耀州窯瓷器

第35卷第140期

2020年12月

陶瓷研究

CeramicStudies

Vol.35No.

140

December.2020

基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的耀州瓷器展示設(shè)計(jì)

任<,邱林寧，

楊文杰

(北京印刷學(xué)院，北京，102600)

摘要：耀州瓷是中國(guó)北方青瓷的代表，具有很高的歷史文化和藝術(shù)研究?jī)r(jià)值'目前耀州瓷器的展示方式以線下實(shí)物

展示和在線圖文展示為主，展示方式過(guò)于傳統(tǒng)單一，很難滿(mǎn)足數(shù)字時(shí)代互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)對(duì)耀州瓷文物和文化內(nèi)涵深入了

解的現(xiàn)實(shí)需求。結(jié)合增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)開(kāi)發(fā)移動(dòng)產(chǎn)品

，可以豐富耀州瓷器的展示方式，大大提高展示的趣味性和傳播度，

達(dá)到讓文物"活起來(lái)”

的傳播效果。

關(guān)鍵詞：耀州瓷；增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)；

移動(dòng)產(chǎn)品

中圖分類(lèi)號(hào)：J527文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1000—9892(2020)42—

065

—(03)

AugmentedRealitybadDisplaydesignofYaozhouporcelain

RenPu,

QiuLinning,YangWeryie

(Beijing

Instituteof

GraphicCommunication,Beijing,

102600)

Abstract：Yaozhouporcelain

is

the

reprentativeofceladon

innorthernChina,whichownsahighrearchvaluein

ent,thedisplay

methodsof

Yaozhouporcelainaremainlydependingonofflinephysicaldisplay

isplaymodesaretootraditional

andboring,anditis

difficultforInterneturstohavea

deep

understingmobileapplicationsand

theaugmentedrealitytechnologycanenrichthe

display

reatly

improvetheinterestand

communicationoftheexhibition,andachievethecommunicationeffectof

"living"culturalrelics.

Keywords:Yaozhouporcelain;Augmented

Reality;Mobileapplication

J弓|言

在“鈞、汝、官、哥、定”五座歷史名窯之外，

耀州窯在我國(guó)陶瓷發(fā)展史上同樣具有不可替代的閃耀

價(jià)值。

誕生于陜西銅川，鼎盛于北宋年間的耀州瓷器，

在我國(guó)北方窯場(chǎng)中堪稱(chēng)最具盛名的存在叫最經(jīng)典的

耀州瓷以青瓷為主，釉色青綠泛黃，潤(rùn)如古玉，有“巧

如范金，精比琢玉”之稱(chēng)。器物造型多樣，多仿金銀

器。除供宮廷御用的龍鳳紋樣之外，常見(jiàn)于耀州瓷器

的紋飾圖案以花、鳥(niǎo)等寓意吉祥的紋飾為主

，體現(xiàn)了

古代民間百姓向往美好生活的民俗精神，是研究民間

紋飾藝術(shù)的文化寶庫(kù)P1o此外.耀州瓷的刻花工藝精湛,

瓷器紋飾層次清晰.具有類(lèi)浮雕效果的立體感,素有“宋

代刻花青瓷之冠”的美譽(yù)。

目前，耀州窯博物館是全面展示耀州瓷文物和燒

造工藝的主要單位，同時(shí)也是我國(guó)規(guī)模最大的古陶瓷

遺址專(zhuān)題博物館⑶。然而受地理位置所限.線下實(shí)體

展示不足以滿(mǎn)足耀州瓷文化全球范圍傳播宣傳的需求。

隨著VR+互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，博物館的在線化、數(shù)字

化、智能化展出已經(jīng)是大勢(shì)所趨叫現(xiàn)有關(guān)于耀州瓷

的在線展示還是以傳統(tǒng)的圖文介紹為主，

主要提供文

物基本信息的查詢(xún)功能.很難達(dá)到對(duì)耀州瓷文化的深

收稿EJ期：

作者信息：

基金項(xiàng)目：

2020-11-24.修訂EI期：2020-11-26.

