观众通过体验、交互等操作对所展示的内容有更多更深刻的认识。这些技术主要包括行为感知环境、混合现实、虚拟现实等。
1.
行为感知环境
行为感知环境中的感知系统会感知观众的行为，在对应位置的显示装置上配合显示相应的画面，感知系统具备可切换展示内容的能力，使得一个展览主题也可呈现多种内容，实现多种效果。美国
Local Projects
设计公司在重建的纽约世界贸易中心
1
号大楼顶层设计了一个高
4
米、由
10
个
LCD
屏交错构成的环状展示装置
City Pulse
，可展现
10
个不同内容的城市实时信息，讲解员可以通过手势识别系统，在不同内容间进行切换。“像素波纹”（
The Wave of Pixels
）是西班牙
VOXELS
公司开发的一面电子点阵墙，拥有
10m×3m
的展示面积，可感知观众的位置并改变对应区域的显示样。“魔毯”（
Magic Carpets
）是法国
Miguel Cavilier
工作室开发的产品，可以在
1200 m
2
的地面上进行投影，当有人站在该区域内时，站立区域会生成对应的显示样式。加拿大
Thibaut Sld
工作室设计的一面可以与人互动的墙装置“
HEXI Responsive Wall
”，该装置由
60
个单元模块构成，每个模块可单独活动，可以根据人的行为产生波动或与人的动作发生联动反应。
2.
虚拟现实
虚拟现实技术（
Virtual Reality
，缩写
VR
）是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统。
VR
通常需要使用头盔、眼镜等设备来辅助进行虚拟现实的展示。英国伦敦科学博物中使用了
VR
技术，观众可以充分体验作为宇航员在宇宙飞船中的感受。伦敦科学博物馆还针对不同人群提供模拟体验，例如：对
2~5
岁的孩子提供飞行模拟游戏“
Fly Kids
”，能让孩子体验到飞行器“
Red Arrows
”在特技飞行时的光影和声音。
洞穴状自动虚拟系统（
Cave Automatic Virtual Environment,
缩写
CAVE
）是更为复杂的一种大型
VR
系统。该系统可提供一个房间大小的四面至六面体投影显示空间，供多人参与。所有参与者均完全沉浸在一个被立体投影画面包围的高级虚拟仿真环境中，借助相应虚拟现实交互设备，获得一种身临其境的高分辨率三维立体视听影像和自由度交互感受。由于投影面积能够覆盖用户的所有视野，所以
CAVE
系统能带给使用者一种前所未有的震撼以及身临其境的沉浸感受。
3
．
混合现实
混合现实（
Mix Reality
，缩写
MR
），是指合并现实和
虚拟世界
而产生的新的可视化环境。在这个环境里，现实和数字对象共存，并可实时互动。
MR
通过在虚拟环境中引入现实场景信息，在虚拟世界、现实世界和用户之间搭起一个交互反馈的信息回路，增强用户体验的真实感。英国
Bright White
公司设计了虚拟现实游戏“班诺克本之战”（
The Battle of Bannockburn
），并在多个科技馆中进行了试用。这一游戏利用
3D
技术将苏格兰历史带入生活，观众可以与中世纪战士肩并肩，从而真正身临其境地体验两个国家之间的战斗。
（三）展品展示类技术
此类技术指以展品本身内容为展示与传播对象的技术，其形式围绕展品内容展开，其目的是将展品内容更系统、更细致、更深入地展示给观众。
1
．
三维数字资源制作与展示
三维建模技术可以根据建模对象分为两类，第一类是对建筑、名胜等的户外大型对象进行建模；第二类是对较小的可以放置在室内的实物、模型等进行建模。对大型建筑进行三维扫描，通常以保存为目的。罗马尼亚兽医和农艺大学分别对非常重要的大型历史遗迹——戴凯巴路斯岩石雕塑和布切吉山脉的狮身人面像进行了扫描并进行了保存。马来西亚理工大学对世界文化遗产法摩沙堡进行了扫描并记录了扫描结果。
博物馆的馆藏多是室内小型展品，三维模型在数字博物馆中已经得到了相当广泛的应用。深圳博物馆采用了结构光扫描仪对一些文物进行
3D
模型的构建，并通过手机
APP
提供给观众进行欣赏。美国盖蒂博物馆（
