增强现实技术在包装中的应用与分析

张震，刘瑞佳，肖颖喆

（湖南工业大学 包装与材料工程学院，湖南 株洲 412007

在包装的发展历程中，包装的作用对于消费者而言是对产品的直观感受，是传达产品信息给消费者的桥梁，是企业品牌的外在表现，随着科技的发展互联网时代到来，包装已经成为了产品的附属品。增强现实技术作为新时代的技术应运而生，针对视觉将虚拟世界与现实世界融合起来。通过AR设备或者智能手机将虚拟信息展现到现实环境中。基于该特点，在包装中融入增强现实技术给消费者带来不同以往的多感官体验。

1 增强现实技术简述

增强现实技术（AugmentedReality，简称AR技术）将虚拟世界与现实世界相结合。其定义最早是1994年Paul Milgram和Fumio Kishino[1]所提出的Reality-Virtuality概念，如图1所示，增强现实以虚拟空间的信息来最大化增强现实空间。一个完整的AR系统至少需要具备三个组件：跟踪组件、注册组件、可视化组件[2]。它所用到的关键技术手段包括多媒体、三维建模、实时跟踪和注册、智能显示技术、传感等。其原理是将虚拟模型、图像、文字、音频等在计算机种经过计算重组映射到真实世界[3]。

图1 虚拟现实连续体Fig.1 Reality-virtuality continuum

1.1 增强现实技术的工作原理

增强现实技术是由增强现实显示设备与虚拟场景构成，其步骤可概括为场景捕捉、图像识别、图像处理、现实可视化，如图2所示。头盔显示器的摄像头通过用户视角对真实环境进行记录采集，并将所记录的环境数据传输到AR系统中。然后AR系统对收集到的环境进行搜索，当搜索到设定好的AR识别标记时，将虚拟图像准确的叠加到真实环境中从而达到虚拟与现实的结合[4]。

图2 增强现实技术工作原理图Fig.2 Working principle of Augmented Reality Technology

增强现实包含以下几个关键技术：

1）智能显示技术：智能显示技术是虚拟信息显示到现实世界的工具[5]。目前应用广泛的设备有头盔显示器(HMD)、手持设备显示（手机、平板等）、其他显示设备（电脑显示器）。

2）三维注册技术：三位注册技术是增强现实技术种的核心技术之一，能够使虚拟信息准确的显示到现实世界。主要步骤为首先确定显示设备的摄像头方向，虚拟信息与模型之间的关系，然后将虚拟信息经过渲染后准确显示到真实环境[6]。

3）智能交互技术：智能交互技术是用户与虚拟模型进行交互的关键，用户通过对虚拟模型下达预先设置好的指令使模型进行相应的动作，从而达到虚拟世界与现实世界的交互。

1.2 移动增强现实

移动增强现实技术是增强现实技术的一种，是利用移动手机进行增强现实的技术。Höllerer和Feiner[7]提出移动增强现实(MAR)是真正应用到移动环境，是离开实验室的增强现实。移动增强现实的实现得益于智能手机、平板电脑等手持智能设备的升级，使其摄像头、GPS等功能具备增强现实的硬件条件。Blippar, Zappar, Aurasma, Layar等免费应用也为移动增强现实的普及提供了软件条件。相比于头戴式头盔显示器，显然手机、平板电脑更加适合也更加方便用户使用。

2 增强现实技术在包装中的应用

增强现实技术在应用时必须考虑到如何开发沉浸式的消费体验，将数字信息与社交和现实世界相结合[8]。在设计时应该考虑到增强现实的主动与被动成分，传播目标、目标用户和、触发增强现实的物理环境等。

