本文在调研国内代表性数字展厅基础上，分析档案数字展厅五大特征，而后运用主流开发语言和框架，指导开发数字展厅系统，最后以中福公司历史档案为题材，给出了历史档案数字展厅的技术优化、搭建流程、叙事建构及创意呈现方案，以期为档案数字资源开发利用探索新途径。
档案数字展厅的开发与实践研究——以“中福公司档案史料展”为例
数字展厅是利用数字技术构建的展览空间，它满足用户在网络或者特定的软件环境中进行浏览和互动，使得用户在虚拟世界里，近距离感受档案独特的文化魅力，全方位了解档案蕴含的历史知识。因此，数字展厅在降低实体布展成本、提高布展效率、减少实体档案损害风险的同时，也推动了档案展品的文化传播，是未来”元宇宙”环境下档案策展的重要应用。
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1代表性数字展厅案例调研
近年来，国内档案馆在积极开展档案虚拟展览研究，[1]但从收录论文来看，停留在理论层面研究居多，展厅系统开发和应用实践研究偏少。本文选取国内博物馆、档案等领域的代表性数字展厅案例，从展厅功能、叙事方式、呈现形式等进行剖析，提取共性特征，为开发数字展厅系统和搭建档案数字展厅提供借鉴。
1.2苏州非遗数字博物馆数字展厅。该展厅搭载于苏州非物质文化遗产信息网，设有实体全景展厅，精品3D展厅和专题展厅。其中全景展厅为梯形布局，采用720度高清全景相机拍摄绘制，以前中后三厅为主干线，侧厅为支线的顺序依次推进镜头；3D展厅对82个非遗作品进行图文详述及三维建模展示，并配有普通话和苏州话讲解；专题展厅以视频形式对苏州丝绸纹样进行播放展示。
1.3中国传统音乐录音档案数字展厅。该展厅是中国传统音乐录音档案数字化抢救与保护的成果，由中国艺术研究院与文献馆主持设计。展厅基于H5技术，区分古代音乐、民间歌曲、曲艺音乐等9个主题，每个主题下展示了不同艺人不同曲目的录音档案，可在线播放展示。
1.4中国第二历史档案馆数字展厅。该展厅采用纯3D虚拟打造，建筑装饰风格唯美，分为大厅、南京临时政府、民国北京政府等多个专题，展品可在墙壁、陈展柜进行展示，并可以自由更换。展厅界面设有观展控制台，用户能够前后左右移动，进行放大缩小、播放背景音乐等操作。
2数字展厅的典型特征
前述数字展厅属于H5线上展厅，包含了文件、图片、音视频、实物多种类型展品，涉及不同领域。从布展效果看，数字赋能展陈空间，能够让展品释放出强劲活力，视觉效果的体验魅力和展陈内容的创意呈现，使得参观者能够收获数字化体验的乐趣，实现了档案展品与数字技术的完美融合，总体有五个特征值得借鉴。
2.1观展便捷化。通过在展厅界面底部或侧面设置浏览导航，让观展快捷方便，一键式到达感兴趣展览板块，观众更具选择权。如中国国家博物馆“意大利之源”展厅，左下角设置有导览地图，能够显示当前位置、已浏览和未浏览区域，右侧使用弹出导航栏，设置了序幕、族群的记忆、语言的流变等10个专题板块导航，正下方设有地图、音乐、列表、帮助等辅助选项。
2.2展品建模化。案例展厅普遍采用立体化建模或呈现手法，全方位展示展厅及展品特点。首先是展厅立体化，展厅布局和展线安排基于空间实际、展览内容和参展展品，通过合理安排各部分平面布局，做到错落有致，疏密恰当，既营造具有虚拟立体空间的沉浸感受，又营造富有艺术感染力的人文氛围。其次是展品立体化，对于重要展品构建实物模型，采用动态化展示手段，全角度展示展品外观细节，并辅助以语音、文字解说，形象深刻揭示展品内涵，增强展品的生动性、观赏性、趣味性。
2.3展厅全景化。大部分云展案例均是以实际展览为依据，基于H5三维网页技术，通过VR全景展厅实现与实物场景一体化，部分采用虚拟人等技术，来提供高度真实的现场体验，使用户感觉像真的身临其境，创造出视觉和听觉上的沉浸感。另一方面，全景展厅展示信息存储在云端，可以多端设备访问和数据共享，展厅不需要考虑材质渲染，具有访问速度快、依赖插件少、终端兼容性好等特点。
