智慧博物馆沉浸式体验空间营造研究

■范浩宇，蔡新元

(1.华中科技大学建筑与城市规划学院，湖北武汉 430074；2.光影交互服务技术文化和旅游部重点实验室，湖北武汉 430074；3.数字光影技术湖北省工程研究中心，湖北武汉 430074）

近年来，随着信息和数字技术的快速发展及公众精神文化消费需求的不断增长，博物馆走向了智慧化转型的发展道路。在“推进新型智慧城市建设”的顶层规划和《关于推进博物馆改革发展的指导意见》所强调“大力发展智慧博物馆”的国家政策等多方指引下，智慧博物馆的建设和发展显得尤为重要和紧迫[1]。当下，观众对博物馆观览体验越来越重视，使得沉浸式体验在博物馆空间营造中的应用变得常态化和个性化，并不断形成多元化和多维度的发展格局。因此，本文尝试提出智慧博物馆沉浸式体验空间的营造方法及策略，并阐述其设计趋势和重要价值。

1 智慧博物馆概念与核心建设内容

博物馆，是以学习、教育和娱乐为目的，来获取、保存、研究、交流和展示人类及其环境物证的建筑物或机构[2]，是保护和传承人类文明的殿堂。随着科技的发展，以新技术加持的博物馆成为了其建设的新方向。近年兴起的新技术如5G/6G、XR、数字孪生、区块链、物联网、人工智能、大数据、云计算、边缘计算等，不断应用到博物馆建设中，以多元、立体、全方面的信息化手段，提高了博物馆的智慧化服务、保护、管理水平，并不断融入人们的日常生活。

1.1 概念

智慧博物馆是博物馆创新发展的新思维,也是科技进步所产生的新事物。作为智慧城市建设中重要的一环，智慧博物馆是在传统博物馆、博物馆信息化和数字博物馆的建设和发展基础上形成的以信息网络技术最新成果为支撑的新型博物馆业态[3]。早在2013年，陈刚就首次提出了智慧博物馆是数字博物馆、物联网、云计算这三者的集成发展[4]。数字博物馆的核心是“数字”，即将传统博物馆的资源进行数字化，通过数字展陈和网络传输技术，以信息可视化的形式呈现给观众。这点仅仅实现了将“数据”传输到“人”的单向信息交互，却忽视了实体的“物”与真实的“人”之间的直接关联，导致数字博物馆所展现信息的时效、真实、交互、叙事和临场感整体不如传统博物馆。如今，物联网、大数据、云计算和人工智能等新一代信息技术日趋成熟，通过感知、计算、分析博物馆运行相关的人、物、活动等信息，实现了博物馆征集、保护、展示、传播、研究和管理活动的智能化，同时大幅提升了博物馆服务、保护、管理能力，形成了将“物”“人”“数据”三者串联的智慧博物馆[5]。

1.2 核心建设内容

智慧博物馆突破了传统博物馆的建设模式，其核心建设内容主要体现在服务、保护、管理这三方面，提升了博物馆的业务水平和观众的观感体验。2012年4月，IBM公司宣布与法国巴黎卢浮宫博物馆合作，使用IBM MAXIMO资产管理软件优化了博物馆的服务、运营和管理，把卢浮宫建设成为首个智慧博物馆[6]，通过智慧管理的方式提高了博物馆的智慧化程度。同年，在最早研究智慧博物馆的文献中，我国学者强调了“智慧博物馆”是依托于现代科技融合实体和虚拟博物馆，以用户需求为中心，并服务于博物馆的智能系统，形成了以服务用户为中心的博物馆智慧化转型发展新动力[5]。2014年，我国正式对智慧博物馆的建设开展了试点工作；2018年，建设智慧博物馆开始成为博物馆业界的热门，研究势头突飞猛进；2021年，智慧博物馆的建设标准及评价方法成为建设智慧博物馆过程中的关键问题，形成以标准化为导向的智慧博物馆建设路径[7]。智慧博物馆的建设已有十余年，众多博物馆都正迈向智慧化转型发展的道路，但水平参差不齐，一方面由于传统和数字博物馆依然是当下博物馆业界的主流，另一方面在技术与展示层上的支持还不够，导致传统、数字与智慧博物馆这三者在当下的博物馆业态中各自为营，在用户服务、藏品保护、综合管理上有明显不同（表1）。

