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在2018年平昌冬奧會(huì)閉幕式上，“北京8分鐘”用中國(guó)智慧驚艷了世界。輪滑表演、地面投影、動(dòng)態(tài)視頻、熊貓玩偶、隱形機(jī)器人……眾多要素完美結(jié)合，共同展現(xiàn)了冰雪運(yùn)動(dòng)和中國(guó)文化的魅力，詮釋了2022年北京冬奧會(huì)“人文奧運(yùn)”和“科技奧運(yùn)”的精神。

這精彩的8分鐘的呈現(xiàn)離不開幕后技術(shù)團(tuán)隊(duì)的強(qiáng)大支持，而北京理工大學(xué)也是其中之一。2017年6月，北京冬奧組委正式委托北理工軟件學(xué)院丁剛毅團(tuán)隊(duì)組建虛擬仿真團(tuán)隊(duì)。他們利用精準(zhǔn)高效的“黑科技”，為演出的前期創(chuàng)意設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)排練工作提供有力的技術(shù)保障，助力“北京8分鐘”華麗登場(chǎng)。

兩套系統(tǒng)充當(dāng)“眼睛”和“指揮棒”

據(jù)北京理工大學(xué)軟件學(xué)院院長(zhǎng)、虛擬仿真團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人丁剛毅介紹，“北京8分鐘”創(chuàng)意豐厚、炫酷精彩，但其效果的完美呈現(xiàn)面臨眾多技術(shù)上的難題。

“要用線條的延伸體現(xiàn)中國(guó)元素，線條應(yīng)該怎么描繪？演員移動(dòng)能否跟得上線條？每個(gè)演員不同時(shí)刻要到哪個(gè)位置、又該怎么滑？整個(gè)演出要做到燈光、音響和演出內(nèi)容的配合，機(jī)器人車臺(tái)和運(yùn)動(dòng)員的配合，人物運(yùn)動(dòng)和虛擬圖案的配合，需要十幾個(gè)工種共同完成，如何進(jìn)行準(zhǔn)確對(duì)接？演出方案每天都在變，人工操作來不及又該怎么辦？所有這些問題都需要解決?！?/p>

針對(duì)參演要素多、創(chuàng)意過程復(fù)雜、排練關(guān)聯(lián)復(fù)雜度高等特點(diǎn)，北理工團(tuán)隊(duì)利用了影視虛擬和數(shù)字表演與仿真技術(shù)，專門創(chuàng)新研發(fā)了廣場(chǎng)表演預(yù)演系統(tǒng)和訓(xùn)練彩排與數(shù)字驗(yàn)證系統(tǒng)。其核心理念在于對(duì)表演創(chuàng)意進(jìn)行數(shù)據(jù)化、模型化、系統(tǒng)化，從而將整場(chǎng)文藝表演的過程全部仿真，在各部門之間進(jìn)行緊密協(xié)調(diào)，充當(dāng)演出的“眼睛”和“指揮棒”。

“黑科技”到底怎么發(fā)揮作用？團(tuán)隊(duì)核心成員、軟件學(xué)院教師李鵬介紹了它們的工作原理。兩大系統(tǒng)中，訓(xùn)練彩排與數(shù)字驗(yàn)證系統(tǒng)負(fù)責(zé)將前期創(chuàng)意動(dòng)畫進(jìn)行分析，將其轉(zhuǎn)化為執(zhí)行數(shù)據(jù)，一方面能夠確定每個(gè)時(shí)間點(diǎn)每個(gè)演員的位置、方向以及運(yùn)動(dòng)速度，為每個(gè)演員“量身定做”訓(xùn)練手冊(cè)，幫助演員快速熟悉表演方案、識(shí)記動(dòng)作路線、糾正動(dòng)作偏差，另一方面能夠快速對(duì)方案進(jìn)行可行性驗(yàn)證，判斷 演員動(dòng)作能否達(dá)到預(yù)期要求，從而幫助導(dǎo)演對(duì)難度過大的設(shè)計(jì)進(jìn)行準(zhǔn)確調(diào)整。

在這一系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上，文藝表演預(yù)演系統(tǒng)發(fā)揮著關(guān)鍵角色。它可以利用定位系統(tǒng)，加入演員真實(shí)排練數(shù)據(jù)，并融入燈光、音樂、道具、視頻、場(chǎng)景等，對(duì)演出全要素進(jìn)行同比例建模，從而用可視化的界面將各種方案的真實(shí)效果進(jìn)行逼真的線上“彩排”，幫助導(dǎo)演把控、決策和完善表演方案。值得一提的是，系統(tǒng)還精確模擬了平昌表演場(chǎng)地的全部33個(gè)機(jī)位，得到不同角度、不同場(chǎng)景的模擬演出效果，從而在演出之前就可以幫助電視臺(tái)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)播鏡頭的分配。

李鵬說，兩套系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)行，不僅保證了導(dǎo)演團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)意思路貫徹到演出的各個(gè)環(huán)節(jié)中去，減少了導(dǎo)演、編導(dǎo)和演員對(duì)演出效果理解的偏差，讓解決問題更具有針對(duì)性，同時(shí)也有效節(jié)省了人力和物力?！白屢粋€(gè)演員滑一次，就能快速疊加、模擬出整體形狀，這樣排練的成本降低，效率大大提高。這兩套系統(tǒng)能夠幫助我們?cè)谘輪T的能力和導(dǎo)演的創(chuàng)意之間找到平衡，讓演出方案既達(dá)到導(dǎo)演滿意的效果，又具有實(shí)際的可操作性。要是沒有這兩個(gè)系統(tǒng)，這是很難快速實(shí)現(xiàn)的?！?/p>

