VR技术在广州动物园的科普应用
区梓涛 陈足金 许建琳
摘要：随着人类社会的发展和科学的进步，人们开始从时物质方面的追求，向精神、文明方面发生转变，以休闲娱乐为主的传统动物园，已经不能满足人们的需求。广州动物园率先将VR技术结合在科普保护教育中，既能向人们传递保护自然的信息、倡导生态文明的理念.也能弥补传统动物园科普形式单一、展示手段有限等缺点，同时满足了人们对科普及保护教育的新需求，得到人们的关注及重视。
关健词：VR技术；科普创新；帕动物园；广州动物园
中图分类号：Q95-339
文献标志码：A
引言
1958年1月1日，从现今中to四路南越王宫博物馆的旧址迁至先烈中路沙河顶一带的新广州动物园正式建成开放。2017年，广州动物园明确深化“科技兴园”战略，全面启动动物科研、科普教育、智慧景区建设，打造以科学为基础，以科技为手段，以科普为重点的现代动物园。广州动物园职能正从传统的“休闲娱乐、饲养展示、科学研究和科普教育，向现代动物园的“综合保护和保护教育”转变。
为了充分挖掘了广州动物园现有动物保护教育特色资源，落实《广州动物园发展纲要（2015-2025）》[1]，顺应数字时代的科普教育要求，通过采用更完善、更先进的数字化多媒体手段，建设新型现代、多功能于一体的科普设施，进一步完善丰富广州动物园的科普教育展示内容，以实体、图片、场景模拟等形式，通过声、光、电、影像技术、动画技术、数字音频和数字视频技术、全息投影技术、VR（Virtual Reality，虚拟现实）、AR （Augmented Reality，增强现实）互动技术等多媒体和高科技技术手段的结合，全方位、多角度地展示动物科普知识，让游客获得更加深刻的科普体验[1]。
2018年1月1日，在广州动物园60岁生日之际，VR动物园正式对广大市民开放。这是60岁的广州动物园的一次大胆尝试，也是全球第一座真正意义上的VR动物园[2]。
1 VR技术与VR动物园
VR（Virtual Reality）是一门时下火热的黑科技，它是虚拟现实技术的英文简称，是仿真技术的一个重要方向，也是仿真技术与计算机图形学、人机接口技术、多媒体技术、传感技术、网络技术等多种技术的集合[3]。利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真，能使用户沉浸到该环境当中。目前，该项技术主要应用在医学、军事航空、工业仿真、应急推演等领域，但在动物园里面广泛应用，国内还没有先例[4]。
VR动物园顾名思义，就是利用虚拟现实技术为核心手段，形成新的交互和体验方式，实现人、动物和自然在虚拟和现实空间里和谐共生，以求达到提升动物园科普、科研和园区管理水平的目的，是探索动物园现代化的崭新尝试。对于城市动物园来说，VR技术拥有不可比拟的优势，它实现了虚拟扩容，突破了空间、时间的限制，通过VR技术的应用，可以看到更多的动物，有更丰富的游园体验（图1）。在有限的空间里让游客看到更多的动物，这一城市动物园的普遍难题，因为VR技术的出现，得到了解决，同时也可提升游客的游园体验[5]。
2 全球首例VR动物园——广州动物园
广州动物园的VR动物园分两期建设，目前已建成的VR灵猴屋、VR恐龙展和科普长廊并称为广州动物园VR动物园的三大试点，总面积约2000m2，于2017年12月建成并试运营，2018年元旦正式面向广大游客开放。
在灵猴广场的VR灵猴屋，有着一个名叫“森林之旅”的VR主题展示，戴上VR头戴式显示设备（以下简称“VR头显”），以第一人称为视角，通过乘坐老鹰穿越、漫游的方式，展现广州动物园园内动物的各种典型特征行为（图2）。不仅是动物，甚至动物生存的热带雨林也一并搬到了体验者身边，使人感受到原始森林里的风声和味道，身临其境地体会人与自然的关系以及动物的生长环境和千姿百态。
位于园内东北面的科普长廊的动物园大学里，有着一套面向园内管理人员VR培训系列教程——黑熊历险记。通过佩戴VR头显，体验者仿佛置身现场，利用虚拟的工具，训练如何应对因游客误入猛兽区的突发情况，以及周围观众的紧急施救处理。这是VR技术应用于动物园园区管理中的一次崭新尝试，意义影响深远。此外，在园区内分布了26台“动物天使”，游客只需戴上VR头显，就可以沉浸到事先录制好的VR视频里，观看到动物的各种活动如嬉戏打闹、求偶繁殖等（图3）。