2.4叙事主题化。基于展览主题，案例均对实物及图片档案素材进行筛选，形成不同子主题素材集合，每个子主题再按照展陈大纲的构建需要，结合云展规模，对展品进行一定的取舍，挑选出适合在虚拟展览中陈列的重点展品，并进行表达方式设计，形成简洁的叙事主题，最后结合智能语音讲解等先进呈现技术，最大程度诠释展览主题。
2.5策展流程化。案例展厅制作流程大致分为四步：一是叙事准备，包括了展厅的选题定位、资源规划、重点设计等；二是数字还原，根据前期叙事设计，在3dmax、maya等三维软中进行展品模型重建、展厅场景搭建；三是引擎支撑，通过将三维软件模型或高清图像导入到UE4或unity3d等三维引擎，设置展厅灯光、材质等视觉效果；四是功能开发，包括展厅导航功能、讲解功能、交互功能，也包括VR设备的输出沉浸式体验功能等。
3数字展厅系统的开发逻辑
鉴于上述五个特征，本文以此为基础对数字展厅系统进行整体设计，通过空间可视化技术和大数据技术，集成VR、AR、MR和XR等，实现用户“自主交互式布展”“安全可控下发布”“素材增长式管理”和“三维沉浸式观展”等功能，以先进数字技术推动档案资源开发利用方式转型升级。
3.1应用架构
图1数字展厅系统应用架构示意图
硬件层包括建展观展时展厅资源存储的PC/服务器设备，用户虚拟展示的VR设备等。数据层包括三大类：用于展示的展品，包括文字、图片、3D模型、模型动画、流媒体音视频等格式；系统内置的各种素材库，如：灯光、3D文字、建展模板、装饰模型、各种贴图、装饰图等；用于保存展厅工程数据的各种数据库，如展品数据、索引数据、配置数据等。逻辑层，基于WebGL、H5、动态导航网格、实时渲染、虚拟交互等前沿虚拟现实技术的空间可视化引擎，通过多种空间算法，实现对数据层生成的展厅工程数据进行解析、调度、优化、展示、交互等操作，最终表现为建展布展、观展参展、用户管理、展品管理、配置管理等功能操作接口。应用层，基于逻辑层的功能体现，实现多领域的虚拟可视化表达及交互应用场景。
系统最终部署时，以Nginx、Gateway相结合的方式，即以高性能的HTTP反向代理web服务器和网关组合形式，为用户提供稳定可靠的分布式服务，支持快速扩容、故障转移等。展厅系统以Nginx反向代理为统一通讯入口点，同时也作为前端应用的代理服务器，结合负载均衡以解决在线用户较多时可能会面临的访问压力，通过Gateway为前端提供数据及应用服务，在系统运行过程中自动进行健康检查，引入熔断、限流、重试等机制，防止出现服务雪崩情况，保障数字展厅系统的安全稳定运行。
图2数字展厅系统技术结构示意图
4历史档案数字展厅的应用实践
“中福公司档案史料展”使用数字展厅系统，面向用户不同需求，优化现有技术路线，按照数字展厅搭建标准流程，建构中福公司档案独特叙事方式，让历史档案展览走向和展线通透绵延，更富有韵律和节奏感，最后以创意呈现实现展厅环境和风格与建筑空间、展览内容的完美结合。
4.1技术优化。数字展厅的搭建路线有两种。一者是现实展厅基础上的数字展厅，即通过照相机对现实展厅场景进行不同角度拍摄，而后根据照片参考建立基本模型，再利用后期技术加工渲染，最后形成360度任意视角的数字展厅。再者是基于三维引擎的数字展厅，即根据展览内容需求，通过三维建模技术，搭建虚拟场馆，而后进行素材贴图，烘焙光照等，搭建720度任意视角的虚拟展厅。
前者建立的数字展厅数据体量小，云上观展时网络吞吐小、访问速度快，因此对访问主机配置要求低，缺点是需要实体展览为基础，无法实现真正意义的沉浸体验；后者建立的数字展厅采用”元宇宙”应用技术，展厅细节表现细腻，支持穿戴设备，沉浸感强，缺点是数据体量大，云上观展时网络吞吐大、访问速度慢，对用户主机配置特别是显卡级别要求高。本文运用数字展厅系统，在“中福公司档案史料展”的应用实践中，对两者技术路线进行优化融合。即首先面向穿戴设备和专业用户，搭建基于三维引擎的虚拟展厅，用于沉浸式体验；其次，面对普通用户，对搭建的虚拟展厅进行全景化，生成基于虚拟展厅的全景展厅，用于快速体验。两者的结合有效弥补了单一技术路线缺点，观众可按观展需求和所持设备进行自主选择，以达到不同体验效果。
