趙開(kāi)羿 景海榮 苗軍 馬勁 王菁

摘 要 創(chuàng)新不僅體現(xiàn)在國(guó)家政策層面上，也反映在社會(huì)生活中。北京天文館推出了全新的“宇宙穿梭”展覽，在展項(xiàng)創(chuàng)新上傾力投入，使得觀眾的交互體驗(yàn)大大加強(qiáng)。讓觀眾不再是冷漠的旁觀者和被動(dòng)的信息接收者，而是身臨其境的參與者和主動(dòng)的信息制造者。

關(guān)鍵詞 展項(xiàng)創(chuàng)新 展示體驗(yàn) 媒體演示

0 引言

在科技類(lèi)博物館中，展項(xiàng)=展示內(nèi)容+展示形式。其中，展示內(nèi)容指科學(xué)知識(shí)，也是展項(xiàng)設(shè)計(jì)的目的；展示形式指呈現(xiàn)方式，也是展項(xiàng)創(chuàng)新的關(guān)鍵。在展示內(nèi)容確定的基礎(chǔ)上，如何通過(guò)展示形式的創(chuàng)新激發(fā)觀眾的興趣，是我們需要考慮和解決的問(wèn)題。下面就以“宇宙穿梭”展覽為例，具體闡述北京天文館的展項(xiàng)創(chuàng)新。

1 “宇宙穿梭”展覽概述

天文學(xué)博大精深。采用合適的展示形式傳遞深?yuàn)W的天文知識(shí)，并喚起觀眾探索宇宙奧秘的熱情，是北京天文館“宇宙穿梭”展覽的核心設(shè)計(jì)思想。為此，新展覽在內(nèi)容、形式和手段上做到了吐故納新、與時(shí)俱進(jìn)。

在內(nèi)容上，考慮到不同觀眾的參觀需求，以趣味化的方式，全方位闡釋了天文基礎(chǔ)知識(shí)及前沿動(dòng)態(tài)。其中每一個(gè)展項(xiàng)都是原創(chuàng)設(shè)計(jì)，根據(jù)具體的知識(shí)點(diǎn)有針對(duì)性地進(jìn)行展示。

在形式上，因地制宜，結(jié)合建筑本身的獨(dú)特性和現(xiàn)代感，將設(shè)計(jì)風(fēng)格與建筑語(yǔ)言有機(jī)融合，在有限的空間內(nèi)營(yíng)造出奇幻的氛圍。既中規(guī)中矩，又活潑生動(dòng)，最大限度地追求展覽的整體效果。

在手段上，充分利用國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的展示設(shè)備和技術(shù)，例如激光投影、體感交互、動(dòng)態(tài)捕捉等，展示類(lèi)型涵蓋平面靜態(tài)、直觀動(dòng)態(tài)和交互體驗(yàn)，目的是讓觀眾在參觀展覽的過(guò)程中，學(xué)習(xí)豐富的天文知識(shí)。

2 展覽中的展項(xiàng)創(chuàng)新

如表1所示，“宇宙穿梭”展覽分為七大展項(xiàng)，緊扣主題，造型美觀，創(chuàng)意新穎。首先以“宇宙演化”為開(kāi)篇，回顧宇宙發(fā)展歷程中的大事件。接著動(dòng)手體驗(yàn)“宇宙尺度”，從地球出發(fā)，認(rèn)識(shí)由近及遠(yuǎn)不同距離處的各類(lèi)天體。然后走出太陽(yáng)系，開(kāi)啟尋找“系外行星”的旅程。通過(guò)“引力透鏡”，欣賞宇宙中奇妙的天體變形像。在最具神秘色彩的黑洞附近，體驗(yàn)“逃離黑洞”的樂(lè)趣。轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)，觀察層級(jí)式的“天體系統(tǒng)”。最后，進(jìn)行“時(shí)空穿梭”，在問(wèn)答游戲中實(shí)現(xiàn)穿梭宇宙的夢(mèng)想。

2.1宇宙演化

如圖1所示，“宇宙演化”展項(xiàng)是一座由樹(shù)脂制成的雕塑，表面采用投影涂料處理，極具視覺(jué)沖擊力。從地面到天花板，依次象征宇宙的大爆炸、黑暗時(shí)期、星系形成和太陽(yáng)系形成四個(gè)重要演化階段。觀眾可以通過(guò)觸摸屏，分別進(jìn)行了解。

