基于空間計算技術的非遺數字博物館設計研究

趙季淳 丁峰

摘? 要：非遺是中華文脈的精髓底蘊，是維系家國統一和民族團結的精神紐帶。隨著科學技術的發展，空間計算技術的出現使得文化數字化發展得到進一步拓展，非遺的數字化也是時代趨勢。以空間計算技術開展非遺數字博物館設計研究基于空間計算技術的發展現狀，結合數字化的演進歷程及技術需求，挖掘數字博物館的建設意義，探討具有實際應用價值的非遺數字博物館的創新設計。從理論和實踐兩個維度尋究傳統文化與現代技術的融合互洽，為非遺數字博物館設計提供新思路與范式，為數字化時代非遺的賡續傳承提供可行理路。

關鍵詞：空間計算技術；非遺數字博物館；數字化設計

非物質文化遺產（以下簡稱“非遺”）是植根于人文沃土的活態傳承文化，同社會生活密切相關。隨著數字技術的發展，非遺數字博物館的建構在促進非遺文化保護與傳播的基礎上，更加符合以人為中心的設計理念。非遺文化泓涵演迤，傳統的信息形式難以使大眾對非遺文化內涵進行全面的了解，因而利用數字技術傳播非遺文化至關重要。通過激光掃描等數字技術對非遺進行系統化的數據采集與處理，結合空間計算技術進行場景搭建和展示設計，使得非遺文化在現實與數字化的雙向場景中獲得了全新的演繹。參觀者在數字空間構建的非遺博物館中游覽不僅實現了對非遺文化價值的認知，更體現出傳統文化與現代技術的耦合互恰[1]。非遺數字博物館的建設是國家發展數字文化產業戰略的重要一支，是堅定文化自信、提升國家文化軟實力和中華文化影響力的重要舉措。數字技術助力傳統文化的永久保存，使其更加契合現代社會需求的文化面向，對數字時代下推進傳統文化傳播和可持續發展具有重要意義。

一、空間計算技術的內涵及發展階段

（一）空間計算技術的基本概念

空間計算技術是利用計算機技術對空間信息進行高效處理和分析，是元宇宙的基礎技術之一。通過3D引擎、數字孿生、虛擬現實、動態識別、空間映射等技術參照現實的物理世界構建出一個數字孿生世界（如圖1）。與三維建模和數字設計等相關領域不同的是，空間計算技術要求所處理的形式和空間預先存在并具有真實世界的價值，通過人機交互，使用者進入虛擬的數字空間獲取更多信息用以增強對物理世界的感知，機器則保留與操縱對真實對象和數字空間的引用[2]?？臻g計算技術實現了數字世界與物理世界的無縫對接，人在參與數字世界的過程中，既是創造者，也是消費者。

圖1 空間計算技術系統機制

（二）空間計算技術的發展階段

同近年來如火如荼的“元宇宙”而言，空間計算技術的發展是穩步求進的，就當前而言，空間計算技術發展共經歷三個階段。

第一階段：沉浸式體驗階段。該階段運用3D引擎、虛擬現實、增強現實等空間計算技術的基礎用以建設虛擬的數字空間，給使用者提供體感游戲、線上展覽、巨幕電影等身臨其境的體驗。蒂姆·庫克在美國蘋果公司WWDC23發布會上發布了新一代頭顯設備“Vision Pro”，該設備的發布標志著現代社會將從移動計算時代，正式邁入“空間計算時代”。

第二階段：產業數字化轉型階段。物理世界的產業開始逐步趨于數字化轉型，數字產業的比重將越來越大，空間計算技術的加持使得實體行業在數字化轉型的過程中實現降本增益的成效。

第三階段：數字化生存階段。該階段中數字虛擬空間的經濟體系已經完全成熟，用戶可以在虛擬空間中進行工作和交易數字產品得到數字資產，并可用于物理世界的消費使用，反之亦然?？臻g計算技術將提供前所未有的交互性，幫助人們實現虛擬與現實的無縫相接[3]。虛擬空間與物理世界的邊界將進一步模糊，空間計算技術引領人們進入“元宇宙”時期。

二、非遺數字博物館項目演進及技術需求

（一）非遺數字博物館項目演進

數字博物館是運用數字技術，將實體博物館的職能以數字化方式完整地呈現在網絡上。其由實體博物館展廳現場數字化展示系統、基于數字技術的博物館業務管理系統和網絡平臺展示系統三個部分組成。數字博物館項目早期發展受到數字圖書館的影響。20世紀90年代，數字化蔓延至文化保護領域。1990年，美國國會圖書館啟動“美國記憶”試驗性數字化項目，旨在將國會圖書館收藏的歷史文檔、影像、圖片等進行數字化加工。1994年，以此為基礎正式啟動美國國家數字博物館項目。1992年，聯合國教科文組織開展“世界記憶工程”，旨在促進全球范圍內文獻遺產的保護、利用和傳播。1997年，南京博物院率先建制了我國第一個互聯網博物館；次年，我國臺灣地區啟動“數位博物館專案計劃”；2001年“數字故宮”網站的開通，標志著我國首個真正意義上的數字博物館誕生。

