AR技術在非物質文化遺產數字化保護中的運用

涂圓圓

（中南大學 湖南省長沙市 410083）

在數字化文化產業發展興盛的前提下，非物質文化遺產（Intangible Cultural Heritage，簡稱 ICH）數字化開發路線是社會文化發展的必然趨勢，是傳承民族文化和民族精神的重要途徑。基于增強現實（Augmented Reality，簡稱AR）技術的ICH 數字化保護，能通過云端服務器將視頻、動畫等動態畫面與現實環境進行合成，形成大量可視、可聽、可互動的ICH 數字資源。營造虛實結合的多感官體驗，大大增強ICH 內容的交互性性和趣味性，將代入式的視覺體驗和互動感受反饋給大眾，增強大眾對ICH 的精神認知和理解。根據新文化特征，未來AR 技術在ICH 數字化保護中應用的方向主要是提高可視化程度、增加新的體驗和趣味性等方面。

1 ICH數字化保護中AR技術顯示原理

增強現實技術誕生于1968年，是虛擬現實（Virtual Reality，簡稱VR）技術的延伸，其原理是通過云端對真實環境形成信息增強（如聲音、視頻、動畫）。與VR 技術有所區別，AR 技術是非完全沉浸式的，它涉及虛擬層、現實層、用戶、旁觀者等多方面的信息交流，能在真實世界中定位觸發點，然后在移動設備上呈現虛擬場景與真實場景的疊加，進而實現實時互動，如圖1。隨著科學技術的快速發展以及國內外對于AR 技術的持續深入研究，AR 技術得到了充分的發展，如顯示技術、虛擬場景繪制、渲染技術、三維跟蹤注冊技術等，為AR 技術在ICH 保護和研究提供了強大的技術支撐。

AR技術是一種運用虛擬信息增強現實環境感知的數字化技術。通過借助信息科學技術，如多媒體技術和計算機技術等將現實環境中不易察覺的信息進行捕捉轉換，渲染產生虛擬的二維或三維數字信息。通常以文本、視頻、音頻、動畫等形式呈現在真實的現實環境中，增強用戶對所處環境的體驗。工作原理總結為體驗用戶使用移動端攝像頭掃描識別圖像，上傳到云端，通過云端計算輸出相應的增強現實信息，再將疊加在識別圖上的信息顯示到移動端屏幕上，如圖2。

圖1：增強現實信息交流（圖片來源：作者自繪）

2 ICH數字化保護中AR技術實現要素

在ICH數字化保護中，AR技術是一項新興技術,應用尚未成熟。在設計過程中設計者容易本末倒置，過度考慮技術要素，陷入以硬件設備為核心的誤區。實際上AR 技術主要作用是營造感官體驗，目的是為用戶帶來強烈的視覺體驗與交互感受，設計者需認清體驗為主，技術為輔的道理，始終秉持以向用戶傳遞信息為宗旨。

在ICH 數字化保護中AR 技術的實現要素可分為增強對象（增強信息實體）、增強現實內容（虛擬層）、體驗用戶、旁觀用戶、與環境（現實層）五類。在設計過程中增強現實內容、用戶和對象屬于主動要素是設計的重點，旁觀用戶和環境為被動要素。簡單來說旁觀用戶為潛在體驗用戶。旁觀者看到用戶的體驗結果，構成一定的社會語境，直接影響用戶參與的主動性。例如在圓明園數字重建項目中，體驗用戶通過佩戴設備可以在圓明園遺址上觀賞到復原后的圓明園盛況，旁觀用戶聽到體驗用戶繪聲繪色的描述會更希望親眼觀賞和體驗。

圖2：增強現實技術工作原理（圖片來源：作者自繪圖）

圖3：格薩爾王游戲設計（圖片來源：網絡搜索）

同樣，環境與被增強的對象也是相互依存的，在設計過程中增強現實的內容需要環境作為依托，環境雖然不會被增強，卻能夠影響用戶對于增強現實內容的體驗。例如由中國園林博物館主辦的數字體驗展中，將增強現實內容疊加在實體搭建的正大光明殿復原場景中更容易制造身臨其境的體驗。綜上，AR 技術具有虛實結合的特征，借助虛擬影像與現實環境的融合達到傳達信息和實時交互的功能，在ICH 數字化保護中要充分考慮AR 技術的五類實現要素。

3 AR技術在ICH數字化保護中的表現特征

AR 技術是在VR 技術的基礎上衍生的現代化技術，能在真實世界中定位觸發點，然后在屏幕上呈現虛擬場景與真實場景的疊加，進而實現實時互動。在ICH 數字化保護中筆者總結出AR 技術的三種表現特征：

3.1 虛實結合的效果表現

AR技術是一種實現真實環境與虛擬信息互動的的數字化技術，其優勢是非完全沉浸式的，僅增強體驗用戶所處環境的信息，即在真實環境中增強體驗用戶的視覺感受，對現實內容和環境進行補充和增益。魔鏡技術是達到虛實結合效果的重要體現，即在電腦、手機等移動設備的屏幕（鏡面）上生成虛擬影像，用戶透過鏡面觀察增強后的真實物體。在ICH 數字化保護中合理運用魔鏡技術可以增強用戶對ICH 文化的真實體驗和感知，讓ICH 內容更加靈活、生動。

