AR技术在非物质文化遗产数字化保护中的运用

涂圆圆

（中南大学 湖南省长沙市 410083）

在数字化文化产业发展兴盛的前提下，非物质文化遗产（Intangible Cultural Heritage，简称 ICH）数字化开发路线是社会文化发展的必然趋势，是传承民族文化和民族精神的重要途径。基于增强现实（Augmented Reality，简称AR）技术的ICH 数字化保护，能通过云端服务器将视频、动画等动态画面与现实环境进行合成，形成大量可视、可听、可互动的ICH 数字资源。营造虚实结合的多感官体验，大大增强ICH 内容的交互性性和趣味性，将代入式的视觉体验和互动感受反馈给大众，增强大众对ICH 的精神认知和理解。根据新文化特征，未来AR 技术在ICH 数字化保护中应用的方向主要是提高可视化程度、增加新的体验和趣味性等方面。

1 ICH数字化保护中AR技术显示原理

增强现实技术诞生于1968年，是虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术的延伸，其原理是通过云端对真实环境形成信息增强（如声音、视频、动画）。与VR 技术有所区别，AR 技术是非完全沉浸式的，它涉及虚拟层、现实层、用户、旁观者等多方面的信息交流，能在真实世界中定位触发点，然后在移动设备上呈现虚拟场景与真实场景的叠加，进而实现实时互动，如图1。随着科学技术的快速发展以及国内外对于AR 技术的持续深入研究，AR 技术得到了充分的发展，如显示技术、虚拟场景绘制、渲染技术、三维跟踪注册技术等，为AR 技术在ICH 保护和研究提供了强大的技术支撑。

AR技术是一种运用虚拟信息增强现实环境感知的数字化技术。通过借助信息科学技术，如多媒体技术和计算机技术等将现实环境中不易察觉的信息进行捕捉转换，渲染产生虚拟的二维或三维数字信息。通常以文本、视频、音频、动画等形式呈现在真实的现实环境中，增强用户对所处环境的体验。工作原理总结为体验用户使用移动端摄像头扫描识别图像，上传到云端，通过云端计算输出相应的增强现实信息，再将叠加在识别图上的信息显示到移动端屏幕上，如图2。

图1：增强现实信息交流（图片来源：作者自绘）

2 ICH数字化保护中AR技术实现要素

在ICH数字化保护中，AR技术是一项新兴技术,应用尚未成熟。在设计过程中设计者容易本末倒置，过度考虑技术要素，陷入以硬件设备为核心的误区。实际上AR 技术主要作用是营造感官体验，目的是为用户带来强烈的视觉体验与交互感受，设计者需认清体验为主，技术为辅的道理，始终秉持以向用户传递信息为宗旨。

在ICH 数字化保护中AR 技术的实现要素可分为增强对象（增强信息实体）、增强现实内容（虚拟层）、体验用户、旁观用户、与环境（现实层）五类。在设计过程中增强现实内容、用户和对象属于主动要素是设计的重点，旁观用户和环境为被动要素。简单来说旁观用户为潜在体验用户。旁观者看到用户的体验结果，构成一定的社会语境，直接影响用户参与的主动性。例如在圆明园数字重建项目中，体验用户通过佩戴设备可以在圆明园遗址上观赏到复原后的圆明园盛况，旁观用户听到体验用户绘声绘色的描述会更希望亲眼观赏和体验。

图2：增强现实技术工作原理（图片来源：作者自绘图）

图3：格萨尔王游戏设计（图片来源：网络搜索）

同样，环境与被增强的对象也是相互依存的，在设计过程中增强现实的内容需要环境作为依托，环境虽然不会被增强，却能够影响用户对于增强现实内容的体验。例如由中国园林博物馆主办的数字体验展中，将增强现实内容叠加在实体搭建的正大光明殿复原场景中更容易制造身临其境的体验。综上，AR 技术具有虚实结合的特征，借助虚拟影像与现实环境的融合达到传达信息和实时交互的功能，在ICH 数字化保护中要充分考虑AR 技术的五类实现要素。

3 AR技术在ICH数字化保护中的表现特征

AR 技术是在VR 技术的基础上衍生的现代化技术，能在真实世界中定位触发点，然后在屏幕上呈现虚拟场景与真实场景的叠加，进而实现实时互动。在ICH 数字化保护中笔者总结出AR 技术的三种表现特征：

3.1 虚实结合的效果表现

AR技术是一种实现真实环境与虚拟信息互动的的数字化技术，其优势是非完全沉浸式的，仅增强体验用户所处环境的信息，即在真实环境中增强体验用户的视觉感受，对现实内容和环境进行补充和增益。魔镜技术是达到虚实结合效果的重要体现，即在电脑、手机等移动设备的屏幕（镜面）上生成虚拟影像，用户透过镜面观察增强后的真实物体。在ICH 数字化保护中合理运用魔镜技术可以增强用户对ICH 文化的真实体验和感知，让ICH 内容更加灵活、生动。

