數千白衣武者將太極拳打得行云流水、整齊劃一；2008個長衣武士擊缶傳歌，通過拍擊精準地顯示著倒計時；897塊活字印刷字盤快速排列變化出不同字體的“和”字……在總計兩萬人的表演現場，每0.04秒就會發出一個動作指揮口令。當你被北京奧運會開幕式這些精彩表演深深感染時，也許不知道，在張藝謀等導演背后還有個“科技參謀”——“北京奧運會開閉幕式全景式智能仿真編排系統”，它實現了藝術與科技的完美結合！
8月18日，記者來到北京理工大學“工程仿真與計算實驗室”，見識了由該學校軟件學院和計算機學院研制的這套系統。
“導演只要說出自己創意，科研人員將具體參數輸入系統，電腦上就會呈現出和真人表演同樣逼真的效果。它還能實時漫游，也就是說能展示任意不同角度的鏡頭畫面，幫助導演隨時調整預案。”該項目負責人、北京理工大學軟件學院副院長丁剛毅介紹說，這次表演全面系統地采用數字表演和仿真技術，為節目的創意、編排和呈現立下汗馬功勞。“如果靠想象或真人反復排練來調整表演方案，難度和效果可想而知”。
去年9月，當丁剛毅帶領團隊和這套軟件與導演組見面時，僅40分鐘的匯報，他們就被“錄用”了。系統用途之一是智能化確定參演人數，在此之前，由于排練等動態復雜因素，沒人能說出一個方案需要多少人，導演們也常為此爭執，現在用軟件一排，問題就迎刃而解了。例如在下半場“星光”表演中，導演最初估計要5000人，計算機根據衣服、人體厚度、圖形范圍、人與人間距等各種因素，進行智能填充及分布，并對自動點位的密集程度進行分析與調整，得出最優的解決方案，建議2369人參演。起初，大家對這套系統還不太信任，排練擊缶時找來800人現場排練，結果發現和計算機的結果幾乎沒有出入。
最令人驚嘆的是，開幕式擊缶和活字印刷表演如何讓上千名表演者的動作如同機器一樣準確無誤、毫厘不差？科研人員張龍飛道出了其中的奧秘：每個演員都有制勝法寶———一張口令表。系統通過自動化確定演員站位，給每個人設定坐標并分區編號，電腦根據站位數據確定燈光動畫效果，同時，根據呈現出的三維效果視頻，自動化分配各個站位的演員動作，每0.5秒出一張數據圖，演員只要拿著動作口令表，在指定時間內完成自己的動作就行了。例如開幕式上半場“文字”中897塊活字印刷字模表演，是由人工操縱可伸縮的拉桿實現的。科研人員首先在電腦上演示仿真效果，通過多次計算，得出結論：為使畫面流暢，要把拉桿按照高度每30厘米分成9級，表演者根據自己的口令表，在規定時間里按照不同級別高度上推和下拉拉桿，從而變換出具有立體感的“和”字。而這個表演如果利用傳統的排練方式是根本無法實現的。
“這套系統就是能夠幫助導演實現創意，驗證并優化執行方案，讓大型文藝表演排練方便高效、科學可行。”科研團隊的李鳳霞教授說。
導演想法多，創意新，還隨時變化，作為“技術參謀”，這套系統實現了全程貼身服務。科研人員李鵬告訴記者，下半場“人體鳥巢”方案就經過了多次改動。一開始，幾位編導和團隊人員就利用人字梯等簡陋的道具現場親自試驗，后來，不知哪位導演一句話，此方案改為全由真人“疊羅漢”組建。但問題隨之而來，搭起來的“鳥巢”簡直像古希臘的斗獸場。于是，系統就按照陳維亞副總導演在圖紙上加的幾條縱橫交錯的線，重新修改、優化方案，最后使“人體鳥巢”栩栩如生。
智能仿真編排系統還能通過實時捕捉采集動作、實現大規模群體表演動作預演和多媒體交互指揮，并利用信息管理技術，實現演出流程、演出人員、服裝道具、實施進度管理和參演團隊集結調度等。這些技術都成功地應用于彩排指揮、2016人太極表演、萬人代表團入場仿真等重要環節。開閉幕式工作部部長張和平曾感慨：“這就是科技奧運！”
從去年9月開始，這個50人的科研團隊在北京市科委、市教委的關心支持下，做出了60余個服務項目。該仿真系統在不浪費人力，節約創意成本和1/3時間的同時，幫助導演多出了30%%的方案點子，大大提高了創意空間。
“它能夠把一個模糊創意變成可操作、可執行的方案，把創意、排練方案、呈現形式甚至服裝道具等信息管理都融合在一起，利用平臺系統綜合考慮解決。”丁剛毅說，這是國內首次全面系統地應用仿真技術解決大規模的廣場文藝演出，實現了硬件軟件與導演創作規律融合。通過這次嘗試摸索出大型文藝演出導演創意編排的技術需求，利用人群仿真，探索開發出能實時渲染的仿真系統，同時還形成了奧運會后續大型文藝表演管理指揮的技術原型系統。
談到應用前景，丁剛毅非常樂觀：“除了大型文藝表演，該技術還廣泛應用于動畫制作、影視特效、游戲等文化創意產業。”據他透露，目前北京理工大學研發的系統可以實現3萬人的實時模擬，以后計劃實現到10萬人的規模。除了服務于奧運會，這套系統還可以在2009年、2010年多項重大廣場儀式活動及今后實戰演習、反恐等領域中使用。(陳磊）
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