感知與交互：博物館互動體驗的提升

■劉美君，余 逍 Liu Meijun & Yu Xiao

(1.內蒙古科技大學藝術與設計學院，內蒙古包頭 014010；2.清華大學美術學院，北京 100084）

博物館是民眾學習知識、促進終身教育體系發展、提升藝術素養的場所，對于博物館學的研究從起初的“以展品為中心”發展經“以傳播教育為中心”，直至現在的“以人為中心”理論[1]。隨著時代的發展，社會以及民眾對于博物館參觀體驗、互動娛樂、學習、服務、審美、社交等各方面的需求愈來愈強烈，但是國內多數博物館處于發展滯后的狀態，仍然采用以展品為中心的方式而忽略了人在空間中的主體地位。最常用的展覽形式是將展品放入展柜進行封閉展示，博物館的展示方式趨于同質化現象，參觀者的參觀體驗較單調。交互設計具有互動沉浸、多元形式、趣味性強等特點，把交互設計運用到博物館展示設計中，能夠彌補當前我國博物館發展的不足與參觀體驗的劣勢。

1 博物館的發展趨勢分析

互聯網時代的來臨促使交互設計領域快速發展，博物館展示設計新媒介的出現使參觀者的思考模式、溝通與接收信息的方式都發生了變革，這加快了博物館反思自身的展示手段，開始運用各種交互媒介打破博物館傳統展示方式的限制，用更加自由開放的形式在博物館與觀眾之間搭建一座橋梁[2]。目前我國博物館比較常見的互動形式多見于音頻技術下的語音導覽、觸摸屏幕瀏覽內容以及知識問答、互動游戲等方式，在一定程度上比以往平面化的圖文展示及封閉展柜的展示方式更加有趣。部分博物館更加重視參觀者體驗和參與，主要通過調動觀眾感官體驗、增加交互性或依靠虛擬呈現技術來增強觀展互動，使得觀眾獲得更好的參觀感受，體現出更加沉浸和互動性的趨勢。本文以體驗設計的情感化層次理論為基礎，結合觀眾的需求和行為，從本能層、行為層和反思層三個方面分析博物館如何更好地與觀眾產生交互與聯系。

1.1 從參觀者感知體驗的角度（本能層）

本能層能夠帶給觀眾直接的感官刺激，體現為注視、聲音等感知需求。早在20世紀90年代開始，美國非視覺藝術協會（ABS）開始研究如何讓視障人群通過感知工具體驗博物館與視覺文化，例如觸摸圖片、觸覺、聽覺、語言聲音等多感知方式的研究[3]。隨著感知研究在近20年內的迅速發展，越來越多的感知策略研究表明，多感知學習不僅適用于兒童群體，對于青年及成年人群體同樣作用顯著，這給博物館的研究者們極大的啟發，博物館的組織者開始思考如何在這一非正式學習場所下打破限制，積極調動觀眾的感知。而當下，具有多感知體驗的博物館仍是少數，對于博物館中不同的感知模式和感知體驗的提升研究較少，如何在博物館中增進感知、促進互動、實現沉浸式體驗是未來博物館設計提升的重要方向。

■圖1 人的環境行為模式

■圖2 計算機、人與環境之間的交互

1.2 從參觀者行為模式特點的角度（行為層）

行為層包含了易理解性和易用性，關注觀眾在與展品、空間環境發生交互時的行為特征，心理學家K·Lewin提出人的環境行為模式，即人類行為公式：B=F（P·E），其中B是行為（Behavior），F是函數（Function），P是人（Person），E是環境（Environment）[4]。由此公式可以看出，人的行為是個體和環境共同影響產生的結果。首先，人的行為基于一定的個體需求和動機，是個體主觀意愿的表現；其次，依據外界環境的刺激，人的行為會作出反應；最后，人的行為改變之后又構成了新環境，對人重新產生新的刺激反應，以此循環（圖1）。在博物館展示空間中，外在的環境因素是影響人行為結果的客觀因素，它具備了不確定性以及不可預測性，同時也是對行為產生影響的主要來源。經概括，人可能受到的環境刺激包括：其一，環境中CMF、聲音、光線等的吸引。在展示空間中，人和環境是相互作用的關系，同時人也形成了適應環境的特定本能[5]?？臻g中的具有吸引特性的色彩、光線、圖形、材料等都會對人產生一定的吸引力，這些因素不同程度上影響著參觀者的體驗。其二，趨向性。趨向性是指人在觀展中接近和離開一個刺激源的定向運動。例如本能行為理論中“趨性”中的“趨觸性”，即在人類行為中有接觸固體的傾向，表現為人在觀展行為中通常期望能夠觸摸事物，趨向性作為一種引導屬性能夠指導或暗示參觀者的心理以及潛意識。

