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——記北京理工大學(xué)軟件學(xué)院奧運(yùn)開(kāi)閉幕式智能仿真編排組

供稿：新聞中心  編輯：新聞中心  段 煉

圖1擊缶演員吟誦“有朋自遠(yuǎn)方來(lái)，不亦樂(lè)乎？” 

圖1A 仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)2008名演員位置圖

    數(shù)千身著白衣的武者將一套套太極拳打的行云流水、柔中帶剛；眉眼秀氣的女子身著旗袍垂首走過(guò)，含蓄中流露著文明古國(guó)千年的雍容氣度；2008個(gè)長(zhǎng)衣武士擊缶傳歌、快速排列變化的字模、瑰麗多姿的地球和翱翔太空的宇航員，閃光的星星人和幾千張兒童笑臉一系列中國(guó)燦爛文明與輝煌時(shí)代的標(biāo)志元素在人們的歡呼聲中接連亮相。2008年8月8日晚8點(diǎn)，第29屆奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)在北京順利拉開(kāi)序幕。近2萬(wàn)人默契而有序的表演讓國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家和媒體稱(chēng)贊有加——大到整體，小到局部，北京2008年奧運(yùn)會(huì)開(kāi)幕式表演“美麗的奧林匹亞”從各個(gè)角度都堪稱(chēng)匠心獨(dú)運(yùn)、美輪美奐、壯麗宏大。

    除了導(dǎo)演、演員、以及工作人員的通力配合之外，一個(gè)在藝術(shù)背后默默付出的科技團(tuán)體也為此次奧運(yùn)會(huì)開(kāi)幕式大型表演立下了汗馬功勞，他們就是北京理工大學(xué)軟件學(xué)院“數(shù)字表演與仿真技術(shù)”的研發(fā)團(tuán)隊(duì)。其團(tuán)隊(duì)成員研發(fā)的“大型廣場(chǎng)文藝表演計(jì)算機(jī)三維智能仿真編排系統(tǒng)”在本次奧運(yùn)文藝表演的創(chuàng)意、排練、演出，都發(fā)揮了重要作用。

    “這次表演從導(dǎo)演創(chuàng)新手段和表演內(nèi)容上都是一次革命性的創(chuàng)新，除運(yùn)用大量的數(shù)字化的背景外，全面系統(tǒng)地采用數(shù)字表演和仿真技術(shù)，為節(jié)目的創(chuàng)意、編排和呈現(xiàn)做出了開(kāi)創(chuàng)性的貢獻(xiàn)。這種現(xiàn)代化手段不僅是彌補(bǔ)了過(guò)去手段的一些不足，更重要的是中國(guó)13億人口、30年改革開(kāi)放成果、古老文明、現(xiàn)代和諧發(fā)展等等核心內(nèi)容都得以完美體現(xiàn)。”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、北京理工大學(xué)軟件學(xué)院副院長(zhǎng)丁剛毅介紹說(shuō)。

圖1B 仿真系統(tǒng)編排擊缶演員倒計(jì)時(shí) 

圖2 “文字”表演 

圖2A 仿真系統(tǒng)字模設(shè)計(jì) 

圖3 “星光”表演

    科技與藝術(shù)的激情碰撞  仿真模擬系統(tǒng)推動(dòng)奧運(yùn)

    從2005年9月至2007年7月，北京理工大學(xué)軟件學(xué)院“數(shù)字表演仿真技術(shù)”的研發(fā)團(tuán)隊(duì)的“計(jì)算機(jī)三維智能仿真編排系統(tǒng)”就已在很多大型演出活動(dòng)中應(yīng)用過(guò)，但針對(duì)2008奧運(yùn)開(kāi)閉幕演出的具體導(dǎo)演需求，原型系統(tǒng)功能的覆蓋率只有30%。

    “首先，我們要完成奧運(yùn)會(huì)任務(wù)?！毖邪l(fā)團(tuán)隊(duì)李紅松老師談到研發(fā)這套系統(tǒng)的起因時(shí)表示，能夠?yàn)楸本W運(yùn)會(huì)做出應(yīng)盡的力量和貢獻(xiàn)，心里感到很欣慰。

