主要数字媒体技术应用及其效益

（一）显示屏或触控屏技术

1.应用对象

应用对象主要是指博物馆展示中那些传统媒体不能达到信息传播的理想效果的文字和影像资料。主要有以下几种情况：

●传统图版无法容纳的海量信息

当博物馆展示中需要向观众提供大量的深度信息而使用传统图文版会占用较大面积并影响展厅美观时，可利用数字媒体平台进行循环播放或由观众自主点播浏览。这既可节约展示空间，又实现了传播目的。

●需要实时动态展示的内容

有些内容的展示是实时动态的，比如与展厅内的观众进行视频互动，或者实时传送其他画面。如上海科技馆的“动物世界”展示中，为了让观众了解到我国不同地域丰富多彩的动物资源，就通过摄像机实时将南汇和西双版纳等地的画面传送到显示屏上，便于观众了解。

●动态内容的表达

在展示中经常需要用到视频资料或者是动画内容进行补充说明，而实物和图版一般不能展示动态的内容，因此可以通过各种影像系统进行展示。

●需要观众参与互动

博物馆展示中，为了便于观众查询信息、获得观众的反馈、增强展示的趣味性，可以适当地设置交互式的查询系统、互动游戏或展项操控装置，让观众与展项进行互动。

2.触控屏的使用

触控屏也是一种交互式的显示屏，其输入与输出都在同一块屏幕上完成，不需要额外的输入设备，比较直观易用。触控屏通过感应观众对显示屏的触摸、滑动等手势，来控制显示屏的显示内容。

目前常见的触控屏有三种：一是电阻式触控屏，二是红外触控屏，三是电容式触控屏。电阻式触控屏需要给予屏幕表面一定压力，且随使用时间增长而会逐渐产生偏差，一般用于简单的单点点击式交互。红外触控屏依靠屏幕边缘的红外感应设施来侦测输入，但解析度较差，并且因为在四边加装红外感应器使边框必须高于屏幕，影响展示美观。电容式触控屏可以支持精度较高的输入，因为近年苹果公司在其手持设备中的大量使用而得到大规模推广，其优点是支持较高的屏幕解析度和输入精度，触点无须校准，缺点是屏幕大小受到限制，很难做到像红外触控屏一样应用于大尺寸的显示器。

在具体展示中要根据展厅环境、展示内容、操作方式来选择使用哪一种触控屏，不可一概而论。

3.显示屏的使用

显示屏是博物馆展示中最为常用的数字媒介，按其功能可分为交互式与非交互式的，其实现技术有CRT、LCD、LED等。

显示屏在展示中的使用可以部分替代展板和说明牌，可以提供深度信息发掘，可以演示动态画面，在特定条件下，还可以实现展示所需要的艺术效果。

CRT显示屏使用阴极射线管技术，造价低廉，但体积相对较大，对展示空间有一定要求。LCD显示屏使用液晶技术，体积小，重量轻，目前在博物馆展示中使用较为普遍。LED显示屏使用发光二极管技术，显示清晰度和色彩远逊于前两者，一般用于文字内容的显示或者呈现艺术效果，如电子公告板等。在大面积展示中，LED技术不受显示尺寸的限制，理论上可以满足任何大型室内展示的需求，如美国拉斯维加斯FremontSt.的天幕展示Viva Vision就使用了超过1 200万个LED发光二极管，显示区域覆盖了长达460米的街道范围。而CRT和LCD显示屏单屏尺寸目前最大不超过200英寸，也很难通过无缝拼接实现较大面积的展示需求。此外还有等离子显示屏、背投式显示屏等，但由于技术限制、造价等原因，在博物馆展示中很少使用，此不详述。

交互式显示屏是指显示屏外附加一个输入装置，如鼠标、按钮、红外侦测器、触摸膜、摄像头等设备，通过观众的操作或动作来控制显示的内容。博物馆展示中比较常见的有“电子翻书”，即通过红外侦测器感应观众的翻书手势，控制屏幕上的书页翻动。