任錢(qián)(1989年06月)；女；漢族；山西臨汾人；北京印刷學(xué)院講師；專(zhuān)業(yè)：藝術(shù)與科技

北京印刷學(xué)院博士啟動(dòng)基金：27170120003/024

入展示和宣傳效果冋。

因此本文擬從提高趣味性和傳

播度兩個(gè)維度出發(fā)，利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)耀州瓷文

物交互展示的移動(dòng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

2產(chǎn)品設(shè)計(jì)

所謂增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AugmentedReality,AR),是指用戶(hù)

利用手機(jī)等移動(dòng)便攜式終端自帶的攝像頭正常拍攝，

屏幕在顯示真實(shí)世界場(chǎng)景的同時(shí)疊加顯示某些虛擬場(chǎng)

景，形成虛實(shí)融合的成像效果。在這個(gè)過(guò)程中，移動(dòng)

終端承擔(dān)著類(lèi)似電腦CPU的所有運(yùn)算任務(wù)，至少需要

解決三個(gè)主要問(wèn)題。其一是對(duì)攝像頭捕捉到的現(xiàn)實(shí)場(chǎng)

景進(jìn)行分析，找到其中觸發(fā)虛擬場(chǎng)景的圖像信號(hào)。其

二是對(duì)虛擬場(chǎng)景進(jìn)行渲染，這種虛擬場(chǎng)景既可以是二

維文字、圖像、或動(dòng)畫(huà)視頻，也可以是三維模型或動(dòng)畫(huà)。

其三是計(jì)算虛擬場(chǎng)景在屏幕上的渲染位置，實(shí)現(xiàn)真實(shí)

場(chǎng)景的“增強(qiáng)”顯示。其中.對(duì)攝像頭拍攝的真實(shí)視

頻圖像的分析理解工作需要依靠計(jì)算機(jī)視覺(jué)算法進(jìn)行

求解，開(kāi)發(fā)過(guò)程中調(diào)用算法的應(yīng)用程序接口即可冋。

因此，真實(shí)的AR移動(dòng)應(yīng)用產(chǎn)品設(shè)計(jì)包括兩方面的內(nèi)

容，一是虛擬場(chǎng)景的展示內(nèi)容，

二是應(yīng)用程序的交互

界面。針對(duì)耀州瓷的展示產(chǎn)品設(shè)計(jì)提出三項(xiàng)原則

：

2.1真實(shí)的文物展示

065

設(shè)計(jì)與品牌/

Designand

Brands

圖1圖形用戶(hù)界面設(shè)計(jì)

圖4刻花耀州瓷盤(pán)照片與3D模型渲染效果對(duì)比

S?￡_3

2

0?U*

#圖2多通道貼圖渲染

◎C

圖3耀州瓷標(biāo)記物設(shè)計(jì)

圖5AR展示系統(tǒng)開(kāi)發(fā)界面

圖6AR展示和交互效果

耀州瓷器以文物為主.尤其是青瓷器皿，胎質(zhì)纖

薄.釉色光亮。對(duì)文物展示最重要的原則就是體現(xiàn)文

物的真實(shí)特性，盡可能還原其器型、紋飾和質(zhì)地光澤。

采用三維掃描技術(shù)可以采集精準(zhǔn)的文物表面數(shù)據(jù)，但

是為了適應(yīng)移動(dòng)端實(shí)時(shí)渲染，通常需要對(duì)文物進(jìn)行3D

建模.利用紋理貼圖對(duì)文物細(xì)節(jié)進(jìn)行還原。

2.2豐富的展品內(nèi)涵

在展示耀州瓷器精美外形之余，更重要的是傳播

耀州瓷器的文化內(nèi)涵。合理的圖形交互界面設(shè)計(jì)可以

有效提升移動(dòng)產(chǎn)品的用戶(hù)體驗(yàn)和信息含量多種形式的

媒體素材,通過(guò)界面引導(dǎo)在移動(dòng)屏幕端對(duì)傳統(tǒng)的圖片、

文字、語(yǔ)音和視頻等多媒體形式進(jìn)行融合展示，在展

示耀州瓷文物的同時(shí)傳播其文化背景

，紋飾蘊(yùn)藏的寓

意內(nèi)涵，以及獨(dú)特的陶瓷燒造技藝

。

2.3生動(dòng)的交互體驗(yàn)

