虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的廣泛運(yùn)用
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是二十世紀(jì)末才興起的一門嶄新的綜合性信息技術(shù)，原本是美國(guó)軍方開發(fā)研究出來(lái)的一項(xiàng)計(jì)算機(jī)技術(shù)。它融合了數(shù)字圖像處理、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、多媒體技術(shù)、傳感器技術(shù)等多個(gè)信息技術(shù)分支，從而大大推進(jìn)了計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展。由于它生成的視覺(jué)環(huán)境是立體的、音效是立體的，人機(jī)交互是和諧友好的，因此虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將一改人與計(jì)算機(jī)之間枯燥、生硬和被動(dòng)的現(xiàn)狀，即計(jì)算機(jī)創(chuàng)造的環(huán)境將人們陶醉在流連忘返的工作環(huán)境之中。通過(guò)20多年的研究探索，VR技術(shù)于20世紀(jì)80年代末走出實(shí)驗(yàn)室，開始進(jìn)入實(shí)用化階段。目前，世界上少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家在經(jīng)濟(jì)、藝術(shù)乃至軍事 等領(lǐng)域，已開始廣泛應(yīng)用這種高新技術(shù)，并取得了顯著的綜合效益。

VR技術(shù)具有強(qiáng)烈的“身臨其境” 臨場(chǎng)感、友好親切的人機(jī)交互性、引人想像的多感知性和虛擬現(xiàn)實(shí)世界的自主性。VR技術(shù)分虛擬實(shí)境（景）技術(shù)（如虛擬游覽實(shí)體博物館）與虛擬虛境（景）技術(shù)（如復(fù)原生成阿房宮、圓明園等已經(jīng)湮滅了的建筑、構(gòu)建尚未發(fā)掘的秦始皇陵等）兩大類。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域和交叉領(lǐng)域非常廣泛，幾乎到了無(wú)所不包、無(wú)孔不入的地步。就目前成功運(yùn)用的領(lǐng)域有虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境、虛擬現(xiàn)實(shí)作戰(zhàn)指揮模擬、飛機(jī)、船舶、車輛虛擬現(xiàn)實(shí)駕駛訓(xùn)練、飛機(jī)、導(dǎo)彈、輪船與轎車的虛擬制造（含系統(tǒng)的虛擬設(shè)計(jì)）、虛擬現(xiàn)實(shí)建筑物的展示與參觀、虛擬現(xiàn)實(shí)手術(shù)培訓(xùn)、虛擬現(xiàn)實(shí)游戲、虛擬現(xiàn)實(shí)影視藝術(shù)等等，由此可見(jiàn)VR技術(shù)有著強(qiáng)烈的市場(chǎng)需求和技術(shù)驅(qū)動(dòng)。

• 檢測(cè)模塊：檢測(cè)用戶的操作命令，并通過(guò)傳感器模塊作用于虛擬環(huán)境
  
• 反饋模塊：接受來(lái)自傳感器模塊信息，為用戶提供實(shí)時(shí)反饋
  
• 傳感器模塊：一方面接受來(lái)自用戶的操作命令，并將其作用于虛擬環(huán)境；另一方面將操作后產(chǎn)生的結(jié)果反饋給用戶
  
• 控制模塊：對(duì)傳感器進(jìn)行控制，使其對(duì)用戶、虛擬環(huán)境和現(xiàn)實(shí)世界產(chǎn)生作用
  
• 建模模塊：獲取現(xiàn)實(shí)世界組成部分的三維表示，并由此構(gòu)成對(duì)應(yīng)的虛擬環(huán)境

  虛擬現(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵技術(shù)可以包括以下幾個(gè)方面

  動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)
  虛擬環(huán)境的建立是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的核心內(nèi)容。動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)的目的是獲取實(shí)際環(huán)境的三維數(shù)據(jù)，并根據(jù)應(yīng)用的需要，利用獲取的三維數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的虛擬環(huán)境模型。三維數(shù)據(jù)的獲取可以采用CAD技術(shù)（有規(guī)則的環(huán)境），而更多的環(huán)境則需要采用非接觸式的視覺(jué)建模技術(shù)，兩者的有機(jī)結(jié)合可以有效地提高數(shù)據(jù)獲取的效率。
  
