2018年2月25日晚，第23屆冬季奧林匹克運動會在韓國平昌落下帷幕。按照慣例，奧運會閉幕式上會為下一屆奧運主辦城市預(yù)留出8分鐘的表演展示時間。
作為2022年冬奧會的主辦城市，北京此次帶來了一場名為“2022，相約北京”的視覺盛宴：不僅綜合運用了輪滑演員、地面投影、動態(tài)視頻和玩偶等表演元素，還首次使用了24個隱形機器人參與表演，以此展現(xiàn)出冰雪運動和中國文化的特點，完美地詮釋了2022年北京冬奧會的“人文奧運”和“科技奧運”精神。
人們?yōu)?ldquo;北京8分鐘”的精彩絕倫拍手叫好，但卻不知道，這8分鐘的成功，是一群人努力的結(jié)果。其中，有一支來自北京理工大學(xué)的科技團隊，他們用數(shù)不清的8分鐘攻堅克難、自主創(chuàng)新，最終成功為“北京8分鐘”保駕護航。
“8分鐘”的背后
2017年6月，基于北理工多年來服務(wù)國家重大活動的經(jīng)驗和技術(shù)優(yōu)勢，結(jié)合表演任務(wù)的特點，北京冬奧組委會找到了北理工軟件學(xué)院丁剛毅教授團隊，希望其能夠與北京電影學(xué)院聯(lián)合組建一支虛擬仿真團隊，為北京在2018年冬奧會閉幕式上的表演提供技術(shù)支持與保障。
這次表演任務(wù)的意義可謂深遠(yuǎn)而重大：它既是向世人展示無與倫比的新時代中國風(fēng)采，又代表著北京正式發(fā)出相約2022年的邀請函，標(biāo)志著冬奧會進入北京周期。
因此，接到任務(wù)后的北理工團隊不敢有絲毫懈怠，認(rèn)真準(zhǔn)備，在半年時間內(nèi)不斷細(xì)化預(yù)演系統(tǒng)的功能需求，力求完美演繹總導(dǎo)演及其團隊的作品創(chuàng)意。尤其是自去年12月以來，技術(shù)團隊更是克服嚴(yán)寒困難，連續(xù)2個多月堅持在室外低溫作業(yè)，協(xié)助導(dǎo)演組完成排演訓(xùn)練方案設(shè)計與實施工作。
針對“北京8分鐘”參演要素多、創(chuàng)意過程復(fù)雜、排練關(guān)聯(lián)度高等特點，北理工虛擬仿真團隊利用影視虛擬制作技術(shù)和數(shù)字表演與仿真技術(shù)，自主研發(fā)了兩套全新的系統(tǒng)：文藝表演預(yù)演系統(tǒng)以及訓(xùn)練彩排與數(shù)字驗證系統(tǒng)。
“其中，文藝表演預(yù)演系統(tǒng)以可視化的界面和圖紙、視頻等多種數(shù)據(jù)輸出載體，將各種待選表演方案的真實效果進行呈現(xiàn)，幫助導(dǎo)演把控、決策及完善表演方案，從而確定最終方案。”丁剛毅教授介紹說。
而訓(xùn)練彩排與數(shù)字驗證系統(tǒng)則可將創(chuàng)意數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為執(zhí)行數(shù)據(jù)，指導(dǎo)表演要素進行排練，并保證數(shù)據(jù)在時間、空間上的一致性與準(zhǔn)確性。同時，它還能將執(zhí)行中修改的執(zhí)行數(shù)據(jù)在表演要素中同步，幫助導(dǎo)演實時觀察演員和道具的隊形狀態(tài)以及演員的姿態(tài)，以便指導(dǎo)后續(xù)節(jié)目的編排；演員也能迅速直觀地了解自身與理想運動軌跡之間的偏差并及時糾正，得以實時、快速地熟悉表演方案。
由于這兩套系統(tǒng)能夠根據(jù)表演創(chuàng)意方案，將整場文藝表演的過程全部仿真，較好地保證了前期創(chuàng)意設(shè)計與現(xiàn)場排練工作的順利進行，因而得到了導(dǎo)演組和參演團隊的一致好評。
從觀眾的角度而言，在此次“北京8分鐘”的表演中，最讓人印象深刻的還要數(shù)兩只萌萌的“大熊貓”了。事實上，它們的背后同樣有這支全能團隊的技術(shù)支持。
虛擬仿真團隊以北理工自主研發(fā)的雙目增強現(xiàn)實智能眼鏡為基礎(chǔ)，創(chuàng)新性地對此次表演中的大熊貓道具進行了“視覺改造”：為大熊貓道具的外掛攝像頭加裝云臺，并將其與內(nèi)部演員的智能眼鏡相結(jié)合，從而使演員在道具內(nèi)部也能無差別地觀測到外部環(huán)境。
這樣的例子不勝枚舉。比如，北理工團隊還承擔(dān)了整個表演的數(shù)秒倒計時任務(wù)，確保排練過程中各項設(shè)備的時間統(tǒng)一；同時，團隊還“略施小計”，開發(fā)了赴平昌倒計時專用小工具，以此鼓勵整個表演團隊，并營造一個積極向上的排練氛圍。值得一提的是，這個小程序還設(shè)置了“每日之星”功能——系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)研判，可自動提取前一天表現(xiàn)最佳的演員予以展示。
8年聚力 厚積薄發(fā)
