基于知識(shí)可視化的北方系青銅器數(shù)字化交互設(shè)計(jì)研究

【摘 要】探究知識(shí)可視化視角下北方系青銅器數(shù)字化交互設(shè)計(jì)方法。首先，針對(duì)北方系青銅器知識(shí)編碼和用戶(hù)知識(shí)解碼問(wèn)題，構(gòu)建知識(shí)可視化的層次架構(gòu)，隱性知識(shí)外顯化，顯性知識(shí)生動(dòng)化的文物知識(shí)傳播方式。其次，在知識(shí)層和結(jié)構(gòu)層搭建知識(shí)模型深入挖掘北方系青銅器文物知識(shí)，在可視層和用戶(hù)層提取設(shè)計(jì)因子與數(shù)字化手勢(shì)交互。有效降低文物知識(shí)傳播難度，提升了觀(guān)者的參與度和體驗(yàn)感，并加深青銅器文化傳播力度，探索讓文物“活起來(lái)”的數(shù)字化傳播新路徑。

【關(guān)鍵詞】知識(shí)可視化；北方系青銅器；數(shù)字化；交互設(shè)計(jì)

【中圖分類(lèi)號(hào)】K876.41；TS934 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1007—4198（2025）01—049—03

引言

身處數(shù)字化時(shí)代，文物保護(hù)傳承工作與科技創(chuàng)新活動(dòng)面臨著全新的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。蓬勃興起的新興數(shù)字技術(shù)，為文物的數(shù)字化傳播以及用戶(hù)交互體驗(yàn)開(kāi)辟了更為廣闊的可能性，文物數(shù)字化交互已然成為推動(dòng)文物事業(yè)邁向高質(zhì)量發(fā)展的新興趨勢(shì)。數(shù)字儲(chǔ)存、數(shù)字孿生以及數(shù)字交互等形式，作為文物數(shù)字產(chǎn)業(yè)順應(yīng)科技時(shí)代潮流發(fā)展的必然產(chǎn)物，極大地拓寬了文物的新媒介傳播途徑，有力地推動(dòng)了文物產(chǎn)業(yè)的業(yè)態(tài)創(chuàng)新與變革。北方系青銅器在我國(guó)青銅文化體系中占據(jù)著重要地位，其蘊(yùn)含著極具鮮明特色的地域性與民族性文化特征。借助文獻(xiàn)研究法與實(shí)地調(diào)研法展開(kāi)深入探究后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前北方系青銅器文物知識(shí)轉(zhuǎn)化效率處于較低水平，受眾對(duì)于文物知識(shí)的記憶與認(rèn)知過(guò)程較為被動(dòng)，視覺(jué)傳播手法較為單調(diào)，難以激發(fā)受眾的體驗(yàn)感，致使受眾難以產(chǎn)生共鳴，獲得感也相對(duì)薄弱。有鑒于此，本研究以知識(shí)可視化理論作為指引，著力構(gòu)建面向北方系青銅器文物的數(shù)字化交互設(shè)計(jì)路線(xiàn)，致力于提升用戶(hù)交互體驗(yàn)與學(xué)習(xí)的有效性，深入探討文物活化的數(shù)字交互模式與可視化展現(xiàn)形式，以期為北方系青銅器文物的保護(hù)與傳承工作提供全新的參考思路與方向。

