基于AR技术的山东省物质文化遗产保护与发展研究*

王春鹏 闫永根

(青岛理工大学,山东青岛 266033)

0 引言

中华文化博大精深,其中山东省作为儒家文化的发祥地,汉代“丝绸之路”的重要源头,具有丰富的文化遗产,可以说优秀文化是人类生生不息、发展壮大的不竭动力,也是民族和国家薪火相传、继往开来的不竭动力[1]。而作为文化表达最直接、最有效的一种物化形态——物质文化的保护与发展成为人们关注的焦点。传统MCH的保护与发展因文物的珍贵多以图片、视频、文字、展览的形式展示与传播,且由于展示方式的参与性、交互性较差,反而限制了对MCH的保护与发展。但随着技术的发展,AR技术通过运用多媒体、智能交互、实时跟踪及注册、传感等技术手段,将虚拟信息与真实场景巧妙融合[2]。利用AR技术研究物质文化遗产,建立多维度系统观,是物质文化保护-传承-发掘-开发的研究新范式。本文从设计学的角度出发,将受众从专业机构拓展到公众认知和用户体验,从而建立一套基于AR技术从数据库建立到可视化方式到人机交互的框架流程。

1 山东省MCH保护发与展现状及存在问题

1.1 山东省MCH保护与发展现状

(1)新型融资模式。通过建立BT(Build-Transfer,建设—移交)模式,山东政府创造性的化解了文化产业融资困难的难题,如通过外包的方式,把文化场馆的建设项目由政府移交给社会企业,为解决文化产业融资困难等问题提供了一个突破口和借鉴方法[3]。也就是说通过引进民间资本来增加项目的资金来源从而缓解政府压力。(2)建立地方文化品牌。山东省因其得天独厚的地理位置,拥有丰厚独特的文化旅游资源,依托这些优势山东省打造了各个城市的文化品牌；如泰山文化—泰安、泉水文化—济南、儒家文化—济宁等,通过各种媒体形式的传播成功将文化品牌打出并形成一定的影响力。(3)MCH的数字化。随着社会的发展,国家的文化体系建设逐年完善。在公共文化体系中,博物馆是十分重要的一环,博物馆的数字化建设提上日程,支持使用VR、AR等新兴技术来加强公共文化体系的建设。山东省积极响应国家号召,从2012年起,山东省文物局先后对山东省的文物信息进行了专用数据库的建设、对山东数字化博物馆的建设提案进行探讨以及对山东数字化博物体系研究等；“文物山东”作为拥有庞大数据量、多功能、良好交互的开放式山东省可移动文物平台完成上线；可实现虚拟展厅、查看藏品、文物百科等,同时建立了山东省近万件3D数字化的珍贵文物资源,整合了山东省400余家博物馆信息,为每个博物馆提供了为社会服务和展示本馆发展成就的窗口。

1.2 山东省MCH保护与发展存在的问题

(1)开发与发展方向的局限性。在开发山东省丰厚的物质文化资源的思路上仍有一定的局限性,多还停留在旅游+文创+博物馆展示的模式,视野狭窄,因而对MCH的认识和理解不够全面；从而造成在物质文化资源基础上开发的文创产品缺乏文化体验感,另外其交互性和娱乐性也不强,产品缺乏文化消费的功能和属性,尤其难以引起年轻人的文化消费兴趣。(2)展示宣传的片面性。传统MCH的展示与宣传往往因文物的珍贵多以图片、视频、文字、展览的形式展示与传播,由于传统展示方式种类少、创意低、交互体验差,因而难以吸引大众。(3)数据库不完整。由于研究MCH的特殊点：“跨越现在与过去的鸿沟,了解我们从何处来倒何处去的问题”[4],也就是说,研究物质遗存时,由于同时代各遗存之间的密切关系及物质遗存的不完整性等局限性,以此来探索人类以往的社会历史规律是困难的,这就需要更完善的数据库,交互体验更好的应用程序。(4)缺乏创新意识。实现文化的可持续发展关键在于文化创新,实现文化创新的关键在于充分理解文化内涵才能实现全民性的文化生产力解放。对华夏传统文化资源的取用必然是推陈出新,在某些方面甚至要突破樊篱,创造出全新的东西来。因而要在对传统文化消化吸收的基础上,继而发挥传统文化的特性实现文化创新应用。

2 基于AR技术的信息可视化框架构建

2.1 增强现实技术

增强现实技术,作为虚拟现实技术(Virtual Reality,简称VR)的扩展,是将文字、图形图像、视频、音频等内容通过计算机进行模拟仿真后,随后代入到真实环境中。真实环境和虚拟图像重叠后,能够在统一的画面及空间中同时展示,实现对真实空间的情景增强[5]。AR的技术手段和实现方式和VR技术有所不同。通过AR实现信息可视化,让虚拟装备、远程指导、智能生产等生方法都将不再是幻想。可以预见到在不久的将来在医疗、教育、考古、文物保护等领域,AR必将大绽光彩。

2.2 信息数据库的建立

文化遗产根据存在形式,分为物质文化遗产和非物质文化遗产,而物质文化遗产也可成为有形文化遗产。《保护世界文化和自然遗产公约》指出,MCH包括历史的文物、建筑以及人类文化遗址。作为人类活动的产物,MCH是由人类创造的具体物质,也因此随着时间的推移,这些物质遗存具有脆弱性、不可再生性、不完整性等特点。保护物质文化遗产不仅是维护人类文化多样性,还要透过揭示、研究遗存及其呈现的“时空矛盾”[6],对物质遗存进行解码,从而跨越时间的限制拉近与历史的距离,解决人类的起源、发展及规划的问题。