2.1 更直观展示产品

增强现实技术在包装中的应用最常见的一种是使用移动APP扫描包装从而对产品本身进行展示。Haoming Li[9]利用3ds Max对水杯产品本身进行建模，将产品包装表面的QR Code作为识别图像在Unity3d中进行动画设计，当消费者使用指定APP扫描包装上的QR Code时，出现包装内相应型号的水杯模型，如图3所示，并且当点击水杯杯盖时会模拟杯盖打开的动画。这种设计使消费者可以不打开包装就能对产品的外观、功能及使用方式进行了解。李诗瑶[10]等人使用增强现实技术对龙井茶的包装进行设计，如图4所示，使用APP扫描龙井茶的包装后茶文化、冲、泡等会以动画的方式呈现。所示产品包装是消费者了解产品的第一途径，同时正是因为包装的存在，消费者不能最直观的对产品进行了解。使用增强现实技术将产品的模型展现在消费者面前使其能够更直观更加真实的了解到产品的外型、功能等。

图3 水杯包装效果图Fig.3 Effect drawing of water cup packaging

图4 茶叶包装效果图Fig.4 Effect drawing of tea packaging

2.2 增加包装交互性

互联网时代的到来，消费者不再满足于商品的功能，更加注重参与感、沉浸感。游戏是当代最能满足这一需求的。通过将游戏与包装相结合的方式是提升包装与消费者之间的交互性，增加消费者的感官体验且最大化用户粘性的主要方式。瑞士牛奶加工企业Emmi和跨国食品包装公司利乐推出的智能包装中将有趣的游戏与教育结合，如图5所示。提供了一个名为“动起来”的AR游戏，用户可以选择生产者、高蛋白或牛奶三者，然后通过收集牛奶、麦片等原料的方式使消费者对产品进行了解。用户可以通过体验来获得不同的排名从而得到奖品。这项设计使消费者通过游戏的方式对产品进行全方位的了解，并在互动的过程中获得视觉与触觉的体验，提升了产品的价值。卢熠[11]对咖啡包装进行了增强现实设计，如图6所示。AR应用程序识别图设计在瓶内底部，当咖啡喝完之后使用移动设备扫描AR识别图会在瓶内出现AR种植小游戏，通过对屏幕的触摸、旋转等操作可以对植物进行控制。游戏是当代消费者最容易接受的方式，将包装与游戏结合不仅增加了消费者与包装的交互，并且赋予了包装独特的功能。

图5 “动起来”AR程序Fig.5 "move" ar program

图6 咖啡种植小游戏Fig.6 Coffee planting games

2.3 降低资源消耗

减少纸张使用量，降低资源消耗是增强现实包装的一个特色。以动态音频的方式代替纸张文字的形式，降低了消费者对文字的阅读量，并且使消费者获得了视觉、听觉、触觉等感官体验，符合当代年轻人消费理念。Jorge L. Charco[12]设计的为了方便用户能够快速、直观的了解到食品中包含的成分，设计了一款增强现实APP，如图7所示。用户可以通过APP扫描商品包装盒，从而将视频所包含的营养成分、所用到的原料等信息以实物模型的方式进行介绍。澳大利亚Immertia推出了一个“Swigr”平台，如图8所示，帮助消费者通过产品包装与企业建立联系。消费者使用手机扫描商品后，商品的生产过程、背景故事等会以动画视频的方式呈现出来，以视频讲解故事的方式给消费者带来第一视角最真实的品牌解读。

图7 食品营养信息展示图Fig.7 Food nutrition information display chart

图8 Swigr平台Fig.8 Swigr platform

3 包装设计应用增强现实技术的优势

3.1 增加信息传递方式

区别于传统包装，增强现实智能包装通过其可将虚拟与现实结合的特点，实现了多维的信息展示、提高与消费者的互动性。产品的信息传达通过增强现实技术能够实现在虚拟空间的呈现，便于消费者根据自身的需求去筛选有效信息，做到了以消费者为主的新型信息传达方式。将产品需要传达的信息附加到虚拟场景中，突破了传统包装中通过将文字信息、图片等印刷在瓦楞纸、金属、塑料等包装材料上传达信息的框架。减少了包装印刷中的庞杂的信息，使包装更具美感。AR技术进入包装领域后，将视听等融合在一起，以一种生动的方式向消费者传达产品的功能、使用方法等信息。在使信息传达方式生动形象、容易理解的同时降低了说明书的印刷量起到了节约资源保护环境的作用。

