2021年7月26日

博物馆产业中 AR动画技术的应用分析

作者 导览管理员

随着5G时代的到来,越来越多的新兴技术在生活中普及,作为国家文化信息传递的重要阵地,博物馆行业正在呈现多元发展的趋势。文章研究了AR动画技术在博物馆产业中的应用,包括历史文物的 AR 数字化还原;历史情境的动态诠释;AR 动画呈现扩展文化容量以及 AR虚拟讲解员四种方式。AR 技术的应用有助博物馆文化的创新发展,有助于提升参观者的体验,促进文化传播与交流。

随着通信技术的发展,5G传输技术也在逐步发展和普及。与 4G 网络技术相 比,5G 通信网络技术在信息采集、利用以 及数据资源配置方面,都具有更为突出的应用优势。5G 不仅仅是围绕着人和人的通信,更进入到垂直行业。在博物馆文化产业,5G 时代的到来有助于文化以创新的形式进行传播。此外,5G 技术的加速发展也将促进 VR、AR 等虚拟技术在博物馆文创行业的应用,发挥其在展览、教育等方面的作用。

一、博物馆文创产业中AR技术的应用现状

1.博物馆产业发展概况

当前,我国进入社会主义发展新时代,党的十九大报告明确指出,我国社会主要矛盾已经转化为人民日益增长的美好生活需要与不平衡不充分的发展之间的矛盾。在文化方面, 面对人民日益增长的需求,文化产业与产品需要不断发展创新。在2020年,习近平 总书记在“中国 V 谷”马栏山视频文创产 业园考察时指出:“文化产业是一个朝阳产业。现在文化和技术深入结合,文化产 业快速发展,从业人员也在不断增长,这既是一个迅速发展的产业,也是一个巨大的人才蓄水池,必须格外重视。”近些年,随着现代科技与数字化技术的逐渐进步,文化产业中的博物馆行业也在不断创新和发展。 第一,呈现形式正变得更加多元化, 除了传统的文字介绍及语音讲解以外,互动多媒体等交互手段在博物馆产业中的 应用越来越多。多媒体技术能够将博物馆藏品的各种信息,包括图像、影像、声音、文字等有机地结合起来,大大增强展览的参与性与交互性。第二,博物馆文创产业催生了系列衍生品的规模化扩张。除了传统展陈文物的功能,近些年,很多博物馆开 发了基于馆藏文物的周边衍生产品,例如 故宫文创,包括文具、口红等多种产品。文创产品不仅可以给博物馆带来创收,也可以向受众传递博物馆文化。第三,博物馆也与其它行业结合,促进文化产业传播。 与旅游业结合,博物馆将自身的特色亮点 结合旅游项目进行广泛的文创宣传,推出的一系列文化形式成为地方特色的旅游项目。此外,近些年博物馆与电视节目结 合,推出一系列节目,例如《国家宝藏》、《如 果国宝会说话》等。

2.AR 动画技术

AR 即增强现实(Augmented R eality)技术,是在现实世界加入由计算机运算产生的东西, 从而达到 一种比现实世界感觉更佳的效果。AR 技 术被广泛应用于智能计算机交互、多媒体设计、三维建模、计算机实时跟踪及注册等多种技术当中。通过将计算机生成的图像、音乐、视频、三维模型等虚拟信息进行高度仿真后,以 AR 眼镜、智能手机、平板电脑等作为载体,将其应用于真实世界之 中。使虚拟世界中生成的信息与真实世界中客观存在的信息相互补充,从而以虚拟 的形式实现了对真实世界的“增强”。 AR 技术具有以下几点影响,第一,促使数字媒体艺术交互感提升;第二,提高 数字媒体艺术用户的浸入感;第三,逐渐 地应用到人们日常生活中,为艺术综合化建设提供了充足的动力。 基于以上特点,在文化传播等教育方面,AR 技术有利于将学习者带入一个全方位的学习环境中,有助于学习者在学习过程中全身心投入,沉浸式学习,获得更好的教学体验。因此,AR 技术非常适用于当代的博物馆行业,可以使其在既保留参观者参观感受的同时,提升其旅游体验,促进博物馆行业的创新与变革。因此 AR 技术确实具备了在博物馆产业应用与实施中的研究意义。

