一个具有增强现实的移动引导系统在艺术博物馆中的绘画鉴赏发展和行为模式分析
摘要
将艺术欣赏指导与增强现实（AR）相结合的移动引导系统设计作为绘画欣赏的辅助工具，探索了三组访问参与者的学习表现：AR引导、音频指导和非引导（即不带辅助装置）。研究对象为135名大学生，并准备了实验性研究设计。评估了不同指导模式下博物馆参观者的几个学习成绩因素，包括学习效果、流程经验，重点关注绘画的时间、行为模式和使用指导系统的态度。结果表明，与音像和非引导的参与者相比，AR指南有效提高了游客的学习效果，提升了游客体验，延长了游客花在画面上的时间。此外，游客的行为模式也依赖于他们使用的导向模式;参与画廊体验最多的游客是那些使用AR引导的人。大多数使用移动AR指导系统的访问者都引起了积极的回应和接受态度。
- 介绍
自1990年以来，增强现实（AR）技术逐渐应用于各个领域。他可以被用作一个方法，通过物理操作作为媒介来呈现附加信息，使用户可以直观地看到现实世界和虚拟的整合图片。 AR的应用目前包括语言研究、社会科学、数学科学、自然科学、生物医学、艺术与人文学科、休闲娱乐以及广告和营销。许多研究发现，AR为游客提供有趣和具有挑战性的体验，以及身临其境的感觉。就其教育应用而言，据报道教师和学生都认为AR不仅可以促进参与和激励，而且还通过真实和虚拟的组合创造出一个现实和新颖的学习环境。
然而，许多研究还发现，尽管具有虚拟和真实共存特征的AR吸引用户在特定视野内查看附加信息，但可能会导致他们或非很多心思去关注指导系统的内容（即虚拟信息 ），而忽视周围的物理环境; 一些访客甚至报告说，仅仅在短暂的在参观地点的离开或移动时，AR的内容造成的存在感的消失。
宋、侯和陈在2010指出，理想的手机指南的规划和应用应该包含导游环境中的整体学习环境，如访客、他们的同伴、展览及其文化和社会影响 。 移动指南的设计应充分支持访客与上述方面的互动，从而形成“人机交互环境”。 鉴于此，移动AR指导活动规划的局限在于无法平衡访客在虚拟空间与物理场景之间的注意力分布，从而使他们将注意力集中在“人机系统 ）”，而忽视了真实环境下的“人与场（情景（展览和地方）”的重要性。 换句话说，它不能诱导所需的HCCI。
因此，展览的移动AR指南的设计应该强调虚拟空间与物理场景的耦合;也就是说，增强了额外的虚拟信息和真实展品之间的交互。首先，游客通过在导游期间观察、解释和评估物质（即艺术作品），了解展品内涵深刻的意义。此外，还要强调提出原创的作品，以满足公众对分享和讨论艺术品的要求，这被称为“艺术欣赏” 。例如，费尔德曼提到了艺术欣赏的四个步骤，即艺术品的简要描述、技术的分析、含义的解释和价值判断。这四个步骤有助于引导游客进行一系列绘画学习过程。在艺术欣赏过程中，重点放在每个展览本身上，方便观众主动探索展品的重要价值，激发参观者与展品之间的联系。这将有助于补充目前的AR状态的前述限制和促进“人力/实地（展览）”互动，已经开发了不同的艺术欣赏指导方法。无论是利用数字档案，还是在线互动平台，将信息技术融入教学已成为主流;然而，对于移动基于增强现实指导的应用程序的研究很少。
根据Sparacino的观点，虽然评论海报和文字说明在一般展览中占据了很多空间，但大多数人没有足够的时间阅读或消化信息内容。此外，交互式多媒体，音频评论播放和其他设备可能具有吸引力，但并不总是位于展览旁边，并且可能会成为这些展览的障碍，使访客不能密切观察、实时比较和辨认艺术品，甚至可能在博物馆浪费他们的访问时间。通过研究致力于音频或视听指南，互动多媒体信息亭和具有射频识别的移动设备或快速响应代码的数字指南的应用，已经对这些限制进行了改进代码系统。然而，还有人指出，使用通用数字指南等人可能会导致访问者过多地强调指导设备中的信息，从而导致他们只与表面上的信息内容互动，并减少对展品的关注。这种访问行为降低了实际赞赏对象的原始诉求价值，这与追求艺术欣赏的理想背道而驰。
结合移动AR指南的功能与艺术欣赏指导有助于解决上述问题。 AR不仅保留了数字指南的优点，而且还允许访问者通过相机镜头查看上面的补充说明，将引导信息和作品集合在用户的视野范围内。这种方法使游客能够通过观察和比较原始绘画来解释AR指南提供的描述，同时根据艺术欣赏指导阅读正式的分析和解读。他们能够思考和反映观察到的展览，因此充分欣赏围绕艺术工作中艺术品的形式、内容和创意，并在指导系统的指示和艺术欣赏中提出合理的批评和判断。这种人机交互过程不仅可以简化绘画细节的解释，而且可以保持整体观看体验的连续性，其中促进艺术品的深刻理解和反思。
Webster，Trevino和Ryan认为，一个有趣和探索性的人机经验将会促进主观心理状态的控制，关注焦点，好奇心和对用户的内在兴趣（定义为“流”），这代表了平稳伴随着失去自我意识和人机互动的自我强化条件的愉悦体验。 AR指导的服务有助于提高游客对展品的集中度和视觉关注度，通过让展览实体更紧密地相连，深化艺术欣赏和美学理解水平。 这有助于实现一定程度的流量和HCCI在其相互作用中的耦合。