保护物质文化遗产是一项多学科交融的课题,但在山东省乃至全国与物质文化遗产相关的产业往往是“闭门造车”,各行业融合发展的意识差[7]。博物馆从业者对博物馆文化创意产业的内容、形式理解狭隘且我国博物馆强调公益性,内部体制机制和从业人员思想观念上的束缚和制约[8],导致我国博物馆在发展文化创意产业的道路上不敢用文物资源、不会用文物资源；设计师对文创产品的设计更强调其商业性,缺乏内涵及对物质遗存的理解,造成文创产品的大众化,千篇一律,缺少深层的文化特征；而考古学家则专注于发现新的历史遗迹。

由于物质遗存自身特点和社会发展的制约,保护物质文化遗产这一多学科融合,关联性强的课题未能得到良性发展。因此建立一个维基、开源式的数据库可以较好的解决上述问题。首先,数据库的建立分为学者、考古学家等专家登陆的模块和普通用户登陆仅提供浏览的两大模块,每个模块均允许用户的上传、下载和修改但会提高普通用户修改信息的权限从而提供维基模式的数据库,从而改变大众由被动的接收数据转化为主动的高效交互数据；不仅可以让各学科对保护发展物质文化遗产的做法及想法产生交融,也可以让大众参与进来,激发用户对文化遗产的积极情感。

2.3 可视化

数据库建立应以促进各学科的交叉融合为基础,引领全民参与,而将数据库中的信息具象化、生动化、易理解再进一步的可视化则需要AR技术带来真实性,趣味性。与VR把用户带入虚拟世界注重沉浸感不同,AR是将虚拟信息与真实世界相融合更注重真实感,可以说AR的实现技术更困难,而提高真实感的体验可以从以下两点入手：

(1)虚拟信息和真实世界的无缝结合；首先,获取当真实世界的空间数据,从而对虚拟信息进行定位并确定其具体位置,这个过程被成为配准。虚拟信息的位置和现实世界的位置是相对的,位置的不停变动需要AR对现实世界实时检测,这个过程称为跟踪；跟踪技术是配准的基础,做好跟踪才能配准准确,从而营造真实的位置感。(2)合并技术；虚拟信息与现实世界的遮挡关系、光照、色调以及模型的真实程度都是影响真实感的重要因素。

AR技术不仅成为展示、传播的新方向,还带来了全新的交互体验,但对AR的开发要避免固化思维,只有为用户带来更多的体验和趣味才能引起更多人的关注,这就需要多元化的可视化方式,例如AR类的互动游戏、AR与当下小视频的结合、AR彩蛋等。事实上AR的出现仅仅是丰富了一种传播方式,真正要做到的是拓宽展示道路,避免“酒香不怕巷子深”的传统信息传达思想,了解MCH的特点并选择适当的媒体形式进行有效的信息传达。

2.4 人机交互

人机交互是指用户通过不同的信号形式实现与机器的信息交换,是一门涉及心理学、行为学和社会学等不同领域的理论,在实践方面强调设备对人的反馈作用和人对信息的处理；在技术层面,涉及计算机、界面表现和语意传达等多环节；还包括对使用场景的分析,对人的行为研究等。现今的MCH展示、传播的手段有限,并不重视交互设计。

基于AR的展示方式带来了更多的互动可能性和趣味性而与传统的交互方式相比,用户通过设备识别图像进而抓取目标数据库,再通过信息可视化反馈到设备上；这一系列的过程繁琐而有序,致使人机交互的复杂程度是隐性的,因此在人机交互设计中每一环节都要充分考虑到人类的行为和需求来确保其有效性。从而对AR的交互设计建立一个由外层、中层、深层三个层次构成的需求模型,外层即交互设计的物理层面,这一层面主要是人与机器的相互作用、人所处的环境。可通过视觉设备、听觉设备甚至是触觉设备等为AR带来更真实的交互体验,并营造更有利于展示AR的环境；中层即交互设计的物心结合层也可称为认知层,这一层是连接用户和系统的层面,让用户了解系统,操作机器,比如一间教室从前往后三排灯,由三个并列的开关控制,根据人的本能认知往往开一个开关是第一排灯亮起相反的确实最后一排等亮了。这一不对应的交互影响了人的操作,因此在这一层面,交互设计要消除陌生感和认知鸿沟；深层即交互设计中人的内心层,也可称为情感层,它包括人的价值观念、思维方式、民族性格、宗教信仰、情绪情感等。不同的国家,不同的民族具有不同的思维方式和操作习惯,这都要是交互设计需要考虑的点,不仅如此拙劣的交互设计会让人产生挫败感和愤怒,让人产生无助和绝望的心情,这就要求在交互设计中需要考虑每一个细节以让用户获得轻松愉快的交互体验。通过对每个层面的梳理防止每个环节隐性交互的遗漏,提升交互体验。

3 结论

在世界全球化的今天,地球村的形成是一个趋势,而在这个趋势下,文化的多样性就显得尤为重要,不仅是文明发展的动力,更是一个民族发展的核心是民族的灵魂。而物质文化作为文化表达最直接、最有效的一种物化形态,其重要性不言而喻。而通过AR关键技术,尝试建立物质文化资源数字化保护、资源开发的数据库研究平台,交互式展示、拓宽了文化文物单位文化资源的研究视角。AR技术的数字化平台系统贯穿保护、展示、开发全过程,不仅有利于保护和修复,能交互式生动展示产品,更有利于提取文化基因。从而促进山东省物质文化遗产的可持续保护与发展。