文/黃可翔 白崇志 譚秀磊 劉學(xué)文 閆大鵬 王新偉

2020年6月，距離北京冬奧會、冬殘奧會開幕還有一年半有余，北京理工大學(xué)計算機(jī)學(xué)院計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)2020級博士生黃可翔，帶著50多位同學(xué)，在10多位老師的指導(dǎo)下，挑起了開發(fā)這場盛會4場開閉幕式仿真系統(tǒng)的擔(dān)子。

這副擔(dān)子可不輕，他們要把導(dǎo)演團(tuán)隊(duì)靈光閃爍的創(chuàng)意，在計算機(jī)上變成栩栩如生的表演場景，供導(dǎo)演參考，讓演員們能夠精準(zhǔn)、簡練地排練，綻放表演的精彩。一年半的時間里，黃可翔和團(tuán)隊(duì)同學(xué)們穿梭在張藝謀導(dǎo)演工作室和開閉幕式舉辦地鳥巢等處，對演員、燈光、音樂、煙花、奧運(yùn)火炬、轉(zhuǎn)播機(jī)位等與節(jié)目相關(guān)的全要素，開展全方位的“排兵布陣”，模擬出開閉幕式全流程圖景和表演動作，協(xié)助導(dǎo)演團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了被國際奧委會贊揚(yáng)為“沒有任何理由錯過”的北京“冰雪之約”。

綠色熒光桿搖出春天

北京冬奧會開幕式那天，恰逢中國傳統(tǒng)節(jié)氣立春。導(dǎo)演團(tuán)隊(duì)便設(shè)計了一個《立春》節(jié)目：讓數(shù)百甚至上千名表演者，每人手持9.5米長、6斤重的綠色熒光軟桿，在空中做搖曳多姿狀，仿佛鮮花盛開、春風(fēng)拂柳，營造出生機(jī)盎然的原野春色。

黃可翔團(tuán)隊(duì)剛成立，就接到協(xié)助這個創(chuàng)意實(shí)現(xiàn)的要求，他們得在計算機(jī)上設(shè)計出“從大地復(fù)蘇到萬物生長”整個春色漸變的各種圖景，以及相應(yīng)的演員動作，并拿出多套設(shè)計方案供導(dǎo)演選擇和排練。

他們問導(dǎo)演的第一個問題是這個節(jié)目需要多少人。導(dǎo)演有的說800人，有的說1000人。于是，黃可翔和團(tuán)隊(duì)同學(xué)們模擬出800人和1000人的演出情形，導(dǎo)演們一看便驚呼“壯觀、驚艷”。但黃可翔馬上提出個問題：不論800人還是1000人，演出隊(duì)形幾乎都橫跨整個鳥巢的斜對角線，占滿了整個場地。如果表演中出現(xiàn)隊(duì)形變化，就像是一場錢塘江大潮，會把整個鳥巢撐得滿當(dāng)當(dāng)?shù)?。而《立春》表演時長限制在3分鐘，要完成表現(xiàn)春意盎然的隊(duì)形變換，演員的奔跑速度要達(dá)到每秒10米，這不可能達(dá)到。這個問題如清醒劑，讓導(dǎo)演團(tuán)隊(duì)冷靜下來。導(dǎo)演與黃可翔團(tuán)隊(duì)反復(fù)模擬計算，最終確定了393人的表演規(guī)模。

演員揮動熒光桿表演哪些動作才有春天的味道？如何把導(dǎo)演嘴里抽象的描述，具象地分解成演員的揮桿動作？

首先是確定春意綻放的畫面。黃可翔和團(tuán)隊(duì)設(shè)計了有燕子、風(fēng)車、小草、楊柳、蒲公英等春天元素的畫面，經(jīng)過成百上千次的模擬、修改，先后確定了10多種綻放畫面供選擇，最后有小草、楊柳、蒲公英等元素的畫面成為“最優(yōu)解”方案，通過了總導(dǎo)演張藝謀的審核。

其次是分解演員的揮桿動作。上場的近400名演員，每一位從站位、動作到揮桿角度都不可以相同。而且熒光桿是軟桿，在空中既不能碰撞，還要整齊舒展不散不亂，模擬難度極大。

黃可翔和團(tuán)隊(duì)成員把393名演員化整為零，在場上從內(nèi)到外分成9組，并對每一位演員的動作逐一進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)定和輸出，例如明確了軟桿搖擺的角度和方向、步行的距離等，給每位演員提供一份“定制”的表演手冊，把仿真系統(tǒng)設(shè)計的方案，變成演員排練的“掌上導(dǎo)演”，很方便地讓“虛擬”轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)。