The J. Paul Getty Museum
）使用交互式三维模型展示
17
世纪柜橱（见图
1
）。该三维模型可以根据观众的需要进行旋转，还可以进行打开门与抽屉等交互操作。
图
1
盖蒂博物馆的
17
世纪橱柜三维模型
2
．
增强现实
增强现实（
Augmented Reality
，缩写
AR
）是指用户使用移动设备扫描某种特定的符号，以动画等方式来展示相应展品的内容，完成虚拟和现实图像的交融的技术。
Local Projects
公司与微软合作，为一些大型展会提供了基于利用
HoloLens
眼镜的增强现实交互。
Local Project
公司设计了
5
个
3D
打印雕塑，作为现实和虚拟空间的锚点。通过
HoloLens
眼镜观察这个雕塑可以看到虚拟的内容，这样就将现实和虚拟结合起来，将现实的物体带入到虚拟空间（见图
2
）。美国自然历史博物馆针对展览“地球：空间探索的未来”（
Planet Earth
：
TheFuture of Space Exploration
）开发的“地球之外”（
Beyond Planet Earth
）
APP
、上海自然博物馆开发的
APP
“上海自然博物馆
AR
”、开放式信息平台
APP
“艺术品博览”（
Smartify
）及百度网上博物馆，上文提到的盖蒂博物馆的橱柜等，也都提供了
AR
交互式功能。
图
2 Local Project
公司为大型展会
提供的增强现实展示
（四）大屏
+
多点触控类技术
大屏
+
多点触控技术是允许同时有多位观众通过触摸来控制大屏上所展示内容的一种操作模式。这种数字技术可以用于多人同时进行检索、浏览等操作，也可以用于展示多个项目之间的复杂联系，应用十分广泛。如美国克利夫兰艺术博物馆将馆藏数字化作品全部呈现于一号展厅内称为“集锦墙”（
Collection Wall
）的展示屏上。这是美国最大的多触点显示屏，尺寸达到
1.5m
×
12.2m
（
5
英尺
×40
英尺），由
150
个显示模块“
Christie Micro Tiles
”组成，显示像素超过
2300
万。展墙允许多个用户同时进行交互，同时打开
20
个独立界面用于搜索藏品。观众可以通过点击放大图像，获取更多的信息（见图
3
）。美国凯斯西储大学的学生中心建设了一个
4.9m
（
16
英尺）长的交互性数字墙，用来供学生和教职工查询校园数据。
Local Projects
公司与美国米德伯里学院合作，开发一个交互性的触摸墙，来展示此学院在运动领域一个世纪以来的重要历史信息。谷歌线上博物馆提供了一个巨大的图片矩阵，扫描后的高清画作按照创作时间顺序排列成一幅巨大的矩阵图，观众可任意选择感兴趣时间段内的展品，感受特定历史时期的画作风格与特点。
图
3
克利夫兰艺术博物馆的
Collection Wall
三、数字展示技术传播效果、使用成本的分析与推荐
在对博物馆可能采用的线上线下数字展示技术进行梳理的基础上，本节将对这些技术的传播效果与使用成本进行分析。（见表
1
）
（一）分析思路
传播与教育已经成为了博物馆的首要功能，数字技术作为博物馆展陈的重要手段，应重视它的传播效果和媒介效果。不同于学校等基本教育机构，博物馆提供的教育是一种直接围绕展品开展的教育，利用各种技术，提供一种“通过多样化的学习形式，引导观众进行基于实物的体验式学习和基于实践的探究式学习，从而获得直接经验”的教育。因此，数字技术是否具有交互性、是否可以提供类似游戏等丰富的交互手段以满足用户的探索需求并引导用户进行自主学习，是评价数字技术的重要标准。在这方面已经有了很多的研究，本文将严建强教授的展览媒介化理论以及朱幼文研究员的展品承载信息分层理论相结合，将展品所能传达的信息深度作为分析的重要维度，区分为三个层面，用于表示传播与教育效果的强弱：
第一层指数字技术可以展示出展品本身的细节内容，实现“观察与可视化”，供参观者学习展品的本身；
第二层指数字技术除了实现第一层的效果外，还可以通过“互动性”，让观众可以进行自主的探索，获得展品背后的环境信息等；