得益于智能電子產(chǎn)品的多點(diǎn)觸控技術(shù)和傳感器的

植入，移動(dòng)產(chǎn)品可以提供多種交互操作。當(dāng)不同的操

控方式牽引出多種多樣動(dòng)態(tài)效果時(shí)，用戶(hù)在體驗(yàn)上會(huì)

感受到更多樂(lè)趣.將原本在某一時(shí)刻只能單一呈現(xiàn)的

觀感體驗(yàn)擴(kuò)大到視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、交互這三個(gè)維度。在耀

州瓷器展示的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，

利用交互對(duì)瓷器文物進(jìn)行

多維度展示，甚至提供小游戲引導(dǎo)用戶(hù)了解文物的多

面屬性，從而實(shí)現(xiàn)更為身臨其境的帶入感:

3技術(shù)實(shí)現(xiàn)

基于以上產(chǎn)品設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)耀州瓷器文物的AR展

示原型系統(tǒng)。

線下部分利用手繪風(fēng)格描述耀州瓷文物

故事，串聯(lián)由文物紋飾抽象設(shè)計(jì)的標(biāo)記物圖案。線上

部分開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序，在交互界面中引導(dǎo)開(kāi)啟攝像頭.

實(shí)現(xiàn)耀州瓷文物交互展示。

3.1界面設(shè)計(jì)

在界面設(shè)計(jì)中融入耀州瓷紋飾元素，采用耀州瓷

特殊的青釉色為底色，白描繪制三件典型耀州瓷文物

紋飾，采用三角構(gòu)圖繪制圖形用戶(hù)界面(GraphicalUr

Interface,GUI)O第一件是錢(qián)紋小壺，是金代耀州窯的

精品代表作之一，是為數(shù)不多的釉色偏醬油釉的小壺，

內(nèi)飾錢(qián)紋，象征富庶。第二件是青釉刻花牡丹瓶，是

耀州窯北宋時(shí)期的代表作,其牡丹紋被稱(chēng)為纏枝蓮紋.

寓意花開(kāi)富貴，生活平安。第三件是嬰戲紋蓮花式碗，

紋飾結(jié)合嬰兒和蓮花造型，極富生活氣息。

按鍵標(biāo)識(shí)設(shè)計(jì)源于中國(guó)傳統(tǒng)紋樣中的如意祥云紋，

古人追求事事如意.祥云紋飾和如意紋飾大多會(huì)出

現(xiàn)在衣物設(shè)計(jì)中。界面背景疊加粗布質(zhì)感.配合明黃

色的祥云紋飾可以提升整體格調(diào)，圖1為原型系統(tǒng)的

GUI界面設(shè)計(jì)。

3.23D建模

利用三維掃描設(shè)備采集的耀州瓷三維模型真實(shí)度

066

設(shè)計(jì)與品牌/Designand

Brands

高，具有與文物表面一致的凹凸質(zhì)感和采集光照下的

紋理顏色，可作為真實(shí)文物測(cè)繪數(shù)據(jù)進(jìn)行存檔。但是

在移動(dòng)端顯示中，

掃描模型由于具有過(guò)高的三維網(wǎng)格

面片數(shù)，很難進(jìn)行實(shí)時(shí)渲染。因此需要在三維建模軟

件中依據(jù)真實(shí)掃描數(shù)據(jù)重新建模，解決幾何造型、紋

理貼圖和光線渲染等技術(shù)問(wèn)題

。

幾何造型方面

，標(biāo)準(zhǔn)的碗狀、盤(pán)狀文物器型可利

用中心旋轉(zhuǎn)造型曲線快速實(shí)現(xiàn)。復(fù)雜文物，尤其是厚

度不一、表面非光滑平坦的器物造型需要借助幾何雕

塑軟件(如Zhrush)進(jìn)行雕刻，盡可能保持造型細(xì)節(jié)