3.2 增强多感官消费体验

传统的包装由于印刷技术的局限性通过平面、静态的方式来展示产品信息和企业文化。增强现实技术以互联网为基础，打破了传统的包装设计。以三维动画、视频、音乐等方式通过动态形式更加生动的传达信息，使消费者获得了传统包装设计中在现实世界难以实现的参与感。消费者通过手机扫描产品包装上的二维码或指定图片观看三位音频、视频或进入到小游戏，从而提高消费者的视、听等感官体验。这种表现形式更具多样性、互动性，带给消费者独特的惊喜。消费者能够在获得良好的感官体验的同时对产品的品牌文化、企业形象进行了解。

3.2.1 视觉体验

包装是产品与消费者之间交流的桥梁，需要在众多的商品之中第一时间引起消费者的注意，视觉作为消费者主动接受信息的感官系统，起着非常重要的作用[13]。增强现实技术的发展在信息展示方面通过动态的、变化的方式使传统包装上二维信息转变为三维的信息，给一成不变的信息赋予的生命力，给消费者的视觉体验带来了一种全新的刺激，让消费者在更加全面的接受产品信息的同时可以不受限制的发挥想象。

3.2.2 听觉体验

听觉作为人类第二大感官系统，在日常生活中涉及时间直觉的任务时，听觉通道起着主导作用[14]。但在传统的包装中并未有涉及到听觉的设计，在实现策略等方面也是空白。增强现实技术可以在虚拟的场景空间中加入指导音效、提示语音、任务旁白、背景音乐等声音要素。这种新颖的包装形式通过在技术开发阶段加入的各种音效让消费者通过听觉通道拥有不一样的消费体验，增强商品品牌的辨识度。增强现实包装在包装信息的设计中加入听觉要素的设计，弥补了传统包装中关于听觉设计的空白并提供了高质量的消费体验。

3.2.3 味觉体验

味觉是人类重要的感觉神经，决定着对食物的选择。由于味觉的体验是基于化学信号的并且收视觉、嗅觉等影响，所以对味觉体验的提高一直是增强现实包装的一大难题。Narumi T[15]等人利用增强现实技术构建的“Meta Cookie+”系统，通过特殊的AR标记将视觉与嗅觉叠加到现实世界的饼干上，从而产生不同的味道，如图9所示。

图9 Meta Cookie+Fig.9 Meta Cookie+

3.2.4 触觉体验

触觉感官遍布人类的全身，同时也是人类接收信息最多且最具主动性的感官系统，比如温度、湿度、痛感、压感等都是通过刺激触觉将信息反馈至大脑中。触觉设计是增强现实包装与消费者进项交互设计的基础。增强现实包装进行信息模型展示是在虚拟空间中，对模型进行移动、折叠、旋转等操作需要消费者触摸提示按钮或设备的按键进行完成。通过系统的设计，使消费者对按钮的触摸趋于规律化，给消费者带来规则性的触觉[16]。增强现实包装的在给消费者带来触觉体验的同时使消费者能够主动的参与进来，拉近消费者与产品之间的距离。

3.3 丰富传统包装功能

商品在生产过程中使用增强现实技术会增加产品成本，降低收益。针对企业而言可以使用增强现实技术创造更多的收益点，比如通过增强现实技术设计出游戏关卡、社交分享等方式获得更多的收益。针对当代消费者而言，在购买商品时除了基本功能之外最大的购买动力来源于商品的趣味性，增强现实技术的包装可以给包装增加社交游戏的功能，消费者通过智能手机扫描商品包装参加游戏竞赛，在给包装附加了趣味性的同时增强商品与消费者之间的情感交互，提升商品对消费者的吸引力，并且延长产品包装的寿命。

4 结语

增强现实技术的出现给包装动态化设计带来了新的机遇，有效的改变了包装的互动方式，也为包装带来新的价值。增强现实包装不仅继承了传统包装保护产品、传递信息、促进销售等功能，并且使包装数字化，突破信息传递的维度限制，增强消费者体验感，增加包装的附加值，是包装行业未来最具发展前景的道路之一。