基于增強現實技術的德州市互動展覽設計

劉吾久 孫紅遠 渠 垚 山東華宇工學院

目前，在展覽設計中使用增強現實技術已成趨勢，展覽內容是否正確精準的輸出，觀眾的需求是否得到滿足是展覽設計者需要思考的核心問題。為了探索增強現實技術在德州市博物館數字化展覽改造中的應用形式，現通過文獻了解現狀，總結增強現實技術的應用形式，并以單個展廳為單位分析現有的展覽內容與板塊，得到了第一與第三展廳展覽內容的改造權重與匹配形式，說明了互動展覽的設計趨勢與研究深入路徑。

使用增強現實（AR）技術的必要性

我國正在進行一場如火如荼的博物館和展會改革，一個主要的途徑就是加快技術進步，增加公眾對中國公共博物館和展會的關注度。增強現實技術的載體是智能手機、平板電腦等設備。增強現實技術與展會設計的融合，為以提高參觀者好奇心為目的的交互式展覽設計提供了一個獨特的框架。Matos和 Nisi認為，用戶驅動的創新能夠用現代化的、令人耳目一新的內容吸引訪問者。此外由于一些文物的特殊性質與文物本身的脆弱性，博物館無法長期將其在外展覽，導致參觀者與文物的互動非常有限，能夠觀賞的文物數量大大下降，重復觀賞相同的文物最終導致普通參觀者的好奇心被消磨殆盡。對于文物研究者，如考古工作人員、歷史研究人員等而言，他們如果無法從各個角度近距離觀看文物的真實面貌，進行研究比較，或在不同的背景下研究這些文物，工作效率就會降低，職業倦怠感將會增加。

如今，人們通過移動終端感知和解讀文化遺跡。如果我們想要了解古代的傳統文化，只靠文字或圖片是很難感受到“疑是銀河落九天”的壯觀，“大漠孤煙直，長河落日圓”的壯美，“閑披秋水未終卷，心與天游誰得知”的閑適安逸。而借助增強現實技術，這些便可以輕松實現。同時，其對促進青少年樹立文化自信，增強民族自豪感也有著不可忽視的作用。增強現實技術也帶來了諸多挑戰，這些挑戰或多或少地對用戶驅動的創新進行了實證和觀察，從而在展覽場景中評估了增強現實技術的作用。最近歐洲的一些調查顯示，大約45%的博物館已經開始發展利用3D或虛擬現實技術展示物品的展覽形式。

增強現實（AR）技術在博物館中如何應用

增強現實技術旨在以交互形式展現歷史，藝術性地重現過時的內容。增強現實技術為所有在展會和博物館中參觀文化遺產的參觀者提供了一個空間環境，并對參觀者的行為進行深入細致的研究。增強現實技術專業人士創造了一種用戶體驗環境，使參觀者能夠對特定文化和遺產產生更深層次的認知。XIAO等人從中國文化中收集相關歷史，以提供增強版的數字媒體展覽。它展示了物理世界與數字空間相重疊的多樣化增強現實。Selvadurai和Jensen 對丹麥水上公園的游戲化數字裝置展覽進行了研究。在這里，研究人員介紹了啟蒙和體驗二分法。體驗引發興趣，而啟蒙則是通過展覽起到教導作用，體驗問題已通過問卷和訪談的方式得到解決。展覽的內部工作人員提供了大量的解決方案和補救措施，以解決通過博物館和展覽推廣文化遺產的相關技術問題。增強文化遺產功能的最佳方法是在研究中使其變得更加強大、更加持久。展會和博物館是藝術場所，參觀者進行參觀不僅是為了娛樂，同時也想了解文化。增強現實技術的重點在于通過典型的媒體元素（包括聲音、圖像和視頻）來增強參觀者的體驗，通過修復文化資源，使有興趣的參觀者保持興奮。研究人員在臺北兒童藝術博物館針對帶有幼兒的父母進行了一項案例研究，該研究的目的是增強兒童在博物館的學習體會。該研究強調了博物館在讓兒童參與內容更新方面的發展。通過用戶、環境和展覽交互的系統，將用戶體驗和展覽體驗融入人機交互中。在測量交互水平的基礎上，根據用戶的需求、行為和屬性來利用展覽模塊。

使用計算機技術開展博物館增強現實展覽

博物館在標準操作方式中廣泛采用增強現實技術時，遇到的困難主要有兩個，分別是如何高效創建文物的3D模型和基于這些模型建立虛擬展覽。近年來，3D掃描儀和3D打印機日益平民化和市場化，博物館能夠輕松購買到高質量的3D掃描儀。3D模型的可用性是先決條件，但這只是第一步，為了廣泛應用這項技術，博物館需要基于他們收集的3D模型摸索通過虛擬現實技術和增強現實技術進行展覽的高效、經濟和簡單的方法。設立展覽的工作應該由博物館工作人員來完成，但是他們并不是電腦專家，所以需要一個普通人就能夠完成的系統或方法來支撐虛擬展覽的構建。同時，系統必須為博物館參觀者提供直觀的人機界面，以便用戶可以輕松自然地與虛擬內容進行交互，就像他們可以與現實世界中的物體進行交互一樣。