臺(tái)上八分鐘，臺(tái)下一年功

“回顧這一年的工作，要說不辛苦，那是不可能的。”團(tuán)隊(duì)成員、就讀于北京理工大學(xué)軟件學(xué)院的博士三年級(jí)學(xué)生吳玉峰說道。雖然作為深耕于電腦屏幕后的“碼農(nóng)”，他和其他幾名實(shí)驗(yàn)室同學(xué)并沒有在平昌奧運(yùn)會(huì)閉幕式現(xiàn)場(chǎng)留下自己的身影，但這8分鐘于他們而言、于整個(gè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)而言，是將近一年心血的結(jié)晶。

自一年前北京冬奧組會(huì)開始進(jìn)行“北京8分鐘”的創(chuàng)意構(gòu)想開始，實(shí)驗(yàn)室的教師和學(xué)生們就開始和張藝謀導(dǎo)演以及主創(chuàng)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行定期交流討論。2017年6月，北京理工大學(xué)正式成立了虛擬仿真團(tuán)隊(duì)，開始熟悉導(dǎo)演團(tuán)隊(duì)創(chuàng)意思路，并對(duì)支持系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)調(diào)試和準(zhǔn)備，對(duì)原有軟件架構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新和補(bǔ)充，使其滿足功能需求。12月起，團(tuán)隊(duì)正式進(jìn)駐位于北京昌平的“北京8分鐘”文藝表演訓(xùn)練場(chǎng)地，全程參與了“北京8分鐘”的全封閉排練工作。

“一共排練了兩個(gè)月，每天一半的時(shí)間都在忙。那兩個(gè)月正是北京最冷的時(shí)候，因?yàn)橐诼短斓膱?chǎng)地進(jìn)行模擬，我們和所有演員、工作人員一樣，全程都在戶外工作，電腦和設(shè)備也都搬到外面。有時(shí)候白天排練的數(shù)據(jù)和修改意見出來了，晚上還要加班加點(diǎn)，熬夜修改調(diào)試，保證不耽誤第二天排練的進(jìn)度?！眳怯穹逭f道。

演出方案每天都會(huì)調(diào)整好幾次，成員們已經(jīng)不知道修改過多少個(gè)版本，也不知道看了多少次8分鐘的模擬動(dòng)畫。盡管畫面的每一幀他們都已爛熟于心，但在2018年2月25日的晚上，電視機(jī)前的他們目睹著“北京8分鐘”的最終呈現(xiàn)，依然心潮澎湃?！爱?dāng)熟悉的《歌唱祖國(guó)》的旋律響起的時(shí)候，我真的非常激動(dòng)。我知道我們雖然付出了不少，但真的值了。我覺得非常榮幸能參與到這樣一次國(guó)家的大事件中，更為中國(guó)的強(qiáng)大、科技文化的先進(jìn)感到驕傲?！?/p>

“黑科技”服務(wù)國(guó)家需求

據(jù)了解，這支年輕的團(tuán)隊(duì)來自北京理工大學(xué)數(shù)字表演與仿真技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，該實(shí)驗(yàn)室依托數(shù)字表演與仿真技術(shù)這一交叉學(xué)科，是軟件工程、光學(xué)工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)等工程科學(xué)和藝術(shù)學(xué)、心理學(xué)、社會(huì)學(xué)等人文學(xué)科的交匯點(diǎn)。

近年來，在不少國(guó)家級(jí)的重大重點(diǎn)活動(dòng)中有這群年輕人的幕后耕耘。2008年北京奧運(yùn)會(huì)開幕式上 “文字”“太極”“星光”和人體“鳥巢”等亮點(diǎn)節(jié)目的排練制作，國(guó)慶60周年群眾游行的仿真設(shè)計(jì)，抗戰(zhàn)70周年紀(jì)念大會(huì)氣球施放設(shè)計(jì)，93閱兵的演練，2010-2018年央視春晚的編排……實(shí)驗(yàn)室最初用于軍事戰(zhàn)場(chǎng)仿真的“黑科技”，正在走向民間需求、走向國(guó)家重大活動(dòng)，走向國(guó)際化的、更加寬廣的舞臺(tái)。

丁剛毅認(rèn)為，伴隨“黑科技”的推廣而愈加顯現(xiàn)的，是軍民融合、學(xué)科交叉、文化科技融合等新趨勢(shì)?！敖陙?，國(guó)家格外重視發(fā)展文化產(chǎn)業(yè)和科技產(chǎn)業(yè)，我們積累的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)大有可為?！痹谶@一背景下，高校和科研機(jī)構(gòu)作為科技行業(yè)領(lǐng)軍者，除了要瞄準(zhǔn)國(guó)際前沿，繼續(xù)堅(jiān)持高水平人才的培養(yǎng)，推進(jìn)技術(shù)進(jìn)步和創(chuàng)新外，還要爭(zhēng)取更多地、更有效地服務(wù)國(guó)家重大需求，用堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐國(guó)家重點(diǎn)任務(wù)和重大活動(dòng)，承擔(dān)高校應(yīng)有的使命和責(zé)任。

“‘北京8分鐘’的意義很大，這是一個(gè)全新的起點(diǎn)。展望未來的5年，無(wú)論是2019年的國(guó)慶70周年、2021年的黨慶100年、還是2022年的北京冬奧會(huì)，我都希望我們的仿真技術(shù)能夠繼續(xù)服務(wù)國(guó)家的重大活動(dòng)；我也相信，我們一定會(huì)做得更好?！倍傄阏f道。（人民日?qǐng)?bào)中央廚房·半畝方塘 楊寧 宋潤(rùn)舟）