根据当前AR 和艺术欣赏应用，研究开发了一个移动AR指导系统，并通过实施艺术欣赏指导，实际应用于艺术博物馆的欣赏活动。因此，AR技术和艺术欣赏理论的属性被整合以产生流动状态，这将允许访问者集中在观察和理解组合的真实虚拟环境中的艺术品的价值和意义，并且促进对绘画欣赏学习的表现。除了学习效能的评估外，研究人员还需要观察访客在绘画欣赏过程中凝视，检查和与画画相互作用的行为，以确保他们被展品吸引。通过对学习者使用AR指导设备的访问行为的观察和视频分析，研究人员可以了解访客花费时间重点关注绘画和访问行为模式，有助于实现AR系统能否有效促进AR游客和展品。同时，AR系统可以使用多么容易，以及这个系统如何协助画家欣赏游客感受也可能会影响他们通过ARguide系统绘画欣赏的动机和接受度。因此，AR指导系统的评估应包含用户流量状态，使用态度，聚焦时间及其行为模式的多维度。研究的目的是更深入地研究移动AR指南的学习过程，特别是参考艺术欣赏，并进一步探讨其对游客流量的影响以及花在相关绘画上的时间当使用其他指导方式进行绘画欣赏。此外，分析了HCCI的访问行为模式，以及它们的特征和顺序相关性的限制（即，绘画欣赏过程中的初始或后续行为，包括查看绘画，操作引导设备和与同行讨论）。最后，讨论有关使用移动AR指南系统的意见，以便将来进行研究。研究的具体目标如下：
（1）根据艺术欣赏指导设计移动AR导航系统。
（2）参观艺术博物馆时，比较AR指导，音频引导和非辅助（即不携带辅助设备）艺术欣赏教学模式的学习效果。
（3）探索使用三种绘画欣赏模式实现的流动状态。
（4）比较三种模式的应用及其对绘画时间的影响。
（5）比较游客行为模式与三种指导方式的差异。
（6）了解访客对接受和使用移动AR指导系统的态度。
- 系统设计
根据HCCI框架的移动引导设计原则和艺术欣赏的描述、分析、解释和判断四步指导过程，开发了移动AR指导系统， 这个系统被用来为游客提供绘画欣赏的帮助。
该系统采用了Zhang，Hou，Chang设计的移动AR导航方法，采用10寸平板电脑（Android 3.2操作系统）作为移动设备。 这与QR码识别方法不同，因为它在设备上采用透镜以更直接和本能的方式识别绘画的真实外观，而不是使用不具有任何意义的额外方形矩阵条形码的感测系统 艺术品。 没有标签作为媒介，游客可以更加注重观看画面。 这不仅可以节省陈列室内画面解释的空间，而且可以增强访客，参展作品和指导装置之间的耦合和互动性，从而促进艺术欣赏指南的直观性。总的来说，有两个系统功能：
（1）绘画指南：参观者站立在艺术品的前面，并定位移动设备的相机镜头，以便识别整个画面（图1）。然后，他们可以查看或听取关于绘画的相应评论，指导他们观察原始作品，并执行艺术欣赏教学的“描述”步骤，如绘画的介绍，背景和印象。
（2）绘画观察：该功能通过放大和缩小设备界面上的图片的小区域的操作功能，为访客识别图片的本地化范围，从而为艺术品提供了更详细的本地化描述说明。它还帮助游客分析艺术品的形式并获取图像的意义，最后利用艺术欣赏教学的前三个步骤，获取有关绘画的知识，让他们做出价值判断：“分析”、“解释”和“判断”。
图2示出了屏幕上的图像如何划分为部分A和B，其中部分A是附加在包括部分B的图像（通过透镜呈现的真实绘画）之上的引导描述。 该设计可以帮助访客通过仔细查看绘画的本地化尺度来交叉引用部分A的描述（系统根据整个或部分图片的识别显示关于作品的不同说明内容; 图2显示了本地化描述）。 指导材料与艺术欣赏四步法相结合，我们以台湾画家陈成宝的作品“Soochow”为例，说明了这一系统如何指导学员绘画欣赏：
（1）“描述”步骤主要使用简单的陈述来引导游客找到画中客观存在的主题。例如，当用户使用AR系统查看“Soochow”时，系统会立即提供补充说明绘画基本元素和主题的信息，指出它绘制了“从顶部垂下的五彩丝绸，覆盖在画面中间的桥梁。这一信息促进了学生对绘画的基本观察和理解。
（2）“分析”帮助游客观察艺术品的线条、形状、颜色、空间、平衡、比例、节奏等设计要素和原则。例如，在绘画观察中，一旦准确地确定了绘画的本地化范围，系统将立即提供添加信息，并提供放大和缩小绘画中微小技术观察的功能，引导学习者分析“ Soochow”“学习者阅读反馈意见”，画中的丝线将画面分为两面。右侧河流右侧消失，河道旁边的台阶左侧消失，通过平板电脑形成两条双边交通流量;同时，他们通过比较这些信息和现场绘画来分析绘画。
（3）“解读”步骤涉及使用上述知识进一步探索绘画的意义和创意。例如，一旦确定了绘画的局部区域，系统将立即呈现附加信息，具有放大和缩小绘画观察功能，引导学习者解读“Soochow”。通过附加信息，系统指导学者们专注于绘画的左下角，画家使用角色漫步在一起，增添了温暖和幸福的气氛，使奇特的叙事风格更加明显。
（4）“判断”步骤促使访客从前三个步骤积累的艺术批评经验，通过参考资料来评估艺术品的价值，并与导游提供的其他类似作品进行比较。例如，当用户观看“Soochow”时，系统立即提供了相关艺术作品的附加信息和其他图片，供学习者在绘画的局部区域被识别之后进行比较和作出价值判断;例如，艺术品“Soochow”的特殊组合就像“巴黎街”雨天“由一位印象派画家古斯塔夫·卡勒博特在1877年（此时，AR系统将引导学习者利用相关功能进行现场绘画”Soochow“和”Paris Street; Rainy Day“和他的附加信息和在AR系统中的表现）。
- 方法
3.1. 参与者
