博物館承擔(dān)著傳播文化和文明的責(zé)任，人們通過(guò)對(duì)博物館的參觀，能夠?qū)Ξ?dāng)?shù)貧v史、文化等進(jìn)行快速了解。傳統(tǒng)博物館展示展品一般通過(guò)玻璃柜結(jié)合說(shuō)明牌的方式，由于該方法單一，僅能對(duì)有限的內(nèi)容進(jìn)行解說(shuō)，導(dǎo)致參觀者不能很好地了解展品的內(nèi)涵，缺乏對(duì)展品的深入了解，尤其是缺乏與展品的互動(dòng)，使用戶體驗(yàn)受到影響。信息化時(shí)代背景下，多元化的傳播方式，不斷創(chuàng)新的技術(shù)環(huán)境，極大推動(dòng)了博物館文化傳播的創(chuàng)造力和生命力，使得博物館的數(shù)字化步伐呈現(xiàn)出巨大的突破。將AR技術(shù)應(yīng)用到博物館展品導(dǎo)覽中，使展示內(nèi)容得到拓展，參觀人員能夠和展品進(jìn)行互動(dòng)，將全新的互動(dòng)體驗(yàn)提供給參觀人員，切實(shí)提升用戶體驗(yàn)感受，使參觀人員能夠更加沉浸、深入地了解展品，提高用戶獲取信息的效率，以此充分發(fā)揮博物館的文化傳承、教育大眾等功能作用。

 

一、AR技術(shù)應(yīng)用分析

 

 

（一）AR技術(shù)簡(jiǎn)介

 

AR（Augmended Reality），即增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)。AR技術(shù)是利用攝像設(shè)備對(duì)真實(shí)場(chǎng)景標(biāo)記物進(jìn)行識(shí)別，或者是利用傳感器設(shè)備對(duì)真實(shí)場(chǎng)景的物體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行跟蹤，通過(guò)空間定位注冊(cè)技術(shù)把圖像、文字、3D動(dòng)畫(huà)等計(jì)算機(jī)虛擬信息與現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景進(jìn)行三維的配準(zhǔn)，利用顯示設(shè)備顯示虛擬結(jié)合的信息，從而使人機(jī)交互得到實(shí)現(xiàn)。事實(shí)上，AR技術(shù)利用計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)和現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景相疊加，實(shí)現(xiàn)了對(duì)真實(shí)場(chǎng)景的補(bǔ)充，增強(qiáng)了人們對(duì)現(xiàn)實(shí)世界在觸覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)及視覺(jué)等方面的體驗(yàn)。

 

 

（二）AR技術(shù)特點(diǎn)

 

1.虛擬世界信息與真實(shí)世界信息集成

 

 

虛擬現(xiàn)實(shí)下，計(jì)算機(jī)對(duì)虛擬世界進(jìn)行創(chuàng)造，使用者在虛擬環(huán)境中對(duì)周?chē)F(xiàn)實(shí)環(huán)境無(wú)法感知。AR技術(shù)利用設(shè)備使真實(shí)環(huán)境與影像疊加，讓使用者對(duì)訊息進(jìn)行獲取，實(shí)現(xiàn)了虛擬信息與真實(shí)信息的集成與交融。AR技術(shù)的核心是能夠反映真實(shí)世界。

 

 

2.實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)交互

 

人機(jī)實(shí)現(xiàn)及時(shí)交互是AR技術(shù)的重要特點(diǎn)。基于便捷性，人們迫切要求能夠基于屏幕等媒介與事物進(jìn)行互動(dòng)，同時(shí)，事物能夠基于用戶指令及時(shí)進(jìn)行變化或提供信息。AR技術(shù)實(shí)現(xiàn)了人機(jī)實(shí)時(shí)交互，提高了用戶體驗(yàn)。

 

 

3.基于真實(shí)世界的三維空間對(duì)虛擬物體進(jìn)行定位

 

基于識(shí)別真實(shí)場(chǎng)景的圖像或者是物體，并進(jìn)行跟蹤定位，利用計(jì)算機(jī)處理技術(shù)將虛擬信息與真實(shí)場(chǎng)景信息相融合。AR技術(shù)是基于真實(shí)世界的三維空間定位虛擬物體，從而能夠使定位虛擬物體的范圍擴(kuò)大，提高了虛擬物體創(chuàng)建的自由度。

