基于AR技術(shù)的山東省物質(zhì)文化遺產(chǎn)保護(hù)與發(fā)展研究*

王春鵬 閆永根

(青島理工大學(xué),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(fā)祥地,漢代“絲綢之路”的重要源頭,具有豐富的文化遺產(chǎn),可以說優(yōu)秀文化是人類生生不息、發(fā)展壯大的不竭動(dòng)力,也是民族和國家薪火相傳、繼往開來的不竭動(dòng)力[1]。而作為文化表達(dá)最直接、最有效的一種物化形態(tài)——物質(zhì)文化的保護(hù)與發(fā)展成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。傳統(tǒng)MCH的保護(hù)與發(fā)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(duì)MCH的保護(hù)與發(fā)展。但隨著技術(shù)的發(fā)展,AR技術(shù)通過運(yùn)用多媒體、智能交互、實(shí)時(shí)跟蹤及注冊(cè)、傳感等技術(shù)手段,將虛擬信息與真實(shí)場(chǎng)景巧妙融合[2]。利用AR技術(shù)研究物質(zhì)文化遺產(chǎn),建立多維度系統(tǒng)觀,是物質(zhì)文化保護(hù)-傳承-發(fā)掘-開發(fā)的研究新范式。本文從設(shè)計(jì)學(xué)的角度出發(fā),將受眾從專業(yè)機(jī)構(gòu)拓展到公眾認(rèn)知和用戶體驗(yàn),從而建立一套基于AR技術(shù)從數(shù)據(jù)庫建立到可視化方式到人機(jī)交互的框架流程。

1 山東省MCH保護(hù)發(fā)與展現(xiàn)狀及存在問題

1.1 山東省MCH保護(hù)與發(fā)展現(xiàn)狀

(1)新型融資模式。通過建立BT(Build-Transfer,建設(shè)—移交)模式,山東政府創(chuàng)造性的化解了文化產(chǎn)業(yè)融資困難的難題,如通過外包的方式,把文化場(chǎng)館的建設(shè)項(xiàng)目由政府移交給社會(huì)企業(yè),為解決文化產(chǎn)業(yè)融資困難等問題提供了一個(gè)突破口和借鑒方法[3]。也就是說通過引進(jìn)民間資本來增加項(xiàng)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(dú)厚的地理位置,擁有豐厚獨(dú)特的文化旅游資源,依托這些優(yōu)勢(shì)山東省打造了各個(gè)城市的文化品牌；如泰山文化—泰安、泉水文化—濟(jì)南、儒家文化—濟(jì)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(shù)字化。隨著社會(huì)的發(fā)展,國家的文化體系建設(shè)逐年完善。在公共文化體系中,博物館是十分重要的一環(huán),博物館的數(shù)字化建設(shè)提上日程,支持使用VR、AR等新興技術(shù)來加強(qiáng)公共文化體系的建設(shè)。山東省積極響應(yīng)國家號(hào)召,從2012年起,山東省文物局先后對(duì)山東省的文物信息進(jìn)行了專用數(shù)據(jù)庫的建設(shè)、對(duì)山東數(shù)字化博物館的建設(shè)提案進(jìn)行探討以及對(duì)山東數(shù)字化博物體系研究等；“文物山東”作為擁有龐大數(shù)據(jù)量、多功能、良好交互的開放式山東省可移動(dòng)文物平臺(tái)完成上線；可實(shí)現(xiàn)虛擬展廳、查看藏品、文物百科等,同時(shí)建立了山東省近萬件3D數(shù)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(gè)博物館提供了為社會(huì)服務(wù)和展示本館發(fā)展成就的窗口。

