空間云錨點在博物館移動端信息導覽中的應用研究

李嘉俊 章立 邱鈺

關鍵詞：博物館 信息導覽 移動端 空間云錨點 混合現(xiàn)實（MR）

一、博物館信息導覽的模式與現(xiàn)狀

博物館是保護和傳承人類文明、歷史文化信息的重要場所，是回顧歷史、承接未來的橋梁。隨著時代發(fā)展和數(shù)字技術的興起，博物館的功能逐漸向重視展示、傳播、教育的外部功能發(fā)生轉變。順應國家建設文化強國理念的推進和社會美育觀念的健全風氣，博物館作為大眾媒介，還承擔著傳遞文化信息、培養(yǎng)文化習慣、樹立文化自信的社會責任，面向大眾的“社會服務”開始融入到了博物館的職能中。在博物館和觀眾之間構建良好的認知體驗、實現(xiàn)有效的信息傳遞、發(fā)揮博物館服務性新功能，成為了觀眾在參觀博物館過程中的潛在需求。

信息導覽作為博物館與觀眾之間溝通的橋梁，為觀眾提供了獲取博物館信息的切入口。結合時代技術的發(fā)展，衍生出多種導覽模式，擴展了展覽信息的廣度，將學術化的思維轉化為通俗易懂的信息[1]，并根據(jù)展覽設計的敘事邏輯為線索，引導觀眾與博物館進行信息交流，實現(xiàn)有效的信息傳遞，不斷拉近觀眾與展覽核心信息之間的距離。

博物館常用的信息導覽模式主要分為人工導覽、硬件導覽和移動端導覽三類[2]。人工導覽即講解員，解說效果較好，兼顧了觀眾的引導需求，但容易受空間、時間、人員流動數(shù)量等多種限制，影響觀眾的觀展體驗，特別是現(xiàn)今人類精神文化需求增長的社會背景下，人工導覽的問題也被逐漸放大[3]。因此，一些大、中型博物館會輔以硬件設備補充觀眾的導覽需求，數(shù)字技術的引入，豐富了硬件導覽的內容展示，如盧浮宮博物館的3ds導覽器、陜西歷史博物館的無線耳麥等，但硬件導覽需要在設備上投入的開發(fā)和維護成本較高，并且大型的設備一般位置比較固定，容易影響導覽的連續(xù)性，還面臨著在同一時空下多人多種需求的矛盾，使排隊成為常態(tài)。近年來移動端導覽以小程序、App等形式在博物館中流行起來，移動端可隨時獲取信息的功能，在參觀過程中幫助觀眾克服了觀展前后服務不連續(xù)性的矛盾。將導覽內容集中到可攜帶設備上，移動端導覽充當了講解員的角色，能夠為用戶提供個性化的導覽服務，成為了人工導覽員在博物館發(fā)揮導覽職能的延伸，是博物館發(fā)揮服務型新功能不可或缺的一個重要組成部分。

二、智能移動端在博物館信息導覽中的使用現(xiàn)狀

現(xiàn)今移動端結合數(shù)字技術在智能化平臺上得到了創(chuàng)新發(fā)展，在信息導覽的運用中不斷豐富了文物展品的信息解釋和呈現(xiàn)方式，能夠將抽象的信息通過虛擬形式具象表達出來，突破了觀眾單一的感官視角，豐富了展品信息傳遞的角度。國內常用的有《每日故宮》《故宮-Touch China》《云觀博》等導覽App，國外典型的有《大英博物館》《e-Museum》等App。移動端更為智能化的服務，逐漸成為了觀眾游覽時所喜聞樂見的導覽模式。

國內博物館的移動端導覽應用相較于國外還存在一定的差距。一方面，國內博物館中對數(shù)字技術的使用存在泛數(shù)字化和形式化兩個問題[4]，導致技術堆砌過多而造成展陳過于形式化、信息傳遞方式過于簡單的問題；另一方面，在導覽內容上側重于“物”的表現(xiàn)而忽略了結合“空間”的運用。博物館中包含了展品自身的信息以及展館空間的信息，導覽系統(tǒng)應在展陳邏輯的動線規(guī)范下，將展區(qū)中相關主題的展品聯(lián)系起來，構建物與空間之間完整的敘述關系，在觀眾游覽的過程中達到導覽信息傳遞的完整性[5]。