1.慶祝中國共產(chǎn)黨成立100周年大會仿真效果圖

2.北京冬奧會開幕式仿真效果圖

2021年10月，黃可翔團(tuán)隊(duì)入駐鳥巢，為實(shí)地排練保駕護(hù)航。黃可翔作為團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人，跟導(dǎo)演“綁”在一起，在鳥巢三層指揮平臺全天候盯守，一出現(xiàn)問題便快速修改方案，然后第一時間將仿真系統(tǒng)輸出的訓(xùn)練指導(dǎo)圖像，在鳥巢地屏（表演區(qū)鋪在地上的大屏幕）上播放，讓演員用新方案快速排練。2022年2月4日鳥巢綻放之夜，看到自己親手參與設(shè)計制作的《立春》在開幕式上完美演繹，這一刻黃可翔覺得，驕傲嵌在了心里。

3.劉學(xué)文在北京冬奧會開幕式彩排現(xiàn)場

4.黃可翔在鳥巢辦公室工作

5.白崇志在鳥巢播報間

“天馬行空”煉成播報導(dǎo)演

2022年2月6日，離3月4日北京冬殘奧會開幕不到一個月，數(shù)字表演2021級碩士生白崇志被委以北京殘奧會開閉幕式仿真系統(tǒng)開發(fā)的重任，他帶著多位同學(xué)跟隨編導(dǎo)團(tuán)隊(duì)和演員，進(jìn)駐北京順義的一個與鳥巢大小相仿的排練場，負(fù)責(zé)把編導(dǎo)團(tuán)隊(duì)“天馬行空”的創(chuàng)意方案，快速變?yōu)榭梢暬尸F(xiàn)。

常常有編導(dǎo)團(tuán)隊(duì)白天進(jìn)行節(jié)目編排調(diào)整，晚上就要求在仿真系統(tǒng)中修改方案，第二天結(jié)合仿真呈現(xiàn)來編排。在編排北京冬殘奧會開幕式運(yùn)動員入場環(huán)節(jié)中，原本運(yùn)動員有兩個落座區(qū)域，安排在鳥巢3號、4號門附近。白崇志團(tuán)隊(duì)為這個方案制作了近20版的細(xì)節(jié)仿真。臨近第一次聯(lián)排時，有的編導(dǎo)考慮到視覺美觀設(shè)計和殘疾運(yùn)動員行動不便等，忽然提出要把殘疾運(yùn)動員落座區(qū)域，變更為1號、3號和4號門附近，即由原來的兩個門增加到三個門。同時要求每個落座區(qū)域的輪椅區(qū)以及坐席數(shù)量都要重新設(shè)計。

白崇志一聽腦子都炸了：好家伙，這一來運(yùn)動員入場環(huán)節(jié)的標(biāo)兵隊(duì)形、運(yùn)動員入場流線設(shè)計以及運(yùn)動員集結(jié)退場方案等，都需要推倒重來。編導(dǎo)團(tuán)隊(duì)火急火燎地要求白崇志團(tuán)隊(duì)：立即對原設(shè)計進(jìn)行大調(diào)整，并將仿真新方案在第二天，即第一次聯(lián)排前交到編導(dǎo)手里。

“狹路相逢勇者勝”“烈火煉真金”，白崇志在戰(zhàn)前動員時，響亮地喊出了兩句口號。大家熬了一個通宵，將新的仿真方案在第二天一早，送到等候在排練場的編導(dǎo)手里。編排時又發(fā)現(xiàn)隊(duì)形的設(shè)計不能滿足對運(yùn)動員的有效引導(dǎo)，便在早上這場編排結(jié)束后，再次調(diào)整方案，終于在晚上的第一次聯(lián)排前，將一版完善的仿真設(shè)計交給編導(dǎo)，并協(xié)助完成了當(dāng)晚聯(lián)排。

2月21日，北京冬殘奧會開閉幕式正式進(jìn)入鳥巢合成排練時，白崇志團(tuán)隊(duì)又幫助編導(dǎo)組在較短時間里，完成了鳥巢中的節(jié)目合光、視頻點(diǎn)位標(biāo)記等諸多工作。白崇志也因?yàn)閷?jié)目每一個時間節(jié)點(diǎn)都爛熟于心，被選拔進(jìn)入導(dǎo)演組，擔(dān)任播報導(dǎo)演。他在安靜的播報間里協(xié)助其他導(dǎo)演和播音員，有序地跟進(jìn)每一個環(huán)節(jié)、每一句臺詞，確保表演按照演出腳本，以及仿真系統(tǒng)的預(yù)演進(jìn)行。每一次彩排、聯(lián)排結(jié)束后，白崇志還要到鳥巢光合廳，參與主創(chuàng)團(tuán)隊(duì)及技術(shù)團(tuán)隊(duì)的復(fù)盤會，每次都是凌晨兩三點(diǎn)后才回來。白崇志感到很疲憊，但也非常驕傲與自豪，體會到了青年學(xué)子服務(wù)國家的價值。