1.2 山東省MCH保護(hù)與發(fā)展存在的問題

(1)開發(fā)與發(fā)展方向的局限性。在開發(fā)山東省豐厚的物質(zhì)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(chuàng)+博物館展示的模式,視野狹窄,因而對(duì)MCH的認(rèn)識(shí)和理解不夠全面；從而造成在物質(zhì)文化資源基礎(chǔ)上開發(fā)的文創(chuàng)產(chǎn)品缺乏文化體驗(yàn)感,另外其交互性和娛樂性也不強(qiáng),產(chǎn)品缺乏文化消費(fèi)的功能和屬性,尤其難以引起年輕人的文化消費(fèi)興趣。(2)展示宣傳的片面性。傳統(tǒng)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(tǒng)展示方式種類少、創(chuàng)意低、交互體驗(yàn)差,因而難以吸引大眾。(3)數(shù)據(jù)庫不完整。由于研究MCH的特殊點(diǎn)：“跨越現(xiàn)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(zhì)遺存時(shí),由于同時(shí)代各遺存之間的密切關(guān)系及物質(zhì)遺存的不完整性等局限性,以此來探索人類以往的社會(huì)歷史規(guī)律是困難的,這就需要更完善的數(shù)據(jù)庫,交互體驗(yàn)更好的應(yīng)用程序。(4)缺乏創(chuàng)新意識(shí)。實(shí)現(xiàn)文化的可持續(xù)發(fā)展關(guān)鍵在于文化創(chuàng)新,實(shí)現(xiàn)文化創(chuàng)新的關(guān)鍵在于充分理解文化內(nèi)涵才能實(shí)現(xiàn)全民性的文化生產(chǎn)力解放。對(duì)華夏傳統(tǒng)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(chuàng)造出全新的東西來。因而要在對(duì)傳統(tǒng)文化消化吸收的基礎(chǔ)上,繼而發(fā)揮傳統(tǒng)文化的特性實(shí)現(xiàn)文化創(chuàng)新應(yīng)用。

2 基于AR技術(shù)的信息可視化框架構(gòu)建

2.1 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù),作為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(Virtual Reality,簡(jiǎn)稱VR)的擴(kuò)展,是將文字、圖形圖像、視頻、音頻等內(nèi)容通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬仿真后,隨后代入到真實(shí)環(huán)境中。真實(shí)環(huán)境和虛擬圖像重疊后,能夠在統(tǒng)一的畫面及空間中同時(shí)展示,實(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)空間的情景增強(qiáng)[5]。AR的技術(shù)手段和實(shí)現(xiàn)方式和VR技術(shù)有所不同。通過AR實(shí)現(xiàn)信息可視化,讓虛擬裝備、遠(yuǎn)程指導(dǎo)、智能生產(chǎn)等生方法都將不再是幻想。可以預(yù)見到在不久的將來在醫(yī)療、教育、考古、文物保護(hù)等領(lǐng)域,AR必將大綻光彩。

2.2 信息數(shù)據(jù)庫的建立

文化遺產(chǎn)根據(jù)存在形式,分為物質(zhì)文化遺產(chǎn)和非物質(zhì)文化遺產(chǎn),而物質(zhì)文化遺產(chǎn)也可成為有形文化遺產(chǎn)。《保護(hù)世界文化和自然遺產(chǎn)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(dòng)的產(chǎn)物,MCH是由人類創(chuàng)造的具體物質(zhì),也因此隨著時(shí)間的推移,這些物質(zhì)遺存具有脆弱性、不可再生性、不完整性等特點(diǎn)。保護(hù)物質(zhì)文化遺產(chǎn)不僅是維護(hù)人類文化多樣性,還要透過揭示、研究遺存及其呈現(xiàn)的“時(shí)空矛盾”[6],對(duì)物質(zhì)遺存進(jìn)行解碼,從而跨越時(shí)間的限制拉近與歷史的距離,解決人類的起源、發(fā)展及規(guī)劃的問題。