  實(shí)時(shí)三維圖形生成技術(shù)
  三維圖形的生成技術(shù)已經(jīng)較為成熟，其關(guān)鍵是如何實(shí)現(xiàn)“實(shí)時(shí)”生成。為了達(dá)到實(shí)時(shí)的目的，至少要保證圖形的刷新率不低于15幀/秒，最好是高于30幀/秒。在不降低圖形的質(zhì)量和復(fù)雜度的前提下，如何提高刷新頻率將是該技術(shù)的研究?jī)?nèi)容。
  
  立體顯示和傳感器技術(shù)
  虛擬現(xiàn)實(shí)的交互能力依賴于立體顯示和傳感器技術(shù)的發(fā)展?，F(xiàn)有的虛擬現(xiàn)實(shí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足系統(tǒng)的需要，例如，數(shù)據(jù)手套有延遲大、分辨率低、作用范圍小、使用不便等缺點(diǎn)；虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的跟蹤精度和跟蹤范圍也有待提高，因此有必要開發(fā)新的三維顯示技術(shù)。
  
  應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)工具
  虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的關(guān)鍵是尋找合適的場(chǎng)合和對(duì)象，即如何發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力。選擇適當(dāng)?shù)膽?yīng)用對(duì)象可以大幅度地提高生產(chǎn)效率、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、提高產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量。為了達(dá)到這一目的，必須研究虛擬現(xiàn)實(shí)的開發(fā)工具。例如，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)、分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等。
  
  系統(tǒng)集成技術(shù)
  由于虛擬現(xiàn)實(shí)中包括大量的感知信息和模型，因此系統(tǒng)的集成技術(shù)起著至關(guān)重要的作用。集成技術(shù)包括信息的同步技術(shù)、模型的標(biāo)定技術(shù)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)、數(shù)據(jù)管理模型、識(shí)別和合成技術(shù)等等。

  虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展前景誘人，在某種意義上說(shuō)它將改變?nèi)藗兊乃季S方式，會(huì)改變?nèi)藗儗?duì)世界、自己、空間和時(shí)間的看法。它是一項(xiàng)發(fā)展中的、具有深遠(yuǎn)的潛在應(yīng)用方向的新技術(shù)。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和Internet技術(shù)相結(jié)合，我們可以建立真正的遠(yuǎn)程教室，在這間教室中我們可以和來(lái)自五湖四海的朋友們一同學(xué)習(xí)、討論、游戲，就像在現(xiàn)實(shí)生活中一樣。我們也可以進(jìn)行基于文本、聲音和三維視頻的聊天站，甚至在網(wǎng)上建立一個(gè)真正的三維社區(qū)也不再是夢(mèng)想。

  文博行業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀
  我國(guó)有著悠久的文化歷史，因此而擁有豐富的文化遺存，但由于受觀念落后、資金、人才匱乏的困擾而面臨嚴(yán)峻的形勢(shì)，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

  展出數(shù)量少
  據(jù)統(tǒng)計(jì)全國(guó)已登記在冊(cè)的文物點(diǎn)約有35萬(wàn)處，收藏于各類博物館當(dāng)中的文物達(dá)1200萬(wàn)件，每年還有大量的文物出土，但能展出的僅占極少部分。如南京博物院藏品有41萬(wàn)件，而常年展出的僅有5千件，不足1.25%，加之辦新展覽需要資金投入來(lái)設(shè)計(jì)、制作，而博物館很難籌措到必須的經(jīng)費(fèi)而導(dǎo)致展品的更換率極低，因此博物館的陳列形式長(zhǎng)年不變，使得本來(lái)就很少的觀眾變得更加稀少，形成了惡性循環(huán)。

  文物保護(hù)手段落后
  在文物當(dāng)中存在大量的易損文物，如紙質(zhì)類、織繡類、漆器類、石窟壁畫類文物等。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的自然侵蝕，這些類文物都容易出現(xiàn)脆化、脫色、剝落等現(xiàn)象，而人工臨摹、修復(fù)后的文物不僅仍難于長(zhǎng)期用于研究、收藏和展示，并且面對(duì)眾多需保護(hù)的文物也是杯水車薪。據(jù)報(bào)導(dǎo)，景德鎮(zhèn)陶瓷研究所為復(fù)原一件古瓷器，其中為一件瓷片的放置竟耗去一個(gè)人三個(gè)月的時(shí)間。

