用數(shù)字技術(shù)講好中國故事（聚焦文化數(shù)字化）

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大型演出活動(dòng)是展示中國形象的重要窗口，也是傳播中華文化的重要載體。通過數(shù)字表演與仿真技術(shù)打造出的大型活動(dòng)創(chuàng)編排演“數(shù)字大腦”“數(shù)字沙盤”，實(shí)現(xiàn)了大型演出活動(dòng)的全要素、全流程、全業(yè)務(wù)數(shù)字仿真，極大提高了創(chuàng)編排演的效能和精準(zhǔn)可控水平

大型演出活動(dòng)要素眾多且來自不同團(tuán)隊(duì)，要實(shí)現(xiàn)演員與聲音、畫面的完美配合，時(shí)間與空間相互吻合，就要在仿真系統(tǒng)中不斷調(diào)整、模擬，找到最優(yōu)解決方法。這種高頻次的創(chuàng)意排演，如果不借助仿真系統(tǒng)，是難以實(shí)現(xiàn)的

文化科技工作者利用新的技術(shù)矩陣為各類大型演出和慶典活動(dòng)提供多維支持，推動(dòng)我國大型活動(dòng)不斷出新出彩，也填補(bǔ)了國際上相關(guān)技術(shù)的空白，使我國在大型演出技術(shù)方面達(dá)到國際領(lǐng)先水平

一片片晶瑩的雪花迎風(fēng)飛舞，在立春的中國綻放；激光“雕刻”出的冰雪五環(huán)緩緩升空，點(diǎn)燃了觀眾的激情。北京冬奧會(huì)開幕式向世界展示了新時(shí)代中國的風(fēng)采。

北京冬奧會(huì)開幕式在驚艷亮相之前，各個(gè)環(huán)節(jié)已經(jīng)在“冬奧會(huì)開閉幕式大型表演智能化創(chuàng)編排演一體化服務(wù)平臺(tái)”排演了無數(shù)遍。這一平臺(tái)利用數(shù)字表演與仿真技術(shù)構(gòu)建“虛擬鳥巢”，模擬冬奧會(huì)開閉幕式全流程，對(duì)演員、燈光、音樂、煙花、火炬乃至轉(zhuǎn)播機(jī)位等全要素進(jìn)行全方位“排兵布陣”，精確到每一名演員的位置、動(dòng)作、步伐速度，精確到開閉幕式每分每秒，為活動(dòng)策劃、創(chuàng)意、排練和運(yùn)行提供了有力支撐。

大型演出活動(dòng)是展示中國形象的重要窗口，也是傳播中華文化的重要載體。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近年來我國萬人級(jí)大型活動(dòng)每年舉辦數(shù)百次。由于規(guī)模龐大、人數(shù)眾多，活動(dòng)的策劃創(chuàng)意、編排實(shí)施、彩排演練、正式運(yùn)行等環(huán)節(jié)的組織調(diào)度和可視化呈現(xiàn)就成了活動(dòng)順利舉辦的關(guān)鍵所在。2007年以來，北京理工大學(xué)團(tuán)隊(duì)先后為多項(xiàng)國家重大活動(dòng)提供技術(shù)保障，通過數(shù)字表演與仿真技術(shù)逐步打造出大型活動(dòng)創(chuàng)編排演的“數(shù)字大腦”“數(shù)字沙盤”，實(shí)現(xiàn)了大型活動(dòng)的全要素、全流程、全業(yè)務(wù)數(shù)字仿真，極大提高了創(chuàng)編排演的效能和精準(zhǔn)可控水平。

用數(shù)字仿真提升大型活動(dòng)創(chuàng)編排演效能

長期以來，各國舉辦大型演出活動(dòng)，通常采用傳統(tǒng)創(chuàng)編排演流程，存在成本高、效率低等問題，人力物力消耗大，時(shí)間成本居高不下，運(yùn)行可控性較差。數(shù)字仿真、人工智能等技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，為解決這一難題提供了有利條件。