一、知識(shí)可視化理論概述

“可視化（Visualization）”這一術(shù)語(yǔ)源自“Visual”，其含義可理解為形象性或視覺(jué)性。追溯其起源，1987 年美國(guó) NSF 所提出的“科學(xué)計(jì)算可視化”具有標(biāo)志性意義，其目的在于借助可視化手段對(duì)數(shù)據(jù)展開(kāi)剖析，進(jìn)而探尋規(guī)律并表達(dá)知識(shí)。在2004 年，知識(shí)可視化研究領(lǐng)域的專(zhuān)家Eppler M.J. 與 Burkard R.A. 首次正式開(kāi)啟對(duì)知識(shí)可視化的深入研究，并對(duì)其概念進(jìn)行明確界定。指出，知識(shí)可視化是在科學(xué)計(jì)算可視化、數(shù)據(jù)可視化以及信息可視化的基礎(chǔ)之上逐步發(fā)展起來(lái)的新興研究范疇。具體而言，知識(shí)可視化是指將隱性或者顯性的文化知識(shí)，憑借信息邏輯架構(gòu)的構(gòu)建、信息層次的深入分析以及圖形語(yǔ)言的融入等多種方式，構(gòu)建起文化知識(shí)的視覺(jué)表征體系。如此一來(lái)，便能在設(shè)計(jì)者進(jìn)行編碼與接收者進(jìn)行解碼的過(guò)程中構(gòu)建起一座知識(shí)認(rèn)知的橋梁，促使抽象概念得以具象化，從而有效促進(jìn)知識(shí)的獲取、內(nèi)化、傳播以及創(chuàng)新等環(huán)節(jié)，強(qiáng)化用戶(hù)在互動(dòng)進(jìn)程中對(duì)知識(shí)進(jìn)行正確重構(gòu)、記憶以及應(yīng)用的能力。從現(xiàn)有的研究成果來(lái)審視，知識(shí)可視化研究整體上呈現(xiàn)出不斷上升的發(fā)展態(tài)勢(shì)，其具備深厚的交叉學(xué)科背景且擁有廣闊的應(yīng)用前景。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外知識(shí)可視化相關(guān)研究成果的梳理可以發(fā)現(xiàn)，格式塔心理學(xué)、雙重編碼理論、圖式理論、情境認(rèn)知學(xué)習(xí)理論以及具身認(rèn)知理論等均為知識(shí)可視化提供了堅(jiān)實(shí)的理論根基與有力支撐。在文化遺產(chǎn)數(shù)字化的大背景之下，借助數(shù)字交互技術(shù)來(lái)優(yōu)化文物知識(shí)傳播路徑以及改善交互體驗(yàn)已然成為亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

二、北方系青銅器數(shù)字化設(shè)計(jì)分析

（一）舒解認(rèn)知負(fù)荷現(xiàn)象

文物是特定時(shí)代與歷史背景的產(chǎn)物，反映著古代先民審美情趣，工藝智慧，文化習(xí)俗，民族精神等諸多方面，其制作工藝、造物思想、藝術(shù)特征、文化內(nèi)涵等因素使得文物知識(shí)在展示，傳播過(guò)程中信息量龐大，大量文字信息簡(jiǎn)單排列組合，難以形成有效，高效的傳播路徑。通過(guò)對(duì)現(xiàn)存北方系青銅器較為集中的鄂爾多斯博物館與鄂爾多斯青銅器博物館的實(shí)地考察與走訪(fǎng)，發(fā)現(xiàn)目前當(dāng)?shù)夭┪镳^內(nèi)圖解信息方式低效，傳播信息手段單一，未形成有效的信息傳播渠道，以及融合數(shù)字化交互手段，未能將虛擬與現(xiàn)實(shí)完美融合，從而導(dǎo)致文化知識(shí)傳播低效，受眾不同程度的獲得感偏低，認(rèn)知負(fù)荷，走馬觀(guān)花現(xiàn)象顯著。如何增加展品知識(shí)傳播的直觀(guān)性、知識(shí)性、趣味性與科學(xué)性，有效減少認(rèn)知負(fù)荷、生理疲勞、精神疲勞等現(xiàn)象是本項(xiàng)研究的重要議題。

（二）強(qiáng)化視覺(jué)注意引導(dǎo)

