AR技術(shù)在非物質(zhì)文化遺產(chǎn)數(shù)字化保護(hù)中的運(yùn)用

涂圓圓

（中南大學(xué) 湖南省長(zhǎng)沙市 410083）

在數(shù)字化文化產(chǎn)業(yè)發(fā)展興盛的前提下，非物質(zhì)文化遺產(chǎn)（Intangible Cultural Heritage，簡(jiǎn)稱 ICH）數(shù)字化開發(fā)路線是社會(huì)文化發(fā)展的必然趨勢(shì)，是傳承民族文化和民族精神的重要途徑?；谠鰪?qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，簡(jiǎn)稱AR）技術(shù)的ICH 數(shù)字化保護(hù)，能通過(guò)云端服務(wù)器將視頻、動(dòng)畫等動(dòng)態(tài)畫面與現(xiàn)實(shí)環(huán)境進(jìn)行合成，形成大量可視、可聽、可互動(dòng)的ICH 數(shù)字資源。營(yíng)造虛實(shí)結(jié)合的多感官體驗(yàn)，大大增強(qiáng)ICH 內(nèi)容的交互性性和趣味性，將代入式的視覺體驗(yàn)和互動(dòng)感受反饋給大眾，增強(qiáng)大眾對(duì)ICH 的精神認(rèn)知和理解。根據(jù)新文化特征，未來(lái)AR 技術(shù)在ICH 數(shù)字化保護(hù)中應(yīng)用的方向主要是提高可視化程度、增加新的體驗(yàn)和趣味性等方面。

1 ICH數(shù)字化保護(hù)中AR技術(shù)顯示原理

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)誕生于1968年，是虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，簡(jiǎn)稱VR）技術(shù)的延伸，其原理是通過(guò)云端對(duì)真實(shí)環(huán)境形成信息增強(qiáng)（如聲音、視頻、動(dòng)畫）。與VR 技術(shù)有所區(qū)別，AR 技術(shù)是非完全沉浸式的，它涉及虛擬層、現(xiàn)實(shí)層、用戶、旁觀者等多方面的信息交流，能在真實(shí)世界中定位觸發(fā)點(diǎn)，然后在移動(dòng)設(shè)備上呈現(xiàn)虛擬場(chǎng)景與真實(shí)場(chǎng)景的疊加，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)互動(dòng)，如圖1。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展以及國(guó)內(nèi)外對(duì)于AR 技術(shù)的持續(xù)深入研究，AR 技術(shù)得到了充分的發(fā)展，如顯示技術(shù)、虛擬場(chǎng)景繪制、渲染技術(shù)、三維跟蹤注冊(cè)技術(shù)等，為AR 技術(shù)在ICH 保護(hù)和研究提供了強(qiáng)大的技術(shù)支撐。

AR技術(shù)是一種運(yùn)用虛擬信息增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)環(huán)境感知的數(shù)字化技術(shù)。通過(guò)借助信息科學(xué)技術(shù)，如多媒體技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等將現(xiàn)實(shí)環(huán)境中不易察覺的信息進(jìn)行捕捉轉(zhuǎn)換，渲染產(chǎn)生虛擬的二維或三維數(shù)字信息。通常以文本、視頻、音頻、動(dòng)畫等形式呈現(xiàn)在真實(shí)的現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，增強(qiáng)用戶對(duì)所處環(huán)境的體驗(yàn)。工作原理總結(jié)為體驗(yàn)用戶使用移動(dòng)端攝像頭掃描識(shí)別圖像，上傳到云端，通過(guò)云端計(jì)算輸出相應(yīng)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)信息，再將疊加在識(shí)別圖上的信息顯示到移動(dòng)端屏幕上，如圖2。