3.2 实时交互式互动

在ICH 数字化保护开发中合理使用AR 技术，可以实现用户与ICH 内容的实时互动，增强用户对ICH 文化的理解。体验过程中用户通过AR 设备进行互动，实现现实与虚拟的交替体验循环，及时获取现实环境中缺失的信息。这种模式下体验用户与AR 设备的接触构成了互动的过程，虚拟信息通过互动进行传达形成实时的互动式体验，增强ICH 内容的探索性和趣味性。

3.3 感官的知觉体验

ICH 是一种无形文化资源，关于ICH 的内容多重图像、轻感官。数字化时代下，AR 技术可通过计算机处理将ICH 与图像、动画和音乐进行结合，形成可视、可听、可互动的ICH 数字化资源，给予用户虚实结合的多感官体验，激发观众对于ICH 内容的认知，提升设计的文化价值。在体验设计中完整的感官体验可以借助视觉、听觉、触觉等激发观众的知觉体验，唤醒观众的情感认知，与观众创造情感共鸣，获得观众的情感依托与内心表达。

4 AR技术在ICH数字化保护中的应用构思

4.1 ICH内容的虚拟体验

具身体验是人与客观对象发生具身交互(Embodied Interaction)时过程与结果,强调体验过程中的实体交互和社交交互[1]。ICH 内容的虚拟体验强调通过情景的、物理的方式增强用户的感知，从而主动探索非遗背后的故事和内涵。以AR 技术为基础的《格萨尔王》游戏设计依托于自主研发的关键技术，突破性的综合应用了3D 技术和VR 技术，形成了ICH 与虚拟体验的链接。在游戏中用户可以通过移动设备的摄像头获取图文信息开启游戏模块，通过云端转译解码在屏幕上显示对应的三维模型，然后用户可以触摸模型的不同区域解锁不同的互动效果和隐藏信息，如图3。此游戏通过对二维三维动漫形象的塑造，结合AR技术、3D技术、虚拟现实等先进技术，探索了西藏非遗文化发展新模式，通过对ICH 容的虚拟体验推动了西藏文化与西藏民族精神的影响力。

4.2 ICH音像的虚拟重现

AR 技术的显著特征是虚实结合与实时交互，凭借这一优势，可以更好的重现ICH 文化的昔日“音容”。河南浚县的泥咕咕是利用特定泥土捏制的泥塑乐器，是泥塑类工艺的典型代表。由侯守明教授团队开发的“基于MAR 非遗数字化保护系统”完好的重现了河南泥咕咕的形态和影像资料。此设计利用AR 扫一扫对泥咕咕的形象进行信息增强，用户通过移动设备的呈现展示，了解泥咕咕的文化起源、制作工艺、发展状况等，增强AR 体验的趣味性和交互性。该设计有效的展现了河南泥咕咕的文化魅力，对ICH 文化的数字化保护和传播具有重要的参考价值。

4.3 ICH场景的虚拟复原

人类环境不断改变，昔日的场景随着历史的更迭也会形成不可逆的变化，蕴含着ICH 文化的建筑、街道、场景等都随着人类的社会生活发生改变，利用AR 技术复原ICH 场景是一条有效的途径。阿皮亚古道由凯撒皇帝于公元前312年修建，这条道路上曾发生过很多著名历史事件。Gunnar Liestel 及其团队利用AR 技术对阿皮亚古道上发生的历史事迹进行了数字交互展示，游客通过拿着手机在阿皮亚古道上行走可以观看和了解公元前71年和公元前49年和公元320年、三个历史时期在这条古道上发生过的历史事件。该项目将数字化技术运用到古道历史场景重现中，实现了用户与虚信息的交互活动，完成了利用AR 技术复原ICH 场景的功能，有效的传达了阿皮亚古道的ICH 内容和信息。

5 结语

AR 技术在ICH 数字化保护中展现出显著优势，以技术为媒介为用户提供了一种全新的参与方式。激发用户体验新兴事物的意愿，提供了认识ICH 内容的新型入口，使ICH 内容重现生机。本文分析了AR 技术在ICH 数字化保护应用中的显示原理和实现要素，探讨了AR 技术的表现特征，并依据ICH 的特性提出了基于AR 技术的ICH 数字化保护的应用构思。纵观国内外相关项目研究，数字化技术为ICH 的保护提供了新的契机，关于AR 技术的ICH 数字化研究初露锋芒，为ICH 赋予了新的“生命力”，未来AR 技术在ICH 数字化保护中的运用会愈来愈广泛。