3.2 實時交互式互動

在ICH 數字化保護開發中合理使用AR 技術，可以實現用戶與ICH 內容的實時互動，增強用戶對ICH 文化的理解。體驗過程中用戶通過AR 設備進行互動，實現現實與虛擬的交替體驗循環，及時獲取現實環境中缺失的信息。這種模式下體驗用戶與AR 設備的接觸構成了互動的過程，虛擬信息通過互動進行傳達形成實時的互動式體驗，增強ICH 內容的探索性和趣味性。

3.3 感官的知覺體驗

ICH 是一種無形文化資源，關于ICH 的內容多重圖像、輕感官。數字化時代下，AR 技術可通過計算機處理將ICH 與圖像、動畫和音樂進行結合，形成可視、可聽、可互動的ICH 數字化資源，給予用戶虛實結合的多感官體驗，激發觀眾對于ICH 內容的認知，提升設計的文化價值。在體驗設計中完整的感官體驗可以借助視覺、聽覺、觸覺等激發觀眾的知覺體驗，喚醒觀眾的情感認知，與觀眾創造情感共鳴，獲得觀眾的情感依托與內心表達。

4 AR技術在ICH數字化保護中的應用構思

4.1 ICH內容的虛擬體驗

具身體驗是人與客觀對象發生具身交互(Embodied Interaction)時過程與結果,強調體驗過程中的實體交互和社交交互[1]。ICH 內容的虛擬體驗強調通過情景的、物理的方式增強用戶的感知，從而主動探索非遺背后的故事和內涵。以AR 技術為基礎的《格薩爾王》游戲設計依托于自主研發的關鍵技術，突破性的綜合應用了3D 技術和VR 技術，形成了ICH 與虛擬體驗的鏈接。在游戲中用戶可以通過移動設備的攝像頭獲取圖文信息開啟游戲模塊，通過云端轉譯解碼在屏幕上顯示對應的三維模型，然后用戶可以觸摸模型的不同區域解鎖不同的互動效果和隱藏信息，如圖3。此游戲通過對二維三維動漫形象的塑造，結合AR技術、3D技術、虛擬現實等先進技術，探索了西藏非遺文化發展新模式，通過對ICH 容的虛擬體驗推動了西藏文化與西藏民族精神的影響力。

4.2 ICH音像的虛擬重現

AR 技術的顯著特征是虛實結合與實時交互，憑借這一優勢，可以更好的重現ICH 文化的昔日“音容”。河南?？h的泥咕咕是利用特定泥土捏制的泥塑樂器，是泥塑類工藝的典型代表。由侯守明教授團隊開發的“基于MAR 非遺數字化保護系統”完好的重現了河南泥咕咕的形態和影像資料。此設計利用AR 掃一掃對泥咕咕的形象進行信息增強，用戶通過移動設備的呈現展示，了解泥咕咕的文化起源、制作工藝、發展狀況等，增強AR 體驗的趣味性和交互性。該設計有效的展現了河南泥咕咕的文化魅力，對ICH 文化的數字化保護和傳播具有重要的參考價值。

4.3 ICH場景的虛擬復原

人類環境不斷改變，昔日的場景隨著歷史的更迭也會形成不可逆的變化，蘊含著ICH 文化的建筑、街道、場景等都隨著人類的社會生活發生改變，利用AR 技術復原ICH 場景是一條有效的途徑。阿皮亞古道由凱撒皇帝于公元前312年修建，這條道路上曾發生過很多著名歷史事件。Gunnar Liestel 及其團隊利用AR 技術對阿皮亞古道上發生的歷史事跡進行了數字交互展示，游客通過拿著手機在阿皮亞古道上行走可以觀看和了解公元前71年和公元前49年和公元320年、三個歷史時期在這條古道上發生過的歷史事件。該項目將數字化技術運用到古道歷史場景重現中，實現了用戶與虛信息的交互活動，完成了利用AR 技術復原ICH 場景的功能，有效的傳達了阿皮亞古道的ICH 內容和信息。

5 結語

AR 技術在ICH 數字化保護中展現出顯著優勢，以技術為媒介為用戶提供了一種全新的參與方式。激發用戶體驗新興事物的意愿，提供了認識ICH 內容的新型入口，使ICH 內容重現生機。本文分析了AR 技術在ICH 數字化保護應用中的顯示原理和實現要素，探討了AR 技術的表現特征，并依據ICH 的特性提出了基于AR 技術的ICH 數字化保護的應用構思。縱觀國內外相關項目研究，數字化技術為ICH 的保護提供了新的契機，關于AR 技術的ICH 數字化研究初露鋒芒，為ICH 賦予了新的“生命力”，未來AR 技術在ICH 數字化保護中的運用會愈來愈廣泛。