增強現(xiàn)實交互技術(shù)在歷史博物館中的應(yīng)用

摘 要：隨著數(shù)字多媒體技術(shù)的飛速發(fā)展，增強現(xiàn)實（AR）憑借其虛實結(jié)合、實時交互等特點在諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。將AR技術(shù)引入博物館尤其是歷史類博物館，可以極大豐富展示手段，拓展信息量，增強觀眾互動參與度，提升觀眾沉浸式體驗，對于傳承歷史文化、弘揚民族精神、提高博物館社會教育功能與文化服務(wù)水平具有重要意義。文章在梳理AR技術(shù)發(fā)展及其在博物館中的應(yīng)用的基礎(chǔ)上，重點探討了AR交互技術(shù)在歷史博物館陳列展覽、教育講解、觀眾體驗等方面的具體應(yīng)用，并對其面臨的問題與發(fā)展前景進行分析，以期為歷史博物館引入AR交互技術(shù)提供參考。

關(guān)鍵詞：增強現(xiàn)實；歷史博物館；交互技術(shù)；應(yīng)用研究

DOI：10.20005/j.cnki.issn.1674-8697.2024.20.022

0 引言

博物館承載著收藏、研究、展示和傳播人類物質(zhì)與精神遺產(chǎn)的重要職責，在傳承中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化、提高全民族文化素養(yǎng)、促進社會文明進步等方面發(fā)揮著不可替代的作用。然而，傳統(tǒng)博物館受限于展示手段單一、知識獲取被動、觀眾互動參與度低等問題，傳播效果與社會影響力仍有較大提升空間。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字多媒體技術(shù)為破解博物館發(fā)展瓶頸、推動博物館轉(zhuǎn)型升級提供了新的可能。增強現(xiàn)實技術(shù)作為近年來興起的前沿科技，通過計算機視覺、實時跟蹤、三維建模等手段將虛擬信息無縫融合到真實環(huán)境中，具有沉浸性強、實時交互性好等優(yōu)勢，在工業(yè)制造、醫(yī)療教育、文化旅游等眾多領(lǐng)域得到成功應(yīng)用。

1 增強現(xiàn)實技術(shù)概述與發(fā)展

增強現(xiàn)實（Augmented Reality，簡稱AR）是一種將真實世界信息和虛擬世界信息無縫集成的新技術(shù)，它將計算機生成的文字、圖像、三維模型、音視頻等信息模擬仿真后，實時疊加到真實世界中，兩種信息互為補充，從而實現(xiàn)對真實世界的“增強”。與虛擬現(xiàn)實（VR）制造全數(shù)字環(huán)境不同，增強現(xiàn)實是在真實場景中融入虛擬元素，具有更強的真實感和交互性。AR技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了從基于標記到無標記、從單一設(shè)備到多元載體的演進過程。早期的AR系統(tǒng)需要專門制作標記物，利用攝像頭識別預(yù)設(shè)標識從而疊加虛擬信息；如今越來越多的AR應(yīng)用采用無標記方式，通過提取環(huán)境特征、傳感器融合定位等實現(xiàn)場景理解與虛實融合。伴隨移動互聯(lián)網(wǎng)、可穿戴設(shè)備的普及，尤其是5G通信、人工智能等新一代信息技術(shù)的突破，增強現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)迎來蓬勃發(fā)展的新機遇。各大科技企業(yè)紛紛布局AR領(lǐng)域，推出軟硬件平臺與解決方案，將AR技術(shù)與垂直行業(yè)深度融合，在工業(yè)制造、醫(yī)療健康、文化教育、旅游娛樂等領(lǐng)域率先落地應(yīng)用。預(yù)計未來幾年AR市場規(guī)模將保持高速增長，AR有望成為數(shù)字經(jīng)濟的新引擎。