    在人們的常識(shí)中，科技與藝術(shù)似乎是很難搭界的兩門(mén)學(xué)科，因此，科技思維和藝術(shù)思維的分歧使科技研發(fā)人員與導(dǎo)演組的交流障礙成為最大的問(wèn)題。“交叉學(xué)科，把原以為本來(lái)根本不可能合在一起的東西現(xiàn)在交叉起來(lái)，比如科學(xué)和藝術(shù)。這中間肯定有一個(gè)痛苦的過(guò)程?！崩罴t松在談到與導(dǎo)演交流時(shí)說(shuō)，“痛苦的事情就是導(dǎo)演們的變化太多。他們的腦子思維很快，隨時(shí)可能產(chǎn)生新的想法，而他們的任何一個(gè)想法，對(duì)我們來(lái)說(shuō)都是一個(gè)巨大的工作量。不過(guò)經(jīng)過(guò)慢慢摸索，我們發(fā)現(xiàn)一些規(guī)則，如果這個(gè)工作根據(jù)某個(gè)規(guī)則來(lái)做是符合他藝術(shù)感覺(jué)的，他是不會(huì)大改動(dòng)的。”

    導(dǎo)演組對(duì)仿真系統(tǒng)的接受也是一個(gè)漸變的過(guò)程?！皠傞_(kāi)始，模擬出來(lái)一套方案，所有的導(dǎo)演都認(rèn)為不可行，甚至看了我們的三維展示以后，還覺(jué)得我們的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。這時(shí)候，只好現(xiàn)場(chǎng)組織足夠的人員去擺，最后發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的情況和我們演示的完全一樣的，才完全信任我們。”科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性和可重復(fù)性讓團(tuán)隊(duì)成員引以為傲。

   “起初，我們的定位是用計(jì)算機(jī)展示導(dǎo)演們的創(chuàng)意，后來(lái)發(fā)展到用計(jì)算機(jī)來(lái)驗(yàn)證他們的想法，最后我們都慢慢地知道他們的哪些想法可行，哪些想法不可行。我們用計(jì)算機(jī)給他提供數(shù)據(jù)，然后他再改進(jìn)方案?！彪S著科技與藝術(shù)的水乳交融日趨深入和諧，模擬仿真系統(tǒng)由最初的被動(dòng)改進(jìn)，變成了后來(lái)的主動(dòng)驗(yàn)證，也為北京奧運(yùn)開(kāi)幕式的最終完成提供了數(shù)據(jù)上的保障。

   “艱難困苦，玉汝于成。”十個(gè)月的痛苦胎動(dòng)孕育了今日奧運(yùn)會(huì)開(kāi)幕式的輝煌。“現(xiàn)在系統(tǒng)功能的覆蓋率基本上已經(jīng)達(dá)到了80%?，F(xiàn)在，利用我們這個(gè)系統(tǒng)，不只能畫(huà)圖，還能讓人動(dòng)起來(lái)，看效果好不好。如果不好，立刻換。在導(dǎo)演的創(chuàng)意空間提高的同時(shí)，二者在沒(méi)有排練之前不浪費(fèi)人力，節(jié)約了創(chuàng)意成本?！崩铢i老師對(duì)于本團(tuán)隊(duì)研發(fā)的軟件很有信心。

   “比較成功的事情就是去年解決的一個(gè)問(wèn)題：確定人數(shù)。以前沒(méi)有人能夠明確地說(shuō)明一個(gè)方案需要多少人，人與人之間的間距是多少，現(xiàn)在用軟件一排，這些就可以確定下來(lái)。以前導(dǎo)演們經(jīng)常為到底需要多少人而爭(zhēng)執(zhí)，現(xiàn)在這個(gè)軟件就可以解決這個(gè)矛盾了。”

    當(dāng)然，編排軟件也不能解決所有問(wèn)題，比如燈光效果?！败浖皇菐椭麄兺瓿?0-70%的工作量。我們只是把這60-70%的工作流程做成一個(gè)系統(tǒng)，讓他們從以前的手工方法中解放出來(lái)，提高效率?！崩罴t松說(shuō)，“其它的事，就要靠導(dǎo)演和演員的配合了。”

 
圖3A 人體鳥(niǎo)巢 

圖3B 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的人體鳥(niǎo)巢 

圖4 “自然”表演

    保密工作一絲不茍 團(tuán)隊(duì)力量凝結(jié)碩果

    由于奧運(yùn)期間國(guó)家要求所有相關(guān)新型研發(fā)科技產(chǎn)品都要嚴(yán)格保密，北京理工大學(xué)“數(shù)字表演仿真系統(tǒng)”研發(fā)團(tuán)隊(duì)遵照國(guó)家要求，放棄了在賽前進(jìn)行技術(shù)宣傳的機(jī)會(huì)，而是選擇躲在幕后埋頭苦干，默默付出，將一場(chǎng)完美的奧運(yùn)會(huì)開(kāi)幕式展現(xiàn)給世人。

