虚拟现实技术在历史文物文化保护中的创新、困境及优化策略

在当今数字科技迅速发展的背景下，元宇宙已然成为引领时代潮流的关键概念之一。元宇宙的本质是利用数字科技将人更便捷地接入虚拟网络空间，实现生产方式变革、生活模式跃迁和治理理念革新的发展目标。元宇宙是信息网络空间的升级版，物联网、云计算的普及加快实现“万物互联”，元宇宙加快人的数字化进程，推动信息网络空间从以“物”为核心的“赛博空间”向以“人”为中心的“智能化数字空间”转变。本文就对虚拟现实在历史文物文化保护中的创新应用及应用困境、优化策略进行探讨。

一、虚拟现实在历史文物文化保护中的创新应用

（一）虚拟现实技术在历史文物展示中的创新应用

传统的历史文物展示方式受限于空间和物理条件，观众的参与度和体验感受有限。然而，虚拟现实技术的出现，为历史文物的展示和传播提供了新的可能性。通过3D扫描技术，我们可以将珍贵的历史文物精确复制，生成虚拟模型，包括其细节表面纹理、颜色、形状等。观众可以通过虚拟现实设备，如头戴式显示器，进入虚拟展厅，自由浏览和观看虚拟文物，同时通过交互功能深入了解文物的使用方式和相关历史背景。例如，故宫博物院与腾讯联合打造的沉浸式体验展览，利用虚拟现实技术、全景声、图搜技术等，为观众提供了全新的观展体验。

（二）虚拟现实技术在文物博物馆空间布局中的应用

虚拟现实技术在博物馆空间设计中的应用，正在逐渐成为一种创新方式。通过虚拟现实技术，博物馆能够打破传统的空间限制，无限扩展展览空间，为观众提供更丰富的文物资源。例如，湖北省博物馆智能导览系统，利用虚拟现实技术、三维地图引擎、高精度定位感知算法等先进技术，构建了先进易用、内容丰富、定位精准的室内外一体化智能导览地图，为观众提供了语音、文字、线路自动规划、方向纠错等智能化服务。

（三）虚拟现实技术在文物博物馆参观体验中的应用

虚拟现实技术能够丰富博物馆的互动体验形式，为游客提供更加独特的参观方式，增强游客与展品的互动性，使他们能够更深入地了解文化遗产和艺术品。例如，三星堆博物馆的“走进三星堆读懂中华文明”主题活动，通过虚拟现实技术为观众营造逼真的观展环境，使得观众从视觉、听觉、故事引导等融入三星堆文化，感受三星堆文化的浪漫与魅力。

（四）虚拟现实技术在博物馆智能化设计中的应用

虚拟现实技术应用于博物馆智能化设计，能够为游客创造出更加沉浸式的参观体验，提供更为多样化的互动方式，并且能够丰富传统博物馆所呈现的文物内容，以此提升博物馆对社会公众的吸引力。例如，扬州中国大运河博物馆的环形数字展馆，依托互动投影、三维立体、虚拟现实、全息投影等多种技术，为观众营造出逼真的观展场景，游客仿佛置身于“百舸争流”的运河船运盛况之中，沉浸式感受大运河的磅礴与壮观。

二、虚拟现实技术在历史文物文化保护应用中的困境

（一）技术与成本的双重挑战

虚拟现实技术在历史文物的数字化建模过程中，需要高精度的扫描和建模技术，这不仅对技术人员的专业能力提出了较高要求，同时也意味着较高的成本投入。高精度的数字化设备和软件通常价格不菲，而且随着技术的更新换代，设备和软件的更新换代也需要额外的成本。此外，精细化建模过程耗时耗力，需要大量的人力物力进行支持，这对于资金和人力资源有限的文物保护机构来说是一个不小的挑战。

