增強現實技術在包裝中的應用與分析

張震，劉瑞佳，肖穎喆

（湖南工業大學 包裝與材料工程學院，湖南 株洲 412007

在包裝的發展歷程中，包裝的作用對于消費者而言是對產品的直觀感受，是傳達產品信息給消費者的橋梁，是企業品牌的外在表現，隨著科技的發展互聯網時代到來，包裝已經成為了產品的附屬品。增強現實技術作為新時代的技術應運而生，針對視覺將虛擬世界與現實世界融合起來。通過AR設備或者智能手機將虛擬信息展現到現實環境中?；谠撎攸c，在包裝中融入增強現實技術給消費者帶來不同以往的多感官體驗。

1 增強現實技術簡述

增強現實技術（AugmentedReality，簡稱AR技術）將虛擬世界與現實世界相結合。其定義最早是1994年Paul Milgram和Fumio Kishino[1]所提出的Reality-Virtuality概念，如圖1所示，增強現實以虛擬空間的信息來最大化增強現實空間。一個完整的AR系統至少需要具備三個組件：跟蹤組件、注冊組件、可視化組件[2]。它所用到的關鍵技術手段包括多媒體、三維建模、實時跟蹤和注冊、智能顯示技術、傳感等。其原理是將虛擬模型、圖像、文字、音頻等在計算機種經過計算重組映射到真實世界[3]。

圖1 虛擬現實連續體Fig.1 Reality-virtuality continuum

1.1 增強現實技術的工作原理

增強現實技術是由增強現實顯示設備與虛擬場景構成，其步驟可概括為場景捕捉、圖像識別、圖像處理、現實可視化，如圖2所示。頭盔顯示器的攝像頭通過用戶視角對真實環境進行記錄采集，并將所記錄的環境數據傳輸到AR系統中。然后AR系統對收集到的環境進行搜索，當搜索到設定好的AR識別標記時，將虛擬圖像準確的疊加到真實環境中從而達到虛擬與現實的結合[4]。

圖2 增強現實技術工作原理圖Fig.2 Working principle of Augmented Reality Technology

增強現實包含以下幾個關鍵技術：

1）智能顯示技術：智能顯示技術是虛擬信息顯示到現實世界的工具[5]。目前應用廣泛的設備有頭盔顯示器(HMD)、手持設備顯示（手機、平板等）、其他顯示設備（電腦顯示器）。

2）三維注冊技術：三位注冊技術是增強現實技術種的核心技術之一，能夠使虛擬信息準確的顯示到現實世界。主要步驟為首先確定顯示設備的攝像頭方向，虛擬信息與模型之間的關系，然后將虛擬信息經過渲染后準確顯示到真實環境[6]。

3）智能交互技術：智能交互技術是用戶與虛擬模型進行交互的關鍵，用戶通過對虛擬模型下達預先設置好的指令使模型進行相應的動作，從而達到虛擬世界與現實世界的交互。

1.2 移動增強現實

移動增強現實技術是增強現實技術的一種，是利用移動手機進行增強現實的技術。H?llerer和Feiner[7]提出移動增強現實(MAR)是真正應用到移動環境，是離開實驗室的增強現實。移動增強現實的實現得益于智能手機、平板電腦等手持智能設備的升級，使其攝像頭、GPS等功能具備增強現實的硬件條件。Blippar, Zappar, Aurasma, Layar等免費應用也為移動增強現實的普及提供了軟件條件。相比于頭戴式頭盔顯示器，顯然手機、平板電腦更加適合也更加方便用戶使用。

2 增強現實技術在包裝中的應用

增強現實技術在應用時必須考慮到如何開發沉浸式的消費體驗，將數字信息與社交和現實世界相結合[8]。在設計時應該考慮到增強現實的主動與被動成分，傳播目標、目標用戶和、觸發增強現實的物理環境等。

