【校報(bào)】科技,讓藝術(shù)之鴿飛得更遠(yuǎn)
發(fā)布日期:2008-09-23 閱讀次數(shù):
——記北京理工大學(xué)奧運(yùn)開閉幕式智能仿真編排組
〖第735期 綜合新聞〗
2008年8月8日。深沉的夜幕下,一只巨大的銀白色和平鴿慢慢地浮現(xiàn)在鳥巢體育場中心舞臺(tái)。觀眾的聲聲贊嘆中,它優(yōu)雅地舒展開雙翼,緩緩舞動(dòng),在璀璨的銀河中,開始了傳遞希望和夢想的和平之旅。隨著為期16天的第29屆奧運(yùn)會(huì)如期開幕,“北京理工大學(xué)奧運(yùn)開幕式智能仿真編排組”這個(gè)名字也聚焦了人們的目光——正是他們,為這份創(chuàng)意插上了科技的翅膀。
作為為此次奧運(yùn)開閉幕式表演提供主要技術(shù)支持的我校軟件學(xué)院數(shù)字表演與仿真技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)的負(fù)責(zé)人丁剛毅教授終于可以舒展緊鎖已久的眉頭,他肯定地說:“這次表演從導(dǎo)演表演內(nèi)容和手段上都是一次革命性的創(chuàng)新,除運(yùn)用大量的數(shù)字化的背景外,全面系統(tǒng)地采用數(shù)字表演和仿真技術(shù),為節(jié)目的創(chuàng)意、編排和呈現(xiàn)做出了開創(chuàng)性的貢獻(xiàn)”。
精益求精 實(shí)現(xiàn)二維系統(tǒng)智能化
“這套系統(tǒng)最主要的功能有兩個(gè)方面:一是智能化的二維編排,它提供了一個(gè)創(chuàng)作平臺(tái),既實(shí)現(xiàn)導(dǎo)演的創(chuàng)意,又提供聯(lián)想和人機(jī)交互;二是實(shí)時(shí)的三維視景實(shí)現(xiàn),它提供了全方位的三維展示,既預(yù)見了未來的效果,又驗(yàn)證了方案的可行性?!庇?jì)算機(jī)學(xué)院李鳳霞教授介紹說,“在張藝謀導(dǎo)演組最終決定啟用‘北京理工大學(xué)奧運(yùn)開閉幕式智能仿真編排系統(tǒng)’以后,這套系統(tǒng)才從原來的局限功能逐步補(bǔ)充、完善、修改,最后達(dá)到令導(dǎo)演組滿意的一套虛擬仿真系統(tǒng)?!睘榇?,團(tuán)隊(duì)付出了極大努力,做了精益求精的工作。
“智能編排的關(guān)鍵問題是路徑規(guī)劃、群組動(dòng)作和多粒度點(diǎn)位分布”,在談到關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)的時(shí)候, 李鳳霞教授介紹說,“任何一個(gè)隊(duì)形變換,都要涉及時(shí)間、空間、人數(shù)、路徑等多種約束。例如看似簡單的‘和平鴿’造型,演員們在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)要從一個(gè)站位跑到另一個(gè)站位,要求同時(shí)到達(dá),并且選擇合適的路徑使之不互相碰撞,最后還要能夠體現(xiàn)變幻的美感,而不給人‘亂’的感覺。由于涉及路徑的最優(yōu)選擇問題,加之所構(gòu)造的鴿子圖案是不規(guī)則動(dòng)態(tài)圖形,如何在諸多約束條件下找到合適的粒度作點(diǎn)位填充?如何使鴿子展示最美的動(dòng)態(tài)效果且方案適宜于演員排練,這些都需要合理的算法支持”。談到這里,李鳳霞教授深有感觸地說,“項(xiàng)目組的多位年輕博士們帶領(lǐng)著幾十名研究生夜以繼日,攻克了一個(gè)個(gè)難題。在去年冬天最忙的日子里,黃天羽老師的父親突然患了腦中風(fēng),家就在承德的她實(shí)在抽不出時(shí)間回去,但毫無怨言。兩年多中,團(tuán)隊(duì)中的所有人都沒有節(jié)假日,就是這種奮斗精神加上堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ),才能以最快的速度響應(yīng)導(dǎo)演的需求,使這套系統(tǒng)多種的智能編排功能得以實(shí)現(xiàn)?!?
集中攻關(guān) 實(shí)現(xiàn)三維系統(tǒng)實(shí)時(shí)化
“將智能編排結(jié)果以全景的形式實(shí)時(shí)仿真展示,這是一個(gè)技術(shù)難題,這一點(diǎn),團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人丁院長、李紅松他們比我更清楚?!崩铠P霞教授說,“場面宏大是張藝謀總導(dǎo)演的特點(diǎn),而通常的PC機(jī)是無法支持象北京奧運(yùn)開幕式這么巨大數(shù)據(jù)量的實(shí)時(shí)繪制的。例如倒計(jì)時(shí)、擊岳、太極八卦、人體鳥巢等場面都是用數(shù)千個(gè)人、道具、服裝組成的大場面。而一個(gè)人體的基本可視三維模型數(shù)據(jù)至少需要3千到4千字節(jié)的存儲(chǔ)量,連同服裝道具及場景,PC機(jī)所能支持的也就幾百人,這是無法按需求實(shí)現(xiàn)仿真效果的?!?