1.3 從參觀者需求的角度（反思層）

反思層不僅僅是所有功能的總和，還需要真正滿足觀眾的根本需求和潛在需求。傳統博物館偏重文物的收藏、保護和展示堆砌，而現代博物館逐漸發展為大眾文化消費的一種形式，從受眾需求來看，現代博物館的轉變呈現出三個趨勢：第一，展示內容和方式更具有開放性和趣味性[6]。以展品為導向的博物館仍然占博物館陳列方式的很大一部分比重，然而單調的環境和單一的觀展行為并不能滿足參觀者的文化消費需求，因此博物館紛紛重視氛圍和環境的營造以及更加豐富的互動體驗，無論是展品還是展示環境，都將更加有趣和生動。第二，展示模態和觀展行為的變化。博物館中的展品已脫離了其原有的環境，這就需要有恰當的方式重塑展品的本質屬性，而不再局限于靜態而單調的展示方式，同時鼓勵參觀者參與，增加參觀者與展品的接觸和交流。第三，溝通方式更具交互性。通過展示方式的轉變影響參觀者的觀展行為、認知及價值判斷，讓參觀者主動探索取代單方面的接收信息[7]。

2 博物館中交互設計的必要性及應用形式

2.1 博物館中交互設計的必要性

1984年，作為著名設計公司IDEO的Founding fathers之一的設計師比爾·莫格里奇（Bill Moggridge）提出“交互設計”的概念。由于交互設計的交叉學科性質，很難明確其具體的定義，簡而言之，交互設計是定義、設計人造系統的行為的設計領域，它以人的需求為導向，理解用戶的期望[8]。交互設計能夠創建新的用戶體驗，交互設計中赫茲伯格（Frederick Herzberg）的雙因素激勵理論、需求挖掘理論、馬斯洛需求層次理論、kano模型以及交互設計關與人物、場景、行為、目標、媒介的五個要素等都能夠為博物館的體驗設計進行理論和方法的指導。交互可能存在于人與人之間，也可能存在于人與物之間，而博物館中的交互設計同樣以觀眾體驗為核心，能夠滿足觀眾的物質需求和精神需求。尤其是在體驗經濟時代，博物館需要借助體驗設計思維為觀眾提供豐富、活力、放松、充實的觀展體驗。

2.2 博物館中交互設計的應用形式

人機交互設計大致經歷了四個階段的演變，即人類手工作業時代、程序語言階段、圖形界面階段，直至人工智能交互的出現[9]。在博物館中，交互體驗的表現形式基于不同的技術階段呈現出各式各樣的互動方法，第一，基于傳統硬件設備的交互方式。傳統的硬件交互通常借助手柄、鍵盤或鼠標，用戶可以借助設備點擊界面中的某個區域來完成操作。第二，視覺觸控交互表現形式。視覺觸控交互作為當前博物館在信息傳達中的主要形式之一，比傳統的鼠標、鍵盤輸入更加人性化，隨著智能移動終端的快速發展，觸控交互方式更容易被大眾用戶認可，用戶可以通過不同的手勢進行操作，例如點擊、滑動、縮放、旋轉等[10]。在博物館中較為常見的交互方式通常用屏幕作為媒介，但參觀者面對二維的交互界面難以獲得多維體驗，容易產生視覺疲勞。第三，聲光電交互表現形式。聲光電作為聽覺和視覺元素能夠營造展示空間的環境氛圍，對交互體驗的提升有著重要的輔助作用，另外，基于語音識別的交互方式具有處理信息的強大能力，交互效率更加快捷，但是對于博物館展示空間中參觀者眾多的情況，語音識別過程中或許存在環境干擾因素。第四，行為交互技術形式。通過真實或虛擬的行為交互能增強觀者的參與度和互動性，例如體感技術，能夠對場景進行實時圖像獲取，動作捕捉系統能夠獲取關鍵部位，對用戶的動作進行解析并轉換為信息輸入指令，實現用戶與計算機的交互以及交互裝置與物理元素的精準對接。另外，基于眼動追蹤的微觀行為，使得人眼向不同方向注視時眼睛周圍的細微變化被精密捕捉，解析確定人眼的注視點，并將轉換成電信號的注視點信息發送給計算機，實現了計算機與人眼之間的交互，在整個過程當中，并不需要人工輸入。