（二）互动性应用的开发难度

虽然虚拟现实技术能够提供高度互动性的应用，增强观众的参与感和沉浸感，但开发这样的应用并非易事。首先，需要深入研究文物的历史背景和文化价值，以确保虚拟现实应用的内容准确无误。其次，开发具有高度互动性的虚拟现实应用需要跨学科的合作，包括历史学家、文物专家、软件开发者等多方面的专业知识和技能。此外，确保应用的用户友好性和互动性，也需要进行大量的用户测试和反馈调整，这无疑增加了开发的难度和成本。

（三）广泛传播的局限性

虽然互联网、社交媒体和移动应用为文物的数字化信息和虚拟现实应用提供了广泛的传播渠道，但实际传播效果受到多种因素的限制。首先，不同受众对文物内容的兴趣和接受程度不同，如何设计能够吸引广泛受众的内容是一个挑战。其次，虚拟现实技术的普及程度和用户的技术接受能力也影响了虚拟现实应用的传播效果。例如，一些用户可能因为不熟悉虚拟现实技术或缺乏相应的设备而无法体验这些应用。此外，网络环境的差异也可能影响到数字化信息的传播效率和质量。

三、虚拟现实技术在历史文物文化保护应用中的优化策略

（一）优化精细化建模

技术的进步是提高建模精度的基石，研发更高精度的三维扫描技术是提升数字化建模质量的直接方法。开发能够捕捉更细微纹理和颜色的扫描设备，以及提升空间分辨率的算法，优化现有的三维建模算法是提高模型真实性和准确性的有效途径，涉及机器学习技术的应用，使得建模软件能够更智能地处理扫描数据，减少人工干预，从而提高建模的自动化程度和精确性。

技术的实际应用是检验其有效性的最佳场所，通过在实际项目中应用新研发或优化的扫描和建模技术，可以收集关于技术应用的实际问题的数据。这些数据对于理解技术在实际操作中的表现至关重要。基于这些信息，研发团队可以针对性地对技术进行优化和改进，使其更加适应实际工作的需求，提高技术的实用性和可靠性。

建模效率的提升可以降低项目成本，通过优化建模流程，去除冗余步骤，可以缩短建模时间，提高工作效率。提升建模精度可以减少后期修正和修改的工作量，进一步降低成本。这可能涉及改进数据处理流程，或者开发更高效的建模工具和插件，以加快建模速度并减少错误。

在成本控制方面，寻找更经济的替代方案是降低建模总体成本的有效途径，寻找性价比更高的扫描和建模设备，采用开源软件以减少软件开发和维护成本。同时，可以考虑外包某些非核心的建模工作给成本更低的服务提供商，与其他机构合作共享资源和技术。

政府的政策支持可以为技术研发和应用提供重要的资金和资源，申请科技创新基金、参与政府科技项目或者利用税收优惠等政策，可以为项目提供额外的资金支持。这些资金可以用于购买设备、雇佣专业人员或者进行必要的技术研发工作。政策支持也可以帮助建立行业标准，推动技术的普及和应用。

（二）增强用户互动体验

在历史文物的虚拟现实（VR）应用中，用户互动体验的增强是提升展示传播效果的关键。通过结合文物的独特特点开发高度互动性的VR应用，可以让用户通过直观的手势或语音控制深入探索文物，从而提高他们的参与感和沉浸感。互动性设计是虚拟现实应用中的核心元素，它直接影响用户的体验质量。设计时应考虑用户的操作习惯和心理预期，使得用户能够自然地与虚拟环境和文物进行交互。例如，通过模拟真实世界的物理规则，如重力和摩擦力，用户可以以直观的方式操作虚拟文物，如推拉、旋转等，这样的设计可以减少用户的学习成本，快速进入沉浸式体验。集成手势和语音控制功能可以极大地提升用户的互动体验。手势控制允许用户以自然的动作与虚拟环境互动，而语音控制则提供了一种无需物理接触的交互方式。这些控制方式可以使用户更加自由地探索虚拟文物，例如，用户可以通过简单的手势放大文物细节，或者用语音命令切换不同的历史场景。这种多模态交互方式不仅提供了便利，还增加了体验的趣味性。

