動態(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?/p>
在中國共產(chǎn)黨成立100周年之際，舉國上下歡欣鼓舞，共同慶祝黨的生日。7月1日，慶祝中國共產(chǎn)黨成立100周年大會在北京天安門廣場隆重舉行，各族各界人士7萬余人參加了慶祝大會。6月28日晚，慶祝中國共產(chǎn)黨成立100周年文藝演出《偉大征程》在北京國家體育場舉辦，呈現(xiàn)了一場科技與藝術(shù)水乳交融、氣勢磅礴的視聽盛宴。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)舞臺自動化控制的？這其中離不開北京理工大學(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
“通過可控制平臺，仿真技術(shù)可以對復(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)識世界、改造世界甚至預(yù)測世界?！?丁剛毅介紹，自2005年學(xué)校開設(shè)數(shù)字表演與仿真這一交叉學(xué)科以來，團(tuán)隊在人群訓(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，形成了大型活動仿真模擬系統(tǒng)這一原型系統(tǒng)。
為保證慶祝大會現(xiàn)場7萬余觀眾的信息準(zhǔn)確、集結(jié)疏散有序，丁剛毅團(tuán)隊新設(shè)計開發(fā)了人員信息及坐席管理等系統(tǒng)，將各個單位的出發(fā)地點(diǎn)、時間、安檢、上臺等環(huán)節(jié)全部納入系統(tǒng)范圍，實(shí)現(xiàn)全部人員信息實(shí)時查詢、三維展示，精確計算出人員進(jìn)場離場的最優(yōu)路線及時間，為群眾提供了全程的預(yù)測和保障。此外，針對可能出現(xiàn)的突發(fā)事件，團(tuán)隊也在系統(tǒng)里進(jìn)行了應(yīng)急模擬。
據(jù)悉，目前團(tuán)隊擁有“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)勢分析系統(tǒng)、對抗系統(tǒng)等多個系統(tǒng)，致力于在強(qiáng)約束條件下對人群行為進(jìn)行仿真預(yù)測。
虛擬轉(zhuǎn)播，調(diào)控細(xì)節(jié)
主席臺、黨徽、紅旗等關(guān)鍵要素放在哪里？各要素數(shù)量、大小、高矮情況如何？座位前后間隔多少？為確保轉(zhuǎn)播萬無一失，丁剛毅帶領(lǐng)可視化建模、編程、美工等多個團(tuán)隊，將天安門廣場的各個要素轉(zhuǎn)化成參數(shù)化的可移動模型，在系統(tǒng)里按照準(zhǔn)確的時間、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)計仿真，為大型活動的調(diào)度指揮平臺增加了新的智能因素。
“實(shí)地數(shù)據(jù)是我們在系統(tǒng)里進(jìn)行環(huán)境搭建的基礎(chǔ)。” 丁剛毅介紹，團(tuán)隊師生在天安門廣場核心區(qū)及沿線活動區(qū)域，進(jìn)行了多日的實(shí)地勘測，再對實(shí)地數(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)境動態(tài)、慶祝活動流程等多個模型，不僅能輔助現(xiàn)場工作人員安置參會物品、進(jìn)行時間規(guī)劃，還能模擬遠(yuǎn)端、近端等各個機(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)計出最佳轉(zhuǎn)播方案。在“一種直播機(jī)位攝像方案自動學(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)隊滿足了央視“將鏡頭里控制到厘米級”的要求，為國內(nèi)外觀眾呈現(xiàn)了慶祝大會的精彩畫面。
數(shù)字表演，提高效率
隨著禮號手的一聲禮號， 3000多名演員組成的巨大黨旗圖案立即呈現(xiàn)在觀眾面前，并隨著音樂不斷變化，這是《偉大征程》的開場環(huán)節(jié)。《偉大征程》共4大篇章，22個節(jié)目，大到舞臺整體設(shè)計，小到每個演員的服裝、道具，甚至每根威亞的位置、速度，都離不開丁剛毅團(tuán)隊設(shè)計構(gòu)建的仿真編排系統(tǒng)。這一系統(tǒng)通過海量數(shù)據(jù)計算，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”“一種基于平行仿真的虛擬舞臺”等多件專利。
離演出還有30天，序篇導(dǎo)演楊嶸負(fù)責(zé)的開場盛典進(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，留給楊嶸修改的時間只有一天。丁剛毅團(tuán)隊臨危受命，應(yīng)用人群仿真及數(shù)字表演技術(shù)，在計算機(jī)里建模，把舞臺空間、人物空間等全部模擬出來，使演員的站位更加準(zhǔn)確?！耙郧靶枰?個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多個領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用。目前，團(tuán)隊提交了60余件專利申請，積累了3000多種算法，團(tuán)隊將不斷進(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)會貢獻(xiàn)力量。
