使用数字孪生设计并评估互动展览：手持增强现实案例研究

文献标题

Using Digital Twins to Design and Evaluate Interactive Exhibitions: A Case Study with Handheld AR

出版信息

• 主题领域: 利用数字孪生技术设计和评估基于手持增强现实的互动展览。
• 关键词: 数字孪生，互动展览，手持增强现实，博物馆设计，空间叙事，访客追踪，用户体验生命周期，增强现实，展览评估，混合博物馆。

背景与问题

• 问题/挑战: 当代博物馆体验往往未能整合访客的物理、社会和个人背景，导致展览孤立且吸引力不足。在大型互联空间中设计互动展览尤其复杂，特别是在空间交互和互联装置的组装方面。
• 重要性: 解决这些挑战可以提升访客的参与度、学习效果和可达性，同时降低设计成本并支持展览的迭代优化。
• 动机与相关工作: 人机交互领域的先前研究强调了情境学习和互动展览组装的重要性，但缺乏在空间和社会背景中设计和评估展览的工具。数字孪生通过支持空间原型设计、评估和自适应叙事，提供了潜在的解决方案。

解决方案

• 提出的方法: 本文研究了使用数字孪生技术设计和评估基于手持增强现实的展览 “Stayin’ Alive”，该展览结合了增强现实和多媒体内容，跨越四层楼。
• 创新点:
  1. 在互动展览的背景下，展示了数字孪生技术在迭代设计、原型开发和评估中的应用。
  2. 确定了使用数字孪生进行展览设计和评估的四对机会与挑战。
  3. 将空间追踪和自动化评估指标集成到数字孪生中，用于分析访客行为。
  4. 探讨了基于数字孪生的自适应空间叙事和混合参观场景。
• 流程与关键技术:
  • 在项目关键阶段捕获展览空间的3D扫描以创建数字孪生。
  • 使用数字孪生进行空间规划、增强现实内容的放置，以及设计和实施过程中的迭代优化。
  • 利用数字孪生进行展览范围内的增强现实追踪、自动化访客数据记录，以及访客行为的情境分析。
  • 通过访后访谈和交互日志分析评估访客体验和参与度。

结果

• 具体发现:
  • 访客在展览中平均停留55分钟，产生的扫描速率指数（SRI）为39.87平方英尺/分钟，表明参与度深且停留时间长。
  • 勤奋访客百分比（%DV）为16.53%，表明部分展览被跳过。
  • 访客追踪数据揭示了由于展品位置导致的人体工学问题和被忽略的展品。
  • 访后访谈（44名参与者）显示访客对增强现实和多媒体内容的正面反馈，但也提到身体疲劳和偶尔难以发现增强现实展品的问题。
• 相较基线的优势:
  • 自动计算常见的博物馆评估指标（如平均停留时间、吸引力）替代了劳动密集型的手动计时和追踪研究。
  • 数字孪生中的情境分析相比传统的二维可视化提供了更丰富的空间和情境访客行为洞察。
• 实验/评估:
  • 对1303份访客日志进行定量分析，预处理后筛选出381份有效会话。
  • 对44份访后访谈进行定性主题分析。
  • 指标包括平均停留时间、吸引力、扫描速率指数、勤奋访客百分比、通览率、展品停留次数、停留时间和每日访客数量。
• 局限性与未来工作:
  • 数字孪生的保真度有限（仅有两次静态3D扫描，除平板电脑外无对象或状态追踪）。
  • 学术环境可能无法完全反映专业工作流程。
  • 研究结果可能无法推广到永久性展览或更大的博物馆。
  • 未来工作应探索维护数字孪生的集成平台、评估指标的标准化策略，以及支持人体工学和个性化访客体验的自适应系统。

总结

本文以基于手持增强现实的疫情主题展览 “Stayin’ Alive” 为案例，展示了数字孪生技术在设计和评估互动展览中的应用。通过使用3D扫描创建数字孪生，作者支持了空间规划、增强现实内容放置、自动化访客追踪以及访客行为的情境分析。定量和定性评估显示了访客的高度参与，但也揭示了人体工学挑战和被忽略的展品问题。研究确定了数字孪生在用户体验生命周期中的四对机会与挑战，为展览设计、评估和可达性领域的未来研究提供了实践启示和发展路线图。