2008年8月8日晚，鳥巢內(nèi)缶聲雷動，數(shù)千樂師整齊劃一，分毫不亂，用傳統(tǒng)的中華之音帶來對世界的祝福；展現(xiàn)古老文明活字印刷術(shù)的“文字”極具韻律的跳 動更是強(qiáng)烈地沖擊著每個中華兒女的心；數(shù)千白衣舞者帶來的太極八卦之韻如行云流水，一氣呵成……當(dāng)觀眾都沉醉于開幕式宏大壯闊的場面中，為一次次精美的演出而驚嘆時，誰又會想到這一切與開幕式背后一個默默付出的科技團(tuán)隊密不可分。

　　當(dāng)晚，當(dāng)李寧點燃神圣的奧林匹克圣火的一剎那，丁剛毅懸著的心終于放了下來，300個日日夜夜的忙碌后，他終于看到了自己努力付出的結(jié)果，他一直緊繃的臉上露出了久違的笑容。

　　丁剛毅是北京理工大學(xué)軟件學(xué)院的副院長，也是為此次奧運開閉幕式提供主要技術(shù)支持的數(shù)字表演 與仿真技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊的負(fù)責(zé)人。導(dǎo)演們關(guān)于人群變化的想法與創(chuàng)意，大都是通過他們的團(tuán)隊進(jìn)行數(shù)字模擬仿真，驗證可行后提供具體的解決方案，最后付諸實施的。 可以說，他們是導(dǎo)演意圖最直接的執(zhí)行者，是奧運會開幕式一幕幕精彩場景的架構(gòu)師。

　　為了揭示北京奧運會開幕式中那些宏大而扣人心弦的節(jié)目是如何誕生的，是如何在直播當(dāng)晚分毫不差地實現(xiàn)的，他們是如何讓IT技術(shù)與表演藝術(shù)完美融合的，本報“新聞評論周刊”記者走近北京奧運會開幕式數(shù)字表演與仿真技術(shù)團(tuán)隊，為大家揭開了北京奧運會開幕式驚艷全球的秘密。

 

數(shù)字表演與仿真技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊工作中采用了AMD集群系統(tǒng)

　　克服重重困難進(jìn)軍奧運舞臺

　　30分鐘征服奧運會開幕式導(dǎo)演組

　　早在2005年，丁剛毅利用為舞臺表演做仿真模擬，積累了大型活動人群仿真模擬的寶貴經(jīng)驗。不久后的十運會上，丁剛毅的團(tuán)隊開始介入大型廣場演出，雖然只是負(fù)責(zé)開幕式的輔助編排工作，但獲得了導(dǎo)演組的一致認(rèn)可。當(dāng)時十運會的總導(dǎo)演，正是奧運副總導(dǎo)演陳維亞。

　　由于之前良好的合作，2006年，奧運導(dǎo)演組找到了丁剛毅，要他為奧運輔助編排工作進(jìn)行技術(shù)上的準(zhǔn)備。能得到這份信任丁剛毅非常自豪，但他也清楚地認(rèn)識到研發(fā)團(tuán)隊的不足：“那時我們的原型系統(tǒng)只能勉強(qiáng)滿足奧運表演需求的30％，萬人級別的人群渲染還不成熟。”

　　歌劇院和十運會上幾十人、幾百人的動態(tài)模擬系統(tǒng)在導(dǎo)演們千人、萬人級別的宏大藝術(shù)構(gòu)想下顯得 有些捉襟見肘，“這意味著模擬仿真系統(tǒng)需要大規(guī)模的升級，這在當(dāng)時無疑是非常艱巨的任務(wù)。”為了在技術(shù)上盡快達(dá)標(biāo)，他們借鑒了法國一個先進(jìn)引擎，采用 AMD提供的硬件系統(tǒng)，彌補原始大型仿真系統(tǒng)在大規(guī)模人群渲染上的不足。更重要的是，在往屆奧運會中，由于場面相對簡單，多采用動畫手段進(jìn)行模擬處理，還 原現(xiàn)實場景，仿真編排往往是處于一個輔助的地位。而“要滿足萬人級別的人群動態(tài)模擬，必須借助數(shù)字模擬仿真系統(tǒng)”。擺在丁剛毅面前的難題又多了一個——技 術(shù)和操作上往屆奧運會并沒有可循之道，“等于是在摸著石頭過河”。

