基于AR技术的广西壮族铜鼓非物质文化遗产数字化保护途径研究

    张婷 陈光喜 黄帆

    摘要：本文从非物质文化遗产的数字化保护途径的研究出发，主要研究了基于增强现实的广西少数民族非物质文化遗产的展示、交互、传播方法，AR增强现实技术融合了计算机图形图像、多媒体、数字动画、网络通信和云存储服务系统等现代科技手段，将真实的场景和虚拟的物体实时进行叠加，是将广西少数民族非物质文化遗产传承与发展的创新解决方案。

    关键词：增强现实 非物质文化遗产 数字化保护 交互设计 品牌塑造

    一、目前广西非物质文化遗产数字化保护现状

    非物质文化遗产（intangible cultural heritage，简称ICH），中华人民共和国国务院目前共批准了四批国家级非物质文化遗产名录，其中，广西壮族自治区在2006年、2008年、2011年、2014年分别获批14项、7项、9项和12项，2014年7月16日第四批国家级非物质文化遗产名录中获批12项。

    在广西ICH的数字化保护方面，从目前的展品形态来看，大多数还是以数字化的文本、图片、视频等形态来呈现。在内容方面，有的让人感觉只是一个形式，内容较空洞，缺乏网站或应用的维护，信息也未能及时更新。有的网站或应用虽然加大内容和信息量，但对受众来说，仍然缺乏展示的情境性、交互的趣味性以及对民族特色文化传播的广泛性。

    二、非物质文化遗产的数字化保护方式

    笔者经过阅读相关文献，概括出非物质文化遗产的数字化保护方式分为：

    （一）数据采集保存类

    使用数字摄影方式，将非遗景观、古代书籍、手工艺品、书法绘画作品、节日场景等以图像方式保存；通过摄像方式，将非遗舞蹈、戏剧、音乐、节日仪式活动等以影像方式留存；使用数字录音方式，将非遗传承人和当地人的口述内容记录下来；三维建模的技术是通过三维激光扫描仪，对玉器、瓷器等历史文物，在三维空间上进行扫描之后形成了历史文物的三维立体点云图，将点云数据进行建模处理，建立高清晰的数字化古文物立体模型。

    （二）动作捕捉技术类

    近年来动作捕捉技术发展迅速，通过Kinect等动作捕捉系统捕捉非遗舞蹈动作信息，并把动作信息录入数据库，将非遗舞蹈动作长久保留，还可设计三维角色，利用舞蹈动作数据进行创造三维动画，能增加在人机交互体验中的趣味性，使非遗舞蹈得以更广泛的传承和传播。

    （三）资料整理修复类

    对于残缺的历史文物碎片，使用三维还原技术将其复原重构，使非遗文物以数字化形式得以完整留存。对于民间习俗，民间故事、传承人的口述等内容，为了更形象直观的保留，可以制作成数字动画或数字影片，既方便传播，又能以数字格式永久保存。

    （四）信息展示传播类

    信息展示传播类中包括建立数据库、非遗网站、数字化虚拟博物馆、数字化虚拟景观和移动新媒体终端（APP），使尽可能多的人通过观看并交互而了解非物质文化遗产。目前，越来越多非遗保护组织开始关注虚拟现实在数字化保护方面的应用，如：“清明上河图”、“京运大运河”、“楚文化编钟乐舞数字化技术研究”、“虚拟五禽戏交互系统”、“虚拟巴东”等项目的研究工作，这些案例为通过信息技术对濒危文化遗产的保护、传承与再创造提供了有益的方法与经验。

    三、AR技术在广西少数民族非物质文化遗产数字化保护中的应用研究

    增强现实技术（AR，augmented reality）是一种新技术，把虚拟和真实的世界和叠加在一起，与虚拟现实技术（VR，Virtual Reality）的不同之处是，虚拟现实技术是完全“沉浸式”的，需佩戴头戴式显示器来投入其中；而增強现实是将虚拟世界和数字化信息实时现实在一起。使用移动设备，可以实现智能参与解决方案并动态实现文化遗产的展示。将手持设备和嵌入式智能设备充当取景器，在取景器中添加虚拟景物，以达到增强现实的目的。这种数字形态的虚拟数字内容信息能与现实世界中相应的实体物质媒介载体相互叠加与融合，通过交互式的人机界面，能给予参与者一种新型的感知体验模式，从而能有效展示、交互、传播，永葆广西少数民族文化的生命活力。2015年桂林电子科技大学使用Unity3D及高通AR平台制作了基于Android移动平台的金秀瑶族虚拟现实读物，以金秀瑶族传统生活用品的图解介绍作为设计应用对象。