圖1：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)信息交流（圖片來(lái)源：作者自繪）

2 ICH數(shù)字化保護(hù)中AR技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素

在ICH數(shù)字化保護(hù)中，AR技術(shù)是一項(xiàng)新興技術(shù),應(yīng)用尚未成熟。在設(shè)計(jì)過(guò)程中設(shè)計(jì)者容易本末倒置，過(guò)度考慮技術(shù)要素，陷入以硬件設(shè)備為核心的誤區(qū)。實(shí)際上AR 技術(shù)主要作用是營(yíng)造感官體驗(yàn)，目的是為用戶帶來(lái)強(qiáng)烈的視覺體驗(yàn)與交互感受，設(shè)計(jì)者需認(rèn)清體驗(yàn)為主，技術(shù)為輔的道理，始終秉持以向用戶傳遞信息為宗旨。

在ICH 數(shù)字化保護(hù)中AR 技術(shù)的實(shí)現(xiàn)要素可分為增強(qiáng)對(duì)象（增強(qiáng)信息實(shí)體）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)內(nèi)容（虛擬層）、體驗(yàn)用戶、旁觀用戶、與環(huán)境（現(xiàn)實(shí)層）五類。在設(shè)計(jì)過(guò)程中增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)內(nèi)容、用戶和對(duì)象屬于主動(dòng)要素是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，旁觀用戶和環(huán)境為被動(dòng)要素。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)旁觀用戶為潛在體驗(yàn)用戶。旁觀者看到用戶的體驗(yàn)結(jié)果，構(gòu)成一定的社會(huì)語(yǔ)境，直接影響用戶參與的主動(dòng)性。例如在圓明園數(shù)字重建項(xiàng)目中，體驗(yàn)用戶通過(guò)佩戴設(shè)備可以在圓明園遺址上觀賞到復(fù)原后的圓明園盛況，旁觀用戶聽到體驗(yàn)用戶繪聲繪色的描述會(huì)更希望親眼觀賞和體驗(yàn)。

圖2：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)工作原理（圖片來(lái)源：作者自繪圖）

圖3：格薩爾王游戲設(shè)計(jì)（圖片來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)搜索）

同樣，環(huán)境與被增強(qiáng)的對(duì)象也是相互依存的，在設(shè)計(jì)過(guò)程中增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的內(nèi)容需要環(huán)境作為依托，環(huán)境雖然不會(huì)被增強(qiáng)，卻能夠影響用戶對(duì)于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)內(nèi)容的體驗(yàn)。例如由中國(guó)園林博物館主辦的數(shù)字體驗(yàn)展中，將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)內(nèi)容疊加在實(shí)體搭建的正大光明殿復(fù)原場(chǎng)景中更容易制造身臨其境的體驗(yàn)。綜上，AR 技術(shù)具有虛實(shí)結(jié)合的特征，借助虛擬影像與現(xiàn)實(shí)環(huán)境的融合達(dá)到傳達(dá)信息和實(shí)時(shí)交互的功能，在ICH 數(shù)字化保護(hù)中要充分考慮AR 技術(shù)的五類實(shí)現(xiàn)要素。

3 AR技術(shù)在ICH數(shù)字化保護(hù)中的表現(xiàn)特征

AR 技術(shù)是在VR 技術(shù)的基礎(chǔ)上衍生的現(xiàn)代化技術(shù)，能在真實(shí)世界中定位觸發(fā)點(diǎn)，然后在屏幕上呈現(xiàn)虛擬場(chǎng)景與真實(shí)場(chǎng)景的疊加，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)互動(dòng)。在ICH 數(shù)字化保護(hù)中筆者總結(jié)出AR 技術(shù)的三種表現(xiàn)特征：

3.1 虛實(shí)結(jié)合的效果表現(xiàn)

AR技術(shù)是一種實(shí)現(xiàn)真實(shí)環(huán)境與虛擬信息互動(dòng)的的數(shù)字化技術(shù)，其優(yōu)勢(shì)是非完全沉浸式的，僅增強(qiáng)體驗(yàn)用戶所處環(huán)境的信息，即在真實(shí)環(huán)境中增強(qiáng)體驗(yàn)用戶的視覺感受，對(duì)現(xiàn)實(shí)內(nèi)容和環(huán)境進(jìn)行補(bǔ)充和增益。魔鏡技術(shù)是達(dá)到虛實(shí)結(jié)合效果的重要體現(xiàn)，即在電腦、手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備的屏幕（鏡面）上生成虛擬影像，用戶透過(guò)鏡面觀察增強(qiáng)后的真實(shí)物體。在ICH 數(shù)字化保護(hù)中合理運(yùn)用魔鏡技術(shù)可以增強(qiáng)用戶對(duì)ICH 文化的真實(shí)體驗(yàn)和感知，讓ICH 內(nèi)容更加靈活、生動(dòng)。

