動(dòng)態(tài)與觀點(diǎn)
北京理工大學(xué)數(shù)十項(xiàng)創(chuàng)新成果亮相建黨百年慶?；顒?dòng)
在中國(guó)共產(chǎn)黨成立100周年之際，舉國(guó)上下歡欣鼓舞，共同慶祝黨的生日。7月1日，慶祝中國(guó)共產(chǎn)黨成立100周年大會(huì)在北京天安門(mén)廣場(chǎng)隆重舉行，各族各界人士7萬(wàn)余人參加了慶祝大會(huì)。6月28日晚，慶祝中國(guó)共產(chǎn)黨成立100周年文藝演出《偉大征程》在北京國(guó)家體育場(chǎng)舉辦，呈現(xiàn)了一場(chǎng)科技與藝術(shù)水乳交融、氣勢(shì)磅礴的視聽(tīng)盛宴。百年盛典是怎樣實(shí)現(xiàn)高效部署、精準(zhǔn)指揮，又如何根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行智能導(dǎo)播，實(shí)現(xiàn)舞臺(tái)自動(dòng)化控制的？這其中離不開(kāi)北京理工大學(xué)（下稱北理工）數(shù)字表演與仿真技術(shù)實(shí)驗(yàn)室主任丁剛毅團(tuán)隊(duì)的技術(shù)支持——人群仿真、虛擬制作、數(shù)字表演……其用多年積累的專利為百年盛典獻(xiàn)禮。
人群仿真，把握全局
“通過(guò)可控制平臺(tái)，仿真技術(shù)可以對(duì)復(fù)雜的、系統(tǒng)的真實(shí)現(xiàn)象進(jìn)行多種呈現(xiàn)，幫助我們認(rèn)識(shí)世界、改造世界甚至預(yù)測(cè)世界?！?丁剛毅介紹，自2005年學(xué)校開(kāi)設(shè)數(shù)字表演與仿真這一交叉學(xué)科以來(lái)，團(tuán)隊(duì)在人群訓(xùn)練排練、要素轉(zhuǎn)播行為、虛擬表演等方面均已實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，形成了大型活動(dòng)仿真模擬系統(tǒng)這一原型系統(tǒng)。
為保證慶祝大會(huì)現(xiàn)場(chǎng)7萬(wàn)余觀眾的信息準(zhǔn)確、集結(jié)疏散有序，丁剛毅團(tuán)隊(duì)新設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了人員信息及坐席管理等系統(tǒng)，將各個(gè)單位的出發(fā)地點(diǎn)、時(shí)間、安檢、上臺(tái)等環(huán)節(jié)全部納入系統(tǒng)范圍，實(shí)現(xiàn)全部人員信息實(shí)時(shí)查詢、三維展示，精確計(jì)算出人員進(jìn)場(chǎng)離場(chǎng)的最優(yōu)路線及時(shí)間，為群眾提供了全程的預(yù)測(cè)和保障。此外，針對(duì)可能出現(xiàn)的突發(fā)事件，團(tuán)隊(duì)也在系統(tǒng)里進(jìn)行了應(yīng)急模擬。
據(jù)悉，目前團(tuán)隊(duì)擁有“一種基于圖像的人群點(diǎn)位生成方法”“一種大規(guī)模人群位置變化方案生成方法”等多件專利，形成了人群態(tài)勢(shì)分析系統(tǒng)、對(duì)抗系統(tǒng)等多個(gè)系統(tǒng)，致力于在強(qiáng)約束條件下對(duì)人群行為進(jìn)行仿真預(yù)測(cè)。
虛擬轉(zhuǎn)播，調(diào)控細(xì)節(jié)
主席臺(tái)、黨徽、紅旗等關(guān)鍵要素放在哪里？各要素?cái)?shù)量、大小、高矮情況如何？座位前后間隔多少？為確保轉(zhuǎn)播萬(wàn)無(wú)一失，丁剛毅帶領(lǐng)可視化建模、編程、美工等多個(gè)團(tuán)隊(duì)，將天安門(mén)廣場(chǎng)的各個(gè)要素轉(zhuǎn)化成參數(shù)化的可移動(dòng)模型，在系統(tǒng)里按照準(zhǔn)確的時(shí)間、空間維度進(jìn)行標(biāo)注，逐一反復(fù)優(yōu)化，進(jìn)行了全要素、全方位、全流程的設(shè)計(jì)仿真，為大型活動(dòng)的調(diào)度指揮平臺(tái)增加了新的智能因素。
