有望让你在云端畅游欧洲博物馆的元宇宙新技术！
Titus Zaharia
南巴黎电信学院教授
Marius Preda
法国国立高等矿业电信学院副教授
2023年，由Manzalab实验室领导，巴黎综合理工学院及学院博物馆Mus’X、南巴黎电信学院等机构共同创建的“遗产元宇宙”项目，荣获法国第四期未来投资计划“遗产和建筑数字化”类别大奖。该项目旨在通过先进的3D建模和图像捕捉技术，将艺术作品数字化，打造一个可协作、可互动的网络平台，提升文化遗产的知名度和保护力度。文化遗产数字化的主要挑战是什么？如何克服这些挑战？虚拟博物馆能否完全替代传统博物馆？
艺术作品数字化有助于保护文化遗产，让艺术品走向大众，打造全新的观展体验。
由Manzalab实验室领导，巴黎综合理工学院等机构共同创建的Métavers du patrimoine（遗产元宇宙）项目正在使用摄影测量法为艺术作品创建3D模型。
遗产元宇宙有多家博物馆参与，最终的落脚点是为广大博物馆服务，并充分考虑各个博物馆的实际需求和运营模式。
仅将藏品数字化为3D形式，还不足以创建虚拟世界，难点在于设计出有吸引力的应用。
云上博物馆的未来发展，取决于VR头盔或同类设备的普及程度，以及藏品数字化平台与博物馆实际情况的匹配程度。
2023年，法国第四期未来投资计划“遗产和建筑数字化”门类中，由Manzalab实验室领导，巴黎综合理工学院及学院博物馆Mus’X、南巴黎电信学院、巴黎影像论坛（Forum des Images）等机构共同创建的Métavers du patrimoine（遗产元宇宙）项目荣获大奖。该项目的宗旨为保护文化遗产，提升艺术藏品的知名度，让群众在云端获得身临其境的博物馆体验。具体而言，项目的内容是开发新型影响捕捉和3D建模技术将艺术作品数字化，并放入一个可协作、可互动的网络平台上。最终的目标是为世界各地的博物馆提供文物数字化服务，并为观众带来全新的观展体验。
01
文化遗产的普及、保护和再创造
欧洲各地的博物馆藏品资源丰富，保存完好，法国尤其如此。藏品数字化有利于长久保存，便于公众欣赏。南巴黎电信学院和Titus Zaharia教授和Marius Preda讲师希望通过遗产元宇宙项目，为每个藏品创建3D模型，让观众在云端观赏。Preda说：“数字化加虚拟空间，是这种新型观展模式的两个基石。”
艺术+科技，为博物馆发展开辟了新天地。专家们表示，尽管有些人担心数字化会导致前往线下博物馆的人减少，但也会带来新机遇，让博物馆扩大受众面，以更丰富的形式展示藏品。线下展厅有面积限制，但在虚拟世界里空间将不再是问题。而且，颇具创意的沉浸式虚拟体验，更能激发观众的兴趣。Preda指出：“年轻一代不热衷于以传统方式参观博物馆，他们更习惯于接受线上的多媒体内容，我们可以通过这类项目让博物馆走进他们的生活。”此外，云端博物馆可以从世界任何地方访问，省去了旅途的麻烦，可以作为教育和文化普及的重要工具。
02
3D化原理：三角测量
现实物体3D化最核心的技术是摄影测量，使用一种经典数学原理——三角测量计算距离。即使是遥远的距离，这种方法也能精确测量，在17世纪曾用于领土测绘[1]。在一片土地上勾画一个假想三角形，通过角度可确定另外两条边的长度。一旦首个三角形三边长都确定了，就可以计算出另一个共边三角形的三边长。如今的实体3D化道理基本相同：几台相机从不同角度拍摄物体的图像。利用拍摄的2D图像，计算出物体的三维坐标。在所获取的2D图像之间找到共同点，即可计算出每个像素的3D坐标。将所有点的3D坐标集合起来就可以创建物体的3D模型。
图片来源：PI France
注：O1和O2是观察点（相机的位置和方向），p和p'是同一个空间点P在两幅2D图像中的坐标，由此即可计算出P点的实际3D坐标[2]。
在3D模型中忠实再现物体的所有细节及其艺术内涵，实属不易。首先，现有技术只能再现物体的外形，不能再现其内在结构。此外，艺术品形式多种多样，在数字化过程中必须具体情况具体分析。材质的差异也会带来困难。Preda说：“材质只要能反射光线，就能数字化。”但这意味着半透明或透明的材质难以拍摄捕捉。另一个因素是物体的大小。物体越小，捕捉起来就越容易。对于特别大的物体，例如古建筑物，就得动用无人机来拍摄影像。
03
技术创新 vs 体验设计
艺术作品的数字化带来了无尽的可能性。“藏品一旦数字化，就有了无数种展示方式。透明度、颜色甚至形状等参数都能调整。”但这背后也隐藏着伦理道德风险：“在虚拟空间肆意‘玩弄’文化遗产，可能会冒犯某些民族。”
图片来源：PI France
Zaharia指出：“仅将藏品数字化为3D形式，还不足以创建虚拟世界。”尽管艺术品数字化涉及高科技，但捕捉影像、游戏化、设计用户体验——这些都不存在技术障碍。难点在于创造出有吸引力的应用。Zaharia问道：“我们必须思考，虚拟应用究竟该设计成什么样，才能给用户身临其境的感受？”
两名研究人员设想的虚拟博物馆能支持众多用户集体体验。Preda补充道：“我更倾向于建设一个允许多名用户共同访问、互相沟通的虚拟空间，就像在线游戏一样，而不是让用户在虚拟空间中孤零零地看展。”这意味着相关技术要进一步开发普及，优化用户体验。目前的虚拟头盔沉重、佩戴不适，且价格昂贵。如果没有更好的设备用于访问虚拟空间，用户体验将大打折扣。
因此，虽然新技术蕴含机遇，但若找不到合适的应用，创新就一文不值。遗产元宇宙项目有多家博物馆参与，最终的落脚点是为博物馆服务。Mus’X和巴黎影像论坛两家博物馆是项目的合作伙伴单位；凡尔赛宫、布朗利河岸博物馆、法国军事博物馆、法国国家图书馆、法国科学与工业城、法国国家考古博物馆、法国海军博物馆、里尔美术宫、香波城堡等机构则作为指导委员会成员单位参与。项目的研究人员正在开发一个面向博物馆工作人员的技术平台，供其自主对展品进行3D图像捕捉和建模，并契合博物馆的实际需求和运营模式。当每个博物馆都能自主生成虚拟内容，自主设计用户体验，且能灵活调整，文博元宇宙才能真正地走进千家万户。
作者
Loraine Odot
编辑
Meister Xia
1. https://bibnum.obspm.fr/exhibits/show/picard/picard-geocarto/picard-geocarto-triangulation
2. https://web.stanford.edu/class/cs231a/course_notes/04-stereo-systems.pdf