    （一）在遗产地中的应用

    在遗产地中进行虚实结合的体验，如：AR景观和AR展馆，游客通过智能手机或媒体平板中的摄像头识别文化创意产品（如绣球，壮锦等）、博物馆各类展品或景观的现实环境中的文化标签（如铜鼓图案，剪纸图案或二维码），相应的数字形态的文化内容（数字三维模型、数字动画、数字影视、图片、文本、声音等）实时地叠加在现实环境的物质媒介载体之中，如将智能终端的摄像头对准壮族铜鼓工艺品，与铜鼓相关的制作工艺、图案内涵、设计特色、工艺品背后的传说等文化信息均可以叠加在真实场景中，游客可以不需要导游，也能自行游览并及时了解相关文化信息。这种虚实融合的视觉呈现实时地被推送到智能终端中呈现给用户，而且游客还能与这种虚实融合的文化内容信息进行实时的互动操作体验，以获取更多的与现实环境相关的文化内容信息，实现民族特色文化的互动体验。

    在遗产地中，通过大尺寸屏幕显示设备来实现的虚实融合的感官体验效果，如对具有较大影响的民俗活动“壮族三月三”，具有代表性的民族舞蹈“瑶族金锣舞”等，用户可以通过摄像头跟屏幕中的各类虚拟形象互动，进行可视化、情境化的演绎、展示与交互等。

    （二）在遗产地之外的应用

    游客离开遗产地之后，仍然可以利用AR技术进行交互，并将遗产地特色文化广泛传播。如通过智能终端摄像头扫描宣传册和纪念品上的二维码或文化标签图案，即可实时获取相对应的数字三维模型、数字动画、数字影视、图片、文本、声音等信息，以便回忆文化信息并与他人齐分享，突破了时间空间的限制，进而推动广西少数民族非遗文化的传播。

    在文化互动式体验的设计上，让更多未能亲自到遗产地游览的用户，通过一些互动游戏，积极参与文化传统的体验，如，韩国研究者将增强现实技术应用于圣德大王神钟，圣德大王神钟被誉为韩国国宝，体验者使用虚拟的圆柱形木棒，从不同的方位敲击虚拟的大钟三维模型，即可感知虚拟的钟声。我们也可以设计一款游戏，收集广西壮族铜鼓纹样，存储至数据库中，让体验者自行挑选花纹进行装饰，将装饰完成的铜鼓模型拍摄成为图片，分享至社交网络，从而进一步扩大广西少数民族文化的传播。

    四、面向广西壮族铜鼓文化的AR移动互动媒体的用户交互体验的设计原则

    用户交互体验是一种用户使用产品过程中建立起来的主观感受，设计过程注重以用户为中心。美国认知心理学家唐纳德·A·诺曼提出产品设计必须要考虑3个不同层次的认知和情感处理过程：本能层（visceral）、行为层（behavior）、反思层（reflective）。本能层，给人带来感官刺激，让人从画面上感觉产品的精彩。而行为层，是指用户必须学习掌握技能，并使用技能去解决问题，并从这个动态过程中获得成就感和爽快感。最高的层次，就是反思层，基于前两个的层的应用，使得用户在内心产生更深度的情感，将意识、理解、个人经历、文化背景等交织在一起所造成的影响。

    在面向广西壮族铜鼓“非遗”传承创新的AR移动互动媒体设计当中，应充分兼顾三个层次，即：界面视觉效果、产品功能、用户情感体验的结合，为非遗文化带来市场化路径，并通过有趣的用户交互传达民族文化的内涵。应遵循以下原则：

    （一）简易性；界面的简洁是要让用户便于使用、便于了解、并能减少用户发生错误选择的可能性。

    （二）用户语言；界面中要使用能反映用户本身的语言，而不是用户界面设计者的语言，即“用户至上”原则。

    （三）记忆负担最小化；人脑不是电脑，在设计界面时必须要考虑人类大脑处理信息的限度。人类的短期记忆极不稳定、有限，24小时内存在25%的遗忘率。所以对用户来说，浏览信息要比已忆更容易。