3.AR 动画技术在博物馆产业中的应用现状

随着现代科技的进步与数字化技术的不断发展,作为国家文化信息传递的重要阵地,博物馆行业也逐渐呈现出多元化的发展趋势。除了传统的展示标识、文字介绍、语音讲解等信息传递方式之外,新型互动多媒体技术逐渐被博物馆应用。尽管博物馆出现了体感互动装置、可触控屏幕、AR 投影以及互动游戏等多种形式的互动体验装置,但大多数博物馆依然采用传统展示方式,忽视了展品的展示效果以及参观者对于展品的解读,使参观者感觉枯燥乏味。当前,在博物馆展陈设计中AR技术主要应用在历史文物的数字复原应用、历史情境的动态诠释、AR 动画呈现、博物馆展陈设计信息的延伸、简单的导览功能应 用。

在国内,多数博物馆使用的是语音讲解与讲解员讲解这两种较为基础的导览方式。语音讲解主要包括两种方式:一是通过扫描博物馆二维码获取语音导览;二 是在博物馆现场租赁语音导览机器。语音导览机器一般应用于安装有自动感应系 统的导览机博物馆内,参观者输入展品对 应数字编号即可收听讲解内容。此外,部分现代博物馆能够提供电脑触摸屏信息 查询等多媒体导览设备,例如首都博物馆、上海博物馆等。如果使用 AR 技术,可以将展品的信息叠加在对应的展品上,以此来弥补现有博物馆导览系统中存在的缺陷,使之更加方便有效。此外,在儿童群体的关注方面, 目前国内传统博物馆缺乏 专门针对儿童的导览设备或产品,但是现阶段已经存在一些专门针对儿童开设的博物馆,例如中国儿童博物馆、宋庆龄儿童科技馆等,并且大部分博物馆也设有相应的多媒体展示与互动设备。基于以上分析,可以了解到在博物馆产业中,目前 AR 技术并没有被充分利用。博物馆还存在展览品陈列方式死板,参观者没有真正意义上对展览产生兴趣等问题。因此,本文以AR动画技术为研究对象,分析其在博物馆产业中的应用方式,促进博物馆文化的有效传播,使参观者获得更好的体验,满足其文化的多样化需求。

二、AR 动画技术在博物馆产业中的应用方式

1. 历史文物的 AR 数字化还原

AR 技术主要被应用于残缺不全且带有历史痕迹的文物,许多流传至今的文物会产生不同程度的破损,若直接在文物上进行修复,难度大、周期长、消耗大,且具有一定风险性,可能对文物造成二次破坏。对于博物馆的参观者,仅凭现有资料很难了解文物原貌。通过 AR 技术,可以补全文物破损信息,较为完整的重现文物历史原貌。AR 数字化还原同样适用于不可移动的文物古迹,该类古迹往往破坏严重,且不易移动。通过虚拟场景全方位地查看文物,可以使参观者全方位欣赏到文物的本来样貌。例如位于华盛顿的史密森国家自然历史博物馆利用AR技术推出了一款移动应用,使参观者可以观看“骨厅”中展示的13 具不同的骨骼,了解它们的肌肉和皮肤组织都是如何重新生长,为参观者带来不一样的视觉感受。

2.历史情境的动态诠释

参观者在参观文物时,往往难以直观地了解到文物相关的历史环境、文物的用途、摆放位置等详细信息。传统的方式主要是通过口头表述、语音讲解、文字说明等形式向参观者解释,往往无法做到生动具体。而通过 AR 动画技术,可以将文物与文物所处的历史环境进行叠加,通过还原文物所处的历史时期、历史环境与具体位置等信息,搭建三维场景,使参观者更加直观形象地体会到文物所在历史情境。例如李旭杰研究了运用AR 技术如何在马王堆汉墓展览中还原墓葬下葬之初的情景。当参观者通过移动设备观看出土棺椁时,出土时存放于棺椁中但陈列于其他展柜的文物以虚拟三维场景的形式叠加到棺椁图像中。此外,西班牙国家考古博物馆也引入VR技术,展示西班牙历史。这款VR 应用针对博物馆常设展的五个展厅,以数字化构建与时代相对应史前时代、原始时代、罗马统治时代、中世纪和近代的虚拟场景。可以让用户更加沉浸式地体验西班牙的不同历史语境,如旧石器时代人类居住的洞穴、阿拉伯统治时期的集市、黄金时代的住宅等。