大型演出通常流程復(fù)雜、人員眾多，運(yùn)用數(shù)字化訓(xùn)練彩排系統(tǒng)，可以在正式訓(xùn)練彩排前，根據(jù)導(dǎo)演團(tuán)隊(duì)創(chuàng)意，智能化生成表演和排練方案以及針對(duì)每個(gè)演員的訓(xùn)練手冊(cè)，調(diào)度演員、仿生設(shè)備、道具等表演要素，確保各要素在空間與時(shí)間上的一致性和準(zhǔn)確性。如大型運(yùn)動(dòng)會(huì)開閉幕式上，仿真系統(tǒng)測算運(yùn)動(dòng)員入場等環(huán)節(jié)的備場、退場時(shí)間，規(guī)劃人員場內(nèi)運(yùn)行流線等，使排練效果更加真實(shí)，排演數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，排練過程更加高效。

表演預(yù)演系統(tǒng)為主創(chuàng)團(tuán)隊(duì)提供了交互式的排演方法，保證了從表演創(chuàng)意到現(xiàn)場演出的系統(tǒng)轉(zhuǎn)化與有效實(shí)施，使以往大型演出存在的“人員多、調(diào)度難”“創(chuàng)意好、實(shí)施難”的問題迎刃而解。這一系統(tǒng)基于虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)，對(duì)表演預(yù)演過程進(jìn)行仿真推演和三維呈現(xiàn)，對(duì)表演環(huán)境和要素進(jìn)行物理和行為建模，對(duì)表演內(nèi)容進(jìn)行可視化編排。北京理工大學(xué)團(tuán)隊(duì)構(gòu)建的仿真預(yù)演系統(tǒng)，連續(xù)多年為央視春晚排演提供直觀展示和科學(xué)評(píng)估平臺(tái)，可視化預(yù)演效果與真實(shí)演出場景幾無差別。北京冬奧會(huì)開幕式節(jié)目《立春》令人印象深刻，演員用手中的發(fā)光長桿營造了大地回春、萬物生長的意境。觀眾可能不知道，這個(gè)最終表演方案是從仿真系統(tǒng)生成的數(shù)百個(gè)方案中篩選優(yōu)化出來的。根據(jù)編導(dǎo)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)意，這一仿真系統(tǒng)用算法模擬出多種隊(duì)形和揮桿方式的組合，實(shí)現(xiàn)了眾多創(chuàng)意方案的可視化預(yù)演。

大型演出活動(dòng)要素眾多且來自不同團(tuán)隊(duì)，要實(shí)現(xiàn)演員與聲音、畫面的完美配合，時(shí)間與空間相互吻合，就要在仿真系統(tǒng)中不斷調(diào)整、模擬，找到最優(yōu)解決方法。這種高頻次的創(chuàng)意排演，如果不借助仿真系統(tǒng)，是難以實(shí)現(xiàn)的。

仿真系統(tǒng)還能對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行物理建模，通過機(jī)位設(shè)定輸出多套轉(zhuǎn)播方案和預(yù)案，生成拍攝和轉(zhuǎn)播技術(shù)方案。過去依靠大量人力策劃編寫的轉(zhuǎn)播方案，現(xiàn)在依托這項(xiàng)技術(shù)，可以做到“創(chuàng)作團(tuán)隊(duì)出創(chuàng)意、仿真技術(shù)來實(shí)現(xiàn)”。如針對(duì)北京冬殘奧會(huì)開閉幕式的轉(zhuǎn)播需求，仿真系統(tǒng)模擬轉(zhuǎn)播機(jī)位23個(gè)，輔助會(huì)徽展示等環(huán)節(jié)生成轉(zhuǎn)播方案。在此基礎(chǔ)上，技術(shù)團(tuán)隊(duì)反復(fù)驗(yàn)證轉(zhuǎn)播效果，有力保障了開閉幕式高效、準(zhǔn)確、精彩的轉(zhuǎn)播。

在重大項(xiàng)目實(shí)踐中提高大型演出科技水平

10多年來，北京理工大學(xué)團(tuán)隊(duì)先后為2008年北京奧運(yùn)會(huì)開閉幕式、2018年平昌冬奧會(huì)閉幕式“北京8分鐘”、2022年北京冬奧會(huì)開閉幕式、多屆央視春晚等重大慶典活動(dòng)提供仿真技術(shù)保障，不斷探索創(chuàng)新、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、迭代技術(shù)。

