基于擴展現(xiàn)實技術(shù)的博物館導(dǎo)覽應(yīng)用研究

李一澤 李棟寧

摘要：分析擴展現(xiàn)實在博物館導(dǎo)覽中的設(shè)計理念，討論博物館導(dǎo)覽在擴展現(xiàn)實理論介入下的多模態(tài)及數(shù)字化交互虛擬的設(shè)計特點。文章首先對擴展現(xiàn)實的概念進行闡述，總結(jié)傳統(tǒng)博物館導(dǎo)覽的單一及固定性問題，并通過案例展示擴展現(xiàn)實技術(shù)在博物館導(dǎo)覽的應(yīng)用即讓觀者參與到同展品的多維虛擬交互中，并對抗博物館疲勞。擴展現(xiàn)實導(dǎo)覽可塑造的博物館導(dǎo)覽互動式設(shè)計理念，即技術(shù)不可見、疊加虛擬的情境、自然多模態(tài)交互為用戶及設(shè)計者提供了更多參與可能。XR和博物館導(dǎo)覽的融合一方面為博物館游客提供了更有效的知識獲取實現(xiàn)高質(zhì)量的娛樂，多維度滿足參與者的需求；另一方面，探索數(shù)字化博物館導(dǎo)覽的互動設(shè)計、多模態(tài)交互使得博物館掙脫原有導(dǎo)覽模式，提供了廣闊設(shè)計空間。

關(guān)鍵詞：擴展現(xiàn)實 博物館導(dǎo)覽 互動設(shè)計理念 博物館疲勞 多模態(tài)交互

中圖分類號：J0-03 文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1003-0069（2023）19-0049-04

Abstract：To analyze the design concept of extended reality in museum Tours and discuss the characteristics of multi-modal and digital interactive virtual design of museum Tours under the intervention of extended reality theory.This paper first expounds the concept of extended reality，summarizes the single and fixed problems of traditional museum Tours，and analyzes the application of extended reality technology in museum Tours through case studies to enable visitors to participate in multi-dimensional virtual interaction and the integration of exhibits，and combat museum fatigue.The interactive design concept of museum tour can be shaped by the extension of reality tour，that is，technology invisible，superposed virtual situation，natural multi-modal interaction provides more possibilities for users and designers to participate in.On the one hand，the integration of XR and museum tour can provide museum visitors with more effective knowledge acquisition and achieve high-quality entertainment，and meet the needs of participants in multiple dimensions. On the other hand，exploring the interactive design and multi-mode interaction of digital museum Tours makes museums break away from the original tour mode and provide a broad design space.

Keywords：Extended reality Museum Tours Interactive design concept Museum fatigue

引言

隨著元宇宙概念的流行，研究者對虛擬技術(shù)在文化生活中應(yīng)用中的探尋又一次深入。擴展現(xiàn)實大背景下能夠突破二維媒介的限制和現(xiàn)實世界的桎梏，使人們可以更加充分地發(fā)揮想象力，將虛擬的景、物進行“數(shù)字實體化”模擬以產(chǎn)生逼真的體驗感[1]。博物館導(dǎo)覽的設(shè)計理念、設(shè)計原則和展示方法等也將隨著擴展現(xiàn)實等虛擬技術(shù)的發(fā)展迎來新的機遇與挑戰(zhàn)。在數(shù)字時代下，博物館人應(yīng)以更多元的眼光審視博物館的定位和展示形式。而數(shù)字和虛擬技術(shù)在文化領(lǐng)域的應(yīng)用，形成了不同于傳統(tǒng)形式文化傳播的趨勢。國家對文化傳播領(lǐng)域的數(shù)字化建設(shè)和人們對沉浸式博物館觀覽體驗的訴求，使得擴展現(xiàn)實逐漸走進博物館。

一、XR技術(shù)簡介及發(fā)展

1991 年，威克科夫（Wyckoff，C. W.）與曼恩等合作，將高動態(tài)范圍圖像處理技術(shù)與VR、AR技術(shù)結(jié)合，研制出能夠顯示XR視覺畫面的頭戴式顯示設(shè)備，提升感官能力[2]。擴展現(xiàn)實是虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實、混合現(xiàn)實等虛擬數(shù)字技術(shù)的集合，可以是圖1中“真實——虛擬連續(xù)體”上的任何一點，為使用者帶來真實與虛擬結(jié)合、人機與人境交互的環(huán)境，并力求建立一個虛擬與真實完全交融的世界。與當(dāng)下的VR、AR、MR相比，擴展現(xiàn)實更強調(diào)于虛擬世界與現(xiàn)實世界的彌合，以及縮小人們、信息和體驗之間的距離壁壘。XR技術(shù)具有情境感知、感覺代入、自然交互和編輯現(xiàn)實等特征[3]。