2 增強現(xiàn)實技術(shù)在博物館中的應(yīng)用現(xiàn)狀

面對觀眾日益多元化、個性化的文化體驗需求，傳統(tǒng)博物館單一的展示方式已難以為繼。增強現(xiàn)實技術(shù)以其生動直觀、互動性強的特點在博物館創(chuàng)新應(yīng)用中嶄露頭角，為打造沉浸式、參與式的文化體驗提供了新思路、新方法。近年來，國內(nèi)外眾多博物館競相嘗試將AR技術(shù)融入展覽展示、教育講解、觀眾服務(wù)等環(huán)節(jié)。在展覽展示方面，AR技術(shù)可彌補文物的空間局限與信息單薄，通過虛擬場景再現(xiàn)、數(shù)字化修復(fù)等方式拓展展陳內(nèi)容，以更立體、更豐富的方式詮釋文物的前世今生。在教育講解方面，AR技術(shù)支持將文字、圖像、視頻、3D模型等多源異構(gòu)信息整合于一體，變單向說教為互動探索，讓觀眾在沉浸體驗中獲取知識、引發(fā)思考。在服務(wù)優(yōu)化方面，AR導覽系統(tǒng)可提供個性化推薦與智能問答，為觀眾提供更便捷、更貼心的互動服務(wù)。

一些成功案例印證了AR技術(shù)在提升博物館展示教育與服務(wù)水平方面的積極作用。故宮博物院利用AR技術(shù)數(shù)字復(fù)原文物原貌，再現(xiàn)歷史場景，讓觀眾身臨其境感受中華文明的歷史風貌。大英博物館、大都會藝術(shù)博物館等著名博物館紛紛推出AR導覽程序，方便觀眾利用移動設(shè)備瀏覽文物細節(jié)、聆聽名家講解。AR互動項目的推出，讓參觀博物館變得趣味盎然，觀眾參與熱情顯著提升。

3 增強現(xiàn)實交互技術(shù)在歷史博物館中的應(yīng)用探索

3.1 在陳列展覽中的應(yīng)用

增強現(xiàn)實技術(shù)以其虛實融合、實時交互等獨特優(yōu)勢，為歷史博物館突破傳統(tǒng)陳列方式，創(chuàng)新展示內(nèi)容和形式帶來廣闊前景。AR技術(shù)可將歷史文物的前世今生娓娓道來，將歷史場景、人物活動、社會風貌立體再現(xiàn)，打破展柜的局限，延伸展示時空。通過對殘缺文物的數(shù)字化修復(fù)，AR可以向觀眾展示文物的原始風貌，即便文物已破損不全，也能利用碎片化信息還原其昔日輝煌。不僅如此，AR還能將文物的材質(zhì)、紋飾、銘文等細節(jié)放大呈現(xiàn)，通過高清三維模型讓觀眾360度全方位欣賞文物的精美做工，領(lǐng)略傳統(tǒng)工藝的非凡魅力。這種沉浸式、多維度的文物展示，能最大限度地向觀眾傳遞文物的豐富內(nèi)涵。在文物展示的基礎(chǔ)上，AR技術(shù)還能模擬重建與文物相關(guān)的歷史場景，用聲光電等多媒體手段將文物所承載的歷史故事靈動再現(xiàn)，讓歷史文物“活”起來。比如，運用AR技術(shù)可將一件青銅鼎帶入其鑄造、使用的情境中，觀眾戴上AR眼鏡，仿佛穿越時空回到青銅器時代，置身于熙熙攘攘的鑄造作坊，見證熔爐熾熱、工匠揮汗如雨的青銅器制作過程。隨后，場景切換至莊嚴肅穆的宗廟，觀眾化身祭祀者，手持青銅鼎莊重步入宗廟，感受青銅鼎作為權(quán)力象征、禮器載體的尊崇地位。沉浸式的場景體驗，可令觀眾產(chǎn)生強烈的代入感，在感官體驗中對歷史文物產(chǎn)生更深刻的理解與情感共鳴。AR對文物的修復(fù)再現(xiàn)、細節(jié)放大、情境重建，有效彌補了文物在視覺沖擊力、信息完整度、互動參與感等方面的不足。AR與傳統(tǒng)展柜、文字說明牌等陳列手段相得益彰，讓歷史陳列更加豐富立體、鮮活生動，文物展示更具吸引力和感染力。