與真實(shí)文物一致。

對(duì)三維文物模型材質(zhì)的處理是文物數(shù)字化保護(hù)研

究中的難點(diǎn)問(wèn)題。以耀州瓷為例，

由于瓷器表面反光，

釉色質(zhì)地透明.在掃描過(guò)程中很容易出現(xiàn)孔洞，造成

數(shù)據(jù)缺失。

利用多種貼圖疊加渲染的方法可以對(duì)耀州

瓷的真實(shí)材質(zhì)進(jìn)行模擬。圖2展示了刻花紋耀州瓷盤(pán)

的多通道貼圖渲染效果

。單一的顏色貼圖(color_map)

可以表現(xiàn)刻花紋理.在三維環(huán)境光下顯得非常生硬。

疊加置換貼圖(disp_map)和法線貼圖(normal_map)后，

可以在不增加幾何網(wǎng)格的前提下增加模型表面質(zhì)感，

體現(xiàn)凹凸細(xì)節(jié)。此外，在設(shè)置好光照的三維場(chǎng)景中渲

染高光(spec_map)和環(huán)境光遮蔽(occ_map)貼圖，通過(guò)

灰度值體現(xiàn)模型表面某一點(diǎn)處的高光效果和模型之間

互相影響的光照效果，能夠讓模型在交互過(guò)程中具有

更高的真實(shí)感。

3.3標(biāo)記物設(shè)計(jì)

標(biāo)記物是AR系統(tǒng)中，關(guān)聯(lián)真實(shí)世界場(chǎng)景與虛擬

場(chǎng)景的重要媒介。標(biāo)記物本質(zhì)是便于算法識(shí)別的灰度

圖像。早期AR算法僅支持規(guī)則黑白二值圖形識(shí)別，

需要將標(biāo)記物設(shè)計(jì)為類(lèi)似二維碼的抽象形狀。目前識(shí)

別算法性能提高，使得用戶(hù)可以自定義具有語(yǔ)義信息

的標(biāo)志圖形，關(guān)聯(lián)對(duì)應(yīng)三維模型實(shí)現(xiàn)融合顯示。在耀

州瓷展示系統(tǒng)中.標(biāo)記物設(shè)計(jì)恰好是體現(xiàn)極具耀州瓷

器型

、紋飾形狀特色的最佳載體，

標(biāo)記物設(shè)計(jì)采用手繪耀州瓷文物的形式實(shí)現(xiàn)。手

繪形狀具有唯一性，相比規(guī)則形狀具有更高辨識(shí)度

，

有助于算法從圖案中尋找特征點(diǎn)。顏色上采用青綠背

景搭配純白色線條，利用陰影等細(xì)節(jié)效果提高顏色對(duì)

比度。形狀上需要避免出現(xiàn)軸對(duì)稱(chēng)紋理，影響算法識(shí)

別效果。最重要的是標(biāo)記物本身即為瓷器形狀的抽象

展示，利于用戶(hù)對(duì)文物產(chǎn)生直觀印象。將設(shè)計(jì)好的標(biāo)

記圖案上傳AR開(kāi)發(fā)包的數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行注冊(cè)，關(guān)聯(lián)相

應(yīng)三維模型即可實(shí)現(xiàn)混合展示。圖3是根據(jù)耀州瓷文

物設(shè)計(jì)的標(biāo)記圖案，每個(gè)圖案只能與一件瓷器文物模

型進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

3.4系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

基于Unity3D引擎實(shí)現(xiàn)耀州瓷VR展示原型系統(tǒng)

開(kāi)發(fā)。Unity3D可提供跨平臺(tái)的項(xiàng)目遷移，因此一次開(kāi)