保護(hù)物質(zhì)文化遺產(chǎn)是一項(xiàng)多學(xué)科交融的課題,但在山東省乃至全國與物質(zhì)文化遺產(chǎn)相關(guān)的產(chǎn)業(yè)往往是“閉門造車”,各行業(yè)融合發(fā)展的意識(shí)差[7]。博物館從業(yè)者對(duì)博物館文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)的內(nèi)容、形式理解狹隘且我國博物館強(qiáng)調(diào)公益性,內(nèi)部體制機(jī)制和從業(yè)人員思想觀念上的束縛和制約[8],導(dǎo)致我國博物館在發(fā)展文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)的道路上不敢用文物資源、不會(huì)用文物資源；設(shè)計(jì)師對(duì)文創(chuàng)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)更強(qiáng)調(diào)其商業(yè)性,缺乏內(nèi)涵及對(duì)物質(zhì)遺存的理解,造成文創(chuàng)產(chǎn)品的大眾化,千篇一律,缺少深層的文化特征；而考古學(xué)家則專注于發(fā)現(xiàn)新的歷史遺跡。

由于物質(zhì)遺存自身特點(diǎn)和社會(huì)發(fā)展的制約,保護(hù)物質(zhì)文化遺產(chǎn)這一多學(xué)科融合,關(guān)聯(lián)性強(qiáng)的課題未能得到良性發(fā)展。因此建立一個(gè)維基、開源式的數(shù)據(jù)庫可以較好的解決上述問題。首先,數(shù)據(jù)庫的建立分為學(xué)者、考古學(xué)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(gè)模塊均允許用戶的上傳、下載和修改但會(huì)提高普通用戶修改信息的權(quán)限從而提供維基模式的數(shù)據(jù)庫,從而改變大眾由被動(dòng)的接收數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為主動(dòng)的高效交互數(shù)據(jù)；不僅可以讓各學(xué)科對(duì)保護(hù)發(fā)展物質(zhì)文化遺產(chǎn)的做法及想法產(chǎn)生交融,也可以讓大眾參與進(jìn)來,激發(fā)用戶對(duì)文化遺產(chǎn)的積極情感。

2.3 可視化

數(shù)據(jù)庫建立應(yīng)以促進(jìn)各學(xué)科的交叉融合為基礎(chǔ),引領(lǐng)全民參與,而將數(shù)據(jù)庫中的信息具象化、生動(dòng)化、易理解再進(jìn)一步的可視化則需要AR技術(shù)帶來真實(shí)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(shí)世界相融合更注重真實(shí)感,可以說AR的實(shí)現(xiàn)技術(shù)更困難,而提高真實(shí)感的體驗(yàn)可以從以下兩點(diǎn)入手：

(1)虛擬信息和真實(shí)世界的無縫結(jié)合；首先,獲取當(dāng)真實(shí)世界的空間數(shù)據(jù),從而對(duì)虛擬信息進(jìn)行定位并確定其具體位置,這個(gè)過程被成為配準(zhǔn)。虛擬信息的位置和現(xiàn)實(shí)世界的位置是相對(duì)的,位置的不停變動(dòng)需要AR對(duì)現(xiàn)實(shí)世界實(shí)時(shí)檢測(cè),這個(gè)過程稱為跟蹤；跟蹤技術(shù)是配準(zhǔn)的基礎(chǔ),做好跟蹤才能配準(zhǔn)準(zhǔn)確,從而營造真實(shí)的位置感。(2)合并技術(shù)；虛擬信息與現(xiàn)實(shí)世界的遮擋關(guān)系、光照、色調(diào)以及模型的真實(shí)程度都是影響真實(shí)感的重要因素。

AR技術(shù)不僅成為展示、傳播的新方向,還帶來了全新的交互體驗(yàn),但對(duì)AR的開發(fā)要避免固化思維,只有為用戶帶來更多的體驗(yàn)和趣味才能引起更多人的關(guān)注,這就需要多元化的可視化方式,例如AR類的互動(dòng)游戲、AR與當(dāng)下小視頻的結(jié)合、AR彩蛋等。事實(shí)上AR的出現(xiàn)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(tǒng)信息傳達(dá)思想,了解MCH的特點(diǎn)并選擇適當(dāng)?shù)拿襟w形式進(jìn)行有效的信息傳達(dá)。

