AR技術在博物館展呈中的應用

眾所周知，二十一世紀以來社會的一個重要特征就是技術大爆炸，互聯(lián)網、物聯(lián)網、5G時代等，每一次技術革命，無疑對每個行業(yè)都是一次挑戰(zhàn)。數(shù)碼相機的發(fā)明淘汰了柯達相機，智能手機的發(fā)明淘汰了諾基亞手機，歷史經驗不斷的告訴我們，新技術會帶來產業(yè)的大變革。同樣的，新技術也會帶來新應用。技術的發(fā)展總是先于產業(yè)的發(fā)展。同樣AR/MR技術的發(fā)展，正在改變著今天和未來的各個行業(yè)，蘋果公司CEO庫克認為AR會改變所有當下的行業(yè)。近十年以AR為賣點的游戲、旅游、銷售等行業(yè)的變化初步驗證了這一觀點。正處在5G網絡即將全面爆發(fā)的時間節(jié)點，視頻加載速度將是4G網絡的上百倍，這無疑為AR技術的應用提供了有利的前提條件。如此，本研究思考AR技術對做為信息傳遞的博物館行業(yè)可能帶來的影響。

 

 

1 AR是什么

 

AR技術是增強現(xiàn)實技術（AugmentedReality，簡稱AR）的縮寫，這個名詞最初的意思是指把數(shù)字、字母、圖形的增強效果在真實的視覺效果下智能的校準、關聯(lián)和穩(wěn)定。后來在20世紀50年代隨著機載電子模擬計算機的發(fā)展，使第一個現(xiàn)代平視顯示器（HUD,headupdisplay）得以引進，飛行員的前方安裝一個透明的顯示器，在飛行的過程中只需要抬頭而不是低頭來查看儀表盤上的數(shù)據(jù)，帶來了很大便利。在20世紀60年代至80年代，這項技術一直在軍事領域中被應用。然而，近幾年由于民用頭顯和智能手機的普及，這項技術也逐漸過渡到商用產品上1。

 

1997年RonaldAzuma2發(fā)布了第一個關于增強現(xiàn)實的報告。在其報告中，他提出了一個已被廣泛接受的增強現(xiàn)實定義，這個定義包含三個特征：將虛擬和現(xiàn)實結合；實時互動；基于三維的配準（9又稱注冊、匹配或對準）3。從報告的定義中，我們能夠發(fā)現(xiàn)AR與前幾年比較熱門的VR的本質區(qū)別。兩者的比較如下，在內容方面：VR虛擬現(xiàn)實提供完全沉浸在不同于現(xiàn)實狀況下的虛擬場景，它強調脫離現(xiàn)實世界之外的一種顯示方式[1]。然而，AR則強調現(xiàn)實和虛擬的并列顯示，即在現(xiàn)實的場景中疊加一層虛擬的數(shù)字內容。可以說，VR提供的內容完全代替了用戶所處現(xiàn)實世界中所看到的真實內容。而AR則利用數(shù)字技術增加了、深化了用戶所看到的真實內容信息。這意味著AR技術可以用于對事物進行注釋或者提供額外的信息內容。它還可以將虛擬場景置于現(xiàn)實場景中，形成真實和虛擬兩者間的對比。在顯示設備方面：VR技術對設備的要求較高，如耳機、控制器、傳感器、穿戴設備等，它力圖打造一種完全沉浸式的體驗。而AR則只需要借助智能手機或者平板電腦或者穿戴式設備，下載相應的應用程序在設備上就可以進行體驗。相比VR，AR技術在設備方面更加具有靈活性的特點。智能手機的普及更為這一技術的普及提供了很好的土壤。在應用方面，由于AR技術自身的特點，使它在虛擬和真實世界中架起了一座橋梁。這也正是AR技術的真正價值所在。它避免了因為VR所引起的過度沉浸在虛擬世界中所帶來的各種社會和生心理問題。

 

近幾年AR技術在軟件和硬件方面有重大突破，軟件方面如蘋果公司的ARkit，Google公司推出的ARcore給移動用戶帶來了AR解決方案[2]。硬件方面隨著以googleglass和微軟hololens為代表的頭顯設備發(fā)展，有人預測AR和MR發(fā)展終將取代現(xiàn)在所使用的智能手機，成為個人信息傳輸和接收的新方式。

 

 

1.1  AR技術在現(xiàn)行行業(yè)中的發(fā)展狀況

 