 

 

（三）AR技術(shù)類(lèi)型

 

1.利用計(jì)算機(jī)屏幕進(jìn)行顯示的AR技術(shù)

 

攝像設(shè)備對(duì)真實(shí)世界的圖像、視頻等進(jìn)行攝取，圖像或者視頻被輸入進(jìn)計(jì)算機(jī)，和計(jì)算機(jī)的圖形系統(tǒng)合成虛擬場(chǎng)景，然后在計(jì)算機(jī)屏幕顯示器進(jìn)行顯示（圖1）。通過(guò)計(jì)算機(jī)的屏幕，用戶能夠?qū)R場(chǎng)景圖片或視頻進(jìn)行觀看。利用計(jì)算機(jī)屏幕進(jìn)行顯示的AR技術(shù)較簡(jiǎn)單，缺乏互動(dòng)性，用戶不能體會(huì)到沉浸感。

 

圖1 利用計(jì)算機(jī)屏幕顯示的AR技術(shù)原理圖

 

 

2.利用光學(xué)透視顯示的AR技術(shù)

 

利用光學(xué)透視顯示的AR技術(shù)要求使用對(duì)用戶的視覺(jué)以及觸覺(jué)體驗(yàn)高的設(shè)備進(jìn)行顯示，比如眼鏡式顯示器等，利用和用戶身體的貼近使其視覺(jué)沉浸感提高。不同于計(jì)算機(jī)屏幕顯示，通過(guò)光學(xué)透視顯示的AR技術(shù)，用戶能夠?qū)ν獠楷F(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行觀看，其原理是通過(guò)透明光學(xué)合成器，將虛擬圖像信號(hào)向用戶眼睛進(jìn)行投射。（圖2）

 

圖2 利用光學(xué)透視顯示的AR技術(shù)原理圖

 

 

3.利用視頻透視的AR技術(shù)

 

利用視頻透視的AR技術(shù)和光學(xué)透視AR技術(shù)的直接顯示不同，并且和計(jì)算機(jī)屏幕低沉浸性顯示也不同，基于視頻透視的AR技術(shù)對(duì)動(dòng)態(tài)顯示予以強(qiáng)調(diào)。真實(shí)世界的實(shí)現(xiàn)利用實(shí)時(shí)錄像、智能終端設(shè)備，比如智能手機(jī)等主要的媒介，實(shí)現(xiàn)了信息的動(dòng)態(tài)顯示。（圖3）

 

圖3 利用視頻透視的AR技術(shù)原理圖

 

 

二、AR交互設(shè)計(jì)在博物館展品展覽中應(yīng)用的價(jià)值

 

傳統(tǒng)博物館導(dǎo)覽通常采用文字介紹、人員講解、租聘語(yǔ)音設(shè)備和二維碼語(yǔ)音等方式對(duì)展品進(jìn)行展示，這些方式陳舊單一，難以調(diào)動(dòng)參觀者的積極性，且無(wú)法滿足用戶多方面的需求，造成用戶體驗(yàn)感較差，用戶從展品中獲取到的信息量較少，且使得用戶獲取信息的效率成本更高。AR交互設(shè)計(jì)的應(yīng)用價(jià)值大致有以下三點(diǎn)：

 

第一，實(shí)現(xiàn)了展品的動(dòng)態(tài)展示。

 

AR交互設(shè)計(jì)應(yīng)用在展品導(dǎo)覽中，通過(guò)動(dòng)態(tài)的方式將展品向參觀者進(jìn)行展示?？梢韵騾⒂^者提供不同的展品圖片信息，基于參觀者的選擇實(shí)現(xiàn)個(gè)性化推薦。參觀者利用對(duì)圖片的點(diǎn)擊、放大、拉伸等操作對(duì)展品信息進(jìn)行了解；基于圖形信息的引導(dǎo)，對(duì)展品場(chǎng)景位置進(jìn)行獲取，同時(shí)和背景音樂(lè)相結(jié)合，立體化的畫(huà)面感使參觀者的現(xiàn)場(chǎng)體驗(yàn)感提高。參觀者如希望對(duì)展品進(jìn)行觸摸的體驗(yàn)，那么參觀者通過(guò)AR交互下虛擬博物館提供的虛擬感官手套，對(duì)展品進(jìn)行觸摸，使能夠?qū)φ蛊饭に嚨扔兄庇^的感受。通過(guò)展品的動(dòng)態(tài)交互展示，提高參觀者的體驗(yàn)感受，使其參觀熱情被激發(fā)。