3.2 實(shí)時(shí)交互式互動(dòng)

在ICH 數(shù)字化保護(hù)開發(fā)中合理使用AR 技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)用戶與ICH 內(nèi)容的實(shí)時(shí)互動(dòng)，增強(qiáng)用戶對(duì)ICH 文化的理解。體驗(yàn)過(guò)程中用戶通過(guò)AR 設(shè)備進(jìn)行互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)與虛擬的交替體驗(yàn)循環(huán)，及時(shí)獲取現(xiàn)實(shí)環(huán)境中缺失的信息。這種模式下體驗(yàn)用戶與AR 設(shè)備的接觸構(gòu)成了互動(dòng)的過(guò)程，虛擬信息通過(guò)互動(dòng)進(jìn)行傳達(dá)形成實(shí)時(shí)的互動(dòng)式體驗(yàn)，增強(qiáng)ICH 內(nèi)容的探索性和趣味性。

3.3 感官的知覺體驗(yàn)

ICH 是一種無(wú)形文化資源，關(guān)于ICH 的內(nèi)容多重圖像、輕感官。數(shù)字化時(shí)代下，AR 技術(shù)可通過(guò)計(jì)算機(jī)處理將ICH 與圖像、動(dòng)畫和音樂進(jìn)行結(jié)合，形成可視、可聽、可互動(dòng)的ICH 數(shù)字化資源，給予用戶虛實(shí)結(jié)合的多感官體驗(yàn)，激發(fā)觀眾對(duì)于ICH 內(nèi)容的認(rèn)知，提升設(shè)計(jì)的文化價(jià)值。在體驗(yàn)設(shè)計(jì)中完整的感官體驗(yàn)可以借助視覺、聽覺、觸覺等激發(fā)觀眾的知覺體驗(yàn)，喚醒觀眾的情感認(rèn)知，與觀眾創(chuàng)造情感共鳴，獲得觀眾的情感依托與內(nèi)心表達(dá)。

4 AR技術(shù)在ICH數(shù)字化保護(hù)中的應(yīng)用構(gòu)思

4.1 ICH內(nèi)容的虛擬體驗(yàn)

具身體驗(yàn)是人與客觀對(duì)象發(fā)生具身交互(Embodied Interaction)時(shí)過(guò)程與結(jié)果,強(qiáng)調(diào)體驗(yàn)過(guò)程中的實(shí)體交互和社交交互[1]。ICH 內(nèi)容的虛擬體驗(yàn)強(qiáng)調(diào)通過(guò)情景的、物理的方式增強(qiáng)用戶的感知，從而主動(dòng)探索非遺背后的故事和內(nèi)涵。以AR 技術(shù)為基礎(chǔ)的《格薩爾王》游戲設(shè)計(jì)依托于自主研發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)，突破性的綜合應(yīng)用了3D 技術(shù)和VR 技術(shù)，形成了ICH 與虛擬體驗(yàn)的鏈接。在游戲中用戶可以通過(guò)移動(dòng)設(shè)備的攝像頭獲取圖文信息開啟游戲模塊，通過(guò)云端轉(zhuǎn)譯解碼在屏幕上顯示對(duì)應(yīng)的三維模型，然后用戶可以觸摸模型的不同區(qū)域解鎖不同的互動(dòng)效果和隱藏信息，如圖3。此游戲通過(guò)對(duì)二維三維動(dòng)漫形象的塑造，結(jié)合AR技術(shù)、3D技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)等先進(jìn)技術(shù)，探索了西藏非遺文化發(fā)展新模式，通過(guò)對(duì)ICH 容的虛擬體驗(yàn)推動(dòng)了西藏文化與西藏民族精神的影響力。