不可否認AR技術的發(fā)展正是處于人們對信息接受方式改變的進程中。我們發(fā)現(xiàn)快餐化的時代背景使得信息傳遞的方式也在發(fā)生著相應的改變[3]。在互聯(lián)網中過去用于信息傳遞的程序正快速地被新一代方式所代替。過去幾千到幾萬個字的博客；到一百四十個字的微博；到九張圖加上一點感想文字的微信朋友圈；再到今天紅到國外的抖音微視頻?？梢哉f人們接收信息的方式正呈現(xiàn)從多到少，從文字為主到圖文并茂，再到以圖為主的轉變趨勢。普通用戶更愿意以輕松的方式來獲得資訊是互聯(lián)網時代的一大特征。這對于內容提供方提出的要求是，盡可能以最少的消耗來傳遞盡可能多的內容，讓用戶以盡可能輕松的狀態(tài)來獲得必要的資訊。這已經成為互聯(lián)網時代下的信息設計所要面對的挑戰(zhàn)。

 

過去十年AR技術在旅游、醫(yī)療、物流、工業(yè)等行業(yè)領域中異軍突起。本研究希望通過剖析AR在這幾個領域中的應用來啟發(fā)此技術在博物館展呈中的應用想象。

 

過去在旅游過程中，對于景點相關信息的查詢一直以來都是一個棘手的任務。AR技術的應用能夠將景點相關信息以數(shù)字化方式展現(xiàn)，游客可以定制個性化旅游行程。在景點導航中，AR技術將引導方向的標識直接疊加至真實的場景中，導航的實時性與方便性得到很大提升。在出行旅游中，AR技術能夠通過圖像重現(xiàn)、虛擬和現(xiàn)實疊加實現(xiàn)的方式創(chuàng)建出一個身臨其境的教育環(huán)境，加強游客與景點之間的“互動”，以趣味性的方式增強游客的參與感4。

 

在醫(yī)療領域，AR主要用于術前規(guī)劃和醫(yī)療、手術教學兩個場景。2015年美國明尼蘇達州nicklaus兒童醫(yī)院的醫(yī)生用谷歌cardboard進行了一例外循環(huán)心臟手術，挽救了一個四個月大的小生命5；2018年11月西安市兒童醫(yī)院的神經外科醫(yī)生曾首次在HoloLensAR6眼鏡的輔助下完成兒童顱內手術，幫助9歲兒童治療引起“羊角風”的顱內血管畸形7。2019年4月南京市第一醫(yī)院骨科也曾在HoloLens輔助下完成了一場髖關節(jié)置換手術。調查結果顯示，與傳統(tǒng)手術方案相比，在AR技術輔助下，外科醫(yī)生的手術時間平均縮短73秒，而且手術熟練程度也有所提高，OSAT(客觀結構化臨床技能評估)分數(shù)可平均提高4.1分8。這大大提升了跨空間手術指導的可能性。

 

AR技術在工業(yè)領域中的應用主要有以下幾個典型場景：遠程協(xié)助，員工培訓、作業(yè)指導，產品展示。這些場景中，AR技術的應用起到減少人工成本、提高工作效率的潛力9。

 

 

2  博物館導覽現(xiàn)狀

 

有人說博物館是一個城市的會客廳，想要了解一個城市，就要從這個城市的博物館開始。作為國家文化信息傳遞的重要陣地，博物館正臨著此項新技術在導覽領域所帶來的革新。利用AR技術給展品提供一層疊加在其上的信息內容，能夠彌補現(xiàn)有博物館導覽方面的缺陷。博物館在導覽方面的現(xiàn)狀如下：

 

① 展簽介紹。大部分博物館仍舊采用文字信息來傳遞展品信息。實際情況發(fā)現(xiàn)，除了個別專業(yè)用戶會逐個的查看這些展簽以外，普通觀眾幾乎不太關注這些內容。另外在人流擁擠的時候，展簽往往會被前方人流所遮擋，后排的觀眾無法看到展簽上面的文字信息。

 

② 人工講解方式。人工講解所需成本較高，相對博物館人員有限的現(xiàn)實情況，人工講解占用了博物館大量的人力資源。在節(jié)假日參觀人流量多的情況下，有限的人工講解員不能滿足大量觀眾的需求。同時跟隨人工講解員的游覽方式也并不符合游客對自行游覽的內心期待。

 

③ 語音導覽系統(tǒng)。部分博物館雖然配有一定比例的語音導覽系統(tǒng)，但是語音導覽只停留在初步的聽覺體驗上，它沒有和館藏的實物形成很好的對應關系，聽眾經常無法跟隨導覽中的語音介紹。比如語音導覽系統(tǒng)在講解一個特定展品上的細節(jié)時，用戶由于無法捕捉到所講解的藏品細節(jié)，便會不知所云，這大大降低了語音導覽的作用。由此可見，單純的語音講解仍未能很好的實現(xiàn)導覽效果[4]。