 

第二，實(shí)現(xiàn)了情景式的體驗(yàn)。

 

AR技術(shù)應(yīng)用在展品導(dǎo)覽中能夠?yàn)閰⒂^者提供身臨其境的體驗(yàn)，產(chǎn)生沉浸感。參觀者進(jìn)入AR交互設(shè)計(jì)的虛擬博物館中，對(duì)情境體驗(yàn)服務(wù)進(jìn)行選擇，那么就會(huì)在情境中了解展品。以陶瓷展品為例，在AR交互設(shè)計(jì)下，參觀者選擇陶瓷的種類(lèi)，比如唐三彩、青瓷等。參觀者選擇了陶瓷種類(lèi)之后，對(duì)對(duì)應(yīng)的窯爐進(jìn)行選擇從而開(kāi)始制作陶瓷；當(dāng)瓷器燒制工藝結(jié)束后，參觀者對(duì)瓷器進(jìn)行上色等操作。最終成型的瓷器可以在虛擬的集市進(jìn)行售賣(mài)。利用情景式體驗(yàn)，使參觀者能夠體會(huì)到設(shè)計(jì)、交易的樂(lè)趣。

 

第三，提高了博物館的服務(wù)效果。

 

一是使參觀者能夠通過(guò)自身攜帶的移動(dòng)終端設(shè)備對(duì)展品標(biāo)識(shí)進(jìn)行掃描，對(duì)展品的詳細(xì)信息、展品熱度等進(jìn)行了解，方便參觀。二是能夠?qū)崿F(xiàn)將個(gè)性化信息推送給參觀者。AR交互技術(shù)通過(guò)智能識(shí)別、注冊(cè)跟蹤等，將展品信息推送給參觀者。參觀者通過(guò)對(duì)博物館二維碼的掃描，能夠查詢(xún)到展品的分布、路線導(dǎo)航等。博物館通常是開(kāi)放性建筑，面積較大，需為參觀者提供準(zhǔn)確的引導(dǎo)。博物館傳統(tǒng)的引導(dǎo)方式包括指示牌、地圖、館員。AR技術(shù)下在博物館主頁(yè)能夠?qū)︷^藏分布等進(jìn)行查詢(xún)。通過(guò)AR導(dǎo)航系統(tǒng)能夠提供語(yǔ)音導(dǎo)航，使參觀者能夠快速準(zhǔn)確到達(dá)想要參觀的展品位置，提高觀展效率。

 

 

三、AR交互設(shè)計(jì)在博物館展品導(dǎo)覽中的應(yīng)用

 

（一）設(shè)計(jì)原則

 

1.滿足用戶體驗(yàn)的原則

 

現(xiàn)階段科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，人們生活水平不斷提高，在滿足物質(zhì)需求之后，人們對(duì)精神、情感的體驗(yàn)需求提高。傳統(tǒng)博物館展覽展品通常是在展柜中展出展品。參觀者通過(guò)枯燥的導(dǎo)覽系統(tǒng)對(duì)展品信息進(jìn)行接收，缺乏互動(dòng)性。AR交互設(shè)計(jì)在博物館中的應(yīng)用，需對(duì)參觀者情感、思想、感官、行為等需求進(jìn)行充分考慮。AR交互導(dǎo)覽下，參觀者能夠?qū)φ褂[品進(jìn)行自主的了解，通過(guò)AR能夠向參觀者描述展品的全部信息，將其立體化地呈現(xiàn)在參觀者的面前，加強(qiáng)展品和參觀者之間的聯(lián)系，提高了參觀者的體驗(yàn)感受。

 

 

2.滿足易用性原則

易用性原則指的是AR技術(shù)在展品導(dǎo)覽應(yīng)用過(guò)程中，能夠被不同層面的大部分人所接受。參觀博物館的人群存在著年齡、受教育程度、素質(zhì)等方面的差異，不同參觀者在接受、理解信息、操作等方面存在著能力上的差異。這就要求應(yīng)用的操作過(guò)程需要簡(jiǎn)單流暢，避免用戶使用過(guò)程繁瑣，耗費(fèi)過(guò)多時(shí)間成本，能夠符合絕大部分參觀者的操作習(xí)慣。