2 智慧博物馆沉浸式体验空间营造

当下体验经济大行其道，“万物皆可沉浸”的体验模式已渗透到各行各业，博物馆作为人类文明遗产的再现场所，沉浸感是其与生俱来的空间属性。传统博物馆由于时空和展陈形式的局限，其沉浸感主要来自对真实空间和藏品的直接感受和观察；数字博物馆突破了时间、空间的限制，重点在于实现展陈和展厅的数字化、网络化，其沉浸感主要来自于声光电及三维技术应用于实体或虚拟展馆，借此来打造更为生动形象的博物馆场景。智慧博物馆也不例外，作为科学技术进步而发展起来的新生事物，其沉浸感既不同于传统博物馆这种主打实景观览所带来的真实感，也不同于数字博物馆这种经过二次创作所带来的新鲜感，而是以更为智慧化的手段，给观众带来智慧型沉浸式观览体验。

2.1 智慧博物馆沉浸式体验的界定

沉浸（Flow，也称“心流”），本是一个心理学领域的概念，是指人们在完成某事时非常投入和忘我，自觉过滤掉其它干扰，最大限度专注和参与其中，从而达到一种沉浸的状态[8]，或解释为人们专注于由设计师所营造的情境而感到愉悦和满足[9]。因而沉浸式体验就是让人专注于眼前事物，是一种对当下情境的极大愉悦和满足的反馈，却对自己所处的真实世界全然不觉的模式。

而智慧博物馆沉浸式体验，则属于一种空间中的“沉浸（Immersion）”，即以物联网、云计算、大数据和移动通信等作为底层技术，借助虚拟现实、增强现实、全息投影、空间传感和三维展示等作为应用技术，通过营造服务于受众观感的虚拟环境而产生的沉浸式体验。这种体验，区别于数字博物馆的被动式接受，而是源于对空间中各种对象的真实感知，从而产生强烈的代入感。同时，这种体验还会受到空间、语言、感官和即时事件等多种外部因素的影响[10]，是一种智慧型沉浸式观览体验。

基于以上分析，智慧博物馆沉浸式体验，不仅应包含针对受众心理所构建的“沉浸式主题故事”，即通过叙事性设计，使观众产生代入感极强的沉浸式体验[11]，还包括基于底层技术和应用技术所构建的“沉浸式物理环境”，即观众在物理空间内获得沉浸式体验的环境。两者都是以提高展陈的叙事性和观众的临场感为目的，实现“以人为本”的智慧化服务（图1）。

■图1 智慧博物馆沉浸式体验的界定

2.2 智慧博物馆沉浸式体验空间的营造方法

2.2.1 多维沉浸的营造技术

多维度、多感官的沉浸感是营造智慧博物馆沉浸式体验空间的目的之一，是通过底层和应用这两类技术所集成构建的“沉浸式空间”。其中底层技术是智慧博物馆区别于其它类型博物馆的分水岭,如物联网、云计算、移动通信等技术。而应用技术则是营造智慧博物馆多维度、多感官沉浸式体验的关键所在，如虚拟现实是通过计算机软硬件创建虚拟世界，借助头戴式显示器，让观众可以在虚拟世界中自由观看而不受限制，以此来获得沉浸感[12]；增强现实是一种通过计算机系统提供的信息，来增强用户对真实世界感知的技术，即通过头戴或移动终端显示设备使得现实世界和虚拟信息叠加呈现，从而达到一种超越现实世界的感官体验；全息投影作为一种投影技术，只需将影像投射到一定的介质上便可直接观看到三维立体图像，而无须借助任何头戴式设备；空间传感是一种使观众与动态传感设备进行交互的具象技术，即通过计算机分析处理得出实时交互信息，并同时获得设备反馈是这种技术的最大特征[10]；三维展示是指在三维建模软件中，通过三维建模并以屏幕设备为表现载体的展示技术，来复原或模拟藏品和场景，为参观研究提供丰富的资料，使得数字化大规模展示和精细化藏品展陈成为可能。这些应用技术不仅很大程度上提升了智慧博物馆空间的沉浸感，更是极大地增强了观众的观感体验。