在4500幀視頻中大海撈針

2021年12月，數(shù)字表演2020級碩士生譚秀磊接到在鳥巢部署集群渲染系統(tǒng)的任務(wù)。

集群渲染就是將多臺計算機(jī)的計算能力連接在一起，合力渲染（顯示）一張圖或一個視頻，這樣能成倍地加快渲染速度。譚秀磊雖是學(xué)計算機(jī)的，但從沒有接觸過集群渲染，面對一臺臺集群設(shè)備時，也得隨時翻資料、查文獻(xiàn)，邊干邊學(xué)。一個月后，他和團(tuán)隊(duì)成員編寫的一套集群渲染軟件平臺，可以蹣跚運(yùn)行了，完成了不少渲染任務(wù)。

天有不測風(fēng)云。一次，平臺安裝了一個渲染圖像的插件（軟件）。當(dāng)平臺讀取一個視頻任務(wù)時，發(fā)現(xiàn)渲染出來的圖像沒有這個插件所計算的特效，不符合預(yù)期結(jié)果。團(tuán)隊(duì)有人說，我們平臺沒有配套這款插件，這個視頻的渲染不得不放棄。譚秀磊偏要試一試，掰腕子總得挺一會兒才分勝負(fù)。

譚秀磊先是卸載又重新安裝整個軟件，卻以失敗告終，隨后懷疑插件版本有問題，但還是無果而返。平時晚上9點(diǎn)就回宿舍的譚秀磊，這次熬到夜里12點(diǎn)，還是理不出頭緒。他嘗試了網(wǎng)上查詢到的多個解決方案，都沒成功。

譚秀磊明白，失敗的路快走完時，成功也許只有一步之遙，很多人只差這一步便倒下了。凌晨兩點(diǎn)半，他發(fā)現(xiàn)安裝這個插件時，需要將其他某些設(shè)置關(guān)閉，通過代碼調(diào)用插件命令才通過。原來是軟件內(nèi)部的原因。渲染成功了！

北京冬奧會閉幕式前, 渲染任務(wù)量大增。一天凌晨, 有位操作員正在渲染一段視頻時，不小心點(diǎn)擊到鼠標(biāo)，把一個文件刪除了。由于這個文件與服務(wù)器直接連接，沒有回收站機(jī)制，不知道跑哪兒去了，只看到最后渲染的結(jié)果與預(yù)期不符。在4500幀視頻中，從第2000幀開始，就出現(xiàn)了不同的結(jié)果，即使重新從2000幀渲染，也會出現(xiàn)同樣的問題。

旁邊等待渲染結(jié)果的編導(dǎo)們，已等了幾個小時，個個心急如焚。譚秀磊斬釘截鐵地說：“哪怕一幀一幀地渲染, 也不能影響編導(dǎo)的進(jìn)度！”一幀一幀地渲染，需要對每一幀手動輸入一段代碼，以控制集群進(jìn)行渲染。這個做法極其繁瑣，且容易發(fā)生錯誤，需要極大的耐心和穩(wěn)定的心態(tài)。

譚秀磊先對渲染正常的幀進(jìn)行整理, 然后從有問題的幀開始, 在電腦上輸入命令，手動規(guī)劃集群對剩余2500幀的渲染。在這個過程中，必須模擬集群渲染平臺的部分功能，例如需要實(shí)時查看渲染幀的進(jìn)度，校驗(yàn)渲染幀是否正確無誤，從而合理控制集群計算機(jī)的資源。盡管已經(jīng)是凌晨4點(diǎn)，但譚秀磊和團(tuán)隊(duì)成員依然沒有一絲松懈。又過了1個多小時，終于有眉目了，他們將所有渲染完的幀與預(yù)期數(shù)目進(jìn)行比對，同時通過簡單的視頻編碼查看視頻內(nèi)容，發(fā)現(xiàn)所有效果都符合預(yù)期?；ǖ舻目傮w時間，比原先預(yù)期的只晚了幾分鐘。隨后，他們開始排查問題，最后查出是因?yàn)橛袀€渲染配置文件丟了，導(dǎo)致無論怎么渲染都不是想要的預(yù)期圖像。

6.北京冬奧會閉幕式視頻渲染效果圖

譚秀磊召開了總結(jié)會。有的成員感慨地說，排查問題花的這半天時間，值！如果不了解整個集群中軟件和硬件協(xié)同工作的原理，如果沒有遇到問題時的果斷，這個任務(wù)和后續(xù)等待的任務(wù)，都會延誤甚至泡湯，最嚴(yán)重的可能會導(dǎo)致閉幕式?jīng)]有最新的渲染素材，成為一個重大失誤！