 

 

3.滿足實(shí)時(shí)性原則

 

參觀者在博物館進(jìn)行參觀的過(guò)程中，其位置不斷發(fā)生改變，同時(shí)博物館的展品不同，因此，AR交互設(shè)計(jì)的博物館展品導(dǎo)覽應(yīng)用需要基于參觀者的位置進(jìn)行導(dǎo)覽，實(shí)時(shí)更新博物館的展品信息，對(duì)展品內(nèi)容進(jìn)行講解，使參觀者能夠及時(shí)地對(duì)當(dāng)前展品信息有足夠的了解，從而提高用戶獲取信息的效率。

 

 

（二）AR交互設(shè)計(jì)在博物館展品導(dǎo)覽中的應(yīng)用

AR交互設(shè)計(jì)在博物館展品導(dǎo)覽中應(yīng)用設(shè)計(jì)構(gòu)成如圖4所示。首先把博物館展品圖像進(jìn)行處理，對(duì)實(shí)景空間進(jìn)行構(gòu)建，利用計(jì)算機(jī)對(duì)虛擬信息進(jìn)行生成，基于空間坐標(biāo)的形式在實(shí)景空間進(jìn)行嵌入，此時(shí)虛實(shí)融合相疊加的畫(huà)面就可以形成，之后向顯示系統(tǒng)進(jìn)行輸送，從而呈現(xiàn)給參觀者，參觀者利用交互設(shè)備和博物館的場(chǎng)景環(huán)境（展品圖像）實(shí)現(xiàn)了互動(dòng)。

 

圖4  AR技術(shù)在博物館應(yīng)用的結(jié)構(gòu)示意圖 

 

 

1. 顯示技術(shù)

 

AR交互設(shè)計(jì)應(yīng)用到展品導(dǎo)覽中，可以使虛擬增強(qiáng)技術(shù)與真實(shí)場(chǎng)景相融合，為參觀者提供詳盡的展品信息與良好的感知體驗(yàn)。博物館虛擬融合的展示要求利用高效率顯示設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)階段增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示設(shè)備有投影顯示器、頭盔顯示器、手持顯示器等。就博物館展覽導(dǎo)覽而言，手持顯示器更適宜應(yīng)用到博物館的AR技術(shù)當(dāng)中，這是由于手持顯示器具有攜帶方便，不要求額外程序或設(shè)備支持的特點(diǎn)，極大程度上避免了負(fù)重大的問(wèn)題。

 

 

2. 三維注冊(cè)技術(shù)

 

AR技術(shù)在展品導(dǎo)覽中應(yīng)用的效果受三維注冊(cè)技術(shù)的直接影響。博物館展品虛擬展示信息能夠在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中正確地顯示位置，是博物館虛擬展示信息與真實(shí)環(huán)境相融合的關(guān)鍵。精度、響應(yīng)時(shí)間、跟蹤范圍、魯棒性、分辨率等是對(duì)博物館AR交互設(shè)計(jì)系統(tǒng)跟蹤技術(shù)性能進(jìn)行衡量的標(biāo)準(zhǔn)。需要基于展品不同的展示類(lèi)型，采用多樣性的跟蹤注冊(cè)技術(shù)，不同

 

注冊(cè)技術(shù)之間實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。

 

 

3. 標(biāo)定技術(shù)

 

AR技術(shù)在博物館的應(yīng)用中，虛擬展示物體與圖像、視頻等真實(shí)場(chǎng)景物體要求非常準(zhǔn)確地對(duì)準(zhǔn)。如果改變移動(dòng)設(shè)備的攝像機(jī)，那么根據(jù)真實(shí)攝像機(jī)參數(shù)的變化而改變虛擬攝像機(jī)移動(dòng)的參數(shù)，使兩者一致，因此，對(duì)于真實(shí)物體姿態(tài)、位置等參數(shù)要實(shí)時(shí)跟蹤，不斷更新參數(shù)，這個(gè)過(guò)程中測(cè)量精度由標(biāo)定精度決定。

 

 

四、AR交互設(shè)計(jì)在博物館展品導(dǎo)覽中應(yīng)用存在的局限性及對(duì)策

 

（一）局限性

 

1.應(yīng)用開(kāi)發(fā)成本高

 

 