“注意”作為視覺(jué)感知的關(guān)鍵所在，是個(gè)體開(kāi)展認(rèn)知活動(dòng)時(shí)不可或缺的重要環(huán)節(jié)。對(duì)于參觀(guān)者而言，其視覺(jué)注意在文物知識(shí)的獲取與記憶過(guò)程中發(fā)揮著極為關(guān)鍵的影響力，是文物知識(shí)能夠被參觀(guān)者接納并學(xué)習(xí)的根本前提。經(jīng)深入調(diào)研與細(xì)致分析后可知，在北方系青銅器文物的展示與傳播工作里，存在著對(duì)個(gè)體注意機(jī)制引導(dǎo)性設(shè)計(jì)缺失的狀況，文物知識(shí)信息的層次較為模糊，這致使參觀(guān)者難以形成長(zhǎng)時(shí)記憶，參觀(guān)體驗(yàn)不佳且收獲感偏低，主要表現(xiàn)在對(duì)視覺(jué)的凸顯性、頻率、指示以及知識(shí)難度等要素的考量不夠周全。

本研究致力于在梳理清晰知識(shí)邏輯架構(gòu)的前提下，綜合運(yùn)用設(shè)計(jì)心理學(xué)、視知覺(jué)以及數(shù)字化相關(guān)的理論與方法，提出具有針對(duì)性、切實(shí)有效的文物知識(shí)傳播策略，以此引導(dǎo)并推動(dòng)客體注意機(jī)制的形成，從而加深文物知識(shí)傳播的深度。

（三）加強(qiáng)數(shù)字交互體驗(yàn)

當(dāng)今數(shù)字時(shí)代，信息技術(shù)呈現(xiàn)出迅猛發(fā)展的態(tài)勢(shì)，智能設(shè)備也得到了極為廣泛的應(yīng)用，這一系列變化有力地推動(dòng)著文博領(lǐng)域踏上轉(zhuǎn)型升級(jí)之路。諸如VR、AR、移動(dòng)APP、體感交互、手勢(shì)識(shí)別以及AIGC技術(shù)等諸多新興的文化傳播形式，正逐步融入到文物數(shù)字化傳播的實(shí)踐當(dāng)中，為廣大受眾營(yíng)造出了更具個(gè)性化、智能化以及沉浸式的文化體驗(yàn)氛圍。借助多元化的展示手段，觀(guān)眾得以深入領(lǐng)略文物所承載的歷史、文化價(jià)值，以及隱匿于文物背后的精彩故事。而文物數(shù)字化交互設(shè)計(jì)巧妙地引入了自然語(yǔ)言處理、手勢(shì)識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別和人臉識(shí)別等先進(jìn)技術(shù)，讓觀(guān)眾能夠運(yùn)用自然語(yǔ)言、手勢(shì)、聲音等直觀(guān)易懂的方式與文物展開(kāi)交互體驗(yàn)，進(jìn)而達(dá)成了文物數(shù)字展示以及價(jià)值深度挖掘的目標(biāo)。

三、北方系青銅器知識(shí)可視化數(shù)字交互設(shè)計(jì)架構(gòu)

目前北方系青銅器文物展示主要是對(duì)展示空間的單一還原，缺少可視化呈現(xiàn)，缺乏與觀(guān)眾深度的互動(dòng)和數(shù)字化交互體驗(yàn)，致使大眾對(duì)文物內(nèi)容的認(rèn)知仍然知之甚少。本文以知識(shí)可視化理論為基礎(chǔ)，對(duì)北方系青銅器文物的文化內(nèi)容、歷史脈絡(luò)、紋樣特征、文物故事等方面進(jìn)行實(shí)地調(diào)研。針對(duì)存在的文物數(shù)字化交互設(shè)計(jì)問(wèn)題，提出了北方系青銅器數(shù)字化交互設(shè)計(jì)架構(gòu)的4個(gè)層次，從知識(shí)層的知識(shí)收集、結(jié)構(gòu)層的知識(shí)構(gòu)建、可視層的知識(shí)傳遞、用戶(hù)層的知識(shí)接收四個(gè)層面探討文物知識(shí)傳播的價(jià)值要點(diǎn)。