真實與虛擬之間的這種交集為XR應(yīng)用程序提供了大量機會，力圖創(chuàng)造一個無界限的虛擬真實空間，從而在其中進行交互和創(chuàng)新。在計算機圖形仿真技術(shù)的發(fā)展下，VA、MR和AR是XR技術(shù)概念的主體，這幾項技術(shù)概念都致力于為用戶提供虛擬世界的體驗，使得數(shù)字虛擬信息在不同程度上同現(xiàn)實環(huán)境交融。

虛擬現(xiàn)實旨在創(chuàng)造一個完全沉浸環(huán)境，為用戶提供頭戴式新式設(shè)備及手柄以達到視、聽、觸覺等感官的完全模擬，為參與者設(shè)計了一個全新的環(huán)境，創(chuàng)造了極度真實的沉浸感，是完全沉浸下的虛擬及對現(xiàn)世的模擬和再現(xiàn)；增強現(xiàn)實是現(xiàn)實環(huán)境的數(shù)字信息增強，將以現(xiàn)實為基準(zhǔn)的數(shù)字虛擬圖像疊加或融合到裸眼現(xiàn)實，多借助智能手機或增強現(xiàn)實眼鏡；混合現(xiàn)實是介于增強現(xiàn)實與虛擬現(xiàn)實之間的虛擬形式，開啟了參與者、數(shù)字信息和物理生活界之間的多維互動。

數(shù)字技術(shù)的交叉融合趨勢使得虛擬技術(shù)與現(xiàn)實生活之間的界線逐步隱隱。在未來可預(yù)見的是一個同生活高度交融的虛實現(xiàn)實互動空間。但是，現(xiàn)階段的虛擬技術(shù)及應(yīng)用仍是基于計算機圖形學(xué)下的以視覺感知為主的互動方式，在設(shè)計體驗和交互方面仍有局限之處，無論是技術(shù)發(fā)展趨勢還是現(xiàn)實需求，都為擴展現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展和實踐奠定了基礎(chǔ)。

二、博物館導(dǎo)覽現(xiàn)有模式及數(shù)字化探索

博物館在根據(jù)自身展示特點及訴求設(shè)計出符合展區(qū)的主題內(nèi)容相應(yīng)導(dǎo)覽方式，以便參觀者在進入博物館時了解該博物館的優(yōu)勢特色和重點展示區(qū)域，以對抗參觀者在面對龐雜的博物館展示內(nèi)容而出現(xiàn)的博物館疲勞。而博物館導(dǎo)覽的形式則是根據(jù)時代背景下，技術(shù)的發(fā)展不斷迭代更新，以尋求最佳導(dǎo)覽模式，滿足人們的參觀需求。

（一）博物館導(dǎo)覽現(xiàn)狀

博物館作為一個城市歷史文化及知識傳播集散中心，其導(dǎo)覽方式為前來參觀的眾多參觀者展示了項新技術(shù)在導(dǎo)覽領(lǐng)域所帶來的革新[4]。目前博物館導(dǎo)覽主要形式為文字展簽、人工講解、語音工具導(dǎo)覽和智能手機導(dǎo)覽。

1.展簽介紹。大部分博物館仍舊采用文字信息來傳遞展品信息，展簽介紹也是博物館必不可少的導(dǎo)覽形式[4]，如博物館的宣傳冊、展品介紹等。文字展簽有著易傳播、易制作的特點，用中肯的文字為博物院提供了最直接簡潔的介紹。

2.人工講解導(dǎo)覽。博物館的人工講解分為場館提供的人工講解和志愿者講解。博物館提供的人工講解員可以滿足參觀者對講解專業(yè)性、實時互動的需求，且有固定講解時間；但節(jié)假日期間客流量大。對于參觀者來說，人工講解導(dǎo)覽存在著參與時間固定、行動空間受限等弊端。