共有135名在台北市2所大学参加相关艺术欣赏课程的大学生被分为2组46人和44人，对照组45人。 2012年台北美术馆参观“江南旅程：陈成宝艺术追求的时刻”展览时，各小组都获得了不同的指导方式。画家陈成波的表现技巧融合中西画作风格，其作品包括绘画裸体、风景等相关作品。 展览探讨了陈成宝的艺术风格及其风格和特点的重大变化（TFAM，2012）。
3.2.研究设计
该研究使用准实验设计。独立变量是三种指导方式：非指导性、音频引导和AR指导。 因变量是学习效果，流程经验，花在画面上的时间量，访问行为模式，以及访客在使用和接受指导系统方面的态度。 控制组直接观看绘画，不附带任何辅助装置，实验组A采用AR指导系统，实验组B采用目前最常用于展览的数字音频指导系统，借用于台北美术馆。 这些用于协助游客在展会上获得艺术欣赏经验。
3.3. 研究工具
3.3.1. 绘画欣赏的预测和后期测试
笔画预测和绘画欣赏后期的目的是确定在使用不同指导系统后，访客艺术欣赏技巧是否有所改善，从而确定其效果。 所有测试题目与两位艺术教育专家的展示和验证相关。 前后测试具有相同的内容，并在正式实验前与50名大学生进行了平行形式测试。 可靠性分析系数为0.802，内部一致性。 项目内容如下：Q1。 绘画中最使用哪种颜色“夏日的街景”？ （绘画的照片附在考试中。）
（A）蓝色和白色的凉爽阴影
（B）红色，黄色和橙色的温暖色调
（C）碧玉的黑暗阴影
（D）橙色和蓝色的阴影对比强烈
Q2。 1930年的“自画像”涵盖了几种绘画风格的元素，但下列哪一种不包括在内？ （绘画的照片附在考试中。）
（A）蒙克的绘画风格（绘画的照片附在考试中。）
（B）马蒂斯的绘画风格（绘画的照片附在考试中。）
（C）梵高的绘画风格（绘画的照片被附在考试中。）
（D）高更的绘画风格（绘画的照片被附在考试中。）
3.3.2. 流量体验量表
根据Chang，Wu，Weng和Sung的建议，将流量经验分为三个部分，分别是流量前提，流动结构特征和流程经验。这个量表被用来探索访客流量经验的差异，或是确定在这个艺术欣赏过程中是否有流动经验。第一部分的目的是为了确定一个有自己的条件和环境特征的访问者是否能够进入流程体验。流程结构性质的部分旨在发现访客在活动期间是否有焦点关注或乐趣的流动。第三部分，流程的经验，是指访客是否出现了流动经验作为开展活动。这个规模与50名大学生进行了试点，所得到的可靠性系数分别为0.735,0.905和0.860。
3.3.3. 袖珍摄像机
为了观察访客在绘画欣赏方面的互动行为，他们每个人都会在他或她的头上戴上相机，记录访问过程中每个行为的时间。 然后对这些数据进行分析，以确定花费在绘画和游客行为模式上花费的时间。
3.3.4. 采访问卷 全文共13826字，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
Development and behavioral pattern analysis of a mobile guide system with augmented reality for painting appreciation instruction in an art museum
一个具有增强现实的移动引导系统在艺术博物馆中的绘画鉴赏发展和行为模式分析
a b s t r a c t 摘要
A mobile guide system that integrates art appreciation instruction with augmented reality (AR) was designed as an auxiliary tool for painting appreciation, and the learning performance of three groups of visiting participants was explored: AR-guided, audio-guided, and nonguided (i.e., without carrying auxiliary devices). The participants were 135 college students, and a quasi-experimental research design was employed. Several learning performance factors of the museum visitors aided with different guided modes were evaluated, including their learning effectiveness, flow experience, the amount of time spent focusing on the paintings, behavioral patterns, and attitude of using the guide systems. The results showed that compared to the audio- and nonguided participants, the AR guide effectively enhanced visitorsrsquo; learning