眾所周知，宇宙自誕生以來(lái)，歷經(jīng)了137億年的歷史。不過(guò)，對(duì)于我們?nèi)祟?lèi)來(lái)說(shuō)，一輩子的時(shí)間也不過(guò)寥寥幾十年，所以很難想象，宇宙在漫長(zhǎng)的歲月里走過(guò)了怎樣的風(fēng)風(fēng)雨雨。如表2所示，展項(xiàng)下方的“宇宙日歷”將宇宙演化史壓縮為一年，標(biāo)出在各個(gè)月份發(fā)生的標(biāo)志性事件。

設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在前期準(zhǔn)備階段搜集了大量資料，決定選取“倒鐘”結(jié)構(gòu)作為展項(xiàng)的外形參考，并據(jù)此繪制出施工圖。繼而，在展項(xiàng)的展示媒體上進(jìn)行了一些探索。最初的設(shè)計(jì)是制作內(nèi)投屏幕，將投影機(jī)置于雕塑內(nèi)部，并配以硬質(zhì)的投影幕布。在研發(fā)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)投影的成像距離過(guò)短，試用了魚(yú)眼鏡頭以及短焦鏡頭之后，仍不能達(dá)到正常的可視距離。對(duì)此，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)作出相應(yīng)調(diào)整，將直徑不一的環(huán)幕水平圍繞一圈，排列成倒鐘形狀。但是經(jīng)過(guò)詢(xún)價(jià)得知，對(duì)于單個(gè)展項(xiàng)而言，這一做法所需的費(fèi)用過(guò)高。于是，綜合考慮各項(xiàng)因素和限制條件，最終使用了4臺(tái)高分辨率的激光投影機(jī)，在異形的造型上運(yùn)用激光光束透射出設(shè)定的畫(huà)面。同時(shí)選用了比較常規(guī)的觸摸屏，來(lái)控制激光投影機(jī)的放映，實(shí)現(xiàn)靜態(tài)展示與動(dòng)態(tài)演示的緊密結(jié)合。這種交互方式的成熟度很高，在各館中屢見(jiàn)不鮮，而且操作程序相對(duì)簡(jiǎn)單，減少了后期的維護(hù)成本。

2.2 宇宙尺度

在宇宙空間中，存在著各式各樣的天體?！坝钪娉叨取闭鬼?xiàng)將地球作為起點(diǎn)，逐漸深入至廣袤的宇宙空間。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)挑選了21個(gè)天體，從天宮一號(hào)到月球，從太陽(yáng)到冥王星，從天狼星到昴星團(tuán)，從銀心的黑洞到銀河系的近鄰小麥哲倫星云，從草帽星系到遙遠(yuǎn)的天貓超星系團(tuán)，最后來(lái)到一百多億光年外的類(lèi)星體。這些天體涵蓋了多種類(lèi)型，包括人造衛(wèi)星、天然衛(wèi)星、行星、矮行星、恒星、星團(tuán)、黑洞、星系、星系團(tuán)、超星系團(tuán)、類(lèi)星體等。

如圖2所示，7個(gè)55英寸的大屏幕一字排開(kāi)，組成連貫的畫(huà)面，氣勢(shì)恢宏。每個(gè)屏幕前各有一個(gè)交互區(qū)域，觀眾可以通過(guò)不同的手勢(shì)來(lái)控制屏幕的演示內(nèi)容。此外，還設(shè)置了兩套長(zhǎng)度單位的坐標(biāo)系統(tǒng)：國(guó)際單位制的“米”和天文學(xué)中常用的“天文單位”“光年”“秒差距”。

在展項(xiàng)的細(xì)化設(shè)計(jì)中，考慮到每個(gè)天體都是一個(gè)獨(dú)立的交互點(diǎn)，如果采用傳統(tǒng)的觸摸屏，難以給觀眾帶來(lái)耳目一新的感覺(jué)。為此，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)引入了全新的智能運(yùn)動(dòng)感應(yīng)設(shè)備——“厲動(dòng)”體感控制器。通過(guò)簡(jiǎn)單的平移和握拳動(dòng)作，就能控制屏幕里的光標(biāo)，完成所有的交互內(nèi)容?？刂破骺勺粉櫲?0根手指，精度高達(dá)1/100 mm，這就是屏幕上的每次移動(dòng)都與雙手完美同步的原因。同時(shí)，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)對(duì)展項(xiàng)的操作步驟進(jìn)行了簡(jiǎn)化，讓觀眾不費(fèi)吹灰之力，輕松掌握這一精密技術(shù)。從最大程度上降低了學(xué)習(xí)成本，有助于觀眾更便捷地參與進(jìn)來(lái)，并且避免觀眾與展項(xiàng)的物理接觸，延緩設(shè)備的磨損。

