基于增强现实技术下的德州市互动展览设计

目前，在展览设计中使用增强现实技术已成趋势，展览内容是否正确精准的输出，观众的需求是否得到满足是展览设计者需要思考的核心问题。为了探索增强现实技术在德州市博物馆数字化展览改造中的应用形式，现通过文献了解现状，总结增强现实技术的应用形式，并以单个展厅为单位分析现有的展览内容与板块，得到了第一与第三展厅展览内容的改造权重与匹配形式，说明了互动展览的设计趋势与研究深入路径。

使用增强现实（AR）技术的必要性

我国正在进行一场如火如荼的博物馆和展会改革，一个主要的途径就是加快技术进步，增加公众对中国公共博物馆和展会的关注度。增强现实技术的载体是智能手机、平板电脑等设备。增强现实技术与展会设计的融合，为以提高参观者好奇心为目的的交互式展览设计提供了一个独特的框架。Matos和 Nisi认为，用户驱动的创新能够用现代化的、令人耳目一新的内容吸引访问者。此外由于一些文物的特殊性质与文物本身的脆弱性，博物馆无法长期将其在外展览，导致参观者与文物的互动非常有限，能够观赏的文物数量大大下降，重复观赏相同的文物最终导致普通参观者的好奇心被消磨殆尽。对于文物研究者，如考古工作人员、历史研究人员等而言，他们如果无法从各个角度近距离观看文物的真实面貌，进行研究比较，或在不同的背景下研究这些文物，工作效率就会降低，职业倦怠感将会增加。

如今，人们通过移动终端感知和解读文化遗迹。如果我们想要了解古代的传统文化，只靠文字或图片是很难感受到“疑是银河落九天”的壮观，“大漠孤烟直，长河落日圆”的壮美，“闲披秋水未终卷，心与天游谁得知”的闲适安逸。而借助增强现实技术，这些便可以轻松实现。同时，其对促进青少年树立文化自信，增强民族自豪感也有着不可忽视的作用。增强现实技术也带来了诸多挑战，这些挑战或多或少地对用户驱动的创新进行了实证和观察，从而在展览场景中评估了增强现实技术的作用。最近欧洲的一些调查显示，大约45%的博物馆已经开始发展利用3D或虚拟现实技术展示物品的展览形式。

增强现实（AR）技术在博物馆中如何应用

增强现实技术旨在以交互形式展现历史，艺术性地重现过时的内容。增强现实技术为所有在展会和博物馆中参观文化遗产的参观者提供了一个空间环境，并对参观者的行为进行深入细致的研究。增强现实技术专业人士创造了一种用户体验环境，使参观者能够对特定文化和遗产产生更深层次的认知。XIAO等人从中国文化中收集相关历史，以提供增强版的数字媒体展览。它展示了物理世界与数字空间相重叠的多样化增强现实。Selvadurai和Jensen 对丹麦水上公园的游戏化数字装置展览进行了研究。在这里，研究人员介绍了启蒙和体验二分法。体验引发兴趣，而启蒙则是通过展览起到教导作用，体验问题已通过问卷和访谈的方式得到解决。展览的内部工作人员提供了大量的解决方案和补救措施，以解决通过博物馆和展览推广文化遗产的相关技术问题。增强文化遗产功能的最佳方法是在研究中使其变得更加强大、更加持久。展会和博物馆是艺术场所，参观者进行参观不仅是为了娱乐，同时也想了解文化。增强现实技术的重点在于通过典型的媒体元素（包括声音、图像和视频）来增强参观者的体验，通过修复文化资源，使有兴趣的参观者保持兴奋。研究人员在台北儿童艺术博物馆针对带有幼儿的父母进行了一项案例研究，该研究的目的是增强儿童在博物馆的学习体会。该研究强调了博物馆在让儿童参与内容更新方面的发展。通过用户、环境和展览交互的系统，将用户体验和展览体验融入人机交互中。在测量交互水平的基础上，根据用户的需求、行为和属性来利用展览模块。