effectiveness, promoted their flow experience, and extended the amount of time the visitors spent focusing on the paintings. In addition, the visitorsrsquo; behavioral patterns were dependent upon the guided mode that they used; the visitors who were the most engaged in the gallery experience were those who were using the AR guide. Most of the visitors using the mobile AR-guide system elicited positive responses and acceptance attitudes.
将艺术欣赏指导与增强现实（AR）相结合的移动引导系统设计作为绘画欣赏的辅助工具，探索了三组访问参与者的学习表现：AR引导、音频指导和非引导（即不带辅助装置）。研究对象为135名大学生，并准备了实验性研究设计。评估了不同指导模式下博物馆参观者的几个学习成绩因素，包括学习效果、流程经验，重点关注绘画的时间、行为模式和使用指导系统的态度。结果表明，与音像和非引导的参与者相比，AR指南有效提高了游客的学习效果，提升了游客体验，延长了游客花在画面上的时间。此外，游客的行为模式也依赖于他们使用的导向模式;参与画廊体验最多的游客是那些使用AR引导的人。大多数使用移动AR指导系统的访问者都引起了积极的回应和接受态度。
- Introduction 介绍
Augmented reality (AR) technology has been gradually applied to various fields since 1990; it can be used as a method presenting additional information using physical operation as a medium, so that users can visually see the integration of the real world and virtual images. The applications of AR currently include language studies (Liu, 2009), social sciences (Hedley, Billinghurst, Postner, May, amp; Kato, 2002; Mathews, 2010; McCall, Wetzel, L鰏chner, amp; Braun, 2011), mathematical sciences (Wang, 2007; Yim amp; Seong, 2010), natural sciences (Klopfer amp; Squire, 2008; Liu, Tan, amp; Chu, 2009), biomedicine (Strickland, Fairhurst, Lauder, Hewett, amp; Maddern, 2011; Vilkoniene, 2009), arts and humanities (Portal閟, Lerma, amp; P閞ez, 2009; Shen, Ong, amp; Nee, 2010), leisure and recreation (Portales, Vi馻ls, amp; Alonso-Monasterio, 2010), and advertising and marketing (Moltenbrey, 2011). Many studies have found that AR offers visitors interesting, fun, and challenging experiences, as well as immersive sensations. With respect to its educational applications, it has been reported that both teachers and students feel that AR not only promotes participation and motivation, but also creates a realistic and novel learning environment via the combination of the real and the virtual (Damala, Cubaud, Bationo, Houlier, amp; Marchal, 2008; Dunleavy, Dede, amp; Mitchell,2008; Klopfer amp; Squire, 2008; Mulloni, Wagner, amp; Schmalstieg, 2008).