2.2.2 人、物、数据三方交互共生

智慧博物馆沉浸式体验空间的核心是人、物、数据三方的动态双向多元信息交互。从信息传递的角度来看，“人”和“物”的实际接触是传统博物馆的核心业务，而数字博物馆则通过将“物”转化为数字信息，强调“数据”和“人”的信息交互。智慧博物馆则是以“数据”为基础，一方面作为数字博物馆功能上的拓展，更重要的是它以建立更为全面、深入和泛在的互联互通为目标，使人、物、数据三方之间形成系统化的协同工作方式，以形成更深入的智能化博物馆运作体系[13]。因此，智慧博物馆沉浸式体验空间的营造不再以展示和利用数字资源为核心，而是把数据作为其底层技术下的产物，通过物联网来感知和互联，大数据来整合博物馆资源，云计算来实现大数据的处理和分析，所以这种沉浸式的体验是源于智慧博物馆不断向大数据层传输数据和接收数据，注重人与物之间的信息交互，为观众提供智慧型沉浸式观览体验。观众能感受到的，不再是冷冰冰的由计算机软硬件生成的虚拟场景，而是依托数据，如运用增强现实技术，实现视觉化的增强效果，可以在博物馆中看到虚拟与实体场景相互交融的情景[14]；通过空间传感，观众利用移动终端实时查看展馆的基本信息及具体参观路线，并在参观过程中提供个性化的展品信息、图文语音和周边导购等服务。搜集、传输、分析数据是智慧博物馆实现人、物、数据三方交互共生，同时也是观众获得沉浸式观览体验的关键。

2.2.3 需求导向，以人为本的设计原则

智慧博物馆沉浸式体验空间的重要特征是“以人为本”，即以人的需求为导向，通过多维沉浸的互动方式，实现观众与沉浸式体验空间的高度融合。最近十年，数字技术的突飞猛进带来了一场广泛而深刻的产品革命，各种媒介的数字化趋势势不可挡。所以长期以来，博物馆的建设与发展陷入了以技术为主导的误区，导致声光电等数字化技术在博物馆空间中的滥用，使得沉浸式体验空间的内容空洞，质量不高；或是数字化技术应用浮于表面，只是单纯地将静态博物馆资源动态化，机械地将历史场景进行还原，不仅不利于观众对历史文化的识读，也忽视了观众在空间中的感受和参与度。因此，以需求和服务为导向，从观众的视角并结合博物馆的核心业务，在充分分析观众需求基础上建设智慧型沉浸式体验空间，是符合智慧博物馆自身需求和特色的重要体现。高技术手段的叠加不是建设智慧博物馆沉浸式体验空间的最终目的，技术应主要服务于沉浸式内容的建设，并制定相应的系统建设标准，在不同系统间需设置好标准接口，形成以需求分析、内容创意、标准制定三步走的开发战略[15]。以“人”的需求为核心，突破以馆藏资源和技术叠加为中心的参观模式，选择合适的技术助力沉浸式内容的建设，为观众提供美妙而深刻的参观体验，是智慧博物馆沉浸式体验空间建设中不可忽视的前期准备。

3 智慧博物馆沉浸式体验空间的营造策略与实践探索

与传统和数字博物馆的空间相比,智慧博物馆的空间变革显著,尤其是沉浸式体验的场景更为与众不同。在以沉浸式参观服务和用户体验为导向的智慧博物馆沉浸式体验空间中,观众不仅是博物馆主题故事的接受者，沉浸环境的亲历者，同时也是数字技术的受益者。无论是智慧博物馆中何种场景或类型的沉浸式体验空间,都是对叙事、环境、技术的综合体现。若将该空间比作一个“世界”，而观众作为沉浸式体验空间的主要探索者，始终都是以多视角的眼光来审视构建的“世界”。因此，对沉浸式主题故事、物理环境、数字技术的进一步探讨，来阐释智慧博物馆沉浸式体验空间的营造策略，同时对已建成的实践案例进行归纳总结，以期为博物馆打造可切身感知和全新体验的媒介环境提供参考和借鉴。

3.1 营造策略

3.1.1 构建沉浸式主题故事

主题和故事赋予了空间“存在”的意义，是营造智慧博物馆沉浸式体验空间的先决条件。无论空间的内容是真实物理还是仿真模拟，具有特定意义的主题或跨越时空的永恒故事能够给予受众感受和理解空间的领悟[16]。因此，要营造智慧博物馆沉浸式体验空间，必须首先选定如历史穿越、艺术体验、剧情讲述等主题。在确定主题之后，需严格围绕主题选取相关素材，将“构想”转换为“构建”沉浸式体验空间，以“虚实共生”的数字化手段，用故事建立主题和素材两者之间的联系。这种故事通常不具备经典叙事的显性剧情，但仍然具备叙事的基本特征，即非游戏性故事。如山西博物院首个文物数字化展览“壁画的平行世界——狄仁杰带你探北朝”，分为四个展览单元：“华彩重生”“北朝风貌”“璧上人间”“神隐仙踪”来演绎北朝历史、社会、文化和艺术风貌，同时山西历史名人、大唐“名探”狄仁杰将化身“导游”，在第一展览单元就“现身迎宾”带领观众穿越时空回到北朝时期，并全程与观众互动参观、体验、游戏（图2）；又如故宫打造的首个“数字·实景·剧情”互动式展览“金榜题名”，该展览基于三个符合当代教育精神的主题“知识改变命运”“教育的公平性”“行行出状元”，以及清代科举流程规划展览动线，以倒叙的逻辑，分为序厅、观榜回梦、童试、乡试、会试、殿试和传胪大典这七个展览单元（图3）。所以，智慧博物馆沉浸式体验空间的主题故事的完整性构建在于以下三方面：赋予场景意义的主题；选取符合主题意义的素材；串联主题和故事使观众在参观过程中探索和互动。