为了提高用户的沉浸感，虚拟现实应用需要精心构建真实感强的历史场景。这包括对历史环境的精确重建，以及对文物使用背景的真实模拟。用户可以参与到模拟的历史场景中，亲身体验文物的使用和展示情况。例如，用户可以进入虚拟的古代宫殿，亲手操作历史文物，或者观察文物在历史上的使用场景。这种体验可以让用户更好地理解文物的历史价值和文化意义。

个性化体验可以让用户感到更加特别和参与其中，虚拟现实应用可以根据用户的兴趣和行为提供定制化的互动体验。应用可以记录用户的互动历史，根据用户的偏好推荐相关的文物或历史场景。应用还可以提供不同难度级别的互动任务，满足不同用户群体的需求，从而提高用户的参与度和满意度。

有效的反馈机制是增强用户互动体验的重要组成部分，当用户与虚拟环境互动时，及时的视觉、听觉或触觉反馈可以增强用户的行为确认感。例如当用户操作虚拟文物时，应用可以通过视觉高亮、音效或震动反馈来响应用户的操作。这种反馈不仅可以指导用户如何与应用互动，还可以增加互动的乐趣。

虚拟现实技术提供了一个独特的平台，可以将教育内容与娱乐元素结合起来。通过游戏化的元素，如挑战任务、积分系统和互动故事，可以激发用户的学习兴趣。例如用户可以通过完成与文物相关的谜题或任务来解锁新的历史信息。这种结合可以使学习变得更加有趣，同时提高用户对文物的认识和记忆。用户互动体验的增强是一个持续的过程，开发者应该定期收集用户反馈，分析用户行为数据，以不断优化和迭代虚拟现实应用。通过用户测试和实验，可以发现互动设计中的问题和不足，从而进行改进。这种持续的优化过程可以确保虚拟现实应用始终能够满足用户的期望和需求。

（三）优化其多渠道传播

在多渠道传播中，整合不同的传播平台是关键。互联网、社交媒体和移动应用等平台各有其特点和优势。例如社交媒体的即时性和互动性使其成为快速传播文物信息的理想渠道，而移动应用则提供了更个性化和便捷的访问方式。通过整合这些渠道，可以确保文物的数字化信息和虚拟现实应用能够触及更广泛的受众。

不同的受众群体对文物的了解和兴趣各不相同，因此传播内容需要根据受众的不同需求进行分层。对于专业研究者，提供深入的分析和复杂的虚拟现实体验，可以帮助他们进行专业研究，对于普通观众，简洁明了的介绍和直观的虚拟体验则更为合适，可以激发他们对文物的兴趣和好奇心。传统的三维虚拟展示虽然提供了一种新的观看文物的方式，但其信息量有限。通过利用VR技术，可以实现文物的多维度展示，结合音频、视频、文字等多种形式，为观众提供一个全方位的体验。音频可以提供详细的讲解，视频可以展示文物的细节，而文字则可以深入解析文物的文化价值。这种多样化的内容形式可以满足不同受众的需求，增强他们的认识和理解。通过互动体验，观众可以更加深入地参与到文物的历史和文化中。例如，观众可以通过手势或语音控制来操作虚拟文物，甚至参与到模拟的历史场景中。这种参与感和沉浸感的增强，可以显著提高观众的体验质量和传播效果。为了保持受众的兴趣和参与度，内容的持续更新和优化是必不可少的。随着新的研究成果和技术的发展，文物的数字化信息和虚拟现实应用应不断地进行更新，以反映最新的研究成果和技术进步。同时，根据用户反馈进行内容和体验的优化，可以确保传播策略的有效性和持久性。

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作者单位：中国传媒大学

责任编辑：粟 超