（一）知識(shí)層的知識(shí)單元收集

在知識(shí)可視化設(shè)計(jì)中，知識(shí)層作為最根本的起始點(diǎn)，其中知識(shí)單元收集是極為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。就北方系青銅器而言，知識(shí)層主要聚焦于對(duì)其相關(guān)文獻(xiàn)資料展開(kāi)深入調(diào)研，借助知識(shí)單元需求收集、科學(xué)分類(lèi)以及歸納整理這三個(gè)步驟，來(lái)剖析與探尋北方系青銅器的文化特質(zhì)。其一，知識(shí)單元需求收集階段。需廣泛查閱各類(lèi)學(xué)術(shù)論文、專(zhuān)業(yè)專(zhuān)著以及考古報(bào)告等，從中搜集古文獻(xiàn)里的有關(guān)記載，同時(shí)與相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜疫M(jìn)行深度訪(fǎng)談，以此獲取文物知識(shí)。并且，通過(guò)實(shí)地考察博物館與考古遺址，從而獲取第一手資料。其二，知識(shí)單元科學(xué)分類(lèi)環(huán)節(jié)。具體涵蓋以下幾方面：一是歷史與文化背景方面，包括北方系青銅器的起源與演進(jìn)歷程，以及其與中原文化相互交融所產(chǎn)生的影響；二是類(lèi)型與特征方面，即不同類(lèi)型青銅器的形制特點(diǎn)與功能用途，還有材質(zhì)特性、制作工藝以及裝飾風(fēng)格特征；三是分布與出土情況方面，也就是各類(lèi)青銅器的地理分布范圍，主要出土遺址及其對(duì)應(yīng)的考古背景；四是使用與功能方面，即青銅器在當(dāng)時(shí)社會(huì)中的具體用途，如祭祀、禮儀以及日常生活等方面的應(yīng)用，還有社會(huì)結(jié)構(gòu)與青銅器使用之間存在的關(guān)聯(lián)；五是科技與工藝方面，主要涉及北方系青銅器的鑄造技術(shù)、制作工藝以及相關(guān)的技術(shù)革新成果。其三，知識(shí)單元?dú)w納整理步驟。著手建立北方系青銅器電子數(shù)據(jù)庫(kù)，全力挖掘其中的隱性知識(shí)與顯性知識(shí)。制作分類(lèi)圖譜，憑借知識(shí)圖譜能夠直觀(guān)地呈現(xiàn)出不同類(lèi)型青銅器之間的關(guān)系與特征，進(jìn)而為后續(xù)的設(shè)計(jì)階段提供充足的文物知識(shí)樣本資源。

（二）結(jié)構(gòu)層的知識(shí)層次構(gòu)建

在知識(shí)可視化體系里，結(jié)構(gòu)層扮演著極為關(guān)鍵的角色。它以研究對(duì)象所涉及的概念、特征、地域、工藝、功能以及文化等多方面屬性作為基石來(lái)構(gòu)建層次體系，以此明確設(shè)計(jì)的導(dǎo)向，保障研究具備系統(tǒng)性與嚴(yán)密性。結(jié)構(gòu)層充分考量知識(shí)單元的多維特性，針對(duì)所采集的知識(shí)單元展開(kāi)分類(lèi)、萃取與整合，使知識(shí)間的主次關(guān)系得以強(qiáng)化，有力地搭建起知識(shí)單元與知識(shí)集群彼此間的層次架構(gòu)。于知識(shí)傳播進(jìn)程中，構(gòu)建明晰的知識(shí)層次框架意義非凡，因其不但賦予知識(shí)邏輯性，更能把抽象的知識(shí)轉(zhuǎn)化為形象且便于理解的視覺(jué)表征，從而成功吸引受眾目光，助力他們深化理解與記憶。結(jié)構(gòu)層包含幾個(gè)核心要點(diǎn)：一是顯性知識(shí)提取，具體而言，梳理北方系青銅器的歷史脈絡(luò)、主要特征、技術(shù)指標(biāo)以及形態(tài)類(lèi)別等信息，并構(gòu)建相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)；二是隱性知識(shí)挖掘，借助與相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜业难杏懡涣鳎裆婕拔幕?dòng)、文化紐帶以及口述歷史等深層次知識(shí)內(nèi)容，洞悉青銅器鑄造技藝的精細(xì)環(huán)節(jié)、歷史背景的變遷過(guò)程以及社會(huì)功能等層面，進(jìn)而繪制知識(shí)圖譜；三是知識(shí)重組，將顯性與隱性知識(shí)相融合，塑造出有條理的知識(shí)系統(tǒng)。此外，結(jié)構(gòu)層的信息組織形式需依照層級(jí)與重要程度將知識(shí)內(nèi)容有序地展示給觀(guān)眾，以簡(jiǎn)約明晰的方式增強(qiáng)其可讀性與易用性。

