图1 击缶演员吟诵“有朋自远方来，不亦乐乎？”

图1A 仿真系统设计2008名演员位置图

数千身着白衣的武者将一套套太极拳打的行云流水、柔中带刚；眉眼秀气的女子身着旗袍垂首走过，含蓄中流露着文明古国千年的雍容气度；2008个长衣武士击缶传歌、快速排列变化的字模、瑰丽多姿的地球和翱翔太空的宇航员，闪光的星星人和几千张儿童笑脸一系列中国灿烂文明与辉煌时代的标志元素在人们的欢呼声中接连亮相。2008年8月8日晚8点，第29届奥林匹克运动会在北京顺利拉开序幕。近2万人默契而有序的表演让国内外专家和媒体称赞有加——大到整体，小到局部，北京2008年奥运会开幕式表演“美丽的奥林匹亚”从各个角度都堪称匠心独运、美轮美奂、壮丽宏大。

除了导演、演员、以及工作人员的通力配合之外，一个在艺术背后默默付出的科技团体也为此次奥运会开幕式大型表演立下了汗马功劳，他们就是北京理工大学软件学院“数字表演与仿真技术”的研发团队。其团队成员研发的“大型广场文艺表演计算机三维智能仿真编排系统”在本次奥运文艺表演的创意、排练、演出，都发挥了重要作用。

“这次表演从导演创新手段和表演内容上都是一次革命性的创新，除运用大量的数字化的背景外，全面系统地采用数字表演和仿真技术，为节目的创意、编排和呈现做出了开创性的贡献。这种现代化手段不仅是弥补了过去手段的一些不足，更重要的是中国13亿人口、30年改革开放成果、古老文明、现代和谐发展等等核心内容都得以完美体现。”项目负责人、北京理工大学软件学院副院长丁刚毅介绍说。

图1B 仿真系统编排击缶演员倒计时

图2 “文字”表演

图2A 仿真系统字模设计

科技与艺术的激情碰撞 仿真模拟系统推动奥运
从2005年9月至2007年7月，北京理工大学软件学院“数字表演仿真技术”的研发团队的“计算机三维智能仿真编排系统”就已在很多大型演出活动中应用过，但针对2008奥运开闭幕演出的具体导演需求，原型系统功能的覆盖率只有30%。

“首先，我们要完成奥运会任务。”研发团队李红松老师谈到研发这套系统的起因时表示，能够为北京奥运会做出应尽的力量和贡献，心里感到很欣慰。

在人们的常识中，科技与艺术似乎是很难搭界的两门学科，因此，科技思维和艺术思维的分歧使科技研发人员与导演组的交流障碍成为最大的问题。“交叉学科，把原以为本来根本不可能合在一起的东西现在交叉起来，比如科学和艺术。这中间肯定有一个痛苦的过程。”李红松在谈到与导演交流时说，“痛苦的事情就是导演们的变化太多。他们的脑子思维很快，随时可能产生新的想法，而他们的任何一个想法，对我们来说都是一个巨大的工作量。不过经过慢慢摸索，我们发现一些规则，如果这个工作根据某个规则来做是符合他艺术感觉的，他是不会大改动的。”

导演组对仿真系统的接受也是一个渐变的过程。“刚开始，模拟出来一套方案，所有的导演都认为不可行，甚至看了我们的三维展示以后，还觉得我们的数据不准确。这时候，只好现场组织足够的人员去摆，最后发现现场的情况和我们演示的完全一样的，才完全信任我们。”科学的严谨性和可重复性让团队成员引以为傲。

“起初，我们的定位是用计算机展示导演们的创意，后来发展到用计算机来验证他们的想法，最后我们都慢慢地知道他们的哪些想法可行，哪些想法不可行。我们用计算机给他提供数据，然后他再改进方案。”随着科技与艺术的水乳交融日趋深入和谐，模拟仿真系统由最初的被动改进，变成了后来的主动验证，也为北京奥运开幕式的最终完成提供了数据上的保障。

“艰难困苦，玉汝于成。”十个月的痛苦胎动孕育了今日奥运会开幕式的辉煌。“现在系统功能的覆盖率基本上已经达到了80%。现在，利用我们这个系统，不只能画图，还能让人动起来，看效果好不好。如果不好，立刻换。在导演的创意空间提高的同时，二者在没有排练之前不浪费人力，节约了创意成本。”李鹏老师对于本团队研发的软件很有信心。

“比较成功的事情就是去年解决的一个问题：确定人数。以前没有人能够明确地说明一个方案需要多少人，人与人之间的间距是多少，现在用软件一排，这些就可以确定下来。以前导演们经常为到底需要多少人而争执，现在这个软件就可以解决这个矛盾了。”

当然，编排软件也不能解决所有问题，比如灯光效果。“软件只是帮助他们完成60-70%的工作量。我们只是把这60-70%的工作流程做成一个系统，让他们从以前的手工方法中解放出来，提高效率。”李红松说，“其它的事，就要靠导演和演员的配合了。”