3.語音導(dǎo)覽系統(tǒng)。博物館及大型園區(qū)都配有一定份額的語音導(dǎo)覽系統(tǒng)，即語音導(dǎo)覽租賃器。目前活躍在各大博物館的自動感應(yīng)語音導(dǎo)覽器只能提供聽覺體驗。并且這種租賃形式的導(dǎo)覽系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)內(nèi)容更新不及時，感應(yīng)遲鈍，體驗單一，沒有和館藏的實物形成很好的對應(yīng)關(guān)系。雖然靈活性較人工講解方式有所提升，但對于館方來說，存在成本高，數(shù)量有限，定點取還、衛(wèi)生等問題。

4.智能手機導(dǎo)覽。隨著智能手機的普及，博物館積極利用這一條件，將博物館導(dǎo)覽的內(nèi)容以App或小程序的方式提供給參觀者，讓參觀者自行操作，運用了參觀者自身攜帶的工具，保證了便捷性。但是大多數(shù)博物館在內(nèi)容上，只是將展品介紹和語音導(dǎo)覽系統(tǒng)的內(nèi)容平移至手機平臺上，并沒有真正意義上的技術(shù)融合和創(chuàng)新。同時，單純的智能手機導(dǎo)覽割裂了參觀者與博物館之間的關(guān)系，無法滿足參觀者沉浸觀覽的訴求。

傳統(tǒng)導(dǎo)覽模式的諸多問題使得博物館工作人員越來越重視智能導(dǎo)覽系統(tǒng)和數(shù)字化導(dǎo)覽模式在導(dǎo)覽服務(wù)中的重要作用[5]。參觀者更傾向于能提供參與感、沉浸感的博物館導(dǎo)覽方式，通過數(shù)字虛擬技術(shù)和博物館導(dǎo)覽融合，將博物館內(nèi)容轉(zhuǎn)化為具有設(shè)計美感和互動體驗的展示，讓參觀者在數(shù)字虛擬技術(shù)的博物館導(dǎo)覽下重塑對其內(nèi)容的認(rèn)知，形成互動式、沉浸式的觀覽體驗。

（二）博物館的XR融合與初探

諾貝爾獎獲得者小說家奧漢·帕穆克稱博物館為“時間轉(zhuǎn)化為空間的地方”。虛擬技術(shù)為博物館時空轉(zhuǎn)換提供了可能。目前，我國在將擴展現(xiàn)實介入博物館導(dǎo)覽中不斷尋求融合與探索。

2021年的三星堆考古挖掘從考古到研究，每一次都引發(fā)了大家對三星堆遺址的討論。三星堆遺址區(qū)建設(shè)三星堆奇幻夜沉浸式考古體驗館，預(yù)計不久將會對公眾開放。在考古發(fā)掘現(xiàn)場，三星堆奇妙夜首次融合創(chuàng)新3D全息和XR擴展現(xiàn)實技術(shù)，以Hirender全媒體總控系統(tǒng)連接9臺投影機輸出9路2K信號，實地呈現(xiàn)沉浸式場景[6]。央視記者體驗三星堆奇幻夜，與古蜀文明三星堆出土青銅文物的共舞，如圖2，為XR技術(shù)打造的無界限博物館造勢。

2020年，良渚古城遺址打造“AR智慧導(dǎo)覽”項目，于國慶前夕在良渚博物院和良渚古城遺址正式上線。就全球范圍而言，良渚博物院的AR導(dǎo)覽系統(tǒng)屬于第一個讓AR眼鏡真正在館內(nèi)導(dǎo)覽系統(tǒng)投入運作的項目。良渚博物院和良渚古城遺址基于Rokid Glass 2的AR智慧導(dǎo)覽系統(tǒng)具備第一視角、交互自然、可穿戴、個性化等特點，能夠為游客帶來AR特效、數(shù)字沙盤、AR地圖導(dǎo)覽、虛擬導(dǎo)游等虛實結(jié)合的功能體驗[7]。在良渚博物院內(nèi)進行的AR多媒體呈現(xiàn)，例如，參觀者從增強現(xiàn)實眼鏡觀看展品鳥立高臺符玉璧時，就會有線條式小鳥形象從玉璧中飛舞而出，如圖3；在面積廣闊的遺址公園提供了AR的地圖導(dǎo)覽和虛擬導(dǎo)游，將5000年前的建筑重新呈現(xiàn)在參觀者的眼前，如圖4。

擴展現(xiàn)實技術(shù)給博物館導(dǎo)覽帶來了新生，在真實環(huán)境中展示虛擬信息，將博物館導(dǎo)覽展示進行三維模型的可視化；同時，參觀者可以各種方式與數(shù)字展示模型進行互動，將跨越千年時間的展品以空間線條、圖形的現(xiàn)實呈現(xiàn)，將巨大空間園區(qū)的地圖以圖式的方式顯現(xiàn)，使博物館導(dǎo)覽以沉浸式、趣味式和參與式的形式進行展示。