一場完美演出的背后，一定有一支杰出的導(dǎo)演及技術(shù)團隊默默付出；而一支優(yōu)秀技術(shù)團隊的身后，也一定有一個為其提供空間一展風(fēng)采的平臺。此次成功完成冬奧任務(wù)的虛擬仿真團隊，正是來自于北理工數(shù)字表演與仿真技術(shù)實驗室。
正所謂“臺上8分鐘，臺下8年功”。2010年，北京市教育委員會聯(lián)合北京市科學(xué)技術(shù)委員會，聯(lián)合下發(fā)了《關(guān)于增補北京地區(qū)普通高等學(xué)校北京市重點實驗室的通知》，數(shù)字表演與仿真技術(shù)北京市重點實驗室獲批立項，由北京理工大學(xué)軟件學(xué)院負(fù)責(zé)承建。
提到數(shù)字表演與仿真技術(shù)，很多人依舊感到陌生。這項技術(shù)是軟件工程、光學(xué)工程、計算機科學(xué)等工程科學(xué)和藝術(shù)學(xué)、心理學(xué)、社會學(xué)等人文學(xué)科的交匯點，可謂是一個發(fā)展中的全新交叉學(xué)科。
實驗室以數(shù)字表演與仿真技術(shù)為主要研究方向，以面向未來文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)的重要科學(xué)問題為牽引，針對數(shù)字表演與仿真交叉學(xué)科方向自身特點，瞄準(zhǔn)國際發(fā)展前沿，探索數(shù)字表演、智能創(chuàng)意的新概念、新理論、新方法和新技術(shù)，廣泛開展國際學(xué)術(shù)交流，加強交叉學(xué)科建設(shè)，培養(yǎng)創(chuàng)新性人才，構(gòu)建一流學(xué)術(shù)隊伍，致力于為北京社會經(jīng)濟發(fā)展和文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)建設(shè)作出更多突出貢獻(xiàn)。
在8年的發(fā)展過程中，實驗室碩果累累：擁有完整的數(shù)字表演理論體系與先進的技術(shù)支撐平臺，在數(shù)字媒體、演藝科技、人群仿真等領(lǐng)域特色優(yōu)勢顯著；取得了包括論文、專利、獎勵等多項成果，培養(yǎng)了大批新型復(fù)合型人才；成立了與中央電視臺、中央歌劇院的協(xié)同創(chuàng)新實驗室，對我國文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到重要的支撐促進作用。
而除此之外，實驗室還承擔(dān)了多項國家大型活動的數(shù)字仿真系統(tǒng)的研發(fā)，用北理工人扎實的技術(shù)實力為國家盛典保駕護航。
2008年北京奧運會開幕式上，“文字”“太極”“星光”和人體“鳥巢”等亮點節(jié)目成功的背后，都有北理工團隊的努力與汗水。此外，團隊還承擔(dān)了包括“國慶60周年群眾游行仿真設(shè)計、訓(xùn)練與指揮系統(tǒng)”“國慶60周年聯(lián)歡晚會數(shù)字仿真系統(tǒng)”“國家科技支撐計劃——舞美設(shè)計與布景彩排關(guān)鍵技術(shù)研究與系統(tǒng)”“抗戰(zhàn)70周年紀(jì)念大會觀禮人員服務(wù)管理系統(tǒng)研發(fā)和服務(wù)”以及“抗戰(zhàn)70周年紀(jì)念大會氣球施放設(shè)計和控制仿真系統(tǒng)”等在內(nèi)的一系列重大項目和任務(wù)，并連續(xù)9年以科技助力春晚。
數(shù)字表演與仿真技術(shù)實驗室以科技創(chuàng)新服務(wù)國家盛典的抱負(fù)，與北京理工大學(xué)始終瞄準(zhǔn)國際科技前沿，服務(wù)國家重大戰(zhàn)略需求和國家安全重大需求的追求和使命可謂一脈相承。
自2008年與北京奧運會結(jié)緣后，北理工積極發(fā)揮科技優(yōu)勢，服務(wù)奧運事業(yè)，全力支持科技助力奧運計劃，用一流的軍工品質(zhì)為科技奧運書寫下北理工的精彩筆觸。
2008年北京奧運會、殘奧會開閉幕式中，由北理工技術(shù)團隊研制的“腳印”“奧運五環(huán)”“倒計時”等煙花表演，給全世界觀眾帶來了無與倫比的驚喜；奧運會期間，北理工技術(shù)團隊還主持實施了國際奧運史上首次奧運中心區(qū)零排放公交工程，實現(xiàn)了奧運期間晝夜“零故障”可靠運行的國家最高目標(biāo)，兌現(xiàn)了中國政府的承諾。
2017年8月31日，“面向冬奧環(huán)境的新能源汽車與低溫電池技術(shù)成果發(fā)布會”在京召開。北理工充分發(fā)揮自身在新能源汽車領(lǐng)域的研究優(yōu)勢，組織力量進行技術(shù)攻關(guān)，徹底解決了電動汽車冬季續(xù)駛里程急劇下降、無法啟動等諸多難題。而未來，北理工人將繼續(xù)牽頭新能源汽車，以期為2022年北京冬奧會作出更大貢獻(xiàn)�！