3.2 在教育講解中的應(yīng)用

歷史博物館肩負著傳播歷史知識、弘揚傳統(tǒng)文化的重要職責，寓教于樂、潤物無聲的教育講解尤為關(guān)鍵。增強現(xiàn)實技術(shù)以虛實融合的特點，使枯燥的歷史講解變得生動有趣，讓人人都能輕松學習歷史知識。AR可將歷史文物的發(fā)掘出土、制作工藝、文化內(nèi)涵等信息融入虛擬場景中娓娓道來，以情景式互動取代說教式灌輸。AR賦予觀眾在虛擬歷史場景中扮演角色、模擬操作、互動對話的能力，帶來身臨其境的沉浸感。觀眾參與到AR互動情境中，化身歷史人物，親歷歷史事件，在角色扮演與交互操作中建立對歷史的直觀感知，在沉浸體驗中循序漸進地建構(gòu)起扎實的歷史知識體系。比如，河南博物院開發(fā)的商城遺址AR互動項目，觀眾通過AR眼鏡“走進”3000多年前的商代都城，漫步于恢宏的宮殿、熙攘的市井、煙火繚繞的手工作坊，與虛擬人物對話，了解商代都城規(guī)劃布局之嚴謹、青銅器鑄造技藝之精湛、商賈貿(mào)易往來之頻繁、祭祀禮儀制度之完備，在輕松互動中感悟商代都邑文明的歷史地位與時代特點。情境化的知識呈現(xiàn)更容易調(diào)動觀眾的學習興趣，互動參與則有助于加深觀眾對知識的印象，提高教育講解實效。AR將歷史還原為鮮活的場景，知識附著于人物對話與事件情節(jié)之中，觀眾在具身認知中建構(gòu)歷史框架，在代入感與參與感中加深歷史理解。寓教于樂、身臨其境的AR教育模式，為博物館教育注入了新的活力。

3.3 在觀眾體驗中的應(yīng)用

衡量歷史博物館服務(wù)水平的關(guān)鍵指標之一，就是能否為觀眾提供沉浸式、交互性的參觀體驗。博物館要發(fā)揮社會教育功能，關(guān)鍵在于吸引更多觀眾走進博物館，讓觀眾在參觀過程中獲得美好的文化體驗。AR交互技術(shù)恰恰在提升觀眾參觀體驗方面大有可為。AR視聽觸覺等多感官體驗，可將觀眾帶入身臨其境的歷史情境，讓觀眾在博物館里獲得堪比影院的沉浸感受。個性化的AR導覽程序，根據(jù)觀眾的年齡特點、知識背景、興趣愛好來定制講解內(nèi)容，做到因材施教，滿足觀眾的差異化需求。兒童觀眾可收聽卡通形象講解，參與有趣的互動游戲；成年觀眾可欣賞嚴謹細致的學術(shù)解說，參與角色扮演和情景再現(xiàn)。AR讓博物館講解實現(xiàn)千人千面，針對性地傳播知識，提升觀眾獲得感。AR互動項目將參觀博物館與游戲娛樂相結(jié)合，在寓教于樂中激發(fā)觀眾參與熱情。比如，上海博物館推出的“博物奇妙夜”大型AR互動項目，觀眾掃描展品即可喚醒文物，開啟奇妙夜之旅：化身天宮神將，在層層關(guān)卡中尋找散落人間的法器，感悟中華傳統(tǒng)文化的神奇瑰麗；化身古代商賈，沿著海上絲綢之路跨海貿(mào)易，體驗東方古國的繁榮昌盛。觀眾在游戲互動中了解中華文明的博大精深，在角色扮演中對歷史人物產(chǎn)生情感認同，在沉浸娛樂中收獲知識快樂。AR交互為觀眾帶來沉浸感與參與感，激發(fā)觀眾的探索欲與好奇心，讓觀眾在娛樂互動中對歷史文化產(chǎn)生濃厚興趣。AR重塑觀眾參觀體驗，讓觀眾變被動為主動，在親身參與中感悟歷史，在潛移默化中接受教育，使博物館成為觀眾親近歷史、熱愛文化的歡樂天地。