■圖3 克利夫蘭藝術博物館的收藏墻和面部識別匹配系統

■圖4 大英博物館線上展覽

■圖5 故宮VR體驗館場景

■圖6 張永和“翻譯敘事”

除此之外，虛擬呈現技術也能夠帶給參觀者沉浸式體驗并實現多感官交互。其中，全息影像技術在博物館中的應用實現了由二維向三維的轉變，利用干涉和衍射原理使觀者在空間中感知到虛擬影像；虛擬現實技術（VR）利用計算機圖形、傳感技術等多種手段創建出一個虛擬環境，通過多感官通道例如視覺、聽覺、觸覺、力覺等進行實時交互，具有高度沉浸的特點；增強現實技術（AR）通過計算機系統提供的信息將虛擬世界和現實世界進行疊加，從而使參觀者產生超越現實的感官體驗，在一定程度上比虛擬現實更具優勢[11]；混合現實技術（MR）是將AR中的物理環境和VR中的數字環境相融合，并能夠實現虛擬和現實間的切換。混合現實能夠以不同的方式進行內容輸入，比如環境輸入、環境照明、空間音效以及用戶在真實和虛擬環境中的識別和定位等，從而實現人、計算機與環境之間的交互與聯系（圖2）。其中計算機與環境之間的交互是對環境的理解或認知，傳感器的應用為計算機的環境輸入提供了技術支持。而用戶與計算機之間的輸入模式在人機交互領域一直在被探索，用戶輸入是通過不同的方式進行的，包括鍵盤、鼠標、觸摸、語音、動作，甚至 Kinect 骨骼跟蹤[12]。

3 博物館互動體驗案例研究

博物館互動體驗主要體現在智慧博物館、數字博物館、虛擬博物館，這些博物館的互動體驗借助三維圖形圖像技術、面部識別、動作捕捉、立體顯示系統、VR虛擬現實技術等帶給觀者豐富的交互體驗效果。

在智慧博物館中，美國克利夫蘭藝術博物館（Cleveland Museum of Art）的1號畫廊（Gallery One），首次展示了當時美國最大的多點觸控MicroTile屏幕，展示了來自世界各地4100多件知名藝術品的圖像，形成一個參觀者可以創建自己的博物館的收藏墻ArtLens墻，參觀者可以將墻上的藝術品保存到自己的移動設備上創建一個收藏夾，并且可以通過社交媒體共享收藏夾或用于自定義瀏覽[13]。展覽中還運用面部識別系統將參觀者的面部表情與館內收藏的189件藝術品中的某一件進行計算匹配，將參觀者的面部表情和藝術品產生直接的鏈接，強化了參觀者與藝術作品的聯系。展覽將藝術、技術、設計和個性化的用戶體驗進行融合，形成了一個參與度高、互動性強的體驗式博物館（圖3）。

在數字博物館中，大英博物館(The British Museum)和谷歌文化中心(Google Cultural Institute)聯合出品的交互項目The Museum of the World，將數字博物館的體驗大幅度提升，觀眾可以足不出戶觀看遠在萬里之外的展覽（圖4）。展覽以信息可視化的方式向觀眾展示了大英博物館豐富的藏品，并以時間為軸線貫穿始終，五個不同色彩代表著非、美、亞、歐、大洋洲五個文化區域，根據藏品所處的地域和歷史時期，將它們置于相應的時空坐標中，通過點擊不同的點，可以看到每個點所代表藏品的詳細信息，并且將五個文化區域同類型的展品進行鏈接，強化了藏品間的共性和聯系[14]。觀者根據從古至今的時間演變滑動頁面，各個點發出不同的音律，眾多的點狀音律形成富有節奏感的音樂，向觀者提供了聽覺上的體驗，觀者在欣賞藏品的同時，可以在視覺、聽覺的交互效果中體驗從公元前200萬年到公元后2000年間世界各地的文化發展和演變。