現(xiàn)階段智能移動端在信息導覽的應用中存在以下幾點問題：

（一）多個展品導覽的交互流程繁復

目前多數(shù)博物館的移動端導覽應用中，展品在具備豐富的展示信息下缺乏主題信息的指引，同一主題的展品難以闡明其中的邏輯關系，觀眾在游覽過程中構建的認知和交互體驗受到了一定的影響。以云觀博App為例，用戶進入導覽后通過調用攝像頭對展品進行掃描，獲取展品的展示信息及交互內容（圖1）。針對單個展品，用戶可以獲取其豐富的資料信息，但當用戶想要了解該展品相關聯(lián)的其他展品內容時，用戶需每到一個展品前重復同樣的操作來獲取相關的展品信息。單一重復的交互指令，延長了用戶獲取目標信息的距離，使用戶容易產生體驗疲勞，失去了對展覽深入了解的興趣。

（二）導覽形式與主題內容聯(lián)系有限

隨著智能移動端的普及，觀眾對導覽的需求也有所提升，在了解了展品“是什么”的基礎上，對展品信息內容有了更進一步的求知欲望，諸如展品相關的背景資料、制作技術等內容。

目前移動端導覽應用多停留在技術形式的體現(xiàn)，展覽主題內容在應用上的呈現(xiàn)較為淺薄。如安徽省博物院導覽應用通過掃碼出現(xiàn)的導覽詞與線下展板標識信息近乎相同；黑龍江省博App中，通過AR相機掃描《送渤海王子歸本國》即可使得畫中人物由靜轉動，但將動作動態(tài)化的形式并沒能進一步闡明作品內容。使得線上導覽內容與線下標識信息無本質區(qū)別，與線上導覽提高游覽便捷性和體驗度的初衷相背，容易影響觀眾通過多媒體互動去更好地理解展品背后的故事。

（三）展品信息與展陳空間關聯(lián)性低

展品信息與展陳空間是由合乎主題的邏輯關系作為設計基礎的，通過空間動線作為引導線索，串聯(lián)起各類信息，強化展品與空間之間的信息交互，架構起一個特定的信息情境，改善展品孤立、平面地傳遞信息的方式，從內容和形式上打開展品的闡釋邊界，使展品信息得到完整表達[6]。比如在侵華日軍南京大屠殺遇難同胞紀念館中，分有展覽區(qū)、遺址區(qū)、和平公園等展陳空間，每個空間會根據(jù)其主題引導來設置相應的展品信息，通過展陳空間與展品之間的敘事關系，讓觀眾更好地理解各個展品展出的含義，進而引導觀眾的情緒，產生信息的共鳴[7]。

現(xiàn)有移動端導覽的內容多以展品為設計對象，展示信息僅圍繞展品的基礎資料展開設計，信息交互的范圍無法延展到展陳空間中，導致展品信息與展陳空間的關聯(lián)性不強，導覽系統(tǒng)在交互內容上的設計比較有限。

（四）關聯(lián)信息缺乏系統(tǒng)引導

移動端導覽系統(tǒng)中有多種信息內容的導覽，而目前觀眾側重的導覽需求更多體現(xiàn)在展品內容和展館空間的引導上[8]。

展品內容的引導上，雖然移動端導覽中應用的展示形式種類多樣，但對技術的使用還過于形式化，與內容的結合以及對展覽的敘事設計比較簡單。面對諸多碎片信息，觀眾在沒有系統(tǒng)性的引導下難以處理好信息之間的關系，在調動起觀眾深入了解展品的興趣后，沒能提供相關的內容來引導用戶挖掘更深層次的信息。

展館空間的引導上，以云觀博App為例，展館導航信息的設計是在平面地圖上提供相應展品的位置標識，未能將用戶位置和目標位置之間關聯(lián)的導覽信息充分體現(xiàn)出來。觀眾在游覽過程中更希望導覽系統(tǒng)能夠將導航相關的信息，如物理空間、展區(qū)標識、定位服務等信息綜合起來，通過一種便捷的形式提供更加自然、直觀的引導，讓觀眾清楚置身展館的位置，進而合理規(guī)劃游覽路線，明確游覽目標。