图3A 人体鸟巢

图3B 系统设计的人体鸟巢

“一是大家集中办公；二是细致检查。大家u盘上存的东西都定期删掉。每一个星期都固定检查一次。三是保卫处采取一些限行措施。”黄天羽老师在谈到检查措施时非常谨慎。

“奥运之前的工作是分开进行的，包括服务和开发两个部分，各占一半。”张龙飞老师介绍说，在团队中，只有一部人核心人员两者都做，有一部分只做开发，开发的就是写软件，三维的引擎，从服务里面抽取出来的算法，不接触奥运会这些内容，只做工具。同时，开幕式的上篇和下篇的设计人员分成两个房间进行研发，残奥会也是如此。

同时，他还重点介绍了一下参与此次研发活动的学生队伍。“学生们都很配合，有一点补贴，但是不多。研究生参加这个项目，因为他们的课程不是很多，而且可以为做论文积累材料；本科生要么有能力有兴趣，要么就是要保研的继续会留在学院里的，大家在心态上没有太大压力。”不过，本科生参与研发的门槛还是很高的，都“是从那些很优秀的人选中挑出来的。”参加这次奥运开闭幕式仿真编排的学生有近40人，包括计算机学院、软件学院05、06、07研等。

从去年8月份开始，熬夜到两三点钟对于研发团队的老师们就成了家常便饭，关于那一段时间的艰辛劳累，团队中每一位成员都深有感触。“凌晨楼门锁了，都需要叫醒楼管，请他们开门。但是我们从来都没有耽误白天学生们的正常上课。”一位老师表示。但是，时间上的紧张还不是唯一的困难，“目前国家还没有为我们拨过一分钱的款项。”可见，资金上的困难也是研发压力之一。

“在自筹经费有限的情况下，大家都毫无怨言地送数据，取数据。没有经费支持，学校支持经费自筹。我们继续在争取。看到学科背景了，我们有信心了。”丁刚毅说到此处，有一些激动，因为，作为一个科技研发人员，他的背后，是来自一个团结集体的有力支撑。

即使暂时没有国家的经济支持，也要协助政府，通过激发整个团队的力量，兢兢业业，踏踏实实地研发出来新的科技产品来积极配合奥运盛事，这就是北京理工大学传承了半个多世纪的校训——“团结、勤奋、求实、创新”，也是北理人的精神！

图4A 仿真系统太极表演

图6 运功员入场仪式设计

从新学科到新产业 新技术要以人为本
“2007年10月份，校研究生院组织我们成功申报了北京重点交叉学科，目前是北京市唯一的‘数字表演仿真技术’学科。主要是把信息科学技术学院王涌天老师的光电设计成果和计算机技术学院、设计艺术学院、人文学院这几个学院的相关内容进行总结，整理成材料，在今年1月8号上报。目前，北京市教委已经批准，该学科已经成了北京市重点学科。”丁刚毅在谈到新学科的成功申报很高兴，毕竟，这件事实际对在以工科为主的理工大学从事文化创意产业、变成产业基地、争取成为创意人才培养基地起到了极大的推动作用。

李红松介绍，在国内，每年大大小小的广场文艺表演数量很多，而且投资巨大，曾经有人做过调研，每年全国600多场。每个省、公司等都会举办这种大型活动，而一些国家级导演平常也就是在各个地方指导表演。因此，产业前景非常广阔。“这种技术如果用好的话，可以直接在投标的时候展示创意直接用。伦敦奥运会也许说不定会用。”对于该学科的前景，老师们信心十足。

同时，北京理工大学“数字表演与仿真技术”研发组还预计进行一些人性化设计。“word, excel这些软件大家办公都会用到，我们这个软件将来可以完善到像word, excel这些软件那样，让搞艺术创意的人方便使用，展示自己的创意。”不论科学技术发展到怎样艰深的领域，能否“适应市场要求，为人服务”才是最终的指标。

具体到人文艺术方面，该软件可以衍生出新媒体以及相关的新生的交叉性的领域。除了艺术，还有比如城市管理、模拟训练等等。以人为本，以人为主要的研究对象。而以后的发展趋势，是社会人群的仿真、国家行政管理、基础设施建设、医院、安全事故的预防等方面，而目前的协助编排只是最基础的表现形式。

此外，在弘扬和继承传统文化，譬如，京剧剧种的保存上，也可以将京剧表演的典型动作做成视图软件，进行保存。从而取代了传统的录音、录像、动画等高成本影音形式。

同时，在体育界，该软件也有很强的应用前景。“把运动员的动作进行分析，比如体操运动，做成一个数据库，训练员在选练时候，从数据库中挑取动作，然后看会组成什么样的动作，得分比值会发生什么样的变化。”黄天羽老师说。

该学科团队通过开展对数字技术、仿真技术和表演艺术交叉融合的研究，以及高层次文化创意产业人才的培养，能够进一步提高北京市文化产业竞争力，可更好地为国家特别是北京市的经济建设、社会发展、科技进步服务。

学科团队所研制开发的人群智能仿真系统在成功服务奥运会后，还可在2009年、2010年多项重大广场活动，以及文艺演出、虚拟训练、实战演习、人群疏散方案评估等领域中得到继续应用和推广。

>>相关产品