　　除了本身技術(shù)上的短板，讓丁剛毅感到不安的還有外部的壓力，“在人群仿真領(lǐng)域，國內(nèi)還有五六家單位擁有自己獨立的系統(tǒng)，他們也在為奧運做技術(shù)上的準(zhǔn)備。”這些潛在的對手讓丁剛毅身上的擔(dān)子又重了一些。

　　2007年4月，一些已經(jīng)確定下來的開幕式節(jié)目在北京周邊開始封閉式訓(xùn)練，丁剛毅的團(tuán)隊也隨行提供技術(shù)支持。隨著訓(xùn)練的逐步深入，問題也漸漸暴露出來。

 

　數(shù)字表演與仿真技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊設(shè)計的智能監(jiān)控系統(tǒng)

　　“當(dāng)時導(dǎo)演團(tuán)隊分為高臺導(dǎo)演和現(xiàn)場導(dǎo)演，高臺導(dǎo)演總攬全局，負(fù)責(zé)整體上的指揮，現(xiàn)場導(dǎo)演則分 插到演員中間，進(jìn)行細(xì)節(jié)上的指導(dǎo)?，F(xiàn)場導(dǎo)演由于置身于人群之中，缺乏整體感，無法準(zhǔn)確地理解高臺導(dǎo)演的意圖，排練效率不高”，數(shù)字表演與仿真技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊 的張龍飛老師介紹道。為了解決這樣的問題，團(tuán)隊研發(fā)了一套智能監(jiān)控系統(tǒng)，通過組建無線局域網(wǎng)系統(tǒng)和監(jiān)控攝像系統(tǒng)的全角度拍攝，完成導(dǎo)演們的同步交互指揮。 現(xiàn)場導(dǎo)演們通過PDA，接收到來自高臺的全景圖，并可以對地圖的任意一點進(jìn)行實時縮放、拉伸，“如此一來，現(xiàn)場導(dǎo)演有了全局概念，更容易貫徹高臺導(dǎo)演的指 令。” #p#page_title#e#

　　正是這個不起眼的監(jiān)控攝像系統(tǒng)，讓團(tuán)隊得到了導(dǎo)演組的初步認(rèn)可，獲得了一個不錯的印象分。

　　去年8月24日，北京理工大學(xué)組織技術(shù)項目的匯報與研討，才真正讓丁剛毅吃下了定心丸，為了 驗證這套系統(tǒng)的精確性與實用性，團(tuán)隊特意將雅典奧運會的開幕式進(jìn)行了模擬仿真，用數(shù)字模型還原雅典現(xiàn)場。“當(dāng)時張和平部長、張藝謀總導(dǎo)演、陳維亞副總導(dǎo) 演、張繼鋼副總導(dǎo)演聽取了報告。沒想到會如此順利，我們演示了30分鐘，匯報了10分鐘，導(dǎo)演組便一致通過了，9月18日奧組委便下達(dá)了任務(wù)書。”從此， 數(shù)字表演與仿真技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊正式擔(dān)負(fù)起了奧運開閉幕式仿真模擬工作的重任。

 

開幕式精彩節(jié)目背后的故事

印刷術(shù)模擬與排練對比圖

　　“凹凸文字”：細(xì)小誤差曾讓編導(dǎo)一籌莫展

　　“節(jié)目‘文字’是這套系統(tǒng)編排上的一個難點”，提到軟件研發(fā)和內(nèi)容支持上遇到的困難，丁剛毅坦率地說。“‘文字’的創(chuàng)意提供的是3D動畫，但導(dǎo)演給出的只是一個整體上的構(gòu)思，如何建模、如何落實到排練中的具體操作，這其中的工作量非常大。”