（三）可視層的知識(shí)編碼傳遞

可視層的設(shè)計(jì)對(duì)于有效傳達(dá)知識(shí)非常關(guān)鍵，通過(guò)視覺(jué)表征手段將文物知識(shí)進(jìn)行可視化設(shè)計(jì)，將隱性知識(shí)轉(zhuǎn)化為顯性知識(shí)，使得原本難以理解或抽象的內(nèi)容變得更加直觀(guān)。形式、內(nèi)容和效用的融合使得觀(guān)眾能夠更好地理解和吸收信息。其中，形式設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)視覺(jué)符號(hào)的組織和修飾，獨(dú)特視覺(jué)元素來(lái)突出重要信息，使受眾能夠迅速抓住重點(diǎn)；內(nèi)容設(shè)計(jì)側(cè)重于知識(shí)內(nèi)容之間關(guān)系的視覺(jué)呈現(xiàn)，利用結(jié)構(gòu)化的視覺(jué)表征將復(fù)雜信息轉(zhuǎn)化為易于理解顯性知識(shí)，幫助受眾建立知識(shí)框架；效用設(shè)計(jì)關(guān)注學(xué)習(xí)者在解讀視覺(jué)表征時(shí)的效果，確保信息的可讀性和易解性，促進(jìn)觀(guān)眾對(duì)文物知識(shí)的理解和記憶，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

（四）用戶(hù)層的知識(shí)轉(zhuǎn)化接收

在用戶(hù)知識(shí)接收與轉(zhuǎn)化的流程中，虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)可發(fā)揮重要作用。VR 技術(shù)能夠創(chuàng)建虛擬的文物展覽環(huán)境，使用戶(hù)仿若親臨博物館展廳或考古發(fā)掘現(xiàn)場(chǎng)，沉浸感得以顯著增強(qiáng)。以 VR 設(shè)備為例，用戶(hù)可對(duì)文物細(xì)節(jié)進(jìn)行 360 度全方位查看，直觀(guān)感知文物的尺寸、質(zhì)地等特性。而 AR 技術(shù)則可將文物的虛擬信息與現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景相融合，如利用手機(jī)掃描文物復(fù)制品，便能呈現(xiàn)文物原本的色彩，并重現(xiàn)其歷史場(chǎng)景。與此同時(shí)，借助 3D 建模技術(shù)能夠精準(zhǔn)地復(fù)現(xiàn)文物的外觀(guān)與內(nèi)部構(gòu)造，通過(guò)Leap Motion和Unity 3D的連接配置實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的手勢(shì)交互功能，用戶(hù)可對(duì)模型進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、縮放操作，從多種角度對(duì)文物展開(kāi)觀(guān)察，這種交互方式可有效提升用戶(hù)的關(guān)注度和體驗(yàn)度。此外，構(gòu)建文物知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)與智能檢索體系，并結(jié)合數(shù)字化多媒體展示手段，如在文物介紹頁(yè)面嵌入視頻、音頻等元素，能夠拓展豐富的知識(shí)獲取途徑。在視覺(jué)設(shè)計(jì)原理層面，應(yīng)重視信息的層次化設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)字體大小、顏色以及排版的調(diào)整，突出關(guān)鍵文物知識(shí)。同時(shí)，維持視覺(jué)風(fēng)格的統(tǒng)一性，依據(jù)文物的類(lèi)別、年代以及文化背景確定協(xié)調(diào)一致的色彩與圖形元素。例如，針對(duì)北方系青銅器文物知識(shí)的可視化設(shè)計(jì)，可選取深棕、青綠色等古樸色調(diào)作為主色調(diào)，并融入古代青銅器的紋理圖案作為裝飾元素。并且，運(yùn)用視覺(jué)引導(dǎo)手段，如借助線(xiàn)條、箭頭等元素規(guī)劃用戶(hù)的視線(xiàn)走向，使其遵循合理順序接收文物知識(shí)，比如在介紹文物制作工藝時(shí)，利用箭頭指示工藝的先后步驟序列。文物數(shù)字化交互從視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)等多感官通道來(lái)傳遞文化、加強(qiáng)用戶(hù)體驗(yàn)，形成了線(xiàn)下線(xiàn)上、AR/ VR、手勢(shì)交互等多種形式的數(shù)字展示傳播方式，使大眾能夠更系統(tǒng)、全面地體驗(yàn)北方系青銅器的文化魅力。