3.AR 动画呈现扩展文化容量

在博物馆中,直观的藏品难以使参观者理解到 展品背后深刻的文化内涵与意义。相比于传统的文字讲解、图片讲解等形式的导览,多渠道的信息传递方式可以使信息传达更加便捷直观。将AR 技术应用于博物馆中,可以将文物蕴藏的知识以及历史背 景等信息以图片、视频、3D 图形图像、文字等数字化形式叠加到文物现实场景中,从而扩展文物的信息层次。 对于需要进行深入讲解的产品,可以通过 AR 技术还原三维模型,以便于展示 产品内部结构、细节特点、造物工艺等。例 如要讲解一件乾隆年间的粉彩雕瓷博古图鼻烟壶时,烟壶下连竹勺,壶通体刻回纹地。壶上施红、绿、紫、蓝、黑等色,雕有 炉、瓶、灵芝、茶壶、围棋、鼎等纹饰。并且足 底双框方栏内红彩篆书“乾隆年制”四字款,款式十分稀少。这样的产品通过传统导览方式很难进行深入讲解,需要大量的文字与图片素材来进行辅助。鼻烟壶造型各异、小巧玲珑,但如果通过视觉直观观察,参观者无法全面了解到鼻烟壶的细节纹饰、内画、署款等细节。而通过AR 结合手势识别,用户可以通过放大、旋转三维模型观察到鼻烟壶的顶部底部与各类花 样纹饰等细节。所有,博物馆建立并完善相关数据库,进行信息录入,将展示信息 转化成易于理解的三维呈现形式。通过 AR 技术将信息讲解实现全面化,准确化,并且及时更新数据库,实现信息的时效性。在当今读图时代背景下,大众往往对于以单一形式的语音讲解来了解相关文化欠缺兴趣,这就需要博物馆在其自身建设过程中,充分运用 AR 动画效果来提升对大众视觉与听觉的冲击,从而使参观者对相应的藏品拥有更多的视觉解读印象。在博物馆 AR 动画的应用过程中,博物馆能够通过建立多重形式的文化容量及沉浸式体验来加深大众对相应文化的理解,运用 AR动画这种极具视听冲击力的技术将藏品内涵实现最大限度的文化扩展与影响。

4.AR 虚拟讲解员

博物馆内的陈列内容十分丰富,涉及到人文、自然、艺术 等许多领域,每一件产品背后都有诸多历史故事与文化背景。对于参观者而言, 简单的文字描述或语音讲解无法全面传递博物馆文物背后的故事。博物馆可以利用 AR 技术结合文物情况,创建 AR 虚拟讲解员。参观者通过佩戴 AR 眼镜或使用手机、平板电脑等作为载体,即可实现虚拟导游与真实世界的叠加。虚拟 导游不仅可以为参观者提供直观的路径 指引、AR 展品讲解与分析,还可以通过体感互动,手势识别、语音的识别等技术,与参观者进行情感互动与交流,并通 过进行多形式的 AR 互动游戏,在有效互动的过程中提升参观者相关知识储 备,增强其体验效果。该应用涉及到 AI 算法模型,利用摄 像头捕捉场景图像发送至云端服务器,并进行识别。进入人机交互阶段,根据云端提供的目标模型信息分类渲染展示。 运用 AR 动画技术进行人物建模与骨骼绑定,之后利用 Vicon 光学动作捕捉系统,从不同角度探测人物骨骼及关节的 位置进行空间定位,将数据传输处理,计算三维空间位置,匹配人物骨骼,结合人物动作的特点,完善 3D 虚拟人物模型的构建。再进行 AI 训练与数据集的收集, 记录每一帧中各个关节的运动数据,对各个关节的全局坐标信息进行操作,对结构的内容建立数据资料,运用定位技 术和观测信息对维护的地图进行更新,为进一步的定位和导航提供地图信息,从而达到在未知环境中进行定位的目 的。再通过三维云空间数据库模型与面向可视化的各类细节以及地形数据、属性数据等,建立室内外场景及建筑模型。通过 AR 技术实现信息讲解的全面化、准确化、并且及时更新数据库,实现信息的时效性。例如“英格兰历史城市”应用中,英格兰境内12 个著名历史景点,每处都有当代著名的历史人物作为观者的虚拟向导。其中在切斯特的罗马圆形剧场,百夫长马库斯·奥勒里乌斯·内波斯将为观者讲述发生在此地的英国故事。AR 虚拟讲解员可以使参观者有更加身临其境的感觉。通过技术性的一体化处理使体验者在博物馆的虚拟环境中增强人机互动性,从而在人机交互中充分增强文化现实感,提升沉浸式体验与文化参与感。