2.3 系外行星

在浩瀚的宇宙中，我們是孤獨(dú)的嗎？“系外行星”展項(xiàng)介紹了人類(lèi)尋找系外行星的情況。太陽(yáng)并不是唯一具有行星系統(tǒng)的恒星。圍繞其他恒星運(yùn)動(dòng)的行星稱(chēng)為“系外行星”，意思是“太陽(yáng)系”之外的行星。目前，在各種類(lèi)型、各個(gè)年齡階段的恒星周?chē)继綔y(cè)到了行星。這表明行星形成是非常常見(jiàn)的過(guò)程，具有行星系統(tǒng)的恒星相當(dāng)普遍。

如圖3所示，在飛往星際空間的飛船中，你可以學(xué)習(xí)探測(cè)系外行星的方法，了解最新的搜索結(jié)果。通過(guò)一個(gè)強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡，近距離觀察已知的宜居行星，看看它們的質(zhì)量、大小、軌道與地球的異同。在不改變?cè)薪换シ绞降幕A(chǔ)上，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)對(duì)交互體驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新，提高了人機(jī)交互的反饋效果。觀眾可以利用手動(dòng)控制桿，在電動(dòng)馬達(dá)的帶動(dòng)下，同步操作眼前的多媒體平臺(tái)和頭頂?shù)耐h(yuǎn)鏡模型。

2.4 引力透鏡

引力透鏡效應(yīng)是廣義相對(duì)論所預(yù)言的一種現(xiàn)象，現(xiàn)已得到證實(shí)。由于時(shí)空在大質(zhì)量天體附近會(huì)發(fā)生畸變，所以當(dāng)光在星系、星系團(tuán)或黑洞等具有巨大引力的天體附近經(jīng)過(guò)時(shí)，光線(xiàn)將沿彎曲空間的短程線(xiàn)傳播。

“引力透鏡”展項(xiàng)模擬了在天文觀測(cè)中的引力透鏡效應(yīng)，利用攝像頭實(shí)時(shí)捕捉觀眾的半身像，通過(guò)引力透鏡變形的公式算法，將最終的變形圖像呈現(xiàn)給觀眾。當(dāng)單人體驗(yàn)時(shí)，會(huì)看到對(duì)面展墻上的星系變形；當(dāng)多人體驗(yàn)時(shí)，將會(huì)看到彼此的多重像變形。如圖4所示，南北兩側(cè)的體驗(yàn)區(qū)，通過(guò)天花板的星系旋臂進(jìn)行串聯(lián)，地面還繪有光路示意圖表示對(duì)應(yīng)關(guān)系。同側(cè)的3個(gè)體驗(yàn)區(qū)，則分別代表距離地球不同遠(yuǎn)近的天體位置。在這個(gè)展項(xiàng)，能夠體驗(yàn)強(qiáng)、弱、微三種不同的效果，這是因?yàn)橛^測(cè)者、黑洞和對(duì)面觀眾的所在位置不一定在一條直線(xiàn)上。當(dāng)三者恰好共線(xiàn)時(shí)，我們就可以看到神奇的光學(xué)幻影——愛(ài)因斯坦環(huán)！

2.5 逃離黑洞

黑洞是宇宙中最不可捉摸的地方之一。在那里，時(shí)間和空間都強(qiáng)烈扭曲，它產(chǎn)生的引力場(chǎng)是如此之強(qiáng)，以至于在它的視界之內(nèi)，任何物質(zhì)和輻射都無(wú)法逃逸，就連傳播速度最快的光也不例外。如果你駕駛著宇宙飛船經(jīng)過(guò)一個(gè)黑洞，怎樣才能安然無(wú)恙地逃離黑洞的引力陷阱呢？