三、混合現(xiàn)實技術中空間云錨點的應用分析

（一）混合現(xiàn)實技術概述及特征

混合現(xiàn)實一詞在20世紀90年代初被提出，米爾格拉姆曾對混合現(xiàn)實的內涵特征引入虛擬現(xiàn)實連續(xù)統(tǒng)一體的概念加以系統(tǒng)說明，AR和VR都是更廣泛的現(xiàn)實-虛擬連續(xù)性的一部分[9]，因此混合現(xiàn)實包括了增強現(xiàn)實和增強虛擬，并對虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實進行了創(chuàng)新融合發(fā)展，實現(xiàn)了同一視覺空間內虛擬物體和真實物體實時共存與交互，基于自身多感知性、沉浸感、實時交互性、自主性等特征，增強了用戶對現(xiàn)實世界的感知和互動，拓展了信息獲取的渠道和范圍，加強了對重要信息的感知能力，帶來全新的視覺感受和交互體驗。

（二）空間云錨點在混合現(xiàn)實技術中的應用

空間云錨點（Cloud Spatial Anchor）是微軟在發(fā)展混合現(xiàn)實方面所研究的一項技術方法，空間云錨點可以使混合現(xiàn)實的空間定位技術更加精確，讓開發(fā)者可通過混合現(xiàn)實平臺來感知空間，從而構建起混合現(xiàn)實所需的運行環(huán)境，以實現(xiàn)其應用程序中的各項功能。

空間云錨點中的錨點是對現(xiàn)實世界的一種視覺錨定，基于一個通用的參考框架，將虛擬對象與真實環(huán)境進行位置和方向的匹配，系統(tǒng)自身的工具可根據(jù)當前真實環(huán)境創(chuàng)建錨點，使虛擬對象能夠放置在真實環(huán)境中的任意位置，然后將其存儲在錨點的三維坐標中。讓用戶再次返回同一地點時，可在原來的位置看到已放置好的虛擬對象。

云端功能主要功能分為托管和解析兩個階段，托管階段中將用戶所在環(huán)境的各類可視信息發(fā)送至服務器，并把信息被處理成稀疏的點圖，解析階段將可視信息與稀疏點圖相匹配，將錨點置于用戶環(huán)境中相同的位置和方位，還原虛擬對象所在的位置。這樣可讓多臺設備和多個用戶使用同一個錨點，使空間云錨點具備跨平臺共享的功能屬性，能夠在HoloLens、支持ARKit的iOS、支持ARCore的Android等設備中共享錨點。

四、空間云錨點在移動端導覽中的設計策略

空間云錨點的應用特征主要為空間定位導航、多人共享體驗、虛擬內容保存以及跨平臺共享應用?？臻g云錨點技術能運用在許多移動端應用中，比如室內導航，用戶可以將虛擬對象放置在真實世界中，之后再通過導航找回；或者在為各類機器制作“數(shù)字孿生”應用時，用戶可以在云端儲存先前對機器設備所進行的數(shù)字化表示，接下來的其他用戶就可以通過自己的移動端在機器設備上獲取到所有的相關信息，并且能夠對它們進行編輯。

針對移動端導覽系統(tǒng)，空間云錨點在其中可應用的設計策略有：

（一）簡化操作流程

空間云錨點的核心是錨點托管內容的環(huán)境映射。即利用應用程序在環(huán)境中定位用戶，然后生成對應空間的映射內容。相較于其他虛擬現(xiàn)實的應用程序，開發(fā)者設置好這項操作后，用戶則無需再手動掃描來構建映射，應用程序會解析托管好的錨點坐標，自動執(zhí)行環(huán)境映射，從而簡化了用戶自行掃描空間、放置虛擬內容、匹配相對位置等操作流程，讓用戶快速進入虛實結合的導覽環(huán)境。

（二）增強空間認知

在移動端導覽中，空間云錨點可以為混合現(xiàn)實應用提供良好的空間感知，能夠通過錨點的放置，來不斷強化展品虛擬內容與展覽真實環(huán)境的空間配準度，豐富展品信息在空間中呈現(xiàn)的形式，闡明展品與空間的敘事關系，使導覽系統(tǒng)能夠更好地發(fā)揮引導作用。云端計算可以連接不同空間所識別到的錨點信息，根據(jù)展覽邏輯動線，連接空間信息，設計引導路線，在游覽過程中為觀眾構建良好的認知體驗。