（二）数字投影系统

1.应用对象

应用对象主要是指博物馆展示中那些需要动态表达的内容、实时动态展示的内容。

●博物馆展示中那些视频资料或者需要动画展示的内容，可以通过各种影像投影系统进行展示。

●博物馆展示中那些需要实时传送的视频资料或与展厅内观众进行视频互动的内容，可以通过各种影像投影系统进行展示。

2.投影系统种类和应用

投影系统种类繁多，根据反射表面的不同，可分为平面投影、沙盘投影、雾幕投影、纱幕投影、幻影成像（包括金字塔式幻影成像）、弧幕投影、穹幕投影、球幕投影（又分内球幕和外球幕）、折幕投影、地幕投影等，按成像方式的不同，又可分为二维投影、三维投影。

沙盘投影可以将动态的影像投射到地形沙盘之上，可以直观地表现地貌变迁、动态地理信息以及与地形有关的历史事件。

幻影成像技术可以利用镜面反射和观众的视错觉将影像投射到事先搭建的实景模型之中，静态的实景模型与动态的影像画面相结合，给观众以亦真亦幻的视觉体验。如宁波博物馆的宋元明州港展示中，在搭建的古代港口实景和塑像中，利用幻影成像技术将动态影像和实景相结合，生动地再现了古代明州港的繁华景象。

金字塔式幻影成像系统是用多个投影仪或其他显示设备投射到反射介质上所呈现的画面展示出立体效果的影像，观众可以从周围的各个角度进行观赏，一般用于单个物体的三维展示。

穹幕投影即以接近半球面的穹顶为投影面进行投影，比较适于展示太空、天空及天象有关的内容，如中国科技馆、上海科技馆、北京天文馆的穹幕影院，以及一些场馆中采用的小型穹幕投影。

三维投影一般使用两台（组）投影仪分别投影对应人左右眼看到的画面，观众通过偏振眼镜、红蓝眼镜观看，可以产生逼真的三维空间感。近年来随着技术发展，亦可以使用单个投影机的时序播放配合主动式快门眼镜来实现三维效果。

此外如弧幕投影、折幕投影、地幕投影都是通过投影技术的不同表现来实现不同的效果，弧幕和折幕一般可使用投影拼接方式来扩大影像的可视角度，增强沉浸感。地幕投影则直接将影像投射到地面，还可以结合影像侦测与观众的位置和运动发生互动。

（三）全周全息幻像数字媒体

全周全息幻像展示系统是当前国际上广受欢迎的用于展览展示及博物馆展示的新型多媒体展示技术手段之一。

特别是对于那些极其贵重的文物展示来说，全周全息幻像展示系统是一种相当理想的展示手段。这是因为，博物馆中极其贵重的文物，出于文物保护的考虑是不可能一直放在展厅对公众展示的，“文物保护”和“公众展示”两者之间的矛盾常常使博物馆处于两难境地。而全周全息幻像展示系统这种新型多媒体展示手段则可以很好地解决“保护”和“展示”之间的矛盾，我们可以通过文物激光三维扫描系统对真实文物进行三维数据扫描采集，数据采集后通过专门计算机系统处理，形成与真实文物完全一模一样的三维实体模型，将形成的文物三维实体模型通过全息幻像展示系统展示，观众会看到的将是与真实文物一模一样的实体展示，并且全息幻像所特有的神秘感效果将会深深吸引参观者的兴趣。

全周全息幻像多媒体展示系统不仅运用于博物馆展示领域，在企业的产品形象宣传展示场合有着更广泛的应用。

（四）复合动态全息数字媒体

复合动态全息多媒体展示技术是当今全球最先进的多媒体展示技术，其主要原理是采用复杂的多面全息成像技术来实现不用戴眼镜的立体三维展示效果，并且展示区域大小可根据现场环境做可大可小的灵活设置。它所具有的这些独特优点，使其成为当今全球最受欢迎的高新多媒体展示技术。世界500强企业、全球知名的科研机构、大型博物馆、科技馆、政府组织每年的大型展示活动中都广泛采用到这门技术。