4.2 ICH音像的虛擬重現(xiàn)

AR 技術(shù)的顯著特征是虛實(shí)結(jié)合與實(shí)時(shí)交互，憑借這一優(yōu)勢(shì)，可以更好的重現(xiàn)ICH 文化的昔日“音容”。河南浚縣的泥咕咕是利用特定泥土捏制的泥塑樂器，是泥塑類工藝的典型代表。由侯守明教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)的“基于MAR 非遺數(shù)字化保護(hù)系統(tǒng)”完好的重現(xiàn)了河南泥咕咕的形態(tài)和影像資料。此設(shè)計(jì)利用AR 掃一掃對(duì)泥咕咕的形象進(jìn)行信息增強(qiáng)，用戶通過(guò)移動(dòng)設(shè)備的呈現(xiàn)展示，了解泥咕咕的文化起源、制作工藝、發(fā)展?fàn)顩r等，增強(qiáng)AR 體驗(yàn)的趣味性和交互性。該設(shè)計(jì)有效的展現(xiàn)了河南泥咕咕的文化魅力，對(duì)ICH 文化的數(shù)字化保護(hù)和傳播具有重要的參考價(jià)值。

4.3 ICH場(chǎng)景的虛擬復(fù)原

人類環(huán)境不斷改變，昔日的場(chǎng)景隨著歷史的更迭也會(huì)形成不可逆的變化，蘊(yùn)含著ICH 文化的建筑、街道、場(chǎng)景等都隨著人類的社會(huì)生活發(fā)生改變，利用AR 技術(shù)復(fù)原ICH 場(chǎng)景是一條有效的途徑。阿皮亞古道由凱撒皇帝于公元前312年修建，這條道路上曾發(fā)生過(guò)很多著名歷史事件。Gunnar Liestel 及其團(tuán)隊(duì)利用AR 技術(shù)對(duì)阿皮亞古道上發(fā)生的歷史事跡進(jìn)行了數(shù)字交互展示，游客通過(guò)拿著手機(jī)在阿皮亞古道上行走可以觀看和了解公元前71年和公元前49年和公元320年、三個(gè)歷史時(shí)期在這條古道上發(fā)生過(guò)的歷史事件。該項(xiàng)目將數(shù)字化技術(shù)運(yùn)用到古道歷史場(chǎng)景重現(xiàn)中，實(shí)現(xiàn)了用戶與虛信息的交互活動(dòng)，完成了利用AR 技術(shù)復(fù)原ICH 場(chǎng)景的功能，有效的傳達(dá)了阿皮亞古道的ICH 內(nèi)容和信息。

5 結(jié)語(yǔ)

AR 技術(shù)在ICH 數(shù)字化保護(hù)中展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)，以技術(shù)為媒介為用戶提供了一種全新的參與方式。激發(fā)用戶體驗(yàn)新興事物的意愿，提供了認(rèn)識(shí)ICH 內(nèi)容的新型入口，使ICH 內(nèi)容重現(xiàn)生機(jī)。本文分析了AR 技術(shù)在ICH 數(shù)字化保護(hù)應(yīng)用中的顯示原理和實(shí)現(xiàn)要素，探討了AR 技術(shù)的表現(xiàn)特征，并依據(jù)ICH 的特性提出了基于AR 技術(shù)的ICH 數(shù)字化保護(hù)的應(yīng)用構(gòu)思?？v觀國(guó)內(nèi)外相關(guān)項(xiàng)目研究，數(shù)字化技術(shù)為ICH 的保護(hù)提供了新的契機(jī)，關(guān)于AR 技術(shù)的ICH 數(shù)字化研究初露鋒芒，為ICH 賦予了新的“生命力”，未來(lái)AR 技術(shù)在ICH 數(shù)字化保護(hù)中的運(yùn)用會(huì)愈來(lái)愈廣泛。