AR技术在博物馆展呈中的应用——以良渚文化为例

AR技术的发展是继智能手机之后在信息传递领域中所产生的最大革新，本研究认为该技术的发展是技术领域的一次重大革新，它同时也是对大众在互联网时代背景下对信息接受方式变化的一种回应。大众对信息接受方 式的变化影响着博物馆展呈，因为博物馆的其中一个重要功能是作为一个城市，甚至国家的信息传递方。本文主要围绕此技术在当前社会各行业中的应用分析，其中尤其关注在博物馆中的应用。以实例为证来比较以AR技术为基础的数字导览相比传统博物馆导览所具有的各种优势。在文章的最后部分介绍了本研究针对AR技术在良渚博物院展呈中的实践探索。

众所周知，二十一世纪以来社会的一个重要特征就是技术大爆炸，互联网、物联网、5G时代等，每一次技术革命，无疑对每个行业都是一次挑战。数码相机的发明淘汰了柯达 相机，智能手机的发明淘汰了诺基亚手机，历史经验不断的告诉我们，新技术会带来产业的大变革。同样的，新技术也会带来新应用。 技术的发展总是先于产业的发展。同样AR/MR 技术的发展，正在改变着今天和未来的各个行业，苹果公司CEO库克认为AR会改变所有当下的行业。近十年以AR为卖点的游戏、旅游、销售等行业的变化初步验证了这一观点。正处在5G网络即将全面爆发的时间节点，视频加载速度将是4G网络的上百倍，这无疑为AR技术的应用提供了有利的前提条件。如此，本研究思考AR技术对做为信息传递的博物馆行业可能带来的影响。

一、AR是什么

AR技术是增强现实技术（Augmented Reality，简称AR）的缩写，这个名词最初的意思是指把数字、字母、图形的增强效果在真实的视觉效果下智能的校准、关联和稳定。后来在20世纪50年代随着机载电子模拟计算机的 发展，使第一个现代平视显示器（HUD, headup display）得以引进，飞行员的前方安装一个透明的显示器，在飞行的过程中只需要抬头而不是低头来查看仪表盘上的数据，带来了很大便利。在20世纪60年代至80年代，这项技术一直在军事领域中被应用。然而，近几年由于民用头显和智能手机的普及，这项技术也逐渐过渡到商用产品上。1997年Ronald Azuma2 发布了第一个关于增强现实的报告。在其报告中，他提出了一个已被广泛接受的增强现实定义，这个定义包含三个特征：将虚拟和现实结合；实时互动；基于三维的配准（9又称注册、匹配或对准）。从报告的定义中，我们能够发现AR与前几年比较 热门的VR的本质区别。两者的比较如下，在内容方面：VR虚拟现实提供完全沉浸在不同于 现实状况下的虚拟场景，它强调脱离现实世界之外的一种显示方式。然而，AR则强调现实和虚拟的并列显示，即在现实的场景中叠加一层虚拟的数字内容。可以说，VR提供的内容完全代替了用户所处现实世界中所看到的真 实内容。而AR则利用数字技术增加了、深化了 用户所看到的真实内容信息。这意味着AR技 术可以用于对事物进行注释或者提供额外的 信息内容。它还可以将虚拟场景置于现实场景中，形成真实和虚拟两者间的对比。在显示设 备方面：VR技术对设备的要求较高，如耳机、控制器、传感器、穿戴设备等，它力图打造一种完全沉浸式的体验。而AR则只需要借助智能手机或者平板电脑或者穿戴式设备，下载相应的应用程序在设备上就可以进行体验。相比VR，AR技术在设备方面更加具有灵活性的特点。智能手机的普及更为这一技术的普及提供 了很好的土壤。在应用方面，由于AR技术自身的特点，使它在虚拟和真实世界中架起了一座桥梁。这也正是AR技术的真正价值所在。它避 免了因为VR所引起的过度沉浸在虚拟世界中所带来的各种社会和生心理问题。 近几年AR技术在软件和硬件方面有重大突破，软件方面如苹果公司的ARkit，Google 公司推出的ARcore 给移动用户带来了AR解决方案。硬件方面随着以google glass和微软 hololens为代表的头显设备发展，有人预测AR 和MR发展终将取代现在所使用的智能手机， 成为个人信息传输和接收的新方式。