  遷址保護(hù)損害文物價(jià)值
  我國(guó)擁有大量的不可移動(dòng)的文物，但許多又處于交通閉塞的地區(qū)，難以在就地保護(hù)的原則下用于展出，使文物的價(jià)值無(wú)法發(fā)揮出來(lái)。比如1979年江蘇省在高郵仙居山發(fā)掘了一座具有極高文物價(jià)值的漢代墓葬，但由于該地在當(dāng)時(shí)交通閉塞，不得已而遷址到揚(yáng)州市建立了漢墓博物館，予以保護(hù)陳列，耗費(fèi)了大量財(cái)力，但更重要的是損害了文物的原有價(jià)值。

  陳列手段落后
  我國(guó)博物館長(zhǎng)期沿用“通柜、實(shí)物加說(shuō)明牌”的陳列手段，難以詮釋展品內(nèi)涵，因而難以吸引生活在信息時(shí)代的觀眾。以上這些問(wèn)題都是我國(guó)博物館所面臨的重大難點(diǎn)，它們極大地阻礙了博物館的發(fā)展，但合理地應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在很大程度上能解決這些問(wèn)題。

  提高文物的展出率和效果
  運(yùn)用技術(shù)手段將文物大量地制作成各種類型的影像，如三維立體的、動(dòng)畫的、平面連續(xù)的等等，來(lái)展示文物生動(dòng)的原貌。激動(dòng)人心的還在于，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提供了脫離文物原件而表現(xiàn)其本來(lái)的重量、觸覺(jué)等非視覺(jué)感受的技術(shù)手段，能根據(jù)考古研究數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)記載，模擬地展示尚未挖掘或已經(jīng)湮滅了的遺址、遺存。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能將這些文物資源統(tǒng)一整合起來(lái)，全面地向社會(huì)傳播，而絲毫不會(huì)影響到文物本身的安全。

  提高文物保護(hù)技術(shù)手段并利于文物保護(hù)
  利用細(xì)致擬真的虛擬技術(shù)來(lái)預(yù)先展現(xiàn)文物修復(fù)后的影像，從而檢驗(yàn)修復(fù)技術(shù)、手段的可行性，進(jìn)一步可以和視圖計(jì)算技術(shù)相結(jié)合，考察修復(fù)過(guò)程中的各項(xiàng)環(huán)節(jié)和修復(fù)后的耐久性。利用虛擬技術(shù)大量而完好地多角度展示文物，從而使文物實(shí)體保存在更加嚴(yán)密的環(huán)境中，有利于文物壽命的延長(zhǎng)。

  我國(guó)博物館目前在應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)還處于相當(dāng)落后的階段，甚至還談不上起步，主要原因在于觀念落后、資金和人才極其匱乏。僅有南京博物院、故宮博物院在這方面做過(guò)一些初步的研究，敦煌博物院、上海博物館等單位也僅僅對(duì)部分文物做過(guò)平面的圖像采集。

  應(yīng)用目標(biāo)
  利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將文物的展示、保護(hù)提高到一個(gè)嶄新的階段。

  首先表現(xiàn)在將文物實(shí)體通過(guò)影像數(shù)據(jù)采集手段，建立起實(shí)物三維或模型數(shù)據(jù)庫(kù)，保存文物原有的各項(xiàng)型式數(shù)據(jù)和空間關(guān)系等重要資源，實(shí)現(xiàn)瀕危文物資源的科學(xué)、高精度和永久的保存。

  其次利用這些技術(shù)來(lái)提高文物修復(fù)的精度和預(yù)先判斷、選取將要采用的保護(hù)手段，同時(shí)可以縮短修復(fù)工期。

  第三，通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)來(lái)整合統(tǒng)一大范圍內(nèi)的文物資源，并且通過(guò)網(wǎng)絡(luò)在大范圍內(nèi)來(lái)利用虛擬技術(shù)更加全面、生動(dòng)、逼真地展示文物，從而使文物脫離地域限制，實(shí)現(xiàn)資源共享，真正成為全人類可以“擁有”的文化遺產(chǎn)。

  我們的研究目標(biāo)就是要開發(fā)出一套我國(guó)目前技術(shù)條件下可用于博物館的虛擬技術(shù)支撐下的文物展示和保護(hù)的總體解決方案及其相關(guān)軟件，在一定程度上實(shí)現(xiàn)自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)。從而推動(dòng)文博行業(yè)更快地進(jìn)入信息時(shí)代，實(shí)現(xiàn)文物展示和保護(hù)的現(xiàn)代化。