    “一是大家集中辦公；二是細(xì)致檢查。大家u盤(pán)上存的東西都定期刪掉。每一個(gè)星期都固定檢查一次。三是保衛(wèi)處采取一些限行措施?！秉S天羽老師在談到檢查措施時(shí)非常謹(jǐn)慎。

    “奧運(yùn)之前的工作是分開(kāi)進(jìn)行的，包括服務(wù)和開(kāi)發(fā)兩個(gè)部分，各占一半?！睆堼堬w老師介紹說(shuō)，在團(tuán)隊(duì)中，只有一部人核心人員兩者都做，有一部分只做開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)的就是寫(xiě)軟件，三維的引擎，從服務(wù)里面抽取出來(lái)的算法，不接觸奧運(yùn)會(huì)這些內(nèi)容，只做工具。同時(shí)，開(kāi)幕式的上篇和下篇的設(shè)計(jì)人員分成兩個(gè)房間進(jìn)行研發(fā)，殘奧會(huì)也是如此。

     同時(shí)，他還重點(diǎn)介紹了一下參與此次研發(fā)活動(dòng)的學(xué)生隊(duì)伍?！皩W(xué)生們都很配合，有一點(diǎn)補(bǔ)貼，但是不多。研究生參加這個(gè)項(xiàng)目，因?yàn)樗麄兊恼n程不是很多，而且可以為做論文積累材料；本科生要么有能力有興趣，要么就是要保研的繼續(xù)會(huì)留在學(xué)院里的，大家在心態(tài)上沒(méi)有太大壓力。”不過(guò)，本科生參與研發(fā)的門(mén)檻還是很高的，都“是從那些很優(yōu)秀的人選中挑出來(lái)的?！眳⒓舆@次奧運(yùn)開(kāi)閉幕式仿真編排的學(xué)生有近40人，包括計(jì)算機(jī)學(xué)院、軟件學(xué)院05、06、07研等。

    從去年8月份開(kāi)始，熬夜到兩三點(diǎn)鐘對(duì)于研發(fā)團(tuán)隊(duì)的老師們就成了家常便飯，關(guān)于那一段時(shí)間的艱辛勞累，團(tuán)隊(duì)中每一位成員都深有感觸?！傲璩繕情T(mén)鎖了，都需要叫醒樓管，請(qǐng)他們開(kāi)門(mén)。但是我們從來(lái)都沒(méi)有耽誤白天學(xué)生們的正常上課。”一位老師表示。但是，時(shí)間上的緊張還不是唯一的困難，“目前國(guó)家還沒(méi)有為我們撥過(guò)一分錢(qián)的款項(xiàng)。”可見(jiàn)，資金上的困難也是研發(fā)壓力之一。

    “在自籌經(jīng)費(fèi)有限的情況下，大家都毫無(wú)怨言地送數(shù)據(jù)，取數(shù)據(jù)。沒(méi)有經(jīng)費(fèi)支持，學(xué)校支持經(jīng)費(fèi)自籌。我們繼續(xù)在爭(zhēng)取?？吹綄W(xué)科背景了，我們有信心了?！倍傄阏f(shuō)到此處，有一些激動(dòng)，因?yàn)?，作為一個(gè)科技研發(fā)人員，他的背后，是來(lái)自一個(gè)團(tuán)結(jié)集體的有力支撐。

    即使暫時(shí)沒(méi)有國(guó)家的經(jīng)濟(jì)支持，也要協(xié)助政府，通過(guò)激發(fā)整個(gè)團(tuán)隊(duì)的力量，兢兢業(yè)業(yè)，踏踏實(shí)實(shí)地研發(fā)出來(lái)新的科技產(chǎn)品來(lái)積極配合奧運(yùn)盛事，這就是北京理工大學(xué)傳承了半個(gè)多世紀(jì)的校訓(xùn)——“團(tuán)結(jié)、勤奮、求實(shí)、創(chuàng)新”，也是北理人的精神！

圖4A 仿真系統(tǒng)太極表演

 圖5 《夢(mèng)想》表演 

圖5A 仿真系統(tǒng)“同一夢(mèng)想”設(shè)計(jì)

圖6 運(yùn)功員入場(chǎng)儀式設(shè)計(jì)