為了使AR交互設(shè)計(jì)在展品導(dǎo)覽中應(yīng)用效果良好，需要有硬件設(shè)施與軟件設(shè)施的保障。就硬件設(shè)備而言，在博物館配置數(shù)量足夠的AR眼鏡成本很高。就軟件設(shè)備而言，移動(dòng)智能手機(jī)是博物館參觀者對(duì)信息進(jìn)行接收的主要設(shè)備，現(xiàn)階段大多數(shù)國(guó)內(nèi)博物館開(kāi)發(fā)的應(yīng)用軟件提供的服務(wù)通常是信息、公告等，缺乏對(duì)AR軟件開(kāi)發(fā)的能力，博物館將AR軟件外包制作，如果設(shè)計(jì)3D模型、地理定位、個(gè)性化等一體的軟件，在開(kāi)發(fā)、維護(hù)方面的費(fèi)用非常高。因此，成本高一定程度上制約著博物館中AR交互設(shè)計(jì)的應(yīng)用。

 

 

2.應(yīng)用普及效果有待觀察

 

由于大多數(shù)博物館參觀者參觀展品有固定的習(xí)慣，部分人特別是年齡較大的參觀者不想接觸新的技術(shù)，造成了博物館普及新技術(shù)的效果具有潛移默化的特征。博物館提供服務(wù)的模式相對(duì)穩(wěn)定，很多參觀者都能夠得到滿足。相對(duì)于接受新事物，部分參觀者的態(tài)度甚至從存在新鮮感到排斥，從而直接影響著展品導(dǎo)覽中AR技術(shù)的應(yīng)用。盡管有些博物館通過(guò)AR技術(shù)增強(qiáng)了參觀者的體驗(yàn)，然而AR技術(shù)在博物館服務(wù)與管理方面的應(yīng)用還有待提高。

 

 

（二）解決對(duì)策

 

1.在關(guān)注開(kāi)發(fā)成本的基礎(chǔ)上有針對(duì)性地融入AR技術(shù)

 

博物館在資金有限的條件下，需要對(duì)AR優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮給予重視，比如AR交互的導(dǎo)航系統(tǒng)，博物館對(duì)于其識(shí)別功能、定位功能等開(kāi)發(fā)給予重視，這些功能的實(shí)現(xiàn)需要的費(fèi)用不高；另外，對(duì)于AR交互特效、制作AR3D模型等要簡(jiǎn)單，從而使成本降低，當(dāng)經(jīng)費(fèi)充足時(shí)，對(duì)其他功能進(jìn)行開(kāi)發(fā)，使其不斷完善。同時(shí)，博物館和AR交互技術(shù)公司加強(qiáng)合作，通過(guò)在博物館中推廣某公司AR技術(shù)獲取該公司AR技術(shù)的應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)雙贏。

 

 

2.對(duì)博物館中AR使用的新方式進(jìn)行挖掘

 

現(xiàn)階段博物館應(yīng)用AR技術(shù)，對(duì)參觀者的使用并沒(méi)有進(jìn)行強(qiáng)制性的體驗(yàn)，博物館應(yīng)用AR技術(shù)進(jìn)行展品導(dǎo)覽，通過(guò)虛擬互動(dòng)引導(dǎo)的方式，激發(fā)參觀者使用AR的興趣與熱情。所以，為了使AR技術(shù)在展品導(dǎo)覽中的作用得到充分發(fā)揮，提高博物館服務(wù)質(zhì)量與管理水平，需對(duì)參觀者的使用興趣需求進(jìn)行調(diào)查，盡可能滿足大部分參觀者對(duì)AR技術(shù)的需求，從而提高展品導(dǎo)覽中參觀者對(duì)AR技術(shù)應(yīng)用的體驗(yàn)。

 

 

五、結(jié)語(yǔ)

隨著科技的不斷發(fā)展，博物館的智能化一方面活化了藏品，另一方面對(duì)博物館中參觀者的角色地位給予了重視。將AR技術(shù)應(yīng)用到博物館展品導(dǎo)覽中創(chuàng)新了展品的展示方式，同時(shí)，能夠打破時(shí)間和空間的限制，為參觀者提供個(gè)性化的服務(wù)，提升體驗(yàn)感，節(jié)省用戶時(shí)間成本，提高用戶獲取相關(guān)文物展品信息的效率，使用戶的認(rèn)知更加清晰，在博物館未來(lái)的發(fā)展中將會(huì)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。