●通过多角度光学全息透视成像原理，参观者无须佩戴立体眼镜即可体验到真实强烈的临场立体感效果。

●与在单一平面或弧面上产生的4D影院立体感效果比较而言，复合动态全息多媒体展示技术因具备真实的内部立体进深空间舞台，其表现出的立体效果最具真实震撼的临场体验感。

●可实现多层次表现内容的复合动态展示，产生极其丰富多彩的视觉表现效果。例如我们可利用复合动态全息多媒体展示技术对郑和下西洋时的不同古船的构造在观众面前进行立体的360度全息动态细节展示，而与此同时相应的复合背景层则展现出郑和下西洋时的庞大船队在波澜壮阔的大海上远航的宏大场面，这种视觉展示效果使观众产生强烈的身临其境般的真实感受体验。

●展示区域大小能够根据特殊空间环境进行相应的灵活设置，展示区域及展示成像大小不受限制。在空间大小满足条件的情况下，可实现更胜于4D影院效果的全息影院。

●展示内容形式丰富多样，可配合不同的展陈主题做多种不同表现形式的内容展示，包括视频、照片、图纸、动画、效果图、影视特效等。同时展示外在形式可配合现场环境做到灵活巧妙的有机融合。

（五）虚拟现实技术

1.应用对象

应用对象主要是指博物馆展示中各种需要重构的历史场景或自然场景。在博物馆展示中往往需要对已经消失的历史或自然场景进行再现性的展示，但通常博物馆的藏品条件不足以再现历史或自然场景。比如自然博物馆中对某一历史时期生态景观的展现，可资利用的藏品只是动植物的化石标本，在漫长的历史演化进程中已经被固化到一块块石头的碎片之中。利用这些标本进行展示无法唤起观众对当时生态景观的直观认识。又如对某一历史场景的再现，博物馆的藏品往往只是当时遗留下来的部分物品，或者是反映当时场景的艺术作品，不能全面地反映历史原貌。为了增强展示的直观性、生动性、体验性，需要通过数字媒体技术来进行一定程度的复原与再现，使已经消失的场景能够栩栩如生地呈现在观众面前。

2.虚拟现实技术的应用

虚拟现实技术（Virtual Reality）英文缩写为VR，它是一种融合了数字图像处理、计算机图形学、数字媒体技术、传感器技术等多个信息技术为一体的技术。即通过数字三维对展示内容进行建模，制作成数字媒体动画，通过视频或立体视频的形式进行播放，让早已消逝或难得一见的历史、自然或科学影像得以显现，辅以现代化的投影放映技术，给受众一种身临其境的感觉，VR技术具有强烈的“身临其境”临场感、友好亲切的人机交互性、引人想象的多感知性和虚拟现实世界的自主性。VR技术分虚拟实境（景）技术（如虚拟游览实体博物馆）与虚拟虚境（景）技术（如复原生成阿房宫、圆明园等已经湮灭了的建筑，构建尚未发掘的秦始皇陵等）两大类。

（六）情景交互数字媒体

1.应用对象

在传统博物馆的展示中，往往通过独立的工坊提供给观众动手操作和体验，如陶瓷作坊、玻璃作坊等。但是这些作坊的工作环境往往与博物馆的展示环境不相协调，与文物和观众安全产生一定冲突。目前，情景交互数字媒体系统应用相当广泛，完全可以结合不同的博物馆展示主题进行相应的互动展示内容设计。例如使用情景交互数字媒体系统可以模拟考古发掘、文物修复、工艺品制造、古代生产生活等活动，使观众对这些活动的具体过程有全方位地了解，同时亲身参与的体验能给人留下深刻的印象，又增强了展示的趣味性。