使用计算机技术开展博物馆增强现实展览

博物馆在标准操作方式中广泛采用增强现实技术时，遇到的困难主要有两个，分别是如何高效创建文物的3D模型和基于这些模型建立虚拟展览。近年来，3D扫描仪和3D打印机日益平民化和市场化，博物馆能够轻松购买到高质量的3D扫描仪。3D模型的可用性是先决条件，但这只是第一步，为了广泛应用这项技术，博物馆需要基于他们收集的3D模型摸索通过虚拟现实技术和增强现实技术进行展览的高效、经济和简单的方法。设立展览的工作应该由博物馆工作人员来完成，但是他们并不是电脑专家，所以需要一个普通人就能够完成的系统或方法来支撑虚拟展览的构建。同时，系统必须为博物馆参观者提供直观的人机界面，以便用户可以轻松自然地与虚拟内容进行交互，就像他们可以与现实世界中的物体进行交互一样。

博物馆的交互展览设计应作为一个系统开展设计行动，以用户为中心，融入全局思维。场馆的环境与环境中的有形产品是用户接受服务与展开探索过程中最直观的接触点，在搭建场馆交互展览系统的前期需要解决怎么数字化和哪些数字化的问题。通常情况下，将现实世界的物体转化为数字世界的物体是需要技术手段与物理硬件支持的，例如通过计算机三维技术完成创造—编辑—利用—再编辑—再利用，在此过程中可选择通过物理设备辅助工作更快更好地完成，如扫描仪、捕捉设备、灯光设备、摄像设备等；中期需要解决的是数字资产高效率使用与用户体验提升等问题，优秀的交互设计一定是能满足用户需求的，所以应基于有效的用户调研数据进行设计。前中期的工作称为准备工作或后台工作，是用户看不见的工作，用户直接接触到的环节是最后的交互视效环节，呈现手段的多样使得其形式多样，即不依靠额外的硬件显示设备或触控设备也可以实现良好的视觉效果，例如需要手机扫码查看交互效果的方式是产品—技术—硬件设备—效果，可总结为有形的增强现实交互方式；产品—技术—效果的方式可总结为无形的增强现实交互方式。

图1 交互展览设计系统框架图（图片来源：作者自绘）

德州市博物馆的交互展览设计研究

德州市博物馆的常设展厅有四个，既有对德州从古至今发展历程的记录，也有对未来发展的展望。一个城市或地区的发展受到多维度因素的影响，博物馆作为展现此过程的核心力量，承担的责任也更多，并在此过程中承担“翻译者”的角色。以德州市博物馆的第一展厅与第三展厅为例，研究展厅的内容与展览形式，以及如何运用增强现实技术提升交互效果，激发观众好奇心。

表1 德州博物馆第一、三展厅分析（作者自制）

第一展厅

第三展厅

主题

历史沿革

旧景复现

展厅板块数量

24

17

静态展览形式

非人物文字图案介绍类展板、雕刻壁画、文物、标签、人物文字图案类介绍展板、人物场景、展板场景、电子展板、沙盘模型。

非人物文字图案介绍类展板、雕刻壁画、古建筑模拟场景、展板场景、人物场景、室内场景、沙盘模型。

动态展览形式

电子视频、动态投影

电子视频

图2 展厅内容占比示意图（图片来源：作者自绘）

第一展厅重在介绍历史，故介绍普及类描述较多，展厅中占比最多的为文字与图片展板也属于合理情况。第三展厅意在营造能为参观者带来沉浸式体验的德州旧景，所以占比最多的为场景类内容。图2以面积大小和展览流程中的受关注程度为评判依据制作了第一和第三展厅内容占比的示意图，为各版块、各展示接触点以何种形式与增强现实技术结合产出有效的交互方式提供参考，还可以作为权重依据。但是，此示意图可以基于更加全面的用户调研，例如通过监控录像等无接触观察方式分析游客真实的参观流程，并记录与各接触点的交互反应，在得到基础策略后，招募实验游客进行分组式引导参观并记录实验数据，用恰当严谨的研究方法，例如层次分析法，得到各板块或各接触点增强现实化的形式，投入资源大小等权重信息，以获得更精准的展览升级策略。