（三）拓寬信息交流

利用錨點云端托管的屬性，移動端導覽可實現(xiàn)錨點之間的信息連接，串聯(lián)起展品、空間以及觀眾等不同層級的信息交流，錨點還可以增添與之相關聯(lián)的附加信息，并使用屬性來確定所呈現(xiàn)的內容以及想要連接的錨點。在連續(xù)的空間環(huán)境中強化虛擬內容的聯(lián)系，擴大了觀眾在游覽過程中的交互范圍，深化了展覽傳遞的信息內容?？缙脚_的信息共享，方便了更多持有不同設備的用戶進行交流，使展覽信息傳播的空間更加廣泛。

綜上，空間云錨點可為觀眾提供空間導航、數(shù)字交互、信息編輯等服務向功能，幫助觀眾獲得良好的觀展體驗，增強展館與觀眾之間的信息交流，促進博物館的文化傳播能力。

五、南京云錦博物館智能導覽原型設計

南京云錦博物館是中國首家集知識、觀賞、娛樂為一體的織錦藝術博物館，主要展示以南京云錦為代表的中國民族織錦藝術，是“新金陵四十八景”之一。博物館展陳內容圍繞云錦歷史發(fā)展、織造工藝、文物展示與修復、云錦保護傳承與發(fā)展四大主題展開設計。展館目前的導覽模式以微信語音導覽為主，能夠為觀眾提供部分展品的背景介紹、圖文資料、織造過程等信息，但缺乏了展品位置和路線導航等信息指引的功能，展館導覽系統(tǒng)的應用功能仍有許多優(yōu)化空間。據(jù)此在展館移動端導覽系統(tǒng)上引入空間云錨點技術進行應用原型設計，并分析其中的交互方法。

（一）應用原型的系統(tǒng)功能設計

在移動端導覽系統(tǒng)上，空間云錨點可利用自身技術的屬性，讓用戶以便捷的操作方式進入混合現(xiàn)實的交互場景，在交互場景內為導覽系統(tǒng)增添展品、展廳等目標位置的路線引導功能，提供用戶更直觀的路線指引；在建立好路線引導的基礎上，結合相關展品的信息呈現(xiàn)，讓用戶能夠在游覽過程中對數(shù)字信息進行持續(xù)性交互，完善用戶在虛實環(huán)境中游覽的體驗感；在交互場景中，可以通過探索發(fā)現(xiàn)的形式，觸發(fā)其他與展品相關聯(lián)的目標位置，從內容上引導用戶挖掘展品背后深層的信息，逐步揭示展覽的主題內容[10]；同時空間云錨點的應用允許多用戶之間信息內容的共享與交流，從而形成展館、展品和用戶三者間交互信息的有機聯(lián)系（圖2）。

（二）應用原型的技術開發(fā)與測試

應用原型在內容測試之前需要對空間云錨點技術進行開發(fā)測試，以調試各項交互功能，確保測試內容能夠正常運行。

應用開發(fā)環(huán)境基于Android平臺，在Unity3D軟件中對MRTK（Mix Reality Toolkit）開發(fā)包進行調試。在Unity3D中搭建好整合了空間云錨點技術的混合現(xiàn)實測試場景，對測試場景的各項交互指令、UI界面進行設計編輯，根據(jù)導覽的應用內容和實際情況來實現(xiàn)并完善所需的技術功能，將設計原型發(fā)布到Android平臺的移動終端，在實地場景進行應用原型的交互內容測試。

（三）應用功能與交互體現(xiàn)

根據(jù)系統(tǒng)功能框架與技術測試內容，初步搭建應用原型的交互功能，并結合實際觀展情況對應用原型的交互流程進行分析（圖3）?？臻g云錨點在導覽系統(tǒng)中主要發(fā)揮了三類功能，分別是快捷構建混合現(xiàn)實環(huán)境、路線導航和信息共享。

1.快捷構建混合現(xiàn)實交互環(huán)境

完成虛擬環(huán)境的構建是實現(xiàn)各項導覽內容交互的前提，得益于錨點可對應云端賬戶進行分類托管的屬性，開發(fā)者可提前將放置好的錨點共享至云端創(chuàng)建的賬戶里。

