用數(shù)字技術講好中國故事（聚焦文化數(shù)字化）

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大型演出活動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)字表演與仿真技術打造出的大型活動創(chuàng)編排演“數(shù)字大腦”“數(shù)字沙盤”，實現(xiàn)了大型演出活動的全要素、全流程、全業(yè)務數(shù)字仿真，極大提高了創(chuàng)編排演的效能和精準可控水平

大型演出活動要素眾多且來自不同團隊，要實現(xiàn)演員與聲音、畫面的完美配合，時間與空間相互吻合，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)，是難以實現(xiàn)的

文化科技工作者利用新的技術矩陣為各類大型演出和慶典活動提供多維支持，推動我國大型活動不斷出新出彩，也填補了國際上相關技術的空白，使我國在大型演出技術方面達到國際領先水平

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

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

大型演出活動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，近年來我國萬人級大型活動每年舉辦數(shù)百次。由于規(guī)模龐大、人數(shù)眾多，活動的策劃創(chuàng)意、編排實施、彩排演練、正式運行等環(huán)節(jié)的組織調(diào)度和可視化呈現(xiàn)就成了活動順利舉辦的關鍵所在。2007年以來，北京理工大學團隊先后為多項國家重大活動提供技術保障，通過數(shù)字表演與仿真技術逐步打造出大型活動創(chuàng)編排演的“數(shù)字大腦”“數(shù)字沙盤”，實現(xiàn)了大型活動的全要素、全流程、全業(yè)務數(shù)字仿真，極大提高了創(chuàng)編排演的效能和精準可控水平。

用數(shù)字仿真提升大型活動創(chuàng)編排演效能

長期以來，各國舉辦大型演出活動，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，時間成本居高不下，運行可控性較差。數(shù)字仿真、人工智能等技術的創(chuàng)新應用，為解決這一難題提供了有利條件。

大型演出通常流程復雜、人員眾多，運用數(shù)字化訓練彩排系統(tǒng)，可以在正式訓練彩排前，根據(jù)導演團隊創(chuàng)意，智能化生成表演和排練方案以及針對每個演員的訓練手冊，調(diào)度演員、仿生設備、道具等表演要素，確保各要素在空間與時間上的一致性和準確性。如大型運動會開閉幕式上，仿真系統(tǒng)測算運動員入場等環(huán)節(jié)的備場、退場時間，規(guī)劃人員場內(nèi)運行流線等，使排練效果更加真實，排演數(shù)據(jù)更加準確，排練過程更加高效。

表演預演系統(tǒng)為主創(chuàng)團隊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)化與有效實施，使以往大型演出存在的“人員多、調(diào)度難”“創(chuàng)意好、實施難”的問題迎刃而解。這一系統(tǒng)基于虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實和混合現(xiàn)實技術，對表演預演過程進行仿真推演和三維呈現(xiàn)，對表演環(huán)境和要素進行物理和行為建模，對表演內(nèi)容進行可視化編排。北京理工大學團隊構(gòu)建的仿真預演系統(tǒng)，連續(xù)多年為央視春晚排演提供直觀展示和科學評估平臺，可視化預演效果與真實演出場景幾無差別。北京冬奧會開幕式節(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，這個最終表演方案是從仿真系統(tǒng)生成的數(shù)百個方案中篩選優(yōu)化出來的。根據(jù)編導團隊創(chuàng)意，這一仿真系統(tǒng)用算法模擬出多種隊形和揮桿方式的組合，實現(xiàn)了眾多創(chuàng)意方案的可視化預演。

大型演出活動要素眾多且來自不同團隊，要實現(xiàn)演員與聲音、畫面的完美配合，時間與空間相互吻合，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)，是難以實現(xiàn)的。

仿真系統(tǒng)還能對攝像機進行物理建模，通過機位設定輸出多套轉(zhuǎn)播方案和預案，生成拍攝和轉(zhuǎn)播技術方案。過去依靠大量人力策劃編寫的轉(zhuǎn)播方案，現(xiàn)在依托這項技術，可以做到“創(chuàng)作團隊出創(chuàng)意、仿真技術來實現(xiàn)”。如針對北京冬殘奧會開閉幕式的轉(zhuǎn)播需求，仿真系統(tǒng)模擬轉(zhuǎn)播機位23個，輔助會徽展示等環(huán)節(jié)生成轉(zhuǎn)播方案。在此基礎上，技術團隊反復驗證轉(zhuǎn)播效果，有力保障了開閉幕式高效、準確、精彩的轉(zhuǎn)播。

在重大項目實踐中提高大型演出科技水平

10多年來，北京理工大學團隊先后為2008年北京奧運會開閉幕式、2018年平昌冬奧會閉幕式“北京8分鐘”、2022年北京冬奧會開閉幕式、多屆央視春晚等重大慶典活動提供仿真技術保障，不斷探索創(chuàng)新、總結(jié)經(jīng)驗、迭代技術。

在這一過程中，北京理工大學實現(xiàn)了科技與文化的融合創(chuàng)新、教學科研與社會服務的相互促進，建成了國內(nèi)首個數(shù)字表演與仿真技術交叉學科、北京市高等學校數(shù)字表演與創(chuàng)意學高精尖學科，不斷提升科研與教學成效，為社會培養(yǎng)和輸送高層次文化科技人才。

從社會需求和藝術發(fā)展前沿趨勢出發(fā)，數(shù)字表演與仿真技術學科下設3個學科方向：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)、云計算、智能仿真等新技術手段實現(xiàn)藝術創(chuàng)意，推動形成新的藝術形式，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，針對各類表演構(gòu)建數(shù)字表演孿生體，實現(xiàn)智能化創(chuàng)意、編排、演出和推廣。虛擬表演與工程方向，研究虛實混合表演、觀演人機界面，通過提供感官復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，增強藝術表現(xiàn)效果。

在學科建設推進和重大項目牽引下，我們儲備了優(yōu)勢技術和高端人才，掌握了“大型活動人群仿真”“直播方案自動化設計”等一系列重要技術成果，并基于這些技術和人才優(yōu)勢，不斷提升社會服務能力。比如，我們承擔“科技冬奧”項目，研發(fā)了集成智能創(chuàng)意系統(tǒng)、訓練彩排系統(tǒng)、表演預演系統(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解決方案。這一方案集成燈光、機械、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，推演時間計算、規(guī)劃人員流線、優(yōu)化流程方案，實現(xiàn)超高分辨率視頻應急渲染，解決多個大型裝置的運行過程仿真測算等，為大型演出活動的策劃、設計、排練提供了平臺支撐和技術儲備。

面向時代需求，文化科技工作者利用新的技術矩陣為各類大型演出和慶典活動提供多維支持，推動我國大型活動不斷出新出彩，也填補了國際上相關技術的空白，使我國在大型演出技術方面達到國際領先水平。

在人類藝術發(fā)展史上，科學技術的作用不斷凸顯。數(shù)字時代的到來，為藝術打開了想象大門，鋪展開更大舞臺。我們將進一步加強科研教學和社會服務能力建設，用科技手段推動藝術創(chuàng)新，講好新時代中國故事，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計算機學院黨委書記、教授）