　　丁剛毅在系統(tǒng)中分解重現(xiàn)了“文字”的構(gòu)思，生成數(shù)據(jù)并儲存分析，將每個字模的動作量化，僅這項工作便耗費了整個團(tuán)隊一個星期的時間。其間經(jīng)常加班到凌晨四五點鐘。動態(tài)數(shù)字模型搭建好后，除了對演員進(jìn)行編號外，還繪制了八拍的口令表，方便演練時的指揮。

　　“仿真模擬是在絕對理想的狀態(tài)下進(jìn)行的，在實際演練的過程中，新的問題又出現(xiàn)了”，張龍飛老 師介紹道，由于訓(xùn)練器械設(shè)計特性，字模支架在上升的過程中較省力，而下降的過程卻比較費力，這就出現(xiàn)了上升快、下降慢的問題。這一微小的誤差幾乎讓團(tuán)隊兩 周的辛苦付諸東流。經(jīng)過小組研討，最后決定采取補救措施——實際測算了平均用力下字模上升和下降的時間后，修改了仿真模型，并重新繪制了口令表，提高了仿 真模擬的指導(dǎo)性。

　　在軟件學(xué)院的研究室里，記者有幸見到了最初的“文字”節(jié)目數(shù)字模擬創(chuàng)意展示，和開幕式上呈獻(xiàn)給大家的有所不同，原始創(chuàng)意中包括更為復(fù)雜的颶風(fēng)、漩渦、律動等元素，“這些環(huán)節(jié)由于實際演練的可操作性太低，最后都被舍棄了，非?？上?rdquo;，負(fù)責(zé)仿真系統(tǒng)研發(fā)的黃天羽老師感嘆道。

　　據(jù)了解，由于操練過程中大家反映難度過大，今年3月，團(tuán)隊就將“文字”設(shè)計過程中的12級數(shù)據(jù)簡化為9級數(shù)據(jù)，并幾次刪減了部分環(huán)節(jié)。盡管如此，開幕式為求穩(wěn)妥，表演方案與最后定板的模擬方案仍然有一定的出入。

 

演員們根據(jù)數(shù)字表演與仿真技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊提供的平面鳥巢方案進(jìn)行排練

　　“人體鳥巢”：大家看到的是第N套方案

　　由演員舒展身體搭建起的人體鳥巢無疑是開幕式的一大亮點，“這個創(chuàng)意是今年2月提出的，雖然時間不長，不過設(shè)計方案變換了很多次”，團(tuán)隊的李紅松老師打趣道：“大家看到的是第N套方案。”

　　事實也正是如此，今年2月團(tuán)隊從導(dǎo)演組接到通知，希望在開幕式的過程中添加一些鳥巢的元素，具體的方案非常簡單——“最開始是想由雜技演員借助梯子、長凳等工具來實現(xiàn)四五百人規(guī)模的一個鳥巢造型，但是數(shù)字模擬后的結(jié)果并不好”。

　　由于這些大型工具破壞了整體上的藝術(shù)美感，第一套方案不得不擱置。第二套比較完整的方案是平 面鳥巢圖形，由近千名演員成一字形、大字形、人字形在地面上鋪開，構(gòu)成一個平面鳥巢。“可行性比較高，不過模擬出來后導(dǎo)演們又提出了意見——缺乏立體感和 層次感，與水平線夾角小于30°的觀眾無法看出鳥巢的輪廓”……在否定了若干套方案之后，才有了這第N套方案——人體鳥巢。在優(yōu)化結(jié)構(gòu)的同時，演員規(guī)模也 一步步擴(kuò)大，達(dá)到最后2000人的規(guī)格。 #p#page_title#e#

 