2.情景交互数字媒体系统应用

情景交互多媒体系统是近年来国际上新出现的应用在展览展示及博物馆展示中的一种新型互动参与式的数字多媒体展示形式，其最大特点是能将展陈主题与观众的互动参与结合起来，参观者通过与系统的互动交流，强烈吸引参观者的兴趣，进一步加深对展示主题内容的认识和了解，给参与者留下难忘的印象。同时，情景交互多媒体系统其内容本身完全可以配合博物馆及各类型的展览展示活动的不同展示主题而方便地进行相应的调整，具有广泛而灵活的适用性。

情景交互多媒体系统应用相当广泛，完全可以结合不同的博物馆展示主题进行相应的互动展示内容设计。

比如，结合某个考古文物，我们可以设计如下互动交互展示内容：“一片广漠的沙漠，参观者从沙漠上走过，沙尘拂去，出现埋藏于沙漠中的文物宝藏。”(www.xing528.com)

再如，对于远古自然环境展示，我们可以设计如下互动交互展示内容：“在一片水中，参观者用手划水或用脚踏入水中，看到不同远古世纪的鱼类绕着游动。”

由于情景交互多媒体系统能方便而广泛地适用于多种不同的主题展示，其自出现以来就成为不同类型的展示活动及博物馆最受欢迎的新型多媒体展示形式之一。

（七）动感仿真交互数字媒体

1.应用对象

动感仿真交互数字媒体是一种交互参与体验型数字媒体技术，适用于博物馆、科技馆、规划馆中那些特定的展陈设计——既有情景又能仿真互动的项目。

2.动感仿真交互数字媒体应用

这种交互参与体验型数字媒体技术能够超越展示现场空间及环境的约束限制来表现出特定设计的展陈主题，能够起到有相当吸引力的展示效果。

例如中国科技馆的古代耧车展示，通过实物模型和图版的展示可以让观众了解耧车的外形、结构和使用方式，但是很难展现耧车的作用和实际操作的过程。通过这种技术的应用，可以让观众也亲身体会一下操作耧车的感觉，体验古代农民劳作的情景。

再如，对于郑和下西洋的历史展陈主题，在展陈现场，我们可仿制出郑和宝船，利用动感仿真交互数字媒体技术，还可以让观众沿着历史上郑和下西洋的路线如临其境地感受郑和下西洋的历史伟大壮举。

再如博物馆中的“动感轮船”“动感矿车”，规划馆中的“未来城市漫游”，科技馆中的“太空遨游”、“深海探险”、列车的操控、探测车的驾驶、机械设备的使用等诸如此类的展陈主题，动感仿真交互数字媒体技术无疑是最为适合的展陈手段，这种展陈手段强烈吸引并调动起观众的参与兴趣，在互动的参与中使观众对展陈主题的内容留下深刻印象。

以下就以“未来城市开车漫游”为例，详细说明动感仿真交互多媒体技术可实现的效果：

●可实现车行与飞行两种模拟游览效果

●可真实模拟驾车游览的感受：

（1）方向盘左右转，相应的游览场景也左右转，感受如同真实驾车游览；

（2）踩油门模拟游览速度加快，感受如同真实驾车踩油门加速的感受；

（3）踩刹车模拟游览停止，感受如同真实驾车踩刹车停止的感受；

（4）可模拟真实驾车时不同挡位的驾车模式，高档高速，低档低速，还可实现倒挡倒车行驶；

（5）可模拟车行游览时的不同观看角度（抬头仰视等）。

●可模拟从空中飞行游览的感受：

（1）可从陆地车行模拟状态改为飞行俯瞰游览状态，反之也可从飞行俯瞰游览状态改为陆地车行模拟状态；

（2）飞行模拟中可随意上升和下降高度；

（3）飞行模拟中可随意改变视角；

（4）飞行模拟中可随意改变游览速度。

●可预先设置游览参数（速度、档位、视角及背景音乐等）

（八）4D影院

1.应用对象

可用于演绎历史故事和自然现象。在传统媒体手段的展示中，博物馆只能用文物、图表、文字、画面、造型向观众传达历史遗留的点滴信息，而不能表现一次重要的历史事件、一个自然现象的动态的历史过程。而多功能影院能做到对一次历史故事和一种自然现象完整、丰富、生动的呈现。