三、擴展現(xiàn)實的運用在博物館導(dǎo)覽中的優(yōu)勢

（一）對抗博物館疲勞

1916年，吉爾曼提出了“博物館疲勞（Museum fatigue）”這一概念?！安┪镳^疲勞”，主要指觀眾在參觀過程中逐漸出現(xiàn)的精力耗竭，注意力渙靛，認(rèn)識活動機能衰退和產(chǎn)生疲勞感的現(xiàn)象[8]。嚴(yán)建強在其《“博物館疲勞”及其對策》中，總結(jié)出4個應(yīng)對策略——節(jié)能原則、恢復(fù)原則、參與原則、誘導(dǎo)原則，即生理上的節(jié)能恢復(fù)，精神上的參與誘導(dǎo)。由此展開了博物館隨著數(shù)字虛擬技術(shù)發(fā)展而對抗“博物館疲勞”這個核心痛點帶來的一次次博物館導(dǎo)覽革新。

從20世紀(jì)80年代開始，博物館“以物為核心向以人為核心”的轉(zhuǎn)變發(fā)展，以人為本的導(dǎo)覽模式越來越成為博物院關(guān)注的話題[5]。從參觀者角度出發(fā)，博物館導(dǎo)覽強調(diào)沉浸介入和互動溝通的新博物館導(dǎo)覽形式，新媒體的加入一定程度為觀眾的參觀過程增加了趣味，在為用戶帶來新鮮感的同時，也激發(fā)了用戶的好奇心和探索欲。而好奇心和探索欲，則是對參與者在博物館中的參與誘導(dǎo)，從精神上對抗博物館疲勞的最佳方式。博物館疲勞是影響參與者持續(xù)以高注意力參觀博物館的首要因素，并極大削弱了參與者的學(xué)習(xí)觀覽體驗。

目前博物館部門也出臺了不少舉措減少“博物館疲勞”的現(xiàn)象，比如安排清晰游覽路線、強化博物館環(huán)境、提升博物館用戶交互體驗、增強展示傳播效果等。而XR是一個集成的虛擬技術(shù)概念，XR介入下的博物館導(dǎo)覽可以集合視覺、聽覺、數(shù)字圖像、交互、三維虛擬展示等多種媒介手段，讓博物館導(dǎo)覽中的信息傳達和館藏展示發(fā)揮到最大，打破了傳統(tǒng)導(dǎo)覽模式中玻璃罩下的“第四堵墻”，用戶通過三維模型展示，隨心所欲觀察，共同構(gòu)建互動式、參與式、沉浸式的博物館導(dǎo)覽，即跨空間展示、高成效參與。

（二）從“人機交互”到“人境交互”

數(shù)字技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，使得博物館人開始探索博物館導(dǎo)覽、展品展示同參觀者之間的雙向溝通。各種數(shù)字多媒體互動展示形式，虛擬現(xiàn)實，增強現(xiàn)實等技術(shù)在博物館導(dǎo)覽中的應(yīng)用逐漸興起；從交互形態(tài)來看，互動導(dǎo)覽，定位導(dǎo)覽等模式也提升了導(dǎo)覽的體驗，讓參觀者不再局限于被動接收信息，不再受限于傳統(tǒng)導(dǎo)覽方式的單向性信息獲取，追求一種雙向的互動。以展品為中心的展示方式被改變，博物館不存在固定的游覽路線，而是把主動權(quán)歸還給觀眾，觀眾通過探索空間和事物，以自己的方式去感受博物館和展品。交互式的展示設(shè)計拋棄了傳統(tǒng)展示方式的玻璃外罩和觀看距離，展現(xiàn)出一種毫無保留的真實感，增加了觀眾 和展品之間的交流互動[9]。