除了VR技术外，在广州动物园内，还运用到了几乎所有的沉浸式技术，如AR（Augmented Reality，增强现实）、MR（Mixed Reality，介导现实）、全息投影（Holographictechnique）等，这是目前全球范围内沉浸式技术和动物园体验规模最大的一次结合。这其中有一个名为“动物伙伴”的AR应用，只要手机摄像头对准卡片一扫，亚洲象就浮现在使用者的手机屏幕之上，AR场景下的亚洲象连牙齿、皮肤的纹理、甚至睫毛都与真实的大象一般无二。“恐龙复活体验”通过借助体感互动和投影，体验者化身为“神笔马良”，通过涂鸦复活恐龙和帮助恐龙回家，了解到不同种类的恐龙的生活习性，感受到自然灾害频发的原始环境和弱肉强食的丛林法则（图4）。而“生命画卷”则借助另外一种新颖的技术——电子墨水，体验者与墙体互动，通过触摸生命画卷上的动物，聆听科普语音讲解，了解史前五次生物大灭绝的更替，体会生命的演化过程。
来园参观的市民能体验VR动物园、VR技术的独特魅力，而动物园内的科普教员还会把这项新型沉浸式的科普应用技术带到学校、社区，让不同的群体在“足不出户”的情况下，领略VR技术与动物科普结合在一起所带来的全新体验。这时就要借助一款便携式VR头显，把硬件和软件“浓缩”在这特制的头显当中，像眼镜一样，戴上就能随时随地体验动物科普等多媒体内容。有了这款“微型”头显，就能在“动物课堂”的讲授过程中，加入真正意义上的沉浸式虚拟互动，全方位调动同学们的视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉等，实现身心感受的联結，增强感受力，改变以往“单一、刻板”的教学模式，使老师在课堂上讲述的动物科普知识更容易被学生所理解、吸收，做到“虚实结合”、寓教于乐（图5）。通过这种互动科普方式，激发学生们的学习兴趣，使其主动去接触动物知识、接触大自然，向他们传递关爱动物、保护大自然的理念。
3 VR技术未来的应用展望及建议
以上提及到的这些体验和互动只是广州动物园的“VR动物园”-期建设的一部分。2018年启动的“VR动物园”二期建设，在科普方面，将在原有的体验互动的基础上，重新编排动物科普课程，加大多媒体虚拟互动内容的占比，并尝试围绕单个展项或单个主题展馆设计全新的课程包，吸引更多学校、班级预约动物园的“校外课堂”，使动物园成为广大学生学习动物知识、自然百科的重要校外第二课堂。
在实际生产方面，目前一些先进的发达国家已经把VR技术应用于人类医疗当中，如手术培训、临床治疗、疼痛管理等。借助这些成功的案例，在动物医疗与VR技术结合的问题上看到了曙光，希望能解决实验样本不足、临床实操短缺等难题。此外还会把VR技术延伸至动物的科研、保育等更多领域，甚至与野外保护进行更深度的结合，把高科技、新技术真正落实到实际生产当中[6]。
就科普而言，VR视频、AR互动都可以让游客身临其境地感受到动物的千姿百态和生长环境，相较于传统的图文和视频科普，VR有着让人们更深刻地理解人与自然关系的优势。但其硬件技术局限，处理速度远不能满足在虚拟世界中实时处理大量数据的需求，设备软硬件更新昂贵，多媒体内容更新速度快、使用周期短、应用领域有限、日常生活普及度不高等因素，也制约着VR技术发展[7]。希望在不久的将来，VR技术能打破种种局限，更大程度地融入到人们的生活，这样才能更好地把VR技术与动物园、动物科普紧密地联系在一起，通过新技术带动科普教育，通过科普教育普及新技术。
参考文献：
[1]广州动物园.广州动物园发展纲要（2015-2025）[Z].2015.
[2]广州动物园.默默绽放，生生不息[J].广东园林，2018，40（1）：88-95.
[3]百度百科.VR技术[EB/OL].（2017-07-29） [2018-06-01].https：//baike.baiducom/item/VR%E6%8A%80%E6%9C%AF/4802684？fr=aladdin#cef_[2]_265264.
[4]创客汇·科技.2016中国VR行业预测研究报告[EB/OL].（2016-03-19）[2018-06-01].http：//www.sohu.com/a/64322789_349374.
[5]理由.虚拟动物园是动物的诺亚方舟，没有牢笼压抑，只有交流和善意[EB/OL].（2017-10-07） [2018-06-01].http：//www.sohu.com/a/196599818_464095.
[6]律诗.VR技术对大众文化的影响[J].边疆经济与文化，2017（2）：64-68.
[7]趙明明.中国VR技术的发展现状、应用前景与对策探究[J].视听，2018（1）：209-210.