在虛擬博物館中，故宮于2017年創建了明成祖朱棣建造紫禁城的VR互動體驗館（圖5），體驗采用了HTC Vive頭戴系統，參觀者戴上VR設備后，展現在眼前的是氣勢恢宏的故宮建筑全景圖，參觀者猶如騎在馬背上與明成組朱棣并駕齊驅、策馬同游，隨后參觀者能夠看到明成祖在認真批閱故宮建筑藍本的場景，同時聽到與故宮建筑有關的解說，并且可以從五行、星象、禮制等選項選擇感興趣的內容。故宮博物館借助VR系統從體感、視覺、聽覺等多重感官的共同作用，為參觀者營造出具有互動性、沉浸式的觀展體驗[15]。

4 博物館互動體驗的提升

4.1 感知體驗：構建敘事環境

借助觸摸、聲音、嗅味或空間語言等感知元素，使觀眾通過不同的感官輸入生成意向與記憶，讓觀眾對博物館環境產生整體認知，從而形成環境的敘事性[16]。敘事環境的構建是一種設計的原則和方法，同時也是一種設計思維，有助于讓參觀者對于博物館展示環境產生直接感知。沃爾特·費希爾（Walter Fischer）認為，“在人類文化生活中，敘事是最基本的，不論是事實上發生的事，還是人們內心的不同經驗，都是以某種敘事形式展現其存在，并通過敘事形式使各種觀點深入人心[17]。”展示設計的敘事思維一方面能夠整合博物館所要傳達的信息，將內容和環境更好地與觀眾產生交互；另一方面通過感知模式的使用，在“教育”與“娛樂”之間維持平衡。

■圖8 互動體驗環境空間效果圖

博物館展示設計的景觀和氛圍直接影響著觀眾對展示內容的感知，敘事環境的構建能夠讓參觀者和展品、空間及環境進行互動和信息的傳遞與接收，并且通過多感知的環境要素將物質空間和參觀者行為模式建立聯系。美國麻省理工學院建筑系主任張永和曾經提出“翻譯敘事”理論，其理論支持用空間語言“翻譯”故事，敘述人、事和場景，圖中的舞臺設計中布景里的山、云、月象征山林，屋頂、屏風暗示室內，一個盤旋的巨大螺旋是人物內心的掙扎。觀眾在環境中穿梭，通過觸摸和對空間語言的感知理解展示內容（圖6）。

4.2 互動參與：引導觀眾行為模式

第一，建立行為認同感。博物館展示設計方法與展示形式一直在創新，其中交互式、體驗式展示成為博物館展示設計中最引人注目的焦點。博物館展示方式的變化促進了觀眾、空間、模型、展品、感知元素及設備之間的緊密結合，從而通過協調這些元素來增加互動性、體驗感[18]。在博物館展示設計中較為常見的是二維的平面化的形式，然而平面化的展示方式給游客帶來乏味的、被動的參觀體驗，觀眾的觀展行為單一而重復，很難通過富有節奏的感知和行為變化來調動觀眾的觀展興趣和情緒，因此建立能夠讓觀眾認可的參與行為是博物館實現交互體驗的重要環節。

第二，由靜態展示向動態展示轉變。博物館展示空間的展示形式一般分為兩類，一類是基礎性的靜態展示方式，一類是相對新興的動態展示。靜態展示的方式通常包括展柜陳列、景窗陳列、燈光渲染效果、道具陳列、背景氣氛渲染等；動態展示的方式通常包括互動裝置、互動多媒體展示、全息投影、VR虛擬現實技術、AR增強現實技術等[19]。在博物館展示空間中，鑒于參觀者對有物質屬性的、真實存在的空間的視覺需求，靜態展示方式是每個博物館空間都會使用的形式，而動態展示是博物館設計發展的趨勢[20]，但由于成本預算和技術實現等因素的限制，要想在博物館中大范圍應用還具備一定的難度。