2.4D影院功效

4D影院结合了环幕电影技术、现场声光电特技技术、动感座椅技术、同步控制技术、电影技术、多声道环绕音响技术等多种技术，使影片放映能够达到形象逼真的效果，刺激观众的视觉、听觉、触觉各个感官，营造出使人身临其境的整体效果，完美地表现出影片主题所涉及的环境、环境内的各种细节，以及观众在特定环境内的感觉，表现出动感。

4D影院是从传统的立体影院基础上发展而来的，相比较于其他类型影院，具有主题突出、科技含量高、效果逼真、画面冲击性强等特点和优势。随着影视娱乐技术的发展和娱乐市场的需求，人们不仅将震动、坠落、吹风、喷水、挠痒、扫腿等特技引入3D影院，还根据影片的情景精心设计出烟雾、雨、光电、气泡、气味等效果，形成了一种独特的体验，这就是当今十分流行的4D影院。由于观众在观看4D影片时能够获得视觉、听觉、触觉、嗅觉等全方位感受，近年来4D影院的发展非常迅猛。

4D影院中的所谓4D即是指在普通的电影基础上加上环境特效模拟仿真，在4D影院的环境特效模拟仿真中，主要分为两大类的环境模拟仿真：

一类是对自然环境的模拟仿真，即观众在看电影时，随着影视内容情节的变化，可实时感受到风暴、雷电、下雨、撞击、喷洒水雾等身边所发生的与影像对应的事件，环境模拟仿真是通过影院内安装有下雪、下雨、闪电、烟雾等特效设备配合影片情节的变化而营造一种与影片内容相一致的模拟环境。

另一类是动感特效仿真，即对影片中出现的自然界中的风、水等效果及生活中比较常见的震动、坠落等运动进行模拟，这些特技通过特殊控制系统与影片中的情节进行配合，使观众在观看影片时有身临其境的坠落、震动、吹风、淋雨等感受。

4D影院由银幕、影片、偏振光眼镜、4D特技座椅、数字音响系统、计算机控制系统等构成。因此，对建筑空间规划、银幕、影片、4D特技座椅、数字音响系统、计算机控制系统等都有严格要求。因其对建筑空间有严格的要求，必须在建筑设计时提出明确的任务需求，否则难以在既有空间中部署。影院设计的一般标准应该符合中华人民共和国建设部、中华人民共和国广播电影电视部《标准电影院建筑设计规范JGJ58-88》的要求，此不详述。

（九）天象动感穹幕多媒体影院

1.应用对象

这种天象动感穹幕数字媒体影院主要用于天文馆和科技馆。

穹幕的出现最早是用于天文天象模拟方面，众所周知，随着地球的公转，一年四季天上的星斗是在不停变化的，使得当时的天文学习及研究受到时间的局限。因此穹幕的出现完全是为了解决当时在天文研究方面的诸多不便而产生的，这也是为什么如今我们看到的穹幕几乎都出现在天文馆和科技馆中。传统穹幕影片制作受其本身所具有的拍摄和制作难度及成本高昂的局限，发展至今，其展示内容基本上还都仅局限于天文天象的内容展示方面，在其他方面还很难看到广泛的普及应用，这是由于传统穹幕影片制作具有的特殊难度所决定的。而穹幕本身高度沉浸的体验效果又吸引着博物馆、展览展示馆、教育培训、工业设计等机构，希望能将穹幕多媒体引入到它们自身的领域中并得到普及应用。