增强现实技术在博物馆展览中的应用主要是为了提升参观者的感官体验，使其获得沉浸感，合适的匹配形式可以使技术的优势最大化地发挥出来，达到一加一大于二的效果。例如，参观者如果都使用最先进的可穿戴增强现实设备进行参观，就可以更加真实地感受数字化的文化资产。通过绚目的特效、配套的音效与体感模拟进一步增加真实感是一种优行之有效的方案，但是所耗费的资源也十分庞大。所以在为展馆中的内容进行增强现实技术赋能时，要确定形式方向，再依据权重等级分配资源，聚焦细节。增强现实技术的细分形式有很多，首先是以电子屏幕为载体的动态效果显示类，能实现人机交互效果功能的也可划分为此类，其是实现难度较低，经济性较高的一类；其次是使用各类投影技术使数字化形象出现在现实世界的投影类技术，有全息投影、空气成像、巨幕互动投影等；最后是依靠可穿戴设备刺激用户感官以增强现实感的一类，有头盔式AR设备、AR/VR眼镜、交互手套等。表3分析了博物馆现有的展示内容改造的匹配形式与现阶段需要改造的权重等级，这里的权重等级不应一成不变，应该随着技术的发展，用户的关注度与情绪，经费预算的多少，用户教育水平等因素而变化，即循序渐进地进行迭代改变。

表2 三类增强现实技术与示例（作者自制） 

类别

示例

①电子屏幕显示类

透明显示屏、巨幕环绕、多媒体互动

②投影类

全息投影、空气成像、大面积互动投影、数字沙盘

③可穿戴设备类

触摸互动、头盔式AR设备、AR/VR眼镜、交互手套

表3 展厅内容的改造权重等级与匹配形式 （作者自制）

权重等级

匹配形式

非人物展板

高

①、③

雕刻壁画

中低

②

文物、人物展板、动态投影

中高

②、③

标签

中

①

人物场景

中

②

展板场景

低

②、①

电子展板、电子视频

低

①

沙盘模型

低

②

表4 第三展厅内容的改造权重等级与匹配形式（作者自制）

权重等级

匹配形式

非人物展板、电子视频

中低

①

雕刻壁画

低

②

古建筑模拟场景、人物场景

高

②、③

室内场景

中高

②、③

展板场景

低

②、①

博物馆中增强现实技术与展览的整合具有创造附加价值和吸引游客、增强参观者好奇心的潜力。该研究有助于利用增强现实技术来提高游客体验感和满意度，进而重塑博物馆的展览模式与服务模式。这意味着在沉浸式设备的支持下，博物馆展览内容有望进行重新配置和创新。

增强现实技术在博物馆展览中的应用形式多样，并不断发展出新的形式，根据用户体验、现有资源和预期效果如何匹配或创造合适的形式是需要进行设计思考和科学规划的。对展览内容改造的权重进行分级需要进行更加深入的研究，增加用户研究样本的数量，引入宏观视角的权重研究方法，并通过观察与研究常态化产出进行迭代设计。文化资产的数字化是运用增强现实技术的首要问题，博物馆中价值最高的展品一般为文物，文物的外观特性即历史痕迹，所以文物数字化方案较旧物复现或旧景复原不同，需要数字化双胞胎与数字复现两种技术结合应用才能组合出更多的交互效果，从而激发用户的好奇心，增强文化输出能力。

参考文献

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[3]俞梁,叶晋.科技馆展览与科学知识建构互动模式设计与体系构建[C]//.全球科学教育改革背景下的馆校结合——第七届馆校结合科学教育研讨会论文集.[出版者不详],2015:342-347.