摘要：随着人类社会的发展和科学的进步，人们开始从时物质方面的追求，向精神、文明方面发生转变，以休闲娱乐为主的传统动物园，已经不能满足人们的需求。广州动物园率先将VR技术结合在科普保护教育中，既能向人们传递保护自然的信息、倡导生态文明的理念.也能弥补传统动物园科普形式单一、展示手段有限等缺点，同时满足了人们对科普及保护教育的新需求，得到人们的关注及重视。
关健词：VR技术；科普创新；帕动物园；广州动物园
中图分类号：Q95-339
文献标志码：A
引言
1958年1月1日，从现今中to四路南越王宫博物馆的旧址迁至先烈中路沙河顶一带的新广州动物园正式建成开放。2017年，广州动物园明确深化“科技兴园”战略，全面启动动物科研、科普教育、智慧景区建设，打造以科学为基础，以科技为手段，以科普为重点的现代动物园。广州动物园职能正从传统的“休闲娱乐、饲养展示、科学研究和科普教育，向现代动物园的“综合保护和保护教育”转变。
为了充分挖掘了广州动物园现有动物保护教育特色资源，落实《广州动物园发展纲要（2015-2025）》[1]，顺应数字时代的科普教育要求，通过采用更完善、更先进的数字化多媒体手段，建设新型现代、多功能于一体的科普设施，进一步完善丰富广州动物园的科普教育展示内容，以实体、图片、场景模拟等形式，通过声、光、电、影像技术、动画技术、数字音频和数字视频技术、全息投影技术、VR（Virtual Reality，虚拟现实）、AR （Augmented Reality，增强现实）互动技术等多媒体和高科技技术手段的结合，全方位、多角度地展示动物科普知识，让游客获得更加深刻的科普体验[1]。
2018年1月1日，在广州动物园60岁生日之际，VR动物园正式对广大市民开放。这是60岁的广州动物园的一次大胆尝试，也是全球第一座真正意义上的VR动物园[2]。
1 VR技术与VR动物园
VR（Virtual Reality）是一门时下火热的黑科技，它是虚拟现实技术的英文简称，是仿真技术的一个重要方向，也是仿真技术与计算机图形学、人机接口技术、多媒体技术、传感技术、网络技术等多种技术的集合[3]。利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真，能使用户沉浸到该环境当中。目前，该项技术主要应用在医学、军事航空、工业仿真、应急推演等领域，但在动物园里面广泛应用，国内还没有先例[4]。
VR动物园顾名思义，就是利用虚拟现实技术为核心手段，形成新的交互和体验方式，实现人、动物和自然在虚拟和现实空间里和谐共生，以求达到提升动物园科普、科研和园区管理水平的目的，是探索动物园现代化的崭新尝试。对于城市动物园来说，VR技术拥有不可比拟的优势，它实现了虚拟扩容，突破了空间、时间的限制，通过VR技术的应用，可以看到更多的动物，有更丰富的游园体验（图1）。在有限的空间里让游客看到更多的动物，这一城市动物园的普遍难题，因为VR技术的出现，得到了解决，同时也可提升游客的游园体验[5]。
2 全球首例VR动物园——广州动物园
广州动物园的VR动物园分两期建设，目前已建成的VR灵猴屋、VR恐龙展和科普长廊并称为广州动物园VR动物园的三大试点，总面积约2000m2，于2017年12月建成并试运营，2018年元旦正式面向广大游客开放。
在灵猴广场的VR灵猴屋，有着一个名叫“森林之旅”的VR主题展示，戴上VR头戴式显示设备（以下简称“VR头显”），以第一人称为视角，通过乘坐老鹰穿越、漫游的方式，展现广州动物园园内动物的各种典型特征行为（图2）。不仅是动物，甚至动物生存的热带雨林也一并搬到了体验者身边，使人感受到原始森林里的风声和味道，身临其境地体会人与自然的关系以及动物的生长环境和千姿百态。
位于园内东北面的科普长廊的动物园大学里，有着一套面向园内管理人员VR培训系列教程——黑熊历险记。通过佩戴VR头显，体验者仿佛置身现场，利用虚拟的工具，训练如何应对因游客误入猛兽区的突发情况，以及周围观众的紧急施救处理。这是VR技术应用于动物园园区管理中的一次崭新尝试，意义影响深远。此外，在园区内分布了26台“动物天使”，游客只需戴上VR头显，就可以沉浸到事先录制好的VR视频里，观看到动物的各种活动如嬉戏打闹、求偶繁殖等（图3）。