用戶進入應用原型的導覽系統(tǒng)，可借助交互引導視頻或直接進入空間定位的步驟，讓云端將對應的錨點分配至系統(tǒng)中，通過設備攝像頭來自動解析錨點位置。簡化用戶構建混合現(xiàn)實環(huán)境的操作步驟，降低混合現(xiàn)實應用在移動端上體驗的難度。配準錨點位置即完成虛擬環(huán)境的構建，系統(tǒng)會出現(xiàn)UI界面，開始相關內容的導覽。

2.路線導航

路線導航功能是實現(xiàn)導覽內容交互的基礎，展館中各類展品、展廳及其他空間位置都可作為錨點放置的對象，空間云錨點可在不同區(qū)域的錨點位置之間建立連接關系，并且可以對連接的形式進行編輯設計。

在應用原型中，UI界面會提供具有錨點信息的對象作為游覽目標的選擇。用戶確認游覽目標后，系統(tǒng)會建立起其與目標位置間的連接關系，并生成行進路線的預覽，先讓用戶對游覽路線有一個整體了解，方便用戶合理規(guī)劃行程（圖4）。

確認游覽路線后，指示箭頭會以三維狀態(tài)出現(xiàn)在用戶面前，以直觀的視覺感受，全程引導用戶抵達目標位置。在游覽過程中，為確保用戶不丟失指示箭頭的指引，系統(tǒng)增添了輔助的UI箭頭，當指示箭頭脫離了用戶攝像頭的視野范圍，屏幕邊緣就會出現(xiàn)輔助UI箭頭，告知用戶指示箭頭的方位，以矯正攝像頭朝向的位置，同時指示箭頭會通過檢測用戶是否在其引導范圍內，來判斷自身應該繼續(xù)移動還是原地等待，維持了引導用戶的距離，以順利完成導覽任務（圖5）。

不僅UI界面能夠提供游覽目標的選擇，展品數(shù)字信息中也提供了相關聯(lián)的目標選擇。行進過程中，系統(tǒng)會根據(jù)用戶與展品之間的距離來觸發(fā)交互提示，進而獲取相關的內容展示信息與交互體驗。在提供了展品基礎的信息內容外，系統(tǒng)利用探索的形式設計了展品其他相關信息的引導，當用戶在詳細閱讀展示信息時，會在字里行間發(fā)現(xiàn)更多可獲取的相關信息，并且可通過交互來觸發(fā)相關內容的目標位置及路線選擇，引導用戶逐步了解展品的內容，完善用戶在導覽系統(tǒng)中對交互形式和信息傳遞的持續(xù)性體驗（圖6）。

3.信息共享功能

信息可共享是空間云錨點在應用中的技術特征，是能夠將數(shù)字內容進行整合、分配的關鍵功能，是串聯(lián)起導覽系統(tǒng)各項功能實現(xiàn)的技術支撐?？臻g云錨點的云端功能可實現(xiàn)虛擬信息的共享。上述數(shù)字內容都可由開發(fā)者設計好上傳到云端實現(xiàn)共享。

在應用原型的測試中，持有不同設備的用戶都可以從云端獲取導覽應用的相關內容。在博物館情境下，可供多個觀眾在不同設備上體驗到相同的交互內容（圖7），并且能夠與其他觀眾共同完成對展品信息的交互，滿足了游覽時觀眾之間的社交需求和信息交流，從不同視角體驗博物館導覽中信息交互帶來的樂趣。

結語

智能移動端為虛擬數(shù)字技術提供了普及和應用的平臺，空間云錨點根據(jù)自身技術應用的特征，可在博物館導覽系統(tǒng)中進一步完善信息導覽的功能，拓寬技術應用的界限，豐富導覽信息的內容，通過虛擬構建、信息引導及內容共享等功能，強化展品、空間與觀眾的聯(lián)系，更好地實現(xiàn)展館信息傳遞的完整性，并通過虛擬信息交互，探索式引導的方式，改善觀眾在導覽上的體驗，讓觀眾能夠借助移動端導覽應用來合理規(guī)劃觀展行程，獲取所需展品信息，深化對展覽主題的認知，感受博物館文化的魅力。