■图2 山西博物院“壁画的平行世界——狄仁杰带你探北朝”文物数字化展览

3.1.2 营造沉浸式物理环境

物理环境是承载各种媒体信息、感知方式、互动体验的媒介，沉浸式物理环境依然是博物馆作为物的场域延伸。智慧博物馆沉浸式体验空间不是对传统博物馆实体空间的颠覆，也不是对数字博物馆技术泛滥的继承，而是连接过去，立足当下，面向未来，以更深层的互动，全方位的互联，来创造观众个性化的体验与经历。与虚拟展厅、数字展馆、云展览、云参观和云演艺等完全虚拟的数字博物馆新业态不同，智慧博物馆沉浸式体验空间更为注重线上线下和虚实相结合的体验，即实体与技术的并存空间。从实体空间的角度来讲，较之传统博物馆展陈，智慧博物馆沉浸式体验空间注重数字内容的创意和交互方式，以提高展品资源的数字化利用和展示水平，使得文物活化，实现展陈方式的多元化发展，达到数实融合的沉浸式交互体验。如故宫博物院端门数字馆自开馆以来，在集成故宫多年数字化基础上运用了虚拟现实、人工智能和语音图像识别等新技术，通过大型高沉浸式投影屏幕、虚拟现实头盔、体感捕捉、可触摸屏等设备，先后举办了“故宫是座博物馆”“发现·养心殿”等多个数字展览[17]。在常设展“故宫是座博物馆”中，数字绘画《写生珍禽图》和书法《兰亭序》创造了观众独一无二的沉浸式交互体验。以数字书法《兰亭序》为例，即通过拼接三块55寸高清屏幕，搭配32点触控技术，来模拟“流水曲觞”的溪流，每当观众点击靠近岸边的漆器“觞杯”，前面的平板电脑上就随机打开兰亭序中的文字，用带有压感的触笔模拟毛笔进行书写或临摹，观众写的字就会融入原作中，与原作进行对比，让观众更加贴近和理解展品（图4）；在主题数字体验展“发现·养心殿”中，运用虚拟现实、人工智能等技术设置了“召见大臣”“朱批奏折”“亲制御膳”等体验皇宫生活的智能互动活动。以“召见大臣”为例，观众通过选择手机屏幕上的红、绿签来选择要召见的大臣，配合人工智能技术，观众可以与所召见的大臣进行自由对话（图5）。

■图4 数字绘画《写生珍禽图》和数字书法《兰亭序》演示图

■图5 智能互动活动“召见大臣”“朱批奏折”和“亲制御膳”演示图

3.1.3 路径化沉浸式数字技术

沉浸式数字技术是底层和应用技术两者综合运用的体现，在智慧博物馆沉浸式体验空间中，沉浸式数字技术的存在和选择主要侧重于以下两点，即智慧化服务和沉浸式体验。而智慧化服务为主的技术与底层技术关联较多，以沉浸式体验为主的技术则与应用技术更相关。但值得注意的是，底层和智慧化服务为主的技术是智慧博物馆沉浸式体验空间运营的基石，如果脱离了以上两者，被五光十色和日新月异的数字技术所吸引，那么沉浸式体验空间将无法避免再次陷入到技术的“秀场”。过多技术的堆砌不仅会增加博物馆的运营成本，还会弱化观众对展陈本身的关注，背离其核心职能，降低其社会效益。智慧博物馆沉浸式体验空间需要数字技术，其应用和选择应重点围绕着以智慧化服务和沉浸式体验为主的技术，并融入博物馆的核心生产链，坚守核心业务需求。因此，按照智慧化服务和沉浸式体验这两条技术路径，对营造智慧博物馆沉浸式体验空间的数字技术进行系统收集和归纳总结，有利于这两条技术路径的融合发展，进一步合理建设智慧博物馆沉浸式体验空间（表2）。