還有的成員說，作為大學(xué)生，懂技術(shù)是必要的，但也要懂如何承受學(xué)習(xí)和生活中的苦。我們吃的任何苦，都不會白吃，都是人生難得的磨煉，打著燈籠都難找。如果再辯證地看待苦，不以苦為苦，達(dá)到別人眼里是苦，自己眼里是樂的境界，并以鏟除苦難為樂，相信人生必然光榮！

7.北京冬奧會開幕式前夕

8.北京冬奧會開幕式現(xiàn)場

“仿真的地基，差1厘米也不行”

仿真團(tuán)隊(duì)中的美術(shù)組，被稱為仿真工作的“前驅(qū)部隊(duì)”。如果把仿真工作比作大廈，美術(shù)組就是打地基的。他們的組長是數(shù)字表演2020級碩士生劉學(xué)文，他和團(tuán)隊(duì)主要擔(dān)負(fù)兩項(xiàng)工作：一是搭建仿真環(huán)境，二是模擬仿真表演。

搭建仿真環(huán)境就是在仿真系統(tǒng)中，構(gòu)建一個“虛擬世界”，需要收集大量真實(shí)、精確的場景空間數(shù)據(jù)。收集到的數(shù)據(jù)越多，仿真平臺上的展示效果就會越逼真。鳥巢作為北京冬奧會、冬殘奧會4場開閉幕式表演的核心場所，需要美術(shù)組邁第一步，用計算機(jī)把鳥巢仿真場景給搭建好，便于以后的現(xiàn)場表演都能在這個虛擬空間中模擬仿真。

2020年上半年，美術(shù)組成員因疫情防控被滯留在各自家鄉(xiāng)，在無法實(shí)地考察掌握一手資料，無法彼此面對面交流的困境里，劉學(xué)文帶領(lǐng)大家線上溝通和搜集資料，并在導(dǎo)演團(tuán)隊(duì)協(xié)助下，從鳥巢管理團(tuán)隊(duì)手里拿到一批圖紙，返京前用手動方式，把第一版鳥巢仿真環(huán)境在計算機(jī)系統(tǒng)中搭建起來。

9月返京后，劉學(xué)文帶著大家到鳥巢及周邊奧林匹克公園實(shí)地勘測。他們將實(shí)地情形與圖紙對比，發(fā)現(xiàn)差別便趕緊在系統(tǒng)里一一校對修改。劉學(xué)文明白，如果這些數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，整個仿真大廈就要坍塌，差1厘米也不行。

鳥巢和周邊奧林匹克公園有上千個足球場大，上面建了大小幾百個建筑、幾百條公路和人行通道，劉學(xué)文他們要把這些建筑全部走遍，并測量每條路、每個通道的位置、長寬。

鳥巢里面的測量更是精細(xì)。每級階梯的高度，地屏面積，各個出入口大小及相對位置，甚至是每個垃圾箱的位置及間距等，都要拿測距儀1米1米地測。對鳥巢中心的表演場地，建模還原場景的精確度要求達(dá)到厘米級別。劉學(xué)文見團(tuán)隊(duì)成員累了，便一邊安慰，一邊用指導(dǎo)老師丁剛毅教授的一句話鼓舞斗志：“仿真平臺是演出的大腦，不能有半點(diǎn)差錯！”

在表演環(huán)節(jié)的仿真中，劉學(xué)文團(tuán)隊(duì)繼續(xù)高揚(yáng)精細(xì)的旗幟。他們把表演環(huán)節(jié)的各要素，拿到仿真系統(tǒng)里進(jìn)行預(yù)演排練。開閉幕式的儀式環(huán)節(jié)代表國家形象，劉學(xué)文決定就儀仗隊(duì)的路線方案進(jìn)行推演。他帶著團(tuán)隊(duì)跟著導(dǎo)演小組一起來到儀仗隊(duì)訓(xùn)練基地，觀察記錄儀仗隊(duì)將士行進(jìn)立定，傳遞旗幟上階梯，升旗敬禮，退場繞旗桿下階梯等環(huán)節(jié)，一遍不行又來一遍，直到數(shù)據(jù)精準(zhǔn)為止。之后，又參照士兵形象，設(shè)計數(shù)字人、數(shù)字服裝，按照身高比例、行進(jìn)步伐動作及路線，在仿真系統(tǒng)模擬推演，測算總結(jié)出既在表演時間上安排合理，又能展現(xiàn)出我國儀仗隊(duì)風(fēng)采的最佳方案。

經(jīng)過幾百個日日夜夜的奮戰(zhàn)，美術(shù)組實(shí)現(xiàn)了以秒級和厘米級精度，對各個環(huán)節(jié)進(jìn)行全要素、全方位、全流程仿真模擬，為4場開閉幕式“排兵布陣”鋪了路，也為導(dǎo)演決策和演員表演提供了直觀參考。