自1990年以来，增强现实（AR）技术逐渐应用于各个领域。他可以被用作一个方法，通过物理操作作为媒介来呈现附加信息，使用户可以直观地看到现实世界和虚拟的整合图片。 AR的应用目前包括语言研究、社会科学、数学科学、自然科学、生物医学、艺术与人文学科、休闲娱乐以及广告和营销。许多研究发现，AR为游客提供有趣和具有挑战性的体验，以及身临其境的感觉。就其教育应用而言，据报道教师和学生都认为AR不仅可以促进参与和激励，而且还通过真实和虚拟的组合创造出一个现实和新颖的学习环境。
However, many studies have also found that while AR with the characteristic of virtual and real coexistence appealed to users viewing the additional information within a specific field of vision, it may cause them to pay too much attention to the content (i.e., the virtual information) of the guide system and ignore the surrounding physical environment (Billinghurst, Belcher, Gupta, amp; Kiyokawa, 2003; Dunleavy et al., 2008; Wang amp; Chen, 2009); some visitors even reported that the sense of presence that was shaped by the context of the AR had disappeared and only been transitory while leaving or moving between visit locations (McCall et al., 2011).
然而，许多研究还发现，尽管具有虚拟和真实共存特征的AR吸引用户在特定视野内查看附加信息，但可能会导致他们或非很多心思去关注指导系统的内容（即虚拟信息 ），而忽视周围的物理环境; 一些访客甚至报告说，仅仅在短暂的在参观地点的离开或移动时，AR的内容造成的存在感的消失。
Sung, Chang, Hou, and Chen (2010) pointed out that the planning and application of an ideal mobile guide should contain the overall learning context in the guiding environment, such as the visitors, their companions, the exhibits and their cultural and social implications. The design of the mobile guide should fully support the interaction between the visitors and these aforementioned aspects, thus forming a“human–computer–context” interaction (HCCI). In light of this, the limitation underlying the planning for mobile AR-guide activities lies in the inability to balance a visitorrsquo;s attention distribution between the virtual space and the physical scenes, causing them to focus their attention on the “human–computer (guide system)” excessively, and to ignore the importance of the “human–field/situation (exhibition and local context)” in the real environment. In other words, it cannot induce the desired HCCI.
宋、侯和陈在2010指出，理想的手机指南的规划和应用应该包含导游环境中的整体学习环境，如访客、他们的同伴、展览及其文化和社会影响 。 移动指南的设计应充分支持访客与上述方面的互动，从而形成“人机交互环境”。 鉴于此，移动AR指导活动规划的局限在于无法平衡访客在虚拟空间与物理场景之间的注意力分布，从而使他们将注意力集中在“人机系统 ）”，而忽视了真实环境下的“人与场（情景（展览和地方）”的重要性。 换句话说，它不能诱导所需的HCCI。
The design of a mobile AR-guide for exhibitions should therefore emphasize the coupling between the virtual space and the physical scenes (Klopfer amp; Squire, 2008); that is, enhance the interaction between the additional, virtual information and the real exhibits. First of all, visitors should understand the profound meaning embedded in the exhibits through observation, interpretation, and evaluation of the material objects (i.e., artwork) during guided tou
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