如圖5所示，“逃離黑洞”展項(xiàng)漏斗形的表面模擬了黑洞附近扭曲的空間，中間深陷之處便是黑洞中心的奇點(diǎn)。凡是進(jìn)入視界范圍的物體，都再無(wú)逃出的可能。觀眾可以選擇適當(dāng)?shù)慕嵌群土α堪l(fā)射代表天體的小球，演示黑洞對(duì)于周?chē)祗w的吸引作用。另外，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)還在曲面上設(shè)置了數(shù)臺(tái)傳感器，實(shí)時(shí)捕捉小球的運(yùn)行軌跡，并在展項(xiàng)正面的80英寸大屏幕上顯示。大多數(shù)情況下觀眾發(fā)射的小球都會(huì)落入黑洞的中心，而一旦小球成功逃離黑洞，屏幕便出現(xiàn)“逃離成功”的字樣，使得展項(xiàng)與觀眾的互動(dòng)不再平淡。

2.6 天體系統(tǒng)

自地月系統(tǒng)至大尺度纖維狀結(jié)構(gòu)，整個(gè)宇宙呈現(xiàn)出等級(jí)式層級(jí)關(guān)系，宇宙中的一切都是更大結(jié)構(gòu)的一部分。比如，地球是太陽(yáng)系的一部分，太陽(yáng)系又位于銀河系中，銀河系是本星系群的局部，而本星系群只是本超星系團(tuán)的一角，本超星系團(tuán)則是分散在可觀測(cè)宇宙的纖維狀結(jié)構(gòu)中的數(shù)百萬(wàn)超星系團(tuán)之一。

如圖6所示，“天體系統(tǒng)”展項(xiàng)以樹(shù)的造型作為設(shè)計(jì)理念，將可觀測(cè)宇宙形象地比喻為一棵大樹(shù)。從樹(shù)根向上，樹(shù)干、樹(shù)枝、樹(shù)杈、樹(shù)梢、樹(shù)葉分別代表已知宇宙結(jié)構(gòu)中各層級(jí)的天體系統(tǒng)：超星系團(tuán)、星系團(tuán)（群）、星系、恒星系統(tǒng)、行星系統(tǒng)。這象征著宇宙結(jié)構(gòu)之復(fù)雜、數(shù)量之龐大，也寓意著不同天體系統(tǒng)之間存在的并列關(guān)系、包含與被包含關(guān)系。模型本身稱(chēng)得上是一幅絢麗的“宇宙畫(huà)作”。由于平面設(shè)計(jì)非常搶眼，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)便弱化了交互體驗(yàn)的方式。觀眾轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)，通過(guò)持續(xù)用力，大樹(shù)自下而上依次發(fā)光，最終將點(diǎn)亮我們身處的地球。

2.7 時(shí)空穿梭

在領(lǐng)略了宇宙的廣闊之后，觀眾將在“時(shí)空穿梭”展項(xiàng)進(jìn)行一場(chǎng)競(jìng)賽。經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)的“答題”環(huán)節(jié)，獲得登機(jī)牌，便可進(jìn)入體驗(yàn)區(qū)。

如圖7所示，體驗(yàn)區(qū)共有4臺(tái)穿梭機(jī)——天鵝號(hào)、英仙號(hào)、獵戶(hù)號(hào)、人馬號(hào)，可根據(jù)需要自行選擇單人或雙人模式，最多能同時(shí)容納8名觀眾。在領(lǐng)航員“小T”的帶領(lǐng)下，觀眾將觀看三段短片：《宇宙大爆炸》《銀河系形成》《太陽(yáng)系形成》，并交替經(jīng)歷三個(gè)游戲“逃離宇宙大爆炸”“捕獲氫原子”“認(rèn)識(shí)太陽(yáng)系”，比一比誰(shuí)跑得快、誰(shuí)反應(yīng)快、誰(shuí)知道得多。在時(shí)空穿梭之旅中，后臺(tái)程序?qū)⒁哉掌问竭M(jìn)行記錄，并制成片尾供觀眾打印留念。

3 結(jié)語(yǔ)

創(chuàng)新不一定都是從無(wú)到有，也可以基于以往的經(jīng)驗(yàn)?？萍碱?lèi)博物館的展項(xiàng)設(shè)計(jì)具有很強(qiáng)的綜合性，既要考慮展示內(nèi)容、展示形式，又要兼顧觀眾的行為習(xí)慣，并在后期的布展施工中不斷思考完善。在北京天文館的“宇宙穿梭”展覽中，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在展項(xiàng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施上做出了創(chuàng)新嘗試，讓新展覽的展示體驗(yàn)更為多元。

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