最終采納的人體燈光鳥巢演示效果圖

　　“鳥巢對系統(tǒng)來講也是一個重大的考驗”，丁剛毅感嘆道，看似靜態(tài)的鳥巢實際比擊缶、文字這些動態(tài)的模擬更難以掌握。

　　“難點主要在燈光的控制調(diào)節(jié)上，模擬仿真系統(tǒng)的強(qiáng)項在于動態(tài)數(shù)據(jù)處理，處理擊缶這類動態(tài)模擬 得心應(yīng)手，但人體鳥巢的重點在于結(jié)構(gòu)和燈光上，燈光部分的工作給我們帶來了很大的麻煩”。另外，倉促的時間安排和頻繁的方案改換也是人體鳥巢棘手的原因所 在。在原始創(chuàng)意演示文本中，記者看到人體鳥巢的演員身上燈光有規(guī)律、有層次地閃爍著，極具美感。但由于排練時間倉促，演員身上的燈光最終只能隨機(jī)閃爍，這 不能不說是一個小小的遺憾。

　　說起時間的倉促，其實人體鳥巢并不為最，開幕式的“星光”中和平鴿振翅飛翔的造型，從創(chuàng)意到最終演出，共經(jīng)歷了不到10天的時間。“突擊很辛苦，不過現(xiàn)在看到節(jié)目分毫不差地展現(xiàn)出來，心里就很滿足了”，李紅松老師笑著說。

　　“太極八卦”：從1到2008

開幕式中太極八卦模擬方案

　　太極——中國功夫和陰陽五行的完美結(jié)合，最能體現(xiàn)中國文化動靜相宜的運動與藝術(shù)的融合，導(dǎo)演們準(zhǔn)確地抓住了這一元素。

　　不過如何將以單人為主的太極完美地表現(xiàn)在2008人組成的八卦陣上，團(tuán)隊的成員們花費了很大 的心血。他們特意找來一位太極高手，穿上動作捕捉服，跟蹤捕捉到這位全國冠軍的每個動作細(xì)節(jié)，錄入數(shù)據(jù)庫并加以分析，最后總結(jié)一套適合團(tuán)體操練的太極 拳，“這是一個從個體到普遍的過程，也是一個從1到2008的過程”。對太極表演排練的過程和最終演出的結(jié)果，團(tuán)隊成員均表示滿意。

　　太極仿真模擬的另一個難點是在隊形轉(zhuǎn)換時如何嚴(yán)格保持圖案的完整性。如表演階段的分組方案、 組行進(jìn)路線規(guī)劃等是團(tuán)隊工作的重點。為了整體效果達(dá)到最好，“我們對每一個細(xì)節(jié)都進(jìn)行了量化，每隔0.5秒做一幅圖片，每個演員在某一時間點應(yīng)該運動到哪 里我們都有標(biāo)記，演員們只要嚴(yán)格按照這個模擬來進(jìn)行操練就可以了”。

 

技術(shù)團(tuán)隊正在根據(jù)太極大師的表演捕捉動作細(xì)節(jié)

　　團(tuán)隊的工作壓力不僅來源于技術(shù)研發(fā)和排練方案上的難點，還有來自導(dǎo)演們的突發(fā)工作任務(wù)。“導(dǎo)演們頭腦很靈活，藝術(shù)靈感一閃即現(xiàn)，而每一個突發(fā)的靈感都將給我們帶來巨大的工作量。因為運用這套系統(tǒng)是導(dǎo)演們驗證方案可行性最簡便、最快捷的方式。”

　　以往靠動畫手段來模擬還原活動現(xiàn)場，雖然細(xì)節(jié)上更為逼真，但耗時太久，“他們1個月才能完成的模擬工作，我們1~2天就可以基本做完”，丁剛毅介紹道，在大型活動模擬的速度和現(xiàn)場感上，大型廣場文藝表演計算機(jī)三維智能仿真編排系統(tǒng)占有絕對的優(yōu)勢。

　　隨著研發(fā)人員逐漸熟練，一個方案的模擬周期也越來越短，“開始的時候一兩個禮拜，后來只要1天左右就可以完成，部分簡單方案修改工作在現(xiàn)場就可以做好，最快的一次我們只花了3分鐘，讓導(dǎo)演們感嘆道‘你們這么快就完成了?。?rsquo;”