1.1 AR技术在现行行业中的发展状况

不可否认AR技术的发展正是处于人们对信息接受方式改变的进程中。我们发现快餐化的时代背景使得信息传递的方式也在发生着相应的改变。在互联网中过去用于信息传递的程序正快速地被新一代方式所代替。过去几千到几万个字的博客；到一百四十个字的微博；到九张图加上一点感想文字的微信朋友圈；再到今天红到国外的抖音微视频。可以 说人们接收信息的方式正呈现从多到少，从文字为主到图文并茂，再到以图为主的转变趋势。普通用户更愿意以轻松的方式来获得资讯是互联网时代的一大特征。这对于内容提供方提出的要求是，尽可能以最少的消耗来传递尽可能多的内容，让用户以尽可能轻松的 状态来获得必要的资讯。这已经成为互联网 时代下的信息设计所要面对的挑战。过去十年AR技术在旅游、医疗、物流、工业等行业领域中异军突起。本研究希望通过剖析AR在这几个领域中的应用来启发此技术在博物馆展呈中的应用想象。 过去在旅游过程中，对于景点相关信息的查询一直以来都是一个棘手的任务。AR技术的应用能够将景点相关信息以数字化方式展现，游客可以定制个性化旅游行程。在景点导航中，AR技术将引导方向的标识直接叠加至真实的场景中，导航的实时性与方便性得到 很大提升。在出行旅游中，AR技术能够通过图像重现、虚拟和现实叠加实现的方式创建出一个身临其境的教育环境，加强游客与景点之间的“互动”，以趣味性的方式增强游客的参与感。在医疗领域，AR主要用于术前规划和医疗、手术教学两个场景。2015年美国明尼苏达 州nicklaus儿童医院的医生用谷歌cardboard 进行了一例外循环心脏手术，挽救了一个四个月大的小生命 ；2018年11月西安市儿童医院的 神经外科医生曾首次在HoloLens AR6 眼镜的辅 助下完成儿童颅内手术，帮助9岁儿童治疗引起“羊角风”的颅内血管畸形。2019年4月南京 市第一医院骨科也曾在HoloLens辅助下完成了一场髋关节置换手术。调查结果显示，与传统手术方案相比，在AR技术辅助下，外科医生的手术时间平均缩短73秒，而且手术熟练程度也 有所提高，OSAT(客观结构化临床技能评估)分数可平均提高4.1分8 。这大大提升了跨空间手术指导的可能性。AR技术在工业领域中的应用主要有以下几个典型场景：远程协助，员工培训、作业指导，产品展示。这些场景中，AR技术的应用起到减少人工成本、提高工作效率的潜力。

二、博物馆导览现状

有人说博物馆是一个城市的会客厅，想要了解一个城市，就要从这个城市的博物馆开始。作为国家文化信息传递的重要阵地，博物馆正临着此项新技术在导览领域所带来的革新。利用AR技术给展品提供一层叠加在其上的信息内容，能够弥补现有博物馆导览方 面的缺陷。博物馆在导览方面的现状如下： ①展签介绍。大部分博物馆仍旧采用文 字信息来传递展品信息。实际情况发现，除了个别专业用户会逐个的查看这些展签以外，普 通观众几乎不太关注这些内容。另外在人流拥挤的时候，展签往往会被前方人流所遮挡，后排的观众无法看到展签上面的文字信息。②人工讲解方式。人工讲解所需成本较高，相对博物馆人员有限的现实情况，人工讲解占用了博物馆大量的人力资源。在节假日参观人流量多的情况下，有限的人工讲解员不能满足大量观众的需求。同时跟随人工讲解员 的游览方式也并不符合游客对自行游览的内心期待。③语音导览系统。部分博物馆虽然配有一定比例的语音导览系统，但是语音导览只停留在初步的听觉体验上，它没有和馆藏的实物形成很好的对应关系，听众经常无法跟随导览中的语音介绍。比如语音导览系统在讲解一个特定展品上的细节时，用户由于无法捕捉到所讲解的藏品细节，便会不知所云，这大大降低了语音导览的作用。由此可见，单纯的语音讲解仍未能很好的实现导览效果。