隨著科技進步和文化保護理念精進，數字博物館項目開始蔓延至非遺保護領域。同20世紀90年代美國斯坦福大學主持的“數字米開朗琪羅計劃”就開始用數字化工具對文化遺址開展檔案留存保護工作相比，我國“非遺數字化”的概念出現則相對較晚。1997年，敦煌研究院與浙江大學合作，開始以數字化的方式進行敦煌莫高窟壁畫藝術的保護工作。2012年底，歷時三年在大規模非遺普查基礎上建立的國內首家“非遺數字博物館”在山西太原落地。2018年6月，中國非遺保護中心啟動了“中國非遺網·數字博物館”的改版工作，旨在宣傳和推進非遺數字博物館的建設工作。隨著科學技術的發展，非遺的數字化轉型在傳承與保護中不斷革新，非遺數字博物館也不再局限于單一的表現形式，其定義也將不斷演進，這是數字化發展的本質要求。

（二）非遺數字博物館技術需求

建設非遺數字博物館是一個涵蓋面十分廣泛的系統性工程[4]，主要由非遺項目信息采集與處理、非遺文化保護與存儲、多元化非遺數字化展示三個部分需求構成（如圖2）。僅通過文字、音頻、視頻對其表達，并不能完全傳遞非遺文化錯綜復雜的多樣性。在對非遺進行數字化處理的同時，還需要保證非遺文化傳承活性，這對非遺數字化新技術手段的融合發展有著更高的需求。3D掃描、場景重建、虛擬現實、增強現實，以及動作捕捉等數字技術的進步，為非遺數字化博物館建設提供了新的技術手段與方法[5]。

三、非遺數字博物館的建設意義

非遺數字博物館的建設開創性地踐行了對非遺保護的現代要求。在更深層次挖掘非遺在數字時代價值獨具的過程中，探索出一種有溫度的數字人文情感的表達范式[6]，進而完成非遺文化的革新與發展，實現物質與精神的雙豐收。

（一）助力傳統文化的永久保存

萬頃的鄉村大地是孕育中國傳統文化的搖籃，以農民為主體創作和生產的非遺文化通常于鄉村富集。然而，在現代文明沖擊之下，傳統村落快速消亡。賡續千載的非遺文化發展空間持續坍縮，生存環境逐步喪失，承載著傳統文化的非遺面臨著傳承群體流失和非遺核心價值背離的境況。而通過空間計算技術將非遺項目系統性的采集與處理，則能實現非遺文化的永久保存。

（二）符合數字文化的國家戰略

文化振興是國家戰略中的重中之重。2022年5月22日中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發《關于推進實施國家文化數字化戰略的意見》，要求各地把推進實施國家文化數字化戰略列入重要議事日程。相關政策的提出，為傳統非遺與數字文化的耦合互恰提供了理論依據和政策支持。非遺數字博物館的建設也為非遺的革新和數字文化戰略的推進提供了新的發展機遇。

（三）滿足文化需求的現代面向

現代生活是建立在大工業生產之上的，與非遺內在的傳統文化捍格不入。當下現代社會“野蠻”和“瘋狂”地吞噬著傳統的生存環境，試圖蠶食干凈農耕文明僅剩的一隅屬地。但如此激進的現代面向是不成熟的，而現代化又是社會發展的必經之路，與其讓傳統文化與之抗拒，不如在傳統中革新，在傳承和保護中獲得發展。正所謂“凡益之道，與時偕行”[7]，數字技術的介入融合使得傳統非遺滿足文化需求的現代面向。

四、空間計算技術背景下非遺數字博物館的設計開發

在非遺文化日益增長的傳承與創新需求下，伴隨著空間計算、虛擬現實、3D掃描重建及BIM場景建構等數字技術的發展，非遺數字博物館的設計開發迎來了時代機遇。數字博物館的建設運用先進的數字技術延伸了傳統實體博物館的時空界限，是基于實體博物館的建筑設計和展示設計基礎之上進行創新的數字化展示平臺[8]?？臻g計算技術下，虛擬界面的元素和數字空間的設計會影響參觀者對數字非遺博物館的直觀感受，因而在對數字非遺博物館的設計開發中需要將參觀者與數字博物館之間關系的鏈接納入考慮范圍[9]。在設計中采用高科技與高情感融合互恰的演繹形式，使得非遺文化在數字化轉型中保持傳統文化中溫熱的人文情懷，進而實現藝術與技術的有機統一。