2.4 人機(jī)交互

人機(jī)交互是指用戶通過不同的信號(hào)形式實(shí)現(xiàn)與機(jī)器的信息交換,是一門涉及心理學(xué)、行為學(xué)和社會(huì)學(xué)等不同領(lǐng)域的理論,在實(shí)踐方面強(qiáng)調(diào)設(shè)備對(duì)人的反饋?zhàn)饔煤腿藢?duì)信息的處理；在技術(shù)層面,涉及計(jì)算機(jī)、界面表現(xiàn)和語意傳達(dá)等多環(huán)節(jié)；還包括對(duì)使用場(chǎng)景的分析,對(duì)人的行為研究等?，F(xiàn)今的MCH展示、傳播的手段有限,并不重視交互設(shè)計(jì)。

基于AR的展示方式帶來了更多的互動(dòng)可能性和趣味性而與傳統(tǒng)的交互方式相比,用戶通過設(shè)備識(shí)別圖像進(jìn)而抓取目標(biāo)數(shù)據(jù)庫,再通過信息可視化反饋到設(shè)備上；這一系列的過程繁瑣而有序,致使人機(jī)交互的復(fù)雜程度是隱性的,因此在人機(jī)交互設(shè)計(jì)中每一環(huán)節(jié)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(duì)AR的交互設(shè)計(jì)建立一個(gè)由外層、中層、深層三個(gè)層次構(gòu)成的需求模型,外層即交互設(shè)計(jì)的物理層面,這一層面主要是人與機(jī)器的相互作用、人所處的環(huán)境?？赏ㄟ^視覺設(shè)備、聽覺設(shè)備甚至是觸覺設(shè)備等為AR帶來更真實(shí)的交互體驗(yàn),并營造更有利于展示AR的環(huán)境；中層即交互設(shè)計(jì)的物心結(jié)合層也可稱為認(rèn)知層,這一層是連接用戶和系統(tǒng)的層面,讓用戶了解系統(tǒng),操作機(jī)器,比如一間教室從前往后三排燈,由三個(gè)并列的開關(guān)控制,根據(jù)人的本能認(rèn)知往往開一個(gè)開關(guān)是第一排燈亮起相反的確實(shí)最后一排等亮了。這一不對(duì)應(yīng)的交互影響了人的操作,因此在這一層面,交互設(shè)計(jì)要消除陌生感和認(rèn)知鴻溝；深層即交互設(shè)計(jì)中人的內(nèi)心層,也可稱為情感層,它包括人的價(jià)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(xí)慣,這都要是交互設(shè)計(jì)需要考慮的點(diǎn),不僅如此拙劣的交互設(shè)計(jì)會(huì)讓人產(chǎn)生挫敗感和憤怒,讓人產(chǎn)生無助和絕望的心情,這就要求在交互設(shè)計(jì)中需要考慮每一個(gè)細(xì)節(jié)以讓用戶獲得輕松愉快的交互體驗(yàn)。通過對(duì)每個(gè)層面的梳理防止每個(gè)環(huán)節(jié)隱性交互的遺漏,提升交互體驗(yàn)。

3 結(jié)論

在世界全球化的今天,地球村的形成是一個(gè)趨勢(shì),而在這個(gè)趨勢(shì)下,文化的多樣性就顯得尤為重要,不僅是文明發(fā)展的動(dòng)力,更是一個(gè)民族發(fā)展的核心是民族的靈魂。而物質(zhì)文化作為文化表達(dá)最直接、最有效的一種物化形態(tài),其重要性不言而喻。而通過AR關(guān)鍵技術(shù),嘗試建立物質(zhì)文化資源數(shù)字化保護(hù)、資源開發(fā)的數(shù)據(jù)庫研究平臺(tái),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(shù)的數(shù)字化平臺(tái)系統(tǒng)貫穿保護(hù)、展示、開發(fā)全過程,不僅有利于保護(hù)和修復(fù),能交互式生動(dòng)展示產(chǎn)品,更有利于提取文化基因。從而促進(jìn)山東省物質(zhì)文化遺產(chǎn)的可持續(xù)保護(hù)與發(fā)展。