“為了解決這個(gè)問題,在丁剛毅教授的組織協(xié)調(diào)和具體策劃下,團(tuán)隊(duì)先后經(jīng)歷了軟件平臺(tái)技術(shù)、硬件加速技術(shù)、分布協(xié)同技術(shù)等等?!闭f到這里,李鳳霞很欣慰,“這個(gè)團(tuán)隊(duì)還真不簡單,丁院長北大理科出身,加上北理的工科背景,又有多年軟件平臺(tái)經(jīng)驗(yàn);李紅松老師在康奈爾大學(xué)儲(chǔ)備7年的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)研究經(jīng)歷,張龍飛老師發(fā)揮了網(wǎng)絡(luò)研究方向博士的優(yōu)勢,李立杰則把自己在圖形實(shí)時(shí)繪制、硬件加速等方向上的研究特長發(fā)揮得淋漓盡致。經(jīng)過了長達(dá)幾個(gè)月的集體技術(shù)攻關(guān),最后由三個(gè)方面來解決三維系統(tǒng)的實(shí)時(shí)化問題:第一是采用基于GPU的實(shí)例化技術(shù)進(jìn)行加速繪制,第二是采用多核CPU解決計(jì)算問題,第三是采用分布式處理技術(shù)進(jìn)行分屏顯示。其結(jié)果是完全滿足開幕式仿真要求?!?
新生力量 誓將理工精神薪火相傳
除了技術(shù),更重要的還有精神。李鳳霞特意強(qiáng)調(diào)說,“李鵬老師是軟件學(xué)院的新成員,他內(nèi)外聯(lián)絡(luò),組織實(shí)施,僅外場地的數(shù)據(jù)采集就去了十幾次?!?
令人感動(dòng)的是,奧運(yùn)開閉幕式智能仿真編排組中,好多參與進(jìn)來的學(xué)生和老師一樣,“不知道該放假了,第二天大年三十了,也沒有人說該回去了?!本ぞI(yè)業(yè)、獻(xiàn)身科研的精神,潛移默化中,悄悄地在學(xué)生們的心中扎下了根。碰到一些難題時(shí),碩士博士都聚在一起研討,“沒有人抱怨,都愿意為奧運(yùn)盡一份力?!苯衲甏T士畢業(yè)時(shí)談感想,同學(xué)們說“雖然很辛苦,但是大家最難忘的就是在中心教學(xué)樓、在軟件學(xué)院攻關(guān)的那些日子。”
“學(xué)生們都很配合,有一點(diǎn)補(bǔ)貼,但是不多。研究生參加這個(gè)項(xiàng)目,因?yàn)樗麄兊恼n程不是很多,而且可以為做論文積累材料;本科生要么有能力有興趣,要么就是要保研的會(huì)繼續(xù)留在學(xué)院里的,大家在心態(tài)上沒有太大壓力?!辈贿^,本科生參與研發(fā)的門檻還是很高的,都“是從那些很優(yōu)秀的人選中挑出來的?!倍傄憬淌诮榻B說。參加這次奧運(yùn)開閉幕式仿真編排的學(xué)生先后有近40人,包括05、06、07研等。
秉承著傳承了60多年的校風(fēng)——“團(tuán)結(jié)、勤奮、求實(shí)、創(chuàng)新”,中青年團(tuán)隊(duì)在前輩的影響下,邁著堅(jiān)實(shí)的步伐,一步步地用科技成就夢想。
實(shí)現(xiàn)創(chuàng)意 開多領(lǐng)域模擬技術(shù)先河
“2007年10月份,校研究生院組織我們成功申報(bào)了北京重點(diǎn)交叉學(xué)科,目前是北京市唯一的‘?dāng)?shù)字表演與仿真技術(shù)’學(xué)科,而且該學(xué)科已經(jīng)成了北京市重點(diǎn)學(xué)科?!倍傄阍谡劦叫聦W(xué)科的成功申報(bào)時(shí)很高興,這實(shí)際對在以工科為主的理工大學(xué)從事文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)、變成產(chǎn)業(yè)基地、爭取成為創(chuàng)意人才培養(yǎng)基地起到了極大的推動(dòng)作用。
采訪時(shí),當(dāng)我們問到這套系統(tǒng)將來的前景如何時(shí),還在寧夏開會(huì)的李鳳霞老師滿懷信心地說:“除了原來提到的在軍事、文化產(chǎn)業(yè)創(chuàng)意方面的應(yīng)用外,還有許多更廣泛的需求。例如這次會(huì)上聽了我們的介紹,很多領(lǐng)域?qū)<艺J(rèn)為這套系統(tǒng)在鐵路調(diào)度、城市交通、甚至是通訊、物流、反恐等方面都有很好的應(yīng)用前景。”
開幕式后,學(xué)校接待了數(shù)十家國內(nèi)媒體的采訪,包括計(jì)算機(jī)、數(shù)字藝術(shù)的專業(yè)媒體,也有許多影視行業(yè)的專家們。在充分肯定為奧運(yùn)貢獻(xiàn)的同時(shí),都對“數(shù)字表演與仿真技術(shù)”這個(gè)伴隨著北京奧運(yùn)會(huì)成長起來的交叉學(xué)科寄予了厚望,希望學(xué)校在國家文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)的大發(fā)展中做出更大的貢獻(xiàn)。
700多個(gè)日日夜夜的努力,只為世界的一句驚嘆。科技與藝術(shù),看起來互不搭界的兩種學(xué)科,在北理人的巧手繪制下,巧妙地融合成了奧運(yùn)會(huì)開幕式上壯闊綺麗的悠長畫卷。五千年山河從容展開的一瞬,藝術(shù),已經(jīng)在科技提供的動(dòng)態(tài)想象中,舞動(dòng)雙翼,滿懷希望地飛得更遠(yuǎn)。
(校報(bào)學(xué)生記者 莊一多 )
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