作者在進行某博物館展示設計實踐中，當面臨大量的文字內容時，采用了圖形化和互動投影相結合的方式，將大段文字中的重要信息提煉出來并將其可視化、符號化，圖形為主、文字為輔，以“圖形敘事”的方式營造整體空間，并通過互動投影的方式，利用Icon圖形繪制互動墻，墻面上嵌入小屏以及LED燈管，游客可以觸摸交互開關點亮墻面的圖形與文字，同時借助室內的聲光電效果，形成科技時尚的氛圍感（圖7-圖8）。

4.3 交互方式：運用多模態交互

第一，接觸式交互方式。例如觸控或手勢，其中，手勢觸控界面是自然交互界面常見的一種方式，以最自然的信息傳遞方式讓人與設備互動，換句話說，自然交互界面不需要鍵盤或鼠標，更自然、更直觀地幫助用戶實現與屏幕的信息交流（圖9）。自然交互界面以多點觸控技術為基礎，能夠降低用戶對操作命令的認知障礙，減少用戶的學習成本。設計手勢觸控界面時需注意如下三個方面，首先，符合多數人的認知形態。智能系統的使用者類型千差萬別，其中包括不同地域、不同年齡、不同受教育程度的各類用戶，他們對于新興產品和新興技術的學習能力和接受能力各不相同，因此在設計手勢觸控界面時需要建立統一的使用規范，過于多樣化會導致規則混亂，讓使用者感到困惑，增加了認知負荷和使用負擔。其次，尊重用戶的記憶規律。由于手勢交互界面的使用方法不能明確展示在界面上，這就需要使用者記憶不同手勢對應的具體操作，需要占用使用者一定的記憶成本，因此，手勢設計的數量應盡量避免過多，同時在界面上給予一定的操作引導，讓用戶根據具體的使用情境記憶和使用手勢，從而增加操作系統的易用性。第三，保證操作的可控性。在使用者使用手勢界面時，應針對每一個操作給予一定的視覺或聽覺反饋，讓人們明確知道當前操作是否正確，例如增加顏色反饋、大小反饋、震動反饋或聲音提示等。另外，當操作錯誤時，需要向使用者提供撤銷、還原等選項，有助于對當前使用情況有明確的可控性[21]。

第二，后疫情時代的非接觸式交互。例如手勢識別、動作識別、聲音識別、虛擬呈現等，其中，非接觸式手勢交互在基于視覺感應的基礎上，通過手勢動作智能識別指令。為了參觀者能夠準確傳達以及識別系統迅速接收信號，手勢指令需要簡化手勢特征降低學習成本，同時識別系統需要大量的訓練和機器學習優化，從而達到手勢和識別的高效傳達。另外動作識別通過影像捕捉系統，借助計算機進行動作分析和判斷，以此來實現遠距離交互。尤其從新冠疫情爆發以來，大眾的自我防護意識和公共衛生意識增強，非接觸式交互不僅操作靈活簡單，而且可以減少接觸，避免發生交叉感染，有效減少病毒的傳播[22]。

■圖9 界面交互手勢

5 總結與啟示

感知從根本上是人們對于感官和知覺體驗的意譯，博物館更多的考慮“人”以及視覺、聽覺、嗅覺、味覺、空間語言等感知體驗之間的組合與交互，關注觀眾在審美、思維、認知、情感多方面的潛在影響，促進人、事、物、環境之間的互動和交流，建立具有感知體驗的環境、促進互動參與、運用多模態交互，以觀者的需求和體驗作為博物館展示設計的價值體現。

未來博物館將是集知識、審美、社交、休閑、反思于一體的寓教于樂的多元化空間，通過對感知體驗和交互方式的系統研究，為博物館展示空間的體驗設計提供了些許啟示，一方面，博物館展示設計對于觀眾感官感受的激發能夠促進觀眾與展品、環境等媒介的對話，形成“客觀感受—行為過程—主觀反應與反思”的觀展模式。另一方面，以感知和交互體驗為基礎的博物館展示設計不再是簡單的陳列與靜態展示，盡管交互體驗在博物館展示設計中發揮了巨大作用，但博物館的交互設計不應單純以設備和技術的革新為手段，這沒有從根本上提升參觀者的參與體驗，沒有處理好交互設計與參觀者需求和行為的關系，因此，交互體驗在博物館展示設計中的角色需要更準確地解讀和應用。