基于AR技術的山東省物質文化遺產保護與發展研究*

王春鵬 閆永根

(青島理工大學,山東青島 266033)

0 引言

中華文化博大精深,其中山東省作為儒家文化的發祥地,漢代“絲綢之路”的重要源頭,具有豐富的文化遺產,可以說優秀文化是人類生生不息、發展壯大的不竭動力,也是民族和國家薪火相傳、繼往開來的不竭動力[1]。而作為文化表達最直接、最有效的一種物化形態——物質文化的保護與發展成為人們關注的焦點。傳統MCH的保護與發展因文物的珍貴多以圖片、視頻、文字、展覽的形式展示與傳播,且由于展示方式的參與性、交互性較差,反而限制了對MCH的保護與發展。但隨著技術的發展,AR技術通過運用多媒體、智能交互、實時跟蹤及注冊、傳感等技術手段,將虛擬信息與真實場景巧妙融合[2]。利用AR技術研究物質文化遺產,建立多維度系統觀,是物質文化保護-傳承-發掘-開發的研究新范式。本文從設計學的角度出發,將受眾從專業機構拓展到公眾認知和用戶體驗,從而建立一套基于AR技術從數據庫建立到可視化方式到人機交互的框架流程。

1 山東省MCH保護發與展現狀及存在問題

1.1 山東省MCH保護與發展現狀

(1)新型融資模式。通過建立BT(Build-Transfer,建設—移交)模式,山東政府創造性的化解了文化產業融資困難的難題,如通過外包的方式,把文化場館的建設項目由政府移交給社會企業,為解決文化產業融資困難等問題提供了一個突破口和借鑒方法[3]。也就是說通過引進民間資本來增加項目的資金來源從而緩解政府壓力。(2)建立地方文化品牌。山東省因其得天獨厚的地理位置,擁有豐厚獨特的文化旅游資源,依托這些優勢山東省打造了各個城市的文化品牌；如泰山文化—泰安、泉水文化—濟南、儒家文化—濟寧等,通過各種媒體形式的傳播成功將文化品牌打出并形成一定的影響力。(3)MCH的數字化。隨著社會的發展,國家的文化體系建設逐年完善。在公共文化體系中,博物館是十分重要的一環,博物館的數字化建設提上日程,支持使用VR、AR等新興技術來加強公共文化體系的建設。山東省積極響應國家號召,從2012年起,山東省文物局先后對山東省的文物信息進行了專用數據庫的建設、對山東數字化博物館的建設提案進行探討以及對山東數字化博物體系研究等；“文物山東”作為擁有龐大數據量、多功能、良好交互的開放式山東省可移動文物平臺完成上線；可實現虛擬展廳、查看藏品、文物百科等,同時建立了山東省近萬件3D數字化的珍貴文物資源,整合了山東省400余家博物館信息,為每個博物館提供了為社會服務和展示本館發展成就的窗口。

1.2 山東省MCH保護與發展存在的問題

(1)開發與發展方向的局限性。在開發山東省豐厚的物質文化資源的思路上仍有一定的局限性,多還停留在旅游+文創+博物館展示的模式,視野狹窄,因而對MCH的認識和理解不夠全面；從而造成在物質文化資源基礎上開發的文創產品缺乏文化體驗感,另外其交互性和娛樂性也不強,產品缺乏文化消費的功能和屬性,尤其難以引起年輕人的文化消費興趣。(2)展示宣傳的片面性。傳統MCH的展示與宣傳往往因文物的珍貴多以圖片、視頻、文字、展覽的形式展示與傳播,由于傳統展示方式種類少、創意低、交互體驗差,因而難以吸引大眾。(3)數據庫不完整。由于研究MCH的特殊點：“跨越現在與過去的鴻溝,了解我們從何處來倒何處去的問題”[4],也就是說,研究物質遺存時,由于同時代各遺存之間的密切關系及物質遺存的不完整性等局限性,以此來探索人類以往的社會歷史規律是困難的,這就需要更完善的數據庫,交互體驗更好的應用程序。(4)缺乏創新意識。實現文化的可持續發展關鍵在于文化創新,實現文化創新的關鍵在于充分理解文化內涵才能實現全民性的文化生產力解放。對華夏傳統文化資源的取用必然是推陳出新,在某些方面甚至要突破樊籬,創造出全新的東西來。因而要在對傳統文化消化吸收的基礎上,繼而發揮傳統文化的特性實現文化創新應用。

2 基于AR技術的信息可視化框架構建

2.1 增強現實技術

增強現實技術,作為虛擬現實技術(Virtual Reality,簡稱VR)的擴展,是將文字、圖形圖像、視頻、音頻等內容通過計算機進行模擬仿真后,隨后代入到真實環境中。真實環境和虛擬圖像重疊后,能夠在統一的畫面及空間中同時展示,實現對真實空間的情景增強[5]。AR的技術手段和實現方式和VR技術有所不同。通過AR實現信息可視化,讓虛擬裝備、遠程指導、智能生產等生方法都將不再是幻想。可以預見到在不久的將來在醫療、教育、考古、文物保護等領域,AR必將大綻光彩。

2.2 信息數據庫的建立

文化遺產根據存在形式,分為物質文化遺產和非物質文化遺產,而物質文化遺產也可成為有形文化遺產。《保護世界文化和自然遺產公約》指出,MCH包括歷史的文物、建筑以及人類文化遺址。作為人類活動的產物,MCH是由人類創造的具體物質,也因此隨著時間的推移,這些物質遺存具有脆弱性、不可再生性、不完整性等特點。保護物質文化遺產不僅是維護人類文化多樣性,還要透過揭示、研究遺存及其呈現的“時空矛盾”[6],對物質遺存進行解碼,從而跨越時間的限制拉近與歷史的距離,解決人類的起源、發展及規劃的問題。