图3“中福公司档案史料展”搭建流程示意图
该流程包括八个步骤。第一，展厅策划，对馆藏历史档案资源进行筛选，开展数字展厅用户需求和技术需求分析，确定展品素材、叙事方式和展厅主题。第二，素材建模，数字展厅模型采用多边形建模，使用3dsMax对展厅的墙体、展架及展品进行三维建模，形成展厅资源库。第三，导入引擎，将3dsMax制作的模型素材及灯光贴图等资源导入Unity3D引擎，添加操作交互脚本，设置浏览和漫游方式。第四，搭建展厅，根据展厅主题添加展览大纲，形成大纲目录列表，并选择要展出的素材，为每个大纲关联展品素材。第五，素材烘焙，使用数字展厅系统进行灯光操作，烘焙光照贴图，并运用动态实时全局光照，提升展厅环境质感。第六，功能添加，添加虚拟漫游和交互功能，使观众可选择观展路线和自动漫游，并能控制在展厅中的移动、视角旋转、展品详情查看、视频播放、自动解说等功能。第七，全景转化，在发布虚拟展厅后，使用虚拟相机进行全景拍摄，确定参展点位和讲解展品，生成360度全景数字展厅。第八，展厅发布，线上面向不同用户需求，发布三维展厅和全景展厅，线下使用XR技术，使用可穿戴设备实现用户与数字展厅的人机结合及交互。
4.3叙事建构。一是选题选材。历史档案数字展厅的先决条件是拥有好的选题选材，策展时应立足馆藏档案资源，以适应经济社会发展和公众需求为目的，结合地方特色、馆藏珍品，选择具有社会教育功能、史料考究价值、历史研究价值和叙事性较强的历史档案为素材，准确定位数字展厅的主题。[2]“中福公司档案史料展”选材中福公司历史档案，该全宗形成于1897年至1956年，保存完整、主体多元、内容丰富，真实记录了河南第一家中外合资企业、第一条铁路、第一所高校的建立与发展，在不少方面填补了河南近代煤炭工业发展研究领域的空白，也展示了中国共产党带领河南早期产业工人开展反帝大罢工的胜利壮举。因此，“中福公司档案史料展”定位为数字史料展，即通过档案展览形式还原历史、再现历史。
4.4创意呈现。场景设计方面，“中福公司档案史料展”整体场景采取主题定制风格，序厅以青铜色系大门搭配太行山脉地形，使用石碑镌刻文字方式介绍展厅的整体概况；前三个主题展厅使用鞠衣、紫檀、象牙白、精白色调材质，陈列中福公司经营、生产、管理等档案展品，展示中福公司厚重的发展历程；矿业教育展厅使用水泥灰瓦民国时期学校建筑，展厅中央悬挂名家题词，展示矿业教育的办学方针、师资队伍、学业水平等；道清铁路展厅使用旧式蒸汽火车模型作为展厅建筑，火车内部有座椅、茶水间等，让观众进入展厅就如同登入民国时期绿皮火车一般；特别能战斗展厅以弘扬红色革命文化为目的，以国画暗红为主色调，使用大型金属浮雕和鎏金题字，让观众参展时自觉肃然起敬，心生缅怀之情。不同展厅场景间使用主题导航或时空穿梭门实现转场效果，方便观众在不同展厅移动。所有展厅场景入场均使用过场动画，引导观众了解该主题展厅的主要内容，同步实现展厅数据的本地加载。
用户体验方面，六个主题展厅均以触发观众的听觉、触觉、力觉、视觉等感知为目的，再借助VR眼镜、手柄、头盔来实现数字展厅与人体动作的互动呼应，增强展厅的沉浸感和交互性。每个主题展厅都设置有历史档案知识问答，观众可在虚拟展厅中自行移动自由浏览，也可点击或用手势翻阅感兴趣的档案展品，人体方向感明晰，灯光效果实时变化，如同在真实展厅观展。佩戴VR设备后，若以观众视线落点为基准，展厅高度可达5米，总面积超过1000平米，观众视野通过陀螺仪传感器可实现水平和垂直双向360度观测，以此形成宏伟壮观的视觉冲击，带来超越现实的体验感。