2.1 AR在博物馆中应用的案例介绍

随着AR技术的成熟，在一些国外的博物馆中已经开始应用此技术。2014年，Google Glass10与一家制作AR内容的公司开展合作，他们的口号是“代替传统的语音导览”。与传统的语音导览服务相比，基于AR技术的Google Glass穿戴设备的优点显而易见，它实现语音操控，只要说一声“开始导航”，便可开始进行游览。它携带方便，轻便的就如使用普通的 眼镜一样。它可以跟随视角变化的动态图像，利用图像识别功能，可以自动识别展出的展品，在屏幕上浮现展品的相关信息，传统的语音解说也包含在内，它还可以播放与展品相关的视频信息。AR技术也被使用在一些自然博物馆中。如在博物馆中展示恐龙化石，在过去，可能需要大量的人工合成图片、利用电视机播放动画，或是透过人工讲解员解释才能了解。现在，通过AR技术，化石在手机屏幕里就好像穿越了时间，重新再现于观众眼前，提供了更多身临其境的画面空间，有助于历史资料再现。2017年7月，多伦多安大略省美术馆与数字艺术家Alex Mayhew合作创建了一个名为ReBlink的AR装置。艺术家重新设想了该系列中的一些现有作品。这让游客有机会以全新的视角观看它们。根据美术馆的数据，通过在这个项目中使用AR，84％的参观者表示他对艺术感兴趣。39％的人在使用AR应用后再次查看了这些艺术品。馆方介绍说：“这个应用程序的全部内容都是为了分享博物馆最具标志性的收藏品背后的一些不为人知的故事” 。由此可见，AR正在一些博物馆中发挥着积极作用，未来将成为博物馆导览中不可或缺的一员，正如大略省美术馆所讲的，它十分有利于传递藏品背后的故事。

2.2 AR导览与传统导览比较

相比传统的文字、语音、图解式导览，AR导览存在着本质的区别。AR导览可以集合文字、语音、图像、交互、游戏等多种媒介手段，如此多通道的传递方式让信息传达发挥到最大的可能。比如我们要讲解一件清代的陶瓷器物时，这件瓷器作品本身绘有釉上彩的纹饰，款式十分稀少，并且在瓶子底部有款印。对于这样一件瓷器以传统的导览形式是很难讲解的清楚到位，需要大量的图片和视频进行比较，才能让观众得到相应的知识点。但是，如果利用AR导览，用户可以在三维模型的状态下从各种角度来观察瓷器上的纹样，通过手势来放大模型或者用户走进展品的方式来观察每一个细节。瓷器身上的每一用笔都清晰可见，这相比在传统展呈中用户透过玻璃保护罩来观察物件要便利很多。

在AR导览中用户通过手指在屏幕上操作来旋转三维模型后自然可以观察到瓷器底部的印章，从而省去了在传统的展呈中需要使用图片或者用镜面反射器具底部的展现方式。在AR导览中还可以嵌入多段视频，用户通过自己的智能手 机或者pad就可以查看这件瓷器背后的故事，如瓷器制造和上釉的相关工艺介绍信息，纹饰的由来、器型等说明信息。这些信息极大的丰富了这件展品的介绍，自主式的导览系统也同时可以满足不同层次的用户需求。 在AR导览中，系统可以通过图像提示观众去关注相关展品特定区域上的内容，这是纯语音的导览无法达到的效果。如在此案例中， 当用户旋转瓷器模型时，瓶身上的相关知识点会通过图形变化的方式提醒用户点击进入观看，如此用户就不会丢失相关的导览信息。AR导览既然是数字虚拟的方式，因此它的离馆模式就具有很大的优势，用户可以完全不依赖馆藏器物的情况下，了解展品信息。传统的语音图像讲解是无法做到如此丰富的导览内容。不仅如此，AR导览在和出版物以及它衍生品上的结合具有先天的优越性。