在這一過程中，北京理工大學(xué)實(shí)現(xiàn)了科技與文化的融合創(chuàng)新、教學(xué)科研與社會(huì)服務(wù)的相互促進(jìn)，建成了國內(nèi)首個(gè)數(shù)字表演與仿真技術(shù)交叉學(xué)科、北京市高等學(xué)校數(shù)字表演與創(chuàng)意學(xué)高精尖學(xué)科，不斷提升科研與教學(xué)成效，為社會(huì)培養(yǎng)和輸送高層次文化科技人才。

從社會(huì)需求和藝術(shù)發(fā)展前沿趨勢出發(fā)，數(shù)字表演與仿真技術(shù)學(xué)科下設(shè)3個(gè)學(xué)科方向：智能媒體與創(chuàng)意、智能表演與仿真、虛擬表演與工程。智能媒體與創(chuàng)意方向，依托人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、智能仿真等新技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)藝術(shù)創(chuàng)意，推動(dòng)形成新的藝術(shù)形式，研究智能媒體形態(tài)、演化及交互規(guī)律。智能表演與仿真方向，針對(duì)各類表演構(gòu)建數(shù)字表演孿生體，實(shí)現(xiàn)智能化創(chuàng)意、編排、演出和推廣。虛擬表演與工程方向，研究虛實(shí)混合表演、觀演人機(jī)界面，通過提供感官復(fù)合的視覺效果和虛擬交互能力，豐富表演呈現(xiàn)和制作手段，增強(qiáng)藝術(shù)表現(xiàn)效果。

在學(xué)科建設(shè)推進(jìn)和重大項(xiàng)目牽引下，我們儲(chǔ)備了優(yōu)勢技術(shù)和高端人才，掌握了“大型活動(dòng)人群仿真”“直播方案自動(dòng)化設(shè)計(jì)”等一系列重要技術(shù)成果，并基于這些技術(shù)和人才優(yōu)勢，不斷提升社會(huì)服務(wù)能力。比如，我們承擔(dān)“科技冬奧”項(xiàng)目，研發(fā)了集成智能創(chuàng)意系統(tǒng)、訓(xùn)練彩排系統(tǒng)、表演預(yù)演系統(tǒng)、裝備協(xié)同控制系統(tǒng)、集群渲染系統(tǒng)、人群疏散系統(tǒng)等，形成了新一代表演全流程技術(shù)解決方案。這一方案集成燈光、機(jī)械、道具、舞美、視頻、演員、焰火等要素，可完成全流程內(nèi)容可視化仿真，推演時(shí)間計(jì)算、規(guī)劃人員流線、優(yōu)化流程方案，實(shí)現(xiàn)超高分辨率視頻應(yīng)急渲染，解決多個(gè)大型裝置的運(yùn)行過程仿真測算等，為大型演出活動(dòng)的策劃、設(shè)計(jì)、排練提供了平臺(tái)支撐和技術(shù)儲(chǔ)備。

面向時(shí)代需求，文化科技工作者利用新的技術(shù)矩陣為各類大型演出和慶典活動(dòng)提供多維支持，推動(dòng)我國大型活動(dòng)不斷出新出彩，也填補(bǔ)了國際上相關(guān)技術(shù)的空白，使我國在大型演出技術(shù)方面達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

在人類藝術(shù)發(fā)展史上，科學(xué)技術(shù)的作用不斷凸顯。數(shù)字時(shí)代的到來，為藝術(shù)打開了想象大門，鋪展開更大舞臺(tái)。我們將進(jìn)一步加強(qiáng)科研教學(xué)和社會(huì)服務(wù)能力建設(shè)，用科技手段推動(dòng)藝術(shù)創(chuàng)新，講好新時(shí)代中國故事，向世界展現(xiàn)可信、可愛、可敬的中國形象。

（作者為北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院黨委書記、教授）