3.4 在文創(chuàng)開發(fā)中的應(yīng)用

歷史博物館在舉辦展覽的同時往往還會開發(fā)一系列文創(chuàng)產(chǎn)品，以創(chuàng)新的形式傳播歷史文化，為觀眾提供文化消費新選擇。AR交互技術(shù)為博物館文創(chuàng)產(chǎn)品的設(shè)計提供了更多可能性。博物館可以開發(fā)結(jié)合AR技術(shù)的文創(chuàng)產(chǎn)品，增強互動體驗，提升歷史文化的傳播效果。比如，歷史博物館可以開發(fā)AR互動繪本，將館藏文物、歷史場景以卡通形象、插畫的藝術(shù)化方式融入童書繪本中。孩子在閱讀繪本故事的同時，利用移動設(shè)備掃描特定圖案，即可觸發(fā)AR動畫，觀看文物、人物“從紙面躍然而出”，與之進行有趣互動，在寓教于樂中感受歷史的魅力。又如，博物館可設(shè)計基于AR技術(shù)的拼裝模型文創(chuàng)產(chǎn)品。以館藏典型文物為藍本，觀眾購買帶有AR標記的立體拼裝件，在組裝欣賞文物模型的過程中，用AR軟件掃描實物模型，既可看到屏幕上躍然呈現(xiàn)的文物三維影像，又可觸發(fā)音視頻解說，了解文物的歷史出處、制作工藝、文化內(nèi)涵，在動手實踐中獲得沉浸式的知識體驗。AR文創(chuàng)產(chǎn)品的開發(fā)，可有效延展博物館展覽的時空界限，讓歷史文物走出展柜，以創(chuàng)新的形式融入觀眾的日常生活，為歷史知識的傳播拓展更為廣闊的渠道。

3.5 在學術(shù)研究中的應(yīng)用

歷史博物館不僅是面向公眾的展示空間，更是歷史學者開展學術(shù)研究的重要場所。增強現(xiàn)實交互技術(shù)在歷史學術(shù)研究中亦大有可為，可為學者提供更先進的研究工具與更直觀的研究視角。尤其是對一些難以移動的大型文物、脆弱易損的珍貴文物，利用AR技術(shù)進行數(shù)字化采集、三維重建，再整合相關(guān)文獻史料、考古發(fā)掘信息制作AR應(yīng)用程序，能讓學者足不出戶、以無損方式對文物進行360度全方位觀察，并在虛擬場景中開展互動式研究。比如，故宮博物院針對館藏巨幅名畫《千里江山圖》卷軸長、展示難度大等特點，開發(fā)了AR學術(shù)研究應(yīng)用。研究人員佩戴AR眼鏡，在一個“透明畫卷”上即可看到《千里江山圖》的全景鋪陳，還可對畫卷局部放大觀察，甚至“走進”畫卷場景中，在三維空間中研究分析山川地貌、樓宇布局、人物場景，并可在虛擬環(huán)境中標注、測量、對比，大幅提升了研究效率。再如，西安半坡博物館開發(fā)了聚落遺址考古研究AR系統(tǒng)。通過無人機傾斜攝影測量獲取高精度遺址三維實景模型，考古學家利用AR設(shè)備置身于虛擬遺址場景之中，在三維環(huán)境下標注采集位置、填充探方信息、分析地層關(guān)系、復(fù)原當時聚落布局，讓考古研究可視化，提升學術(shù)研究的精準性和科學性。AR交互技術(shù)與歷史學術(shù)研究的結(jié)合，一方面為學者提供了更為先進、高效的研究手段，另一方面讓學術(shù)研究變得更加直觀、立體、生動，有利于歷史研究視野的開闊和研究范式的革新。未來，AR或?qū)⒊蔀闅v史學者開展研究不可或缺的利器。

4 增強現(xiàn)實交互技術(shù)在歷史博物館應(yīng)用中的問題與對策

增強現(xiàn)實交互技術(shù)在歷史博物館中的應(yīng)用雖已初見成效，但仍處于探索發(fā)展階段，不可避免地存在一些亟待解決的問題。

4.1 技術(shù)與內(nèi)容深度融合不夠

當前，不少歷史博物館引入AR技術(shù)重硬件、輕軟件，過度依賴AR設(shè)備的新奇炫目效果，而在內(nèi)容建設(shè)上投入不足，AR場景與歷史知識結(jié)合不緊密，內(nèi)容較為膚淺，使AR淪為單純的吸引觀眾的工具，未能充分發(fā)揮其傳播歷史知識的媒介作用。對此，歷史博物館要協(xié)同跨領(lǐng)域人才團隊，由歷史學家做好AR內(nèi)容的選題策劃，科學厘定知識點，以文物為載體梳理歷史源流，編撰腳本，再由技術(shù)人員將內(nèi)容創(chuàng)意轉(zhuǎn)化為AR程序，藝術(shù)設(shè)計人員制作AR素材。通過跨學科協(xié)作，以高質(zhì)量的AR內(nèi)容為技術(shù)賦能，實現(xiàn)技術(shù)與人文的完美交融。