    從新學(xué)科到新產(chǎn)業(yè)  新技術(shù)要以人為本

    “2007年10月份，校研究生院組織我們成功申報(bào)了北京重點(diǎn)交叉學(xué)科，目前是北京市唯一的‘?dāng)?shù)字表演仿真技術(shù)’學(xué)科。主要是把信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院王涌天老師的光電設(shè)計(jì)成果和計(jì)算機(jī)技術(shù)學(xué)院、設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)院、人文學(xué)院這幾個(gè)學(xué)院的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，整理成材料，在今年1月8號(hào)上報(bào)。目前，北京市教委已經(jīng)批準(zhǔn)，該學(xué)科已經(jīng)成了北京市重點(diǎn)學(xué)科。”丁剛毅在談到新學(xué)科的成功申報(bào)很高興，畢竟，這件事實(shí)際對(duì)在以工科為主的理工大學(xué)從事文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)、變成產(chǎn)業(yè)基地、爭(zhēng)取成為創(chuàng)意人才培養(yǎng)基地起到了極大的推動(dòng)作用。

    李紅松介紹，在國(guó)內(nèi)，每年大大小小的廣場(chǎng)文藝表演數(shù)量很多，而且投資巨大，曾經(jīng)有人做過(guò)調(diào)研，每年全國(guó)600多場(chǎng)。每個(gè)省、公司等都會(huì)舉辦這種大型活動(dòng)，而一些國(guó)家級(jí)導(dǎo)演平常也就是在各個(gè)地方指導(dǎo)表演。因此，產(chǎn)業(yè)前景非常廣闊?！斑@種技術(shù)如果用好的話(huà)，可以直接在投標(biāo)的時(shí)候展示創(chuàng)意直接用。倫敦奧運(yùn)會(huì)也許說(shuō)不定會(huì)用?！睂?duì)于該學(xué)科的前景，老師們信心十足。

    同時(shí)，北京理工大學(xué)“數(shù)字表演與仿真技術(shù)”研發(fā)組還預(yù)計(jì)進(jìn)行一些人性化設(shè)計(jì)?！皐ord, excel這些軟件大家辦公都會(huì)用到，我們這個(gè)軟件將來(lái)可以完善到像word, excel這些軟件那樣，讓搞藝術(shù)創(chuàng)意的人方便使用，展示自己的創(chuàng)意。”不論科學(xué)技術(shù)發(fā)展到怎樣艱深的領(lǐng)域，能否“適應(yīng)市場(chǎng)要求，為人服務(wù)”才是最終的指標(biāo)。

    具體到人文藝術(shù)方面，該軟件可以衍生出新媒體以及相關(guān)的新生的交叉性的領(lǐng)域。除了藝術(shù)，還有比如城市管理、模擬訓(xùn)練等等。以人為本，以人為主要的研究對(duì)象。而以后的發(fā)展趨勢(shì)，是社會(huì)人群的仿真、國(guó)家行政管理、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、醫(yī)院、安全事故的預(yù)防等方面，而目前的協(xié)助編排只是最基礎(chǔ)的表現(xiàn)形式。

    此外，在弘揚(yáng)和繼承傳統(tǒng)文化，譬如，京劇劇種的保存上，也可以將京劇表演的典型動(dòng)作做成視圖軟件，進(jìn)行保存。從而取代了傳統(tǒng)的錄音、錄像、動(dòng)畫(huà)等高成本影音形式。

    同時(shí)，在體育界，該軟件也有很強(qiáng)的應(yīng)用前景。“把運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作進(jìn)行分析，比如體操運(yùn)動(dòng)，做成一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，訓(xùn)練員在選練時(shí)候，從數(shù)據(jù)庫(kù)中挑取動(dòng)作，然后看會(huì)組成什么樣的動(dòng)作，得分比值會(huì)發(fā)生什么樣的變化?！秉S天羽老師說(shuō)。

    該學(xué)科團(tuán)隊(duì)通過(guò)開(kāi)展對(duì)數(shù)字技術(shù)、仿真技術(shù)和表演藝術(shù)交叉融合的研究，以及高層次文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)人才的培養(yǎng)，能夠進(jìn)一步提高北京市文化產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，可更好地為國(guó)家特別是北京市的經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)發(fā)展、科技進(jìn)步服務(wù)。

    學(xué)科團(tuán)隊(duì)所研制開(kāi)發(fā)的人群智能仿真系統(tǒng)在成功服務(wù)奧運(yùn)會(huì)后，還可在2009年、2010年多項(xiàng)重大廣場(chǎng)活動(dòng)，以及文藝演出、虛擬訓(xùn)練、實(shí)戰(zhàn)演習(xí)、人群疏散方案評(píng)估等領(lǐng)域中得到繼續(xù)應(yīng)用和推廣。

    暑假期間，北京理工大學(xué)“數(shù)字表演仿真技術(shù)”研發(fā)組還在為后面的演出繼續(xù)服務(wù)。因此，開(kāi)發(fā)在繼續(xù)，攻關(guān)在繼續(xù)，奉獻(xiàn)在繼續(xù)……