“實(shí)地?cái)?shù)據(jù)是我們?cè)谙到y(tǒng)里進(jìn)行環(huán)境搭建的基礎(chǔ)?！?丁剛毅介紹，團(tuán)隊(duì)師生在天安門(mén)廣場(chǎng)核心區(qū)及沿線活動(dòng)區(qū)域，進(jìn)行了多日的實(shí)地勘測(cè)，再對(duì)實(shí)地?cái)?shù)據(jù)收集整理，在系統(tǒng)中構(gòu)建了環(huán)境要素、天氣環(huán)境動(dòng)態(tài)、慶?；顒?dòng)流程等多個(gè)模型，不僅能輔助現(xiàn)場(chǎng)工作人員安置參會(huì)物品、進(jìn)行時(shí)間規(guī)劃，還能模擬遠(yuǎn)端、近端等各個(gè)機(jī)位鏡頭的拍攝視角，幫助央視導(dǎo)演組提前進(jìn)行攝像機(jī)機(jī)位的布局、布線，從而設(shè)計(jì)出最佳轉(zhuǎn)播方案。在“一種直播機(jī)位攝像方案自動(dòng)學(xué)習(xí)方法”“一種智能直播仿真預(yù)演系統(tǒng)”等專利的支持下，丁剛毅團(tuán)隊(duì)滿足了央視“將鏡頭里控制到厘米級(jí)”的要求，為國(guó)內(nèi)外觀眾呈現(xiàn)了慶祝大會(huì)的精彩畫(huà)面。
數(shù)字表演，提高效率
隨著禮號(hào)手的一聲禮號(hào)， 3000多名演員組成的巨大黨旗圖案立即呈現(xiàn)在觀眾面前，并隨著音樂(lè)不斷變化，這是《偉大征程》的開(kāi)場(chǎng)環(huán)節(jié)。《偉大征程》共4大篇章，22個(gè)節(jié)目，大到舞臺(tái)整體設(shè)計(jì)，小到每個(gè)演員的服裝、道具，甚至每根威亞的位置、速度，都離不開(kāi)丁剛毅團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)構(gòu)建的仿真編排系統(tǒng)。這一系統(tǒng)通過(guò)海量數(shù)據(jù)計(jì)算，可輔助導(dǎo)演，將其創(chuàng)意方案可視化，從而快速實(shí)現(xiàn)創(chuàng)意驗(yàn)證評(píng)估及精準(zhǔn)指揮調(diào)度。該系統(tǒng)擁有“一種模塊化虛擬舞臺(tái)”“一種基于平行仿真的虛擬舞臺(tái)”等多件專利。
離演出還有30天，序篇導(dǎo)演楊嶸負(fù)責(zé)的開(kāi)場(chǎng)盛典進(jìn)行了顛覆性的修改，演出人數(shù)從之前的1000多人變成了3000多人。演出迫在眉睫，留給楊嶸修改的時(shí)間只有一天。丁剛毅團(tuán)隊(duì)臨危受命，應(yīng)用人群仿真及數(shù)字表演技術(shù)，在計(jì)算機(jī)里建模，把舞臺(tái)空間、人物空間等全部模擬出來(lái)，使演員的站位更加準(zhǔn)確?！耙郧靶枰?個(gè)多月排練才能夠完成的節(jié)目，如今運(yùn)用數(shù)字技術(shù)一天的時(shí)間就可以完成訓(xùn)練，科技的力量真是強(qiáng)大呀！” 楊嶸感慨道。
丁剛毅表示，仿真技術(shù)可以在裝備研制、訓(xùn)練、教育科普等20多個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用。目前，團(tuán)隊(duì)提交了60余件專利申請(qǐng)，積累了3000多種算法，團(tuán)隊(duì)將不斷進(jìn)行技術(shù)研發(fā)，用更加優(yōu)秀的創(chuàng)新成果為2022年北京冬季奧運(yùn)會(huì)貢獻(xiàn)力量。