2.1 更直觀展示產品

增強現實技術在包裝中的應用最常見的一種是使用移動APP掃描包裝從而對產品本身進行展示。Haoming Li[9]利用3ds Max對水杯產品本身進行建模，將產品包裝表面的QR Code作為識別圖像在Unity3d中進行動畫設計，當消費者使用指定APP掃描包裝上的QR Code時，出現包裝內相應型號的水杯模型，如圖3所示，并且當點擊水杯杯蓋時會模擬杯蓋打開的動畫。這種設計使消費者可以不打開包裝就能對產品的外觀、功能及使用方式進行了解。李詩瑤[10]等人使用增強現實技術對龍井茶的包裝進行設計，如圖4所示，使用APP掃描龍井茶的包裝后茶文化、沖、泡等會以動畫的方式呈現。所示產品包裝是消費者了解產品的第一途徑，同時正是因為包裝的存在，消費者不能最直觀的對產品進行了解。使用增強現實技術將產品的模型展現在消費者面前使其能夠更直觀更加真實的了解到產品的外型、功能等。

圖3 水杯包裝效果圖Fig.3 Effect drawing of water cup packaging

圖4 茶葉包裝效果圖Fig.4 Effect drawing of tea packaging

2.2 增加包裝交互性

互聯網時代的到來，消費者不再滿足于商品的功能，更加注重參與感、沉浸感。游戲是當代最能滿足這一需求的。通過將游戲與包裝相結合的方式是提升包裝與消費者之間的交互性，增加消費者的感官體驗且最大化用戶粘性的主要方式。瑞士牛奶加工企業Emmi和跨國食品包裝公司利樂推出的智能包裝中將有趣的游戲與教育結合，如圖5所示。提供了一個名為“動起來”的AR游戲，用戶可以選擇生產者、高蛋白或牛奶三者，然后通過收集牛奶、麥片等原料的方式使消費者對產品進行了解。用戶可以通過體驗來獲得不同的排名從而得到獎品。這項設計使消費者通過游戲的方式對產品進行全方位的了解，并在互動的過程中獲得視覺與觸覺的體驗，提升了產品的價值。盧熠[11]對咖啡包裝進行了增強現實設計，如圖6所示。AR應用程序識別圖設計在瓶內底部，當咖啡喝完之后使用移動設備掃描AR識別圖會在瓶內出現AR種植小游戲，通過對屏幕的觸摸、旋轉等操作可以對植物進行控制。游戲是當代消費者最容易接受的方式，將包裝與游戲結合不僅增加了消費者與包裝的交互，并且賦予了包裝獨特的功能。

圖5 “動起來”AR程序Fig.5 "move" ar program

圖6 咖啡種植小游戲Fig.6 Coffee planting games

2.3 降低資源消耗

減少紙張使用量，降低資源消耗是增強現實包裝的一個特色。以動態音頻的方式代替紙張文字的形式，降低了消費者對文字的閱讀量，并且使消費者獲得了視覺、聽覺、觸覺等感官體驗，符合當代年輕人消費理念。Jorge L. Charco[12]設計的為了方便用戶能夠快速、直觀的了解到食品中包含的成分，設計了一款增強現實APP，如圖7所示。用戶可以通過APP掃描商品包裝盒，從而將視頻所包含的營養成分、所用到的原料等信息以實物模型的方式進行介紹。澳大利亞Immertia推出了一個“Swigr”平臺，如圖8所示，幫助消費者通過產品包裝與企業建立聯系。消費者使用手機掃描商品后，商品的生產過程、背景故事等會以動畫視頻的方式呈現出來，以視頻講解故事的方式給消費者帶來第一視角最真實的品牌解讀。

圖7 食品營養信息展示圖Fig.7 Food nutrition information display chart

圖8 Swigr平臺Fig.8 Swigr platform

3 包裝設計應用增強現實技術的優勢

3.1 增加信息傳遞方式

區別于傳統包裝，增強現實智能包裝通過其可將虛擬與現實結合的特點，實現了多維的信息展示、提高與消費者的互動性。產品的信息傳達通過增強現實技術能夠實現在虛擬空間的呈現，便于消費者根據自身的需求去篩選有效信息，做到了以消費者為主的新型信息傳達方式。將產品需要傳達的信息附加到虛擬場景中，突破了傳統包裝中通過將文字信息、圖片等印刷在瓦楞紙、金屬、塑料等包裝材料上傳達信息的框架。減少了包裝印刷中的龐雜的信息，使包裝更具美感。AR技術進入包裝領域后，將視聽等融合在一起，以一種生動的方式向消費者傳達產品的功能、使用方法等信息。在使信息傳達方式生動形象、容易理解的同時降低了說明書的印刷量起到了節約資源保護環境的作用。