（一）創新博物館敘事性思維設計

博物館作為公共教育的重要場所之一，為參觀者提供了解歷史文化、非遺傳承和工藝美術等社會功能，充滿故事性的博物館建設中，為參觀者提供社會功能的同時，更需要將其帶入相應的文化情境中。優質的游覽體驗是一場時空的旅行，通過時間的脈絡、故事的敘述和工藝技巧的更迭等來規劃游覽的線路，在場館搭建上結合當時的歷史文化元素是博物館建設的重中之重。數字博物館作為實體博物館的拓展，同樣需要在保持原有社會功能的基礎上，將數字博物館自身與參觀者之間建立情感的聯系作為首要目標。在游覽過程中，運用敘事性思維對數字虛擬場館進行設計，為參觀者提供具備線性邏輯、選擇自主、時空不限的游覽體驗。通過敘事性的設計展示，能夠為非遺數字博物館的設計開發提供更多理性認知和情緒價值，以此喚起參觀者在游覽非遺數字博物館時的具身體驗和情緒波動，進而強化參觀者與虛擬展館之間的情感聯結。跟隨展館嵌入的敘事性指引，參觀者除了可以學習非遺知識、了解歷史的跌宕起伏，還可置身其中的文化情愫，線性感受數字博物館帶來的理性認知與感性滿足（如圖3）。

通過空間計算技術的加持，構建數字虛擬博物館分為歷史影像館、非遺技藝演示館、傳承人記錄館、開放創作館、戶外風景名勝館和文化社交館等多元化場景空間。各個場館彼此之間相互鏈接，協同進展。在每一個展館內，建筑設計風格同對應的非遺技藝一一呼應。在傳統陶瓷工藝展館內，除了展示的陶瓷工藝品之外，展館本身被設計成陶瓷生產的場景，數字孿生的技藝傳承人動態教學工藝技巧，伴隨著空間計算技術實時演算生成新燒制完成的虛擬陶瓷數字藏品，在學習陶瓷工藝知識的同時，可以感受到傳統技藝由古及今的演變過程和工藝原境。戶外風景名勝館的建設同樣依據敘事性思維進行設計，在游覽學習非遺技藝的間隙舒緩身心，領略非遺技藝的文化原境。創新數字博物館的敘事性設計，在一定程度上推動來非遺數字博物館敘事性體驗和故事性的完善。

（二）數字化復現非遺“在地”元素

非遺是活態傳承的文化，其傳播實踐性強、地域特色濃郁和植根于人民群眾的特點使得優秀的文化基因得以跨越時間的限制仍不斷續。非遺文化保護和傳承的主體都是人，正是傳承人的口傳身授、世代相承，非遺文化才得以賡續千載。而非遺文化的生存、傳承和發展往往富集于鄉村，不僅要和所處環境產生關聯，還要和當地的人文情懷產生糾纏，即非遺文化的“在地”需求。所謂“在地”，即非遺文化需要根植于鄉土空間，依賴原生的鄉土環境，遵從鄉土社會的邏輯。非遺博物館在一定程度上保護了非遺項目，但卻忽略了非遺文化的“在地”需求，使得非遺項目逐步脫離了文化原境。用戶與真實的非遺文化體驗之間有著時空的隔閡[10]，而空間計算等技術的發展使得在非遺數字博物館的構建中對于非遺“在地”元素的數字化復現成為破局這一困境的可能。

在數字非遺博物館場景構建中，通過對環境、視聽、氛圍營造等多層次數字化設計復現非遺文化的“在地”元素，形成空間、時間、環境的有形圍合，又達到主觀認知與精神陶冶的無形引導。因此在對非遺數字博物館的設計開發中，需要考慮綜合多維度的設計用以復現非遺文化原境。

非遺種類繁多，涵蓋廣泛，國家非物質文化遺產代表性名錄將非遺分為傳統技藝、民俗、民間文學等十個門類，每個門類之下又因地域文化、時代特征、傳承形式等因素的差異衍生出更多元的子門類。非遺項目在進行“在地”文化原境元素的提取中需要更加系統化、規范化、程式化的數字技術分門別類地進行非遺數據采集與處理。通過激光雷達、3D掃描、數字影像記錄等技術對非遺項目的賡續原境進行如環境、影像、空間、人文風貌、背景聲樂等元素的掃描提取，最大限度收錄非遺文化原境的“在地”元素。將“在地”元素通過三維重建技術進行BIM數字化場景搭建，實現歷史文化場景的虛擬重現[11]。在香包非遺數字博物館的場景搭建中，鄉村背景是復現香包非遺文化原境的核心。因此在對其數字場景搭建的過程中，影像收錄香包生存發展地區的人文風貌，通過數字化處理成虛擬場景的組成元素。在香包非遺數字化場景中插入鄉村原聲的空間音頻，以及伴隨著鄉村建筑及風景的復現用以模擬身臨文化原境的視聽體驗。通過博物館展示平臺，數字化復現非遺文化“在地”元素，復刻出同現實平行的非遺數字化世界，給予非遺“原汁原味”的文化體驗，實現數字非遺項目得以賡續文化原境的旨歸。