除了VR技术外，在广州动物园内，还运用到了几乎所有的沉浸式技术，如AR（Augmented Reality，增强现实）、MR（Mixed Reality，介导现实）、全息投影（Holographictechnique）等，这是目前全球范围内沉浸式技术和动物园体验规模最大的一次结合。这其中有一个名为“动物伙伴”的AR应用，只要手机摄像头对准卡片一扫，亚洲象就浮现在使用者的手机屏幕之上，AR场景下的亚洲象连牙齿、皮肤的纹理、甚至睫毛都与真实的大象一般无二。“恐龙复活体验”通过借助体感互动和投影，体验者化身为“神笔马良”，通过涂鸦复活恐龙和帮助恐龙回家，了解到不同种类的恐龙的生活习性，感受到自然灾害频发的原始环境和弱肉强食的丛林法则（图4）。而“生命画卷”则借助另外一种新颖的技术——电子墨水，体验者与墙体互动，通过触摸生命画卷上的动物，聆听科普语音讲解，了解史前五次生物大灭绝的更替，体会生命的演化过程。
来园参观的市民能体验VR动物园、VR技术的独特魅力，而动物园内的科普教员还会把这项新型沉浸式的科普应用技术带到学校、社区，让不同的群体在“足不出户”的情况下，领略VR技术与动物科普结合在一起所带来的全新体验。这时就要借助一款便携式VR头显，把硬件和软件“浓缩”在这特制的头显当中，像眼镜一样，戴上就能随时随地体验动物科普等多媒体内容。有了这款“微型”头显，就能在“动物课堂”的讲授过程中，加入真正意义上的沉浸式虚拟互动，全方位调动同学们的视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉等，实现身心感受的联結，增强感受力，改变以往“单一、刻板”的教学模式，使老师在课堂上讲述的动物科普知识更容易被学生所理解、吸收，做到“虚实结合”、寓教于乐（图5）。通过这种互动科普方式，激发学生们的学习兴趣，使其主动去接触动物知识、接触大自然，向他们传递关爱动物、保护大自然的理念。
3 VR技术未来的应用展望及建议
以上提及到的这些体验和互动只是广州动物园的“VR动物园”-期建设的一部分。2018年启动的“VR动物园”二期建设，在科普方面，将在原有的体验互动的基础上，重新编排动物科普课程，加大多媒体虚拟互动内容的占比，并尝试围绕单个展项或单个主题展馆设计全新的课程包，吸引更多学校、班级预约动物园的“校外课堂”，使动物园成为广大学生学习动物知识、自然百科的重要校外第二课堂。
在实际生产方面，目前一些先进的发达国家已经把VR技术应用于人类医疗当中，如手术培训、临床治疗、疼痛管理等。借助这些成功的案例，在动物医疗与VR技术结合的问题上看到了曙光，希望能解决实验样本不足、临床实操短缺等难题。此外还会把VR技术延伸至动物的科研、保育等更多领域，甚至与野外保护进行更深度的结合，把高科技、新技术真正落实到实际生产当中[6]。
就科普而言，VR视频、AR互动都可以让游客身临其境地感受到动物的千姿百态和生长环境，相较于传统的图文和视频科普，VR有着让人们更深刻地理解人与自然关系的优势。但其硬件技术局限，处理速度远不能满足在虚拟世界中实时处理大量数据的需求，设备软硬件更新昂贵，多媒体内容更新速度快、使用周期短、应用领域有限、日常生活普及度不高等因素，也制约着VR技术发展[7]。希望在不久的将来，VR技术能打破种种局限，更大程度地融入到人们的生活，这样才能更好地把VR技术与动物园、动物科普紧密地联系在一起，通过新技术带动科普教育，通过科普教育普及新技术。
参考文献：
[1]广州动物园.广州动物园发展纲要（2015-2025）[Z].2015.
[2]广州动物园.默默绽放，生生不息[J].广东园林，2018，40（1）：88-95.
[3]百度百科.VR技术[EB/OL].（2017-07-29） [2018-06-01].https：//baike.baiducom/item/VR%E6%8A%80%E6%9C%AF/4802684？fr=aladdin#cef_[2]_265264.
[4]创客汇·科技.2016中国VR行业预测研究报告[EB/OL].（2016-03-19）[2018-06-01].http：//www.sohu.com/a/64322789_349374.
[5]理由.虚拟动物园是动物的诺亚方舟，没有牢笼压抑，只有交流和善意[EB/OL].（2017-10-07） [2018-06-01].http：//www.sohu.com/a/196599818_464095.
[6]律诗.VR技术对大众文化的影响[J].边疆经济与文化，2017（2）：64-68.
[7]趙明明.中国VR技术的发展现状、应用前景与对策探究[J].视听，2018（1）：209-210.