XR在沉浸式的導(dǎo)覽模式中的應(yīng)用正是為了打通觀者與博物館展陳之間的“第四堵墻”。目前，大多數(shù)虛擬技術(shù)支持下的博物館導(dǎo)覽都帶有強烈的機械性，虛擬技術(shù)的運用和沉浸導(dǎo)覽之間的割裂，例如虛擬現(xiàn)實的頭盔、手柄，增強現(xiàn)實的智能手機、眼鏡，博物館導(dǎo)覽的虛擬技術(shù)的體驗大多基于設(shè)備，依舊在人機交互甚至沒有交互的狀態(tài)。XR的主要目的是拓寬人類經(jīng)驗，特別是存在感和認(rèn)知的獲得[10]。擴展現(xiàn)實的一大發(fā)展特點就是技術(shù)不可見，打破傳統(tǒng)博物館帶來的空間界限，并嘗試構(gòu)建新的博物館導(dǎo)覽敘事語言，即人境交互。這種現(xiàn)實主義的互動將把被動博物館的參觀者重塑為積極參與者，從而支持他們在XR環(huán)境中的存在，并實現(xiàn)更好的知識轉(zhuǎn)移和更高的交流享受。

四、融合與重置：XR介入下的博物館導(dǎo)覽方式

（一）技術(shù)不可見

在XR技術(shù)中，“減少真實性”用于表示環(huán)境中真實部分的衰落及其與虛擬部分的替換?？纱┐饔嬎銠C的先驅(qū)史蒂夫·曼（Steve Mann）提出了“模擬現(xiàn)實”的概念，并描述了一種可以隨意移除常規(guī)現(xiàn)實中某些不想要的方面的現(xiàn)實。減少技術(shù)性被認(rèn)為是AR和 MR的一個子領(lǐng)域，并已成為重要概念。XR介入下的博物館導(dǎo)覽超越硬件和軟件，其互動設(shè)計系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分不局限于設(shè)備和使用平臺，而力求將參與者的感知、認(rèn)知、美學(xué)、情感、觸覺、體現(xiàn)、語境（空間）、情境（時間）和文化等視為有目的的設(shè)計。參觀者初次游覽時，對展館空間不熟悉，單純依靠展簽宣傳冊與指示牌引導(dǎo)參觀的無規(guī)劃且繁瑣的弊端，導(dǎo)致參觀體驗不完整順暢。而隨著XR技術(shù)逐漸變得越來越具有沉浸感和現(xiàn)實感，它們有能力改變信息傳遞和消費的方式。簡言之，將真實世界和虛擬世界結(jié)合起來，并提供一種無法完全從真實或虛擬內(nèi)容中獲得的統(tǒng)一體驗，實現(xiàn)人境交互。

（二）疊加虛擬情境

XR旨在將分層對象與沉浸式數(shù)字世界融合到現(xiàn)實世界中，允許用戶參與在數(shù)字環(huán)境甚至真實物理世界中不可能參與的活動，從而使XR能夠達到第二個“現(xiàn)實”（擴展），專注于將每個啟用者的異構(gòu)交互層編織在一起，以提供獨特的體驗，即在同一時間將用戶集成到同一空間中。

例如，國內(nèi)虛擬現(xiàn)實頭部企業(yè)當(dāng)紅齊天團隊在山西平遙古城參與設(shè)計的平遙科技藝術(shù)博物館，如圖5，利用多種數(shù)字虛擬技術(shù)手段，如擴展現(xiàn)實技術(shù)、反重力水流裝置、數(shù)字影像融合、交互設(shè)計、激光成像環(huán)境營造等，將平遙當(dāng)?shù)貧v史與藝術(shù)文化融入多種數(shù)字技術(shù)形式中，帶參與者從不同的時間、空間維度沉浸式地體驗平遙，多維度多感官參與下的博物館導(dǎo)覽，融合疊加真實的虛擬場景和角色，更加生動地表現(xiàn)平遙文化與三晉文化。

（三）自然多模態(tài)交互

用戶交互應(yīng)該是多模態(tài)的，多感官參與的，如同在現(xiàn)實世界中的親歷體驗，自然地以語音、手勢、嗅覺、聽覺等甚至情感為特征。如湖北博物館就選擇虛擬現(xiàn)實技術(shù)擴展博物館手勢互動導(dǎo)覽形式，即提供參與者VR手柄，使其親歷戰(zhàn)國樂師演奏曾侯乙編鐘的體驗；華強北博物館在2021年5月舉行以“深聲不息”為主題的聲音互動展覽，如圖6，前期其主創(chuàng)團隊收集參與者與聲音相關(guān)的物品或回憶故事，并以此為展覽的展品，以聲音為線索回溯歷史，喚起參與者對深圳這個城市的認(rèn)同感和同理心。這是一場打破傳統(tǒng)展覽模式的旅程，參與者即設(shè)計者。這場“深聲不息”的展覽以聲音+視覺的互動展示方式，探尋與關(guān)注深圳的時代聲音，保留與收藏關(guān)于這個城市的記憶。