三、AR 动画技术在博物馆产业中的应用价值

1.利用 AR 技术进行文物保护

在文物保护中,文物受年代、时间、材质等不同因素的影响, 所需的陈列条件各有不同。而今许多参观者在相关知识储备较低的情况下进行不当操作,很容易对文物造成破坏。如部分石刻文物表面裸露在外,长时间受环境侵蚀,加之许多参观者违反规定接触文物所留下的汗渍、油渍的腐蚀,导致文物完整度降低輥輯訛。此外,一些纺织类文物对光有着强烈的敏感度。部分参观者对文物进行闪光灯拍照, 从而引起文物表面温度的波动,也对文物储存会带来不良的影响。因此,使用 AR 技术对文物进行全方位还原,可以使参观者无需近距离接触文物也能直观了解文物细节。甚至可以使部分破坏严重的文物在无需出库的情况下完成展示。减少了文物因人为因素产生的破坏几率, 起到了文物保护的作用。

2. 解决博物馆陈列形式单一的问题,互动体验增强文化现实感

长期以来,博物馆展品被保存在展柜之中,参观者只能远距离观赏,而无法近距离接触。许多展品细节、材质、纹饰、落款等关键信息无法被全面展示。而当参观者有想要了解产品多方面、多角度、多元化信息时也造成了极大的阻碍,大大降低了产品与参观者的互动性。而AR 技术应用于博物馆之中,可以运用触控、手势识别使参观者放大,缩小、旋转展品,360 度对展品进行观察。以虚拟方式满足参观者把玩展品的需求,实现良好互动。并且可以通过与 AR 产品的交互扩展基础信息知识,了解历史背景、产品细节、制作工序等知识,大大提升了参观者的观展兴趣。例如上海自然博物馆鸣虫主题展览收集来自20个省级行政区的各类虫鸣声,构建“黑夜与声音”的沉浸式氛围,通过加入3D空间音频与鸣虫微距摄影尝试科学与艺术的结合,把微小鸣虫融进宏大城市,让公众体验触手可及的自然世界。

3.沉浸式体验的文化推广

沉浸式体验是参与者完全沉浸于虚拟场景当中,通过配合全息投影、AR 等现代科技手段,营造特殊场景,最大化调动参观者感受与共鸣,使其全身心沉浸在特殊的虚拟世界中。由此形成沉浸式体验。在此过程中可以近距离观看虚拟文物与文物拓展信息、还原历史古迹、与虚拟导游进行交互,增强参观者身临其境的感受,加深参观者对AR动画沉浸体验的文化现场感,大大增强参观者对博物馆观展的兴趣,实现对于传统文化与博物馆历史知识的有效推广。此外,对于儿童教育领域的情境化学习理论认为学习的过程应当是场景和现实的融合, 学习应当是一个重构学生心理的过程,同时应该具备实践性。将AR 技术应用于博物馆行业,提供相应的服务及设备,例如虚拟导览、可触控电子屏幕、体感游戏机、含声光效果的机械互动装置等等,更加人性化的服务使儿童得到较好的互动体验,实现沉浸式学习。

四、总结

笔者分析了AR 技术在博物馆产业中的应用方式,包括历史文物的 AR 数字化还原、历史情境的动态诠释、AR 动画呈现扩展文化容量以及 AR 虚拟讲解员,进 一步阐释了AR 动画技术在博物馆产业中的应用价值,通过该技术的运用有助于 文物保护、丰富博物馆展陈形式、增强文化现实感与提升沉浸式文化体验。总之,AR 技术在博物馆产业中,能够改善展览品陈列方式,激发参观者的观展兴趣,满足参观者多样化的文化需求,有助于博物馆更好地承担保护、研究、教育等文化传承责任,从而助力中华民族文化的伟大复兴。

 

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