四、結(jié)語(yǔ)

在數(shù)字化時(shí)代，文物保護(hù)和傳承可以通過(guò)科技創(chuàng)新來(lái)實(shí)現(xiàn)。北方系青銅器文物知識(shí)展示以交互式、體驗(yàn)式、創(chuàng)造式的表達(dá)方式延續(xù)和傳播文物價(jià)值內(nèi)涵，為青銅器文物注入了新的生命力，深度挖掘文物的價(jià)值。從數(shù)字場(chǎng)景的真實(shí)化、交互體驗(yàn)的多模態(tài)的角度增強(qiáng)觀(guān)者的參與度和體驗(yàn)感，有助于從信息層到知識(shí)層、數(shù)字化到智慧化的文物服務(wù)平臺(tái)升級(jí)。進(jìn)一步推進(jìn)北方系青銅器文物知識(shí)的創(chuàng)造性轉(zhuǎn)化和創(chuàng)新性發(fā)展，打造全方位、多角度、多元化的數(shù)字化文物保護(hù)和傳承新模式。

參考文獻(xiàn)：

[1]曹仿桔，吳瓊娟.文化遺產(chǎn)數(shù)字化中的信息與交互設(shè)計(jì)——以中國(guó)傳統(tǒng)村落數(shù)字博物館為例[J].設(shè)計(jì)，2021（22）.

[2]趙國(guó)慶，黃榮懷，陸志堅(jiān).知識(shí)可視化的理論與方法[J].開(kāi)放教育研究，2005（1）.

[3]張會(huì)平，周寧.基于知識(shí)可視化的隱性知識(shí)轉(zhuǎn)換模型研究[J].現(xiàn)代圖書(shū)情報(bào)術(shù)，2007（2）.

[4]陸剛.鄂爾多斯式青銅器動(dòng)物紋造型的起源與北方早期農(nóng)耕文明的關(guān)系[J].美術(shù)大觀(guān)，2020（4）.

[5]張耀月.基于手勢(shì)識(shí)別的博物館虛擬文物交互系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].設(shè)計(jì)，2023（7）.

基金項(xiàng)目：本文系2023年吉林動(dòng)畫(huà)學(xué)院社會(huì)科學(xué)研究課題“基于知識(shí)可視化的北方系青銅器數(shù)字化交互設(shè)計(jì)”（課題編號(hào)：KY23SY09）；2024年吉林省高教科研課題“數(shù)字化時(shí)代視覺(jué)傳達(dá)設(shè)計(jì)教育的創(chuàng)新模式研究”（項(xiàng)目編號(hào)：JG JX24D0733）成果。

作者簡(jiǎn)介：李燦（1994—），女，漢族，內(nèi)蒙古人，碩士，吉林動(dòng)畫(huà)學(xué)院助教，研究方向?yàn)榉沁z文化與數(shù)字創(chuàng)新設(shè)計(jì)、信息與交互設(shè)計(jì)研究；佟可新（1996—），男，滿(mǎn)族，內(nèi)蒙古人，碩士，吉林動(dòng)畫(huà)學(xué)院助教，研究方向?yàn)橐曈X(jué)傳達(dá)設(shè)計(jì)、文博文創(chuàng)設(shè)計(jì)研究。