4.2 AR體驗碎片化割裂

許多歷史博物館的AR項目只是點狀分布在個別展廳，各展項AR內(nèi)容之間缺乏必要串聯(lián)，體驗不連貫，割裂感強，觀眾難以對歷史形成系統(tǒng)認知。部分博物館只注重線下AR交互，缺少線上AR體驗，參觀與參觀后的知識鞏固、拓展缺少銜接。歷史博物館要統(tǒng)籌規(guī)劃AR布展，針對不同展區(qū)的歷史主題，圍繞一條清晰的歷史主線，合理設(shè)置AR互動節(jié)點，做到AR內(nèi)容前后呼應(yīng)、上下貫通，引導觀眾循序漸進地建構(gòu)起系統(tǒng)完整的歷史知識體系。同時，要注重線上、線下AR的融合聯(lián)動，開發(fā)配套的AR手機應(yīng)用程序，方便觀眾在參觀后回顧展覽內(nèi)容、延伸拓展知識，打通博物館內(nèi)外的學習體驗。

4.3 AR應(yīng)用缺乏長效機制

一些歷史博物館熱衷于AR新技術(shù)的嘗試，卻缺乏科學的成效評估機制和長期運營方案。AR項目建成初期觀眾好評如潮，但隨著時間推移，設(shè)備老化、內(nèi)容更新緩慢等導致觀眾體驗下降，場景道具布景陳舊，場景交互趣味性降低，觀眾參與度逐漸低迷。歷史博物館要建立常態(tài)化的AR體驗反饋機制，通過問卷、訪談、數(shù)據(jù)分析等方式了解觀眾訴求，借助大數(shù)據(jù)分析洞察觀眾行為特點，不斷迭代優(yōu)化AR內(nèi)容，更新AR互動形式，完善硬件設(shè)施，增強觀眾黏性。要制定AR項目的持續(xù)運營方案，明確軟硬件升級、內(nèi)容更新、活動策劃、宣傳推廣等計劃，保障AR體驗可持續(xù)發(fā)展，讓觀眾常來常新。AR交互技術(shù)在歷史博物館中的應(yīng)用大有可為，但也任重道遠。歷史博物館要審時度勢，用發(fā)展的眼光看待技術(shù)融合的階段性問題，以創(chuàng)新的思路積極應(yīng)對，在“潤物細無聲”中實現(xiàn)科技與人文的共舞，不斷增強歷史文化的傳播力和影響力，書寫智慧博物館建設(shè)的嶄新篇章。

4 結(jié)束語

增強現(xiàn)實交互技術(shù)與歷史博物館的深度融合，開啟了博物館展示教育的嶄新模式。AR以沉浸式場景再現(xiàn)、虛實融合互動、個性化體驗等獨特優(yōu)勢，為革新傳統(tǒng)展覽模式、優(yōu)化知識傳播效能、提升觀眾參觀體驗提供了諸多可能。從重現(xiàn)文物歷史場景，到情境化知識教學，再到寓教于樂的互動體驗，AR賦予了歷史文化更生動立體的表達。然而，AR技術(shù)在歷史博物館中的應(yīng)用尚處于探索期，仍面臨內(nèi)容與技術(shù)融合不足、體驗碎片化、缺乏長效機制等諸多挑戰(zhàn)。這需要博物館、高校、科技企業(yè)等多方協(xié)同發(fā)力，在技術(shù)創(chuàng)新、內(nèi)容建設(shè)、學科融通、運營機制等層面持續(xù)優(yōu)化，推動形成開放共享的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，開拓行業(yè)發(fā)展新局面。

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