第三层指数字技术可以营造一种丰富的交互手段，为观众提供一种类似游戏的沉浸式浏览方式以便游览在线虚拟世界，可以获得更加丰富的展品信息，并可以获得启发与感悟，了解展品对社会和环境带来的影响。
例如，在展示“原子弹”展品时，如果给出原子弹的设计原理、结构等信息，则传播效果为“第一层”；若将核裂变反应过程或者原子弹的物理结构制作为交互式游戏，让学生可以学习，则传播效果为“第二层”；若设计了一种交互式游戏，其中展示了我国原子弹开发的艰苦过程以及爆炸引起的后果，唤起了学生对科学家的敬仰、对战争的厌恶以及对和平的渴望，则传播效果为“第三层”。
另外，一项技术是否可在博物馆广泛采用，以及实施时所需要的经济成本与空间成本也是判断一项技术是否可以落地的因素之一。因此本文在分析一项数字技术时，将从传播与教育效果、使用是否广泛、经济与空间成本等三个角度来论述，根据整体情况生成“推荐等级”，分为“推荐使用”“根据需求和预算使用”和“谨慎使用”。
“使用是否广泛”是一种定性标准。当一项技术有较多场馆使用时，定义为使用广泛；反之为否。空间与经济成本指博物馆采用这项技术时需要付出的相关设备的安装使用所占用的物理空间成本及经济成本。经济成本是由笔者通过百度搜索引擎搜索可以提供该项技术的公司，匿名电话联系后获取的价格数据，具有一定的可参考性。
（二）分析结果
表
1
数字技术应用分析与推荐表
1.
推荐使用的数字展示技术
推荐使用的技术包括：
360
°虚拟展馆、室内三维模型展示、增强现实等。这些技术已经得到了较为广泛的使用，具备较好的传播效果与用户体验方式，而且市场成熟，价格和空间要求也不高，因此推荐使用。
360
°虚拟展馆主要服务于未到馆的潜在参观者，很多博物馆的主页上、手机
APP
中都提供了
360
°虚拟展厅的展示服务，已经成为了博物馆吸引数字用户的重要传播手段。
360
°虚拟展馆相当于在数字空间制作一个虚拟的展厅映像，参观者从网站、
APP
等入口登陆，可以利用锚点等方式进行场景切换和查看展品内容，为用户提供和到实体馆参观类似的体验，具有较好的传播效果，与三维模型、
VR
等技术配合进行开发，可以深入地揭示展品内容，进一步丰富数字展览的内容。
360
°虚拟展馆建设成本低，实施速度快，总价与场馆面积相关，通常在可接受范围内，最快一个月就可以完成制作。因此，在博物馆主页、
APP
或者微信等重要入口中提供
360
°虚拟展馆展示是值得推荐的一种方式。
三维模型可以旋转、切分、拆卸、放大或缩小，可以展示模型的内部结构、工作原理等，有助于观众对模型进行多角度的观察和了解，有很好的可视化效果。三维模型可以配合博物馆网站、
360
°虚拟展厅等同时使用，也可以在场馆内配合触摸屏设备使用，增加网站或场馆内的交互性。另外，三维模型的构建也是文化遗产保护和科学研究的重要部分，利用三维模型技术以最大的清晰度准确地还原实物情况，就可以在保护文化遗产的同时对其进行非接触性的仔细研究。三维模型制作市场比较成熟，通过市场调研了解到价格约为每个
8000
元，同时可以利用
HTML5
页面进行互联网发布，供网站、
APP
等流量入口调用，还具备旋转、缩放等功能，值得博物馆进一步探索其更多的应用。
AR
是一种兼顾了科技性和娱乐性的展示手段，观众通过使用手机等便携式设备扫描二维码等特殊符号，可以观察展品的动态特征，同时也可以展示扫描对象的详细信息，展示科技展品的原理等，对于增加用户获取的信息范畴、提升用户的观展体验有较大帮助。
AR
的技术较为成熟，在各种行业都得到了较多的采用，支付宝等互联网企业也采用
AR
作为一种传播推广的手段；传播效果较好，可以通过手机
APP
、互联网网站等作为传播媒介，让更多的用户使用；用户使用成本低，用手机即可。因此，
AR
是非常值得推荐的数字技术。
2.
根据需求和预算使用的数字展示技术
根据预算使用的技术包括三维虚拟展厅、多点触摸墙、场馆环境模拟技术等。这些技术的特点是具有较强的传播
/
教育效果，在国内外都有很好的应用实例；但是该项技术成本较高，需要博物馆结合自身情况和展陈的内容来决定是否采用。
三维虚拟展厅比基于全景照相的