博物館的交互展覽設計應作為一個系統開展設計行動，以用戶為中心，融入全局思維。場館的環境與環境中的有形產品是用戶接受服務與展開探索過程中最直觀的接觸點，在搭建場館交互展覽系統的前期需要解決怎么數字化和哪些數字化的問題。通常情況下，將現實世界的物體轉化為數字世界的物體是需要技術手段與物理硬件支持的，例如通過計算機三維技術完成創造—編輯—利用—再編輯—再利用，在此過程中可選擇通過物理設備輔助工作更快更好地完成，如掃描儀、捕捉設備、燈光設備、攝像設備等；中期需要解決的是數字資產高效率使用與用戶體驗提升等問題，優秀的交互設計一定是能滿足用戶需求的，所以應基于有效的用戶調研數據進行設計。前中期的工作稱為準備工作或后臺工作，是用戶看不見的工作，用戶直接接觸到的環節是最后的交互視效環節，呈現手段的多樣使得其形式多樣，即不依靠額外的硬件顯示設備或觸控設備也可以實現良好的視覺效果，例如需要手機掃碼查看交互效果的方式是產品—技術—硬件設備—效果，可總結為有形的增強現實交互方式；產品—技術—效果的方式可總結為無形的增強現實交互方式。

圖1 交互展覽設計系統框架圖（作者自繪）

德州市博物館的交互展覽設計研究

德州市博物館的常設展廳有四個，既有對德州從古至今發展歷程的記錄，也有對未來發展的展望。一個城市或地區的發展受到多維度因素的影響，博物館作為展現此過程的核心力量，承擔的責任也更多，并在此過程中承擔“翻譯者”的角色。以德州市博物館的第一展廳與第三展廳為例，研究展廳的內容與展覽形式，以及如何運用增強現實技術提升交互效果，激發觀眾好奇心。

表1 德州博物館第一、三展廳分析（作者自制）

第一展廳重在介紹歷史，故介紹普及類描述較多，展廳中占比最多的為文字與圖片展板也屬于合理情況。第三展廳意在營造能為參觀者帶來沉浸式體驗的德州舊景，所以占比最多的為場景類內容。

圖2以面積大小和展覽流程中的受關注程度為評判依據制作了第一和第三展廳內容占比的示意圖，為各版塊、各展示接觸點以何種形式與增強現實技術結合產出有效的交互方式提供參考，還可以作為權重依據。

圖2 展廳內容占比示意圖（作者自繪）

但是，此示意圖可以基于更加全面的用戶調研，例如通過監控錄像等無接觸觀察方式分析游客真實的參觀流程，并記錄與各接觸點的交互反應，在得到基礎策略后，招募實驗游客進行分組式引導參觀并記錄實驗數據，用恰當嚴謹的研究方法，例如層次分析法，得到各板塊或各接觸點增強現實化的形式，投入資源大小等權重信息，以獲得更精準的展覽升級策略。

增強現實技術在博物館展覽中的應用主要是為了提升參觀者的感官體驗，使其獲得沉浸感，合適的匹配形式可以使技術的優勢最大化地發揮出來，達到1+1＞2的效果。例如，參觀者如果都使用最先進的可穿戴增強現實設備進行參觀，就可以更加真實地感受到數字化的文化資產。

通過絢目的特效、配套的音效與體感模擬進一步增加真實感是一種優行之有效的方案，但是所耗費的資源也十分龐大。所以在為展館中的內容進行增強現實技術賦能時，要確定形式方向，再依據權重等級分配資源，聚焦細節。

增強現實技術的細分形式有很多：

首先是以電子屏幕為載體的動態效果顯示類，能實現人機交互效果功能的也可劃分為此類，其是實現難度較低，經濟性較高的一類。

其次是使用各類投影技術使數字化形象出現在現實世界的各種投影類技術，有全息投影、空氣成像、巨幕互動投影等。

最后是依靠可穿戴設備刺激用戶感官以增強現實感的一類，有頭盔式AR設備、AR/VR眼鏡、交互手套等。

表3分析了博物館現有的展示內容改造的匹配形式與現階段需要改造的權重等級，這里的權重等級不應一成不變，應該隨著技術的發展，用戶的關注度與情緒，經費預算的多少，用戶教育水平等因素而變化，即循序漸進地進行迭代改變。

表2 三類增強現實技術與示例（作者自制）

表3 三類增強現實技術與示例（作者自制）

表4 第三展廳內容的改造權重等級與匹配形式（作者自制）

博物館中增強現實技術與展覽的整合具有創造附加價值和吸引游客、增強參觀者好奇心的潛力。該研究有助于利用增強現實技術來提高游客體驗感和滿意度，進而重塑博物館的展覽模式與服務模式。這意味著在沉浸式設備的支持下，博物館展覽內容有望進行重新配置和創新。

增強現實技術在博物館展覽中的應用形式多樣，并不斷發展出新的形式，根據用戶體驗、現有資源和預期效果如何匹配或創造合適的形式是需要進行設計思考和科學規劃的。對展覽內容改造的權重進行分級需要進行更加深入的研究，增加用戶研究樣本的數量，引入宏觀視角的權重研究方法，并通過觀察與研究常態化產出進行迭代設計。文化資產的數字化是運用增強現實技術的首要問題，博物館中價值最高的展品一般為文物，文物的外觀特性即歷史痕跡，所以文物數字化方案較舊物復現或舊景復原不同，需要數字化雙胞胎與數字復現兩種技術結合應用才能組合出更多的交互效果，從而激發用戶的好奇心，增強文化輸出能力。