三、良渚博物馆AR导览介绍

基于前文所述的AR技术的应用场景和相比传统导览上的优势。本研究立足于良渚文化的特征，利用AR技术来提升现有展品的导览效果。在本课题中，本研究选择了良渚博物院 中所展出一幅复原当时制玉场景的绘画作品、一件玉琮、一件陶罐、一幢草屋，通过运用AR技术手法深入解读这几件作品的加工工艺、设计意图等内容，从而揭示其背后所孕育 的良渚文化。

3.1 良渚文化AR导览的结构

在整个AR导览中分为三个部分，策展人讲解、展品细节导览、三维模型导览。针对不一样的展品需要设置了三种方式，对于一 般的展品可以采用策展人讲解的方式，用户使用收听语音的方式来接收信息。针对需要进行深度讲解的展品时，采用三维模型的方式，便于演示结构，组装等功能。在细节导览部分，重点关注展品的自身特色，包括加工特点、制作特点、工艺特点等。

3.2 良渚草屋的AR方案

在良渚的案例中，对草屋所制作的交互动画，通过对草屋进行三维模型复原，让良渚时期的建筑风貌得到真实再现，通过三维模型解构的方式，让用户清楚的查看草屋的建造结构，同时用户也可以走进虚拟建筑内部来查看各种建筑细节。对于专业观众而言，在AR中观众可以通过细节导览的方式了解到当时建筑上通用的墙体建造方式，包括通风处理等细节知识。

3.3 良渚陶罐的AR方案

此夹砂黑皮陶，作为国家级别的文物，其重要性表现在其表面的刻画符号，它环绕陶罐一周，共十二个成组符号。有专家认为这些符号是表意画，另有专家认为是原始的象形文字。著名的历史学家、古文字学家李学勤曾对陶罐上的符号做出了释读，认为是“朱旗践石，网虎石封”八个字，记录了一次人捕虎的经历，并称此陶罐为“前所未见的珍品”。本研 究针对专家的捕虎解读，制作了一幅动态的作品来模拟狩猎的场景。让用户更大程度的了解这些刻符的意思。

3.4 良渚玉琮的AR方案

玉琮是一种内圆外方筒型玉器，是古代人们用于祭祀神祇的一种礼器。距今约5100年至新石器中晚期，玉琮在江浙一带的良渚文化、广东石峡文化、山西陶寺文化中大量出现，尤以良渚文化的玉琮最发达，出土与传世的数量很多。本研究重点关注玉琮的加工，利用AR技术，通过7个加工步骤，让用户以交互的方式了解从一块原石到一件成品玉器的整个加工流程。

3.5 良渚油画的AR方案

此幅油画描绘了在当时的时候，玉器加工工人向王室献玉的情景，在画面中分成三个区块，最左边是玉器的加工场景，中间是献玉的场景，最右边是王所跟随的侍从。在AR导览中采用动态化的手段让画面中的人物呈现动态效果，走动的献玉者、打磨玉器的工匠、交谈的侍从，他们在画面中变得栩栩如生。点击画面中闪烁的人物会出现相关的介绍视频信息和语音资料，多种信息的结合极大程度上丰富了画面中所要表达的背后内容。

四、结语

在本次研究中，充分分析了AR技术的特点和在当下博物馆中的使用情况，开发了结合良渚文化自身独特性的AR导览系统。对于博物馆而言，AR导览能够融合多种媒介，无疑是符合时代发展的，更好的展现良渚时期的优秀文化，并且大大节省了博物馆在硬件中所需要投入的资源。对于观众而言，AR导览则可以更轻松、自主的了解良渚文化，有利于自身对 于传统文化知识的积累。