3.2 增強多感官消費體驗

傳統的包裝由于印刷技術的局限性通過平面、靜態的方式來展示產品信息和企業文化。增強現實技術以互聯網為基礎，打破了傳統的包裝設計。以三維動畫、視頻、音樂等方式通過動態形式更加生動的傳達信息，使消費者獲得了傳統包裝設計中在現實世界難以實現的參與感。消費者通過手機掃描產品包裝上的二維碼或指定圖片觀看三位音頻、視頻或進入到小游戲，從而提高消費者的視、聽等感官體驗。這種表現形式更具多樣性、互動性，帶給消費者獨特的驚喜。消費者能夠在獲得良好的感官體驗的同時對產品的品牌文化、企業形象進行了解。

3.2.1 視覺體驗

包裝是產品與消費者之間交流的橋梁，需要在眾多的商品之中第一時間引起消費者的注意，視覺作為消費者主動接受信息的感官系統，起著非常重要的作用[13]。增強現實技術的發展在信息展示方面通過動態的、變化的方式使傳統包裝上二維信息轉變為三維的信息，給一成不變的信息賦予的生命力，給消費者的視覺體驗帶來了一種全新的刺激，讓消費者在更加全面的接受產品信息的同時可以不受限制的發揮想象。

3.2.2 聽覺體驗

聽覺作為人類第二大感官系統，在日常生活中涉及時間直覺的任務時，聽覺通道起著主導作用[14]。但在傳統的包裝中并未有涉及到聽覺的設計，在實現策略等方面也是空白。增強現實技術可以在虛擬的場景空間中加入指導音效、提示語音、任務旁白、背景音樂等聲音要素。這種新穎的包裝形式通過在技術開發階段加入的各種音效讓消費者通過聽覺通道擁有不一樣的消費體驗，增強商品品牌的辨識度。增強現實包裝在包裝信息的設計中加入聽覺要素的設計，彌補了傳統包裝中關于聽覺設計的空白并提供了高質量的消費體驗。

3.2.3 味覺體驗

味覺是人類重要的感覺神經，決定著對食物的選擇。由于味覺的體驗是基于化學信號的并且收視覺、嗅覺等影響，所以對味覺體驗的提高一直是增強現實包裝的一大難題。Narumi T[15]等人利用增強現實技術構建的“Meta Cookie+”系統，通過特殊的AR標記將視覺與嗅覺疊加到現實世界的餅干上，從而產生不同的味道，如圖9所示。

圖9 Meta Cookie+Fig.9 Meta Cookie+

3.2.4 觸覺體驗

觸覺感官遍布人類的全身，同時也是人類接收信息最多且最具主動性的感官系統，比如溫度、濕度、痛感、壓感等都是通過刺激觸覺將信息反饋至大腦中。觸覺設計是增強現實包裝與消費者進項交互設計的基礎。增強現實包裝進行信息模型展示是在虛擬空間中，對模型進行移動、折疊、旋轉等操作需要消費者觸摸提示按鈕或設備的按鍵進行完成。通過系統的設計，使消費者對按鈕的觸摸趨于規律化，給消費者帶來規則性的觸覺[16]。增強現實包裝的在給消費者帶來觸覺體驗的同時使消費者能夠主動的參與進來，拉近消費者與產品之間的距離。

3.3 豐富傳統包裝功能

商品在生產過程中使用增強現實技術會增加產品成本，降低收益。針對企業而言可以使用增強現實技術創造更多的收益點，比如通過增強現實技術設計出游戲關卡、社交分享等方式獲得更多的收益。針對當代消費者而言，在購買商品時除了基本功能之外最大的購買動力來源于商品的趣味性，增強現實技術的包裝可以給包裝增加社交游戲的功能，消費者通過智能手機掃描商品包裝參加游戲競賽，在給包裝附加了趣味性的同時增強商品與消費者之間的情感交互，提升商品對消費者的吸引力，并且延長產品包裝的壽命。

4 結語

增強現實技術的出現給包裝動態化設計帶來了新的機遇，有效的改變了包裝的互動方式，也為包裝帶來新的價值。增強現實包裝不僅繼承了傳統包裝保護產品、傳遞信息、促進銷售等功能，并且使包裝數字化，突破信息傳遞的維度限制，增強消費者體驗感，增加包裝的附加值，是包裝行業未來最具發展前景的道路之一。