保護物質文化遺產是一項多學科交融的課題,但在山東省乃至全國與物質文化遺產相關的產業往往是“閉門造車”,各行業融合發展的意識差[7]。博物館從業者對博物館文化創意產業的內容、形式理解狹隘且我國博物館強調公益性,內部體制機制和從業人員思想觀念上的束縛和制約[8],導致我國博物館在發展文化創意產業的道路上不敢用文物資源、不會用文物資源；設計師對文創產品的設計更強調其商業性,缺乏內涵及對物質遺存的理解,造成文創產品的大眾化,千篇一律,缺少深層的文化特征；而考古學家則專注于發現新的歷史遺跡。

由于物質遺存自身特點和社會發展的制約,保護物質文化遺產這一多學科融合,關聯性強的課題未能得到良性發展。因此建立一個維基、開源式的數據庫可以較好的解決上述問題。首先,數據庫的建立分為學者、考古學家等專家登陸的模塊和普通用戶登陸僅提供瀏覽的兩大模塊,每個模塊均允許用戶的上傳、下載和修改但會提高普通用戶修改信息的權限從而提供維基模式的數據庫,從而改變大眾由被動的接收數據轉化為主動的高效交互數據；不僅可以讓各學科對保護發展物質文化遺產的做法及想法產生交融,也可以讓大眾參與進來,激發用戶對文化遺產的積極情感。

2.3 可視化

數據庫建立應以促進各學科的交叉融合為基礎,引領全民參與,而將數據庫中的信息具象化、生動化、易理解再進一步的可視化則需要AR技術帶來真實性,趣味性。與VR把用戶帶入虛擬世界注重沉浸感不同,AR是將虛擬信息與真實世界相融合更注重真實感,可以說AR的實現技術更困難,而提高真實感的體驗可以從以下兩點入手：

(1)虛擬信息和真實世界的無縫結合；首先,獲取當真實世界的空間數據,從而對虛擬信息進行定位并確定其具體位置,這個過程被成為配準。虛擬信息的位置和現實世界的位置是相對的,位置的不停變動需要AR對現實世界實時檢測,這個過程稱為跟蹤；跟蹤技術是配準的基礎,做好跟蹤才能配準準確,從而營造真實的位置感。(2)合并技術；虛擬信息與現實世界的遮擋關系、光照、色調以及模型的真實程度都是影響真實感的重要因素。

AR技術不僅成為展示、傳播的新方向,還帶來了全新的交互體驗,但對AR的開發要避免固化思維,只有為用戶帶來更多的體驗和趣味才能引起更多人的關注,這就需要多元化的可視化方式,例如AR類的互動游戲、AR與當下小視頻的結合、AR彩蛋等。事實上AR的出現僅僅是豐富了一種傳播方式,真正要做到的是拓寬展示道路,避免“酒香不怕巷子深”的傳統信息傳達思想,了解MCH的特點并選擇適當的媒體形式進行有效的信息傳達。

2.4 人機交互

人機交互是指用戶通過不同的信號形式實現與機器的信息交換,是一門涉及心理學、行為學和社會學等不同領域的理論,在實踐方面強調設備對人的反饋作用和人對信息的處理；在技術層面,涉及計算機、界面表現和語意傳達等多環節；還包括對使用場景的分析,對人的行為研究等。現今的MCH展示、傳播的手段有限,并不重視交互設計。

基于AR的展示方式帶來了更多的互動可能性和趣味性而與傳統的交互方式相比,用戶通過設備識別圖像進而抓取目標數據庫,再通過信息可視化反饋到設備上；這一系列的過程繁瑣而有序,致使人機交互的復雜程度是隱性的,因此在人機交互設計中每一環節都要充分考慮到人類的行為和需求來確保其有效性。從而對AR的交互設計建立一個由外層、中層、深層三個層次構成的需求模型,外層即交互設計的物理層面,這一層面主要是人與機器的相互作用、人所處的環境。可通過視覺設備、聽覺設備甚至是觸覺設備等為AR帶來更真實的交互體驗,并營造更有利于展示AR的環境；中層即交互設計的物心結合層也可稱為認知層,這一層是連接用戶和系統的層面,讓用戶了解系統,操作機器,比如一間教室從前往后三排燈,由三個并列的開關控制,根據人的本能認知往往開一個開關是第一排燈亮起相反的確實最后一排等亮了。這一不對應的交互影響了人的操作,因此在這一層面,交互設計要消除陌生感和認知鴻溝；深層即交互設計中人的內心層,也可稱為情感層,它包括人的價值觀念、思維方式、民族性格、宗教信仰、情緒情感等。不同的國家,不同的民族具有不同的思維方式和操作習慣,這都要是交互設計需要考慮的點,不僅如此拙劣的交互設計會讓人產生挫敗感和憤怒,讓人產生無助和絕望的心情,這就要求在交互設計中需要考慮每一個細節以讓用戶獲得輕松愉快的交互體驗。通過對每個層面的梳理防止每個環節隱性交互的遺漏,提升交互體驗。

3 結論

在世界全球化的今天,地球村的形成是一個趨勢,而在這個趨勢下,文化的多樣性就顯得尤為重要,不僅是文明發展的動力,更是一個民族發展的核心是民族的靈魂。而物質文化作為文化表達最直接、最有效的一種物化形態,其重要性不言而喻。而通過AR關鍵技術,嘗試建立物質文化資源數字化保護、資源開發的數據庫研究平臺,交互式展示、拓寬了文化文物單位文化資源的研究視角。AR技術的數字化平臺系統貫穿保護、展示、開發全過程,不僅有利于保護和修復,能交互式生動展示產品,更有利于提取文化基因。從而促進山東省物質文化遺產的可持續保護與發展。