表2 智慧化服务和沉浸式体验的技术路径

3.2 实践探索

目前，智慧博物馆沉浸式体验空间的建设还刚刚起步，国内外一些博物馆和研究机构正在探索沉浸式体验空间在智慧博物馆中的应用，并取得了一些成效。从宏观来说，其总体营造策略主要围绕沉浸式主题故事、物理环境和数字技术这三点来推进建设。从微观来看，在政府主管部门组织和自行运作下，国内博物馆更为注重给予观众沉浸式的“服务”，即观众能够利用已有移动终端或专用导览设备通过发送短信、电子标签触发、二维码读取、图像检索等方式，主动获取相关展品的丰富媒体信息，除此之外，对于沉浸式体验空间的建设主要集中在局部空间的智慧化和部分场景的沉浸式；而国外发达国家博物馆则会直接给予观众沉浸式的“体验”，重视开发移动终端程序来构建沉浸式体验空间，包括运用混合现实进行虚拟参观访问，通过多媒体综合平台等进行互动展览和媒体互动，以提升观众的观览体验、强化博物馆的教育功能。由此可见，国内外在营造智慧博物馆沉浸式体验空间上各有侧重点，因此，有必要结合具体案例对其国内外建设情况进行分析，厘清在建设过程中的设计思路和策略，给智慧博物馆沉浸式体验空间营造予以启示（表3-表4）。

表3 国内智慧博物馆沉浸式体验空间建设情况

4 智慧博物馆沉浸式体验空间设计趋势

无疑的是，智慧博物馆沉浸式体验空间绝不是文物数字化和多媒体展示的叠加显现，而需要有一套较为完整和详细的设计标准规范体系和具体设计操作程序。可以预见的是,标准规范体系的建立，有利于合理利用资源、降低运营成本，并结合各个博物馆特色化的沉浸式体验，合理恰当地应用和选择相应的新技术、新方法，并形成优秀案例，在数据开放信息共享中开展推广[19]。2022年11月，工信部联合五部门，发布了《虚拟现实与行业应用融合发展行动计划（2022—2026年）》，将虚拟现实、增强现实、混合现实作为当下数字化发展的重要前沿方向和前瞻领域，同时深化虚拟现实与文旅行业有机融合，优先布局虚拟现实、增强现实沉浸式旅游体验，加速实现场景应用落地，来形成规模化、成熟度较高的行业领域。当下，在虚拟现实技术和可穿戴设备的不断进步和疫情的影响下，虚拟展厅、数字展馆、云展览、云演艺和云博览等超现实意义的博物馆新业态如雨后春笋般不断涌现[20-21]，实现了人们足不出户线上参观数字展馆的向往。但是，随着社会生活的进一步放开，将会有越来越多的人再次步入实体博物馆，线下参观将回归为主流的博物馆体验方式[22-23]。虽然当下虚拟现实技术主要可提供观众参观和体验过程中的视觉感受，对于听觉、嗅觉、触觉、味觉等多模态通道交互语境的处理能力较弱，突破“五感”的边界与空间还有待进一步发展，但不影响其将继续作为营造智慧博物馆沉浸式体验空间的主流和前沿技术，是创新博物馆展陈设计，拉近观众与博物馆距离，实现博物馆资源与最新技术碰撞与融合的有效手段[24-25]。

5 结语

从传统、到数字、再到智慧，博物馆的建设经历了多个阶段，传统意义理解博物馆空间的思维已发生变革。智慧博物馆沉浸式体验空间的诞生，是博物馆智慧化转型的重要体现，它以“多维沉浸技术”“人、物、数据三方交互共生”“需求导向，以人为本的设计原则”的营造方法为架构，通过“构建沉浸式主题故事”“营造沉浸式物理环境”“路径化沉浸式数字技术”的营造策略为导向扩展了博物馆空间的智能、数字、交互体验。在智慧博物馆沉浸式体验空间中，环境多感官协同效应的增强，提升了观众的认知，不受时空限制产生交流互动，来获得深刻和强烈的叙事、沉浸、临场和代入感。总之，作为博物馆新型服务项目的智慧博物馆沉浸式体验空间发展潜力巨大，其智慧和沉浸相结合的特征将助推博物馆业态迭代升级，助力博物馆事业高品质发展。