（三）自然化沉浸式交互體驗

同傳統非遺博物館展示相比，數字化展示形式可以跨越時空限制更好地傳播非遺文化?？臻g計算技術的勃興使得非遺數字博物館的建設不只單純地展示空間設計和文物展品設計，而是將以人為本作為設計的根本鏈條，將更符合自然化設計的沉浸式的交互體驗功能應用于數字非遺博物館的建設中去，通過創新交互形式，增強參觀者更加沉浸式的交互體驗。

在數字非遺博物館中，參觀者同非遺展示項目之間最理想化的交互體驗形式是不依賴實體的機器語言，不需要借助遙控器、鍵盤、鼠標、可觸摸式屏幕等有形媒介，利用空間計算技術讓參觀者只需要像平常一樣用手、眼睛、聲音等感官來導航即可實現信息的瀏覽與互動，同時結合空間音頻技術、眼動追蹤技術和深度傳感技術的加持，隨時隨地沉浸式感受原汁原味的非遺文化的數字化傳習。沉浸物理世界和虛擬世界交織融合的數字場景，達到人、物、環境的三位一體，實現自然化的沉浸式數字博物館交互體驗（如圖4）。在感知動態交互層面，數字非遺博物館為參觀者提供自然化的交互形式[12]。不僅可以通過語音識別進行交流，還可以結合空間計算設備進行動態手勢識別，同虛擬博物館中的數字藏品進行交互，實現全方位立體化的觸摸和觀摩，這是傳統博物館無法提供的。通過與文物展品符合人性化的自然交互，進一步模糊了物理世界與虛擬世界的界限，增強了數字博物館的沉浸感，足不出戶便可以實現對傳統文化的學習。

五、結語

數字非遺博物館設計以空間計算技術為基礎，實現人與物之間自然化的沉浸式交互體驗。通過數字技術在物理世界中打破傳統信息交互形式，破局實體博物館時間與空間的界限，實現傳統文化的現代庚續。展望空間計算技術發展趨勢，數字非遺博物館是傳統文化保護與傳承發展的必然方向[13]，也是國家發展數字文化產業戰略的探索和延展?？臻g計算技術將不斷演進，助力非遺項目的永續保存和創新展示。這有益于傳統文化的歷久彌新，使其更加契合社會文化需求的現代面向，實現傳統文化的庚續發展，推動社會的可持續變革。

參考文獻：

[1]成丹.數字化傳播下敦煌壁畫服飾文化的展示空間設計研究[J].藝術研究，2023（2）：140-142.

[2]中國電信.5G空間計算白皮書[R].虛擬現實與元宇宙產業聯盟，2023.

[3]喻國明.未來媒介的進化邏輯：“人的連接”的迭代、重組與升維——從“場景時代”到“元宇宙”再到“心世界”的未來[J].新聞界，2021（10）：54-60.

[4]姚國章.非物質文化遺產的數字化發展及關鍵技術應用[J].常州大學學報（社會科學版），2021（4）：106-116.

[5]曹仿桔，吳瓊.文化遺產數字化中的信息與交互設計——以中國傳統村落數字博物館為例[J].設計，2021（22）：107-109.

[6]李妍.非遺保護的數字化賦能——以“國家級非遺炕圍畫數字博物館·襄垣”為例[J].民藝，2021（6）：47-50.

[7]趙季淳，丁峰.現代設計批評中的新思考[J].藝術科技，2023（7）：109-111.

[8]王琪.敘事性思維在數字博物館中的設計應用[J].設計，2019（19）：158-160.

[9]王琪.體驗設計在數字博物館的運用與探索——中國國家博物館虛擬展廳的案例研究[J].裝飾，2020（2）：134-135.

[10]湯曉穎，唐藝英.具身認知視閾下粵劇非遺數字化設計研究[J].包裝工程，2023（6）：311-319.

[11]涂雯倩.數字化博物館的設計方法及思路[J].設計，2019（5）：90-91.

[12]胡何婧，卜巍，韓依孜.基于沉浸式體驗的VR社交平臺設計研究——以REC ROOM為例[J].設計，2023（7）：113-117.

[13]王永利，李永馳.基于虛擬現實技術的數字博物館的開發與應用[J].現代信息科技，2023（4）：22-28.

作者簡介：趙季淳，江蘇師范大學美術學院設計學專業碩士研究生。研究方向：工藝美術。

丁峰，江蘇師范大學美術學院教授、碩士生導師、副院長。