2.天象动感穹幕影院功效

天象动感穹幕多媒体是一种特殊的大型影院级多媒体。这种多媒体影院的观众厅为圆顶式结构，银幕布满整个半球，观众完全置身于整个球型银幕的包围之中，感觉银幕如同苍穹。

影片播放时，整个画面视域范围可达180度，布满整个球体，在观众的视野范围内看不到银幕边缘。由于银幕影像大而清晰，自观众面前延至身后，且伴有立体声环音，使观众如置身其间。按照视觉理论，人的视域范围一旦超过150度，就会产生身临其境的错觉，因此，这种多媒体类型的沉浸效果非常强烈，并且可脱离立体眼镜和头盔，产生立体视觉。

如果再配合影片同步播放控制的动感平台，观众坐在动感平台上，随着影片播放到不同故事及不同场景情节时，感受到上下升降，左右倾斜，前俯后仰，就好似正搭乘着航天器遨游太空，正驾驶潜水器饱览海底世界的奇特景象。逼真的画面和平台载体的活动，让人不由自主地进入角色，造成十分真实和惊险刺激的特殊感受。

天象动感穹幕影院对建筑空间规划、银幕、影片、数字音响系统、计算机控制系统等都有严格要求，因其对建筑空间有严格的要求，必须在建筑设计时提出明确的任务需求，否则难以在既有空间中部署。影院设计的一般标准应该符合中华人民共和国建设部、中华人民共和国广播电影电视部《标准电影院建筑设计规范JGJ58-88》的要求，此不详述。

（十）数字导览

1.应用对象

应用于博物馆观众的自主参观导览。

2.数字导览类型与应用

展示自助导览技术发展至今已有半个多世纪，随着科技的不断发展，导览技术与方式也推陈出新，经历了多次升级换代。但新技术的发明和推广并不一定意味着对原有技术的替代，根据展示特性和观众习惯，可以使用不同的导览技术。根据导览方式的不同，可以粗略地分为三个技术时代。

●纯语音导览

从20世纪60年代开始，博物馆就尝试使用录音磁带与调频广播技术为观众提供语音导览服务。进入数字媒体时代后，博物馆普遍采用了数字方式存储（如mp3制式）的语音导览设备，使语音导览机更加轻巧，便于携带。上海博物馆的手持式语音导览器，使用了中、英、日、法等多国语言为观众详细介绍展厅中的展品，是目前博物馆中使用最普遍的一种方式。

●多媒体导览

20世纪90年代，多媒体技术得到长足的进展，融合了音频、图像、文字、视频等多媒体内容的导览设备开始在博物馆得到应用。与纯语音导览相比，多媒体导览能够提供更为全面的信息，但是也分散了观众的视觉注意力，加之技术尚不完善，给观众的体验感较差，这种类型的导览并未能够形成规模。

●交互式导览

最近几年，欧美一些博物馆已经开发出可以在通用移动计算平台（如智能手机、平板电脑）上使用的导览软件，使观众无须租赁专门的导览设备，即可使用自己的移动设备进行导览。观众还可以利用移动设备的地理定位和摄像头功能与展示进行交互，实现AR（增强现实）的效果，及时对展示进行反馈，或者与其他观众进行互动。如中国国家博物馆的手机导览，通过三星智能手机平台，提供展示的深度解读。又如美国国立9·11纪念馆，馆址位于纽约世贸中心大楼原址，目前场馆仍在建设中，但馆方已经推出了一款针对世贸中心原址的手机导览程序，该程序可以根据观众所处的地理位置，提供该位置的历史照片与相关资料，让观众对比9·11事件前的照片与现在眼前的景象，唤起对历史的记忆，抚今追昔，让人们在缅怀遇难者的同时，反思当今社会全球化与国际恐怖主义给人类文明带来的创伤。交互式导览目前已经成为展示导览的新趋势，具有广阔的发展前景。