 

 

2.1  AR在博物館中應用的案例介紹

 

隨著AR技術的成熟，在一些國外的博物館中已經開始應用此技術。2014年，GoogleGlass10與一家制作AR內容的公司開展合作，他們的口號是“代替?zhèn)鹘y(tǒng)的語音導覽”。與傳統(tǒng)的語音導覽服務相比，基于AR技術的GoogleGlass穿戴設備的優(yōu)點顯而易見，它實現(xiàn)語音操控，只要說一聲“開始導航”，便可開始進行游覽。它攜帶方便，輕便的就如使用普通的眼鏡一樣。它可以跟隨視角變化的動態(tài)圖像，利用圖像識別功能，可以自動識別展出的展品，在屏幕上浮現(xiàn)展品的相關信息，傳統(tǒng)的語音解說也包含在內，它還可以播放與展品相關的視頻信息[5]。

 

AR技術也被使用在一些自然博物館中。如在博物館中展示恐龍化石，在過去，可能需要大量的人工合成圖片、利用電視機播放動畫，或是透過人工講解員解釋才能了解?，F(xiàn)在，通過AR技術，化石在手機屏幕里就好像穿越了時間，重新再現(xiàn)于觀眾眼前，提供了更多身臨其境的畫面空間，有助于歷史資料再現(xiàn)。

 

2017年7月，多倫多安大略省美術館與數(shù)字藝術家AlexMayhew合作創(chuàng)建了一個名為ReBlink的AR裝置。藝術家重新設想了該系列中的一些現(xiàn)有作品[6]。這讓游客有機會以全新的視角觀看它們。根據(jù)美術館的數(shù)據(jù)，通過在這個項目中使用AR，84％的參觀者表示他對藝術感興趣。39％的人在使用AR應用后再次查看了這些藝術品。館方介紹說：“這個應用程序的全部內容都是為了分享博物館最具標志性的收藏品背后的一些不為人知的故事”11。

 

由此可見，AR正在一些博物館中發(fā)揮著積極作用，未來將成為博物館導覽中不可或缺的一員，正如大略省美術館所講的，它十分有利于傳遞藏品背后的故事。

 

 

2.2  AR導覽與傳統(tǒng)導覽比較

 

相比傳統(tǒng)的文字、語音、圖解式導覽，AR導覽存在著本質的區(qū)別。AR導覽可以集合文字、語音、圖像、交互、游戲等多種媒介手段，如此多通道的傳遞方式讓信息傳達發(fā)揮到最大的可能。比如我們要講解一件清代的陶瓷器物時，這件瓷器作品本身繪有釉上彩的紋飾，款式十分稀少，并且在瓶子底部有款印。對于這樣一件瓷器以傳統(tǒng)的導覽形式是很難講解的清楚到位，需要大量的圖片和視頻進行比較，才能讓觀眾得到相應的知識點。但是，如果利用AR導覽，用戶可以在三維模型的狀態(tài)下從各種角度來觀察瓷器上的紋樣，通過手勢來放大模型或者用戶走進展品的方式來觀察每一個細節(jié)。瓷器身上的每一用筆都清晰可見，這相比在傳統(tǒng)展呈中用戶透過玻璃保護罩來觀察物件要便利很多[7]。在AR導覽中用戶通過手指在屏幕上操作來旋轉三維模型后自然可以觀察到瓷器底部的印章，從而省去了在傳統(tǒng)的展呈中需要使用圖片或者用鏡面反射器具底部的展現(xiàn)方式。在AR導覽中還可以嵌入多段視頻，用戶通過自己的智能手機或者pad就可以查看這件瓷器背后的故事，如瓷器制造和上釉的相關工藝介紹信息，紋飾的由來、器型等說明信息。這些信息極大的豐富了這件展品的介紹，自主式的導覽系統(tǒng)也同時可以滿足不同層次的用戶需求。

 

在AR導覽中，系統(tǒng)可以通過圖像提示觀眾去關注相關展品特定區(qū)域上的內容，這是純語音的導覽無法達到的效果。如在此案例中，當用戶旋轉瓷器模型時，瓶身上的相關知識點會通過圖形變化的方式提醒用戶點擊進入觀看，如此用戶就不會丟失相關的導覽信息[8]。

 