發(fā)應(yīng)用程序可同時(shí)發(fā)布于桌面應(yīng)用，以及安卓、ios不

同移動(dòng)終端系統(tǒng)。在Unity3D中需要對(duì)三維模型的渲

染效果進(jìn)行處理，其次是開(kāi)發(fā)圖形用戶(hù)界面和背后的

交互功能。圖4對(duì)比了刻花耀州瓷盤(pán)圖片內(nèi)和處理材

質(zhì)后虛擬環(huán)境下的展示效果，左一為文物圖片，

可以

看到二維圖片展示效果非常平面；而右面經(jīng)過(guò)多通道

貼圖融合的三維模型，既能夠更好的表現(xiàn)耀州瓷器的

釉色和刻花紋理，還可以支持交互瀏覽，

全方位多角

度觀察文物細(xì)節(jié)，具有更強(qiáng)的真實(shí)感。

AR展示效果利用高通公司的VuforiaSDK進(jìn)行開(kāi)

發(fā)。

首先將注冊(cè)好的標(biāo)記圖像和處理好材質(zhì)的三維模

型導(dǎo)入U(xiǎn)nity3D,在場(chǎng)景中調(diào)整模型和標(biāo)記的相對(duì)位置。

調(diào)用SDK中的ARcamera替換默認(rèn)相機(jī)，該相機(jī)集成

Tar算法，對(duì)攝像頭采集到的視頻幀進(jìn)行分析處理

，

識(shí)別標(biāo)記物位置，同時(shí)對(duì)三維模型進(jìn)行渲染。圖5為

Unity3D引擎中AR展示系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)界面，

需要利用密

鑰激活A(yù)R套件的算法功能。

作為游戲開(kāi)發(fā)引擎，Unity3D提供物理屬性模擬的

基本功能。因此虛擬環(huán)境中的耀州瓷模型不僅是可以

旋轉(zhuǎn)移動(dòng)觀察的三維物體.同時(shí)還可以模擬真實(shí)世界

的其他屬性和行為。比如碰撞、破碎、幾何形變。為

增強(qiáng)交互趣味性，在原型系統(tǒng)中開(kāi)發(fā)了重力感應(yīng)小游

戲，在AR展示界面，通過(guò)虛實(shí)結(jié)合的方式控制耀州

瓷文物空間移動(dòng).承接屏幕上落下的虛擬水果，引導(dǎo)

用戶(hù)對(duì)文物進(jìn)行360。旋轉(zhuǎn)觀察。在后續(xù)研究中，考

慮進(jìn)一步模擬幾何模型的真實(shí)物理屬性，開(kāi)發(fā)更多交

互功能，如虛擬耀州瓷破碎與修復(fù)，模擬刻花工藝等，

進(jìn)一步提高AR展示的交互性和真實(shí)感

。

4小結(jié)

作為一座歷史名窯，耀州窯經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐，

探索

出獨(dú)特的燒造工藝，形成了耀州瓷獨(dú)特的紋飾和器物

造型風(fēng)格，具有極高的歷史文化研究?jī)r(jià)值。本文提出

一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的耀州瓷展示設(shè)計(jì)方法，并實(shí)

現(xiàn)了原型系統(tǒng)。利用移動(dòng)應(yīng)用支持的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示技

術(shù)，不僅能夠提升耀州瓷器的展示效果，還能有效促

進(jìn)耀州瓷文化宣傳傳播.提高展示交互趣味性，

為耀

州瓷器展示傳播提出新的思考和可行路線。

參考文獻(xiàn)

[1]高杰.耀州窯歷史文化與經(jīng)濟(jì)價(jià)值研究U],陶瓷研

究,201&33(02):106-108.

[2]梁亞萍.淺談耀州青瓷的裝飾構(gòu)圖藝術(shù)山.陶瓷，

2019(12):71-72.

[3]銅川市委宣傳部.耀州窯博物館[J],地圖，2017⑵.

[4]宋新潮.關(guān)于智慧博物館體系建設(shè)的思考[J],中國(guó)

博物館,2015,32(02):12-15,

41.

[5]劉洋.耀州窯陶瓷藝術(shù)三維虛擬展示設(shè)計(jì)研究[D],

陜西科技大學(xué),2016.

⑹師國(guó)偉，王涌天，劉越，鄭偉.增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在文

化遺產(chǎn)數(shù)字化保護(hù)中的應(yīng)用[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào),2009,

21(07):

2090-2093,2097.

[7]百度百科[EB/OL]/item/北

宋耀州窯刻花盤(pán)

067