    （四）一致性；是每一个优秀界面都具备的特点。界面的结构必须清晰且一致，风格必须要与内容相一致。

    （五）清楚；在视觉效果上便于理解和使用。

    （六）用户的熟悉程度；用户可通过已掌握的知识来使用界面，但不应超出一般常识。

    （七）从用户的观点考虑；想用户所想，做用户所做。用户总是按照他们自己的方法理解和使用。

    （八）排列；一个有序的界面能让用户轻松使用。

    （九）安全性；用户能自由的作出选择，且所有选择都是可逆的。在用户作出危险的选择时有信息介入系统的提示。

    （十）灵活性；简单来说就是要让用户方便的使用，即互动多重性，不局限于单一的工具（包括鼠标、键盘或手柄）。

    （十一）人性化；高效率和用户满意度是人性化的体现。应具备专家级和初级玩家系统，即用户可依据自己的习惯定制界面，并能保存设置。

    五、技术路线

    AR系统分为应用层、中间层、平台层，其中平台层以软硬件支持为基础，是系统的底层；应用层是人机交互界面及增强现实应用软件的使用，是用户所看到并能交互的界面；中间层包括应用程序编程接口，虚实结合的交互过程及云存储服务和宽带网络技术，AR系统层次结构。

    基于终端的AR技术工作流程，以智能手机终端为例，使用手机摄像头采集到真实场景，打开某款增强现实手机APP，通过扫描二维码或文化标签的功能，识别并提出渲染虚拟对象，渲染引擎像交互层请求调出虚拟对象，虚拟对象存储在云存储服务器中，通过在虚拟对象数据库进行查询，得到虚拟对象，并返回至渲染工具，渲染工具将虚拟对象渲染完成，这样，虚拟对象就可以实时与真实场景融合，形成虚实结合的场景。

    高速宽带网络技术、云存储服务技术为虚拟数字内容数据的存储提供了海量空间的支撑，

    能大大降低移动智能终端的运行负载，从而使用户能够更加轻松、灵活、快捷进行文化数字化体验，强化文化感知与体验的愉悦感。

    六、面向广西壮族铜鼓文化的AR移动互动媒体的设计

    面向广西壮族铜鼓文化传播的AR增强现实移动互动媒体，基于AR增强现实技术制作，并结合Htm1 5制作互动游戏，互动媒体包括：AR铜鼓视频，AR铜鼓图片轮播，AR铜鼓3D展示，壮族象形文字手机主题下载，壮族铜鼓文化传播APP应用，击鼓祈福游戏，铜鼓填色游戏，丰富的互动媒体，让游客在离开博物馆后，仍能重温壮族铜鼓文化，并与好友分享，实现少数民族文化的活动传播。

    作品通過AR技术，扫描手机扫描二维码、图片、明信片或铜鼓项链等参与各种生动的铜鼓互动。作品中还附有一款铜鼓风手机主题，一款铜鼓壮乡情APP，两款互动小游戏，通过扫描二维码可参与。增强现实技术（AR，augmented reality）是一种新技术，把虚拟和真实的世界和叠加在一起，与虚拟现实技术（VR，Virtual Reality）的不同之处是，虚拟现实技术是完全“沉浸式”的，需佩戴头戴式显示器来投入其中；而增强现实是将虚拟世界和数字化信息实时现实在一起。使用移动设备，可以实现智能参与解决方案并动态实现文化遗产的展示。将手持设备和嵌入式智能设备充当取景器，在取景器中添加虚拟景物，以达到增强现实的目的。这种数字形态的虚拟数字内容信息能与现实世界中相应的的实体物质媒介载体相互叠加与融合，通过交互式的人机界面，能给予参与者一种新型的感知体验模式，从而能有效展示、交互、传播，永葆广西少数民族文化的生命活力。

    结语

    美国学者曾从根据人们的心理认知过程，提出了从感官、情感、思维、行动和关联五个层面的体验模型，基于增强现实AR的文化展示平台也应该遵循这五个层面进行设计，文化遗产数字化平台应与数字博物馆、数字图书馆进行融合，数字化展示、交互与传播的公共服务平台应该整合为一个大型系统。通过AR技术对非物质文化遗产进行数字化保护与传播，将其推向市场，使之形成文化品牌形成产业化，成为一种新兴文化产业，这种保护途径将最具文化延续性和创造力。