AR導覽既然是數(shù)字虛擬的方式，因此它的離館模式就具有很大的優(yōu)勢，用戶可以完全不依賴館藏器物的情況下，了解展品信息。傳統(tǒng)的語音圖像講解是無法做到如此豐富的導覽內容。不僅如此，AR導覽在和出版物以及其它衍生品上的結合具有先天的優(yōu)越性。

 

 

3 良渚博物館AR導覽介紹

 

基于前文所述的AR技術的應用場景和相比傳統(tǒng)導覽上的優(yōu)勢。本研究立足于良渚文化的特征，利用AR技術來提升現(xiàn)有展品的導覽效果。

 

在本課題中，本研究選擇了良渚博物院中所展出一幅復原當時制玉場景的繪畫作品、一件玉琮、一件陶罐、一幢草屋，通過運用AR技術手法深入解讀這幾件作品的加工工藝、設計意圖等內容，從而揭示其背后所孕育的良渚文化[9]。

 

 

3.1 良渚文化AR導覽的結構

 

在整個AR導覽中分為三個部分，策展人講解、展品細節(jié)導覽、三維模型導覽。針對不一樣的展品需要設置了三種方式，對于一般的展品可以采用策展人講解的方式，用戶使用收聽語音的方式來接收信息。針對需要進行深度講解的展品時，采用三維模型的方式，便于演示結構，組裝等功能。在細節(jié)導覽部分，重點關注展品的自身特色，包括加工特點、制作特點、工藝特點等（圖1）。

 

 

3.2 良渚草屋的AR方案

 

在良渚的案例中，對草屋所制作的交互動畫，通過對草屋進行三維模型復原，讓良渚時期的建筑風貌得到真實再現(xiàn)，通過三維模型解構的方式，讓用戶清楚的查看草屋的建造結構，同時用戶也可以走進虛擬建筑內部來查看各種建筑細節(jié)。對于專業(yè)觀眾而言，在AR中觀眾可以通過細節(jié)導覽的方式了解到當時建筑上通用的墻體建造方式，包括通風處理等細節(jié)知識[10]。

 

 

3.3 良渚陶罐的AR方案

 

此夾砂黑皮陶，作為國家級別的文物，其重要性表現(xiàn)在其表面的刻畫符號，它環(huán)繞陶罐一周，共十二個成組符號。有專家認為這些符號是表意畫，另有專家認為是原始的象形文字。著名的歷史學家、古文字學家李學勤曾對陶罐上的符號做出了釋讀，認為是“朱旗踐石，網虎石封”八個字，記錄了一次人捕虎的經歷，并稱此陶罐為“前所未見的珍品”。本研究針對專家的捕虎解讀，制作了一幅動態(tài)的作品來模擬狩獵的場景。讓用戶更大程度的了解這些刻符的意思。

 

 

3.4 良渚玉琮的AR方案

 

玉琮是一種內圓外方筒型玉器，是古代人們用于祭祀神祇的一種禮器。距今約5100年至新石器中晚期，玉琮在江浙一帶的良渚文化、廣東石峽文化、山西陶寺文化中大量出現(xiàn)，尤以良渚文化的玉琮最發(fā)達，出土與傳世的數(shù)量很多。本研究重點關注玉琮的加工，利用AR技術，通過7個加工步驟，讓用戶以交互的方式了解從一塊原石到一件成品玉器的整個加工流程。

 

 

3.5 良渚油畫的AR方案

 

此幅油畫描繪了在當時的時候，玉器加工工人向王室獻玉的情景，在畫面中分成三個區(qū)塊，最左邊是玉器的加工場景，中間是獻玉的場景，最右邊是王所跟隨的侍從。在AR導覽中采用動態(tài)化的手段讓畫面中的人物呈現(xiàn)動態(tài)效果，走動的獻玉者、打磨玉器的工匠、交談的侍從，他們在畫面中變得栩栩如生。點擊畫面中閃爍的人物會出現(xiàn)相關的介紹視頻信息和語音資料，多種信息的結合極大程度上豐富了畫面中所要表達的背后內容[11-12]。

 

 

4 結語

 

在本次研究中，充分分析了AR技術的特點和在當下博物館中的使用情況，開發(fā)了結合良渚文化自身獨特性的AR導覽系統(tǒng)。對于博物館而言，AR導覽能夠融合多種媒介，無疑是符合時代發(fā)展的，更好的展現(xiàn)良渚時期的優(yōu)秀文化，并且大大節(jié)省了博物館在硬件中所需要投入的資源。對于觀眾而言，AR導覽則可以更輕松、自主的了解良渚文化，有利于自身對于傳統(tǒng)文化知識的積累。

 

 

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