硬核!张艺谋为北理工点赞,其实厉害的高科技不止这些

北京理工大学

10月1日

在国庆盛典刚刚结束之际

著名导演张艺谋

揭秘国庆联欢的幕后故事

“北理工科技立功!”

被中央电视台、人民日报、新华社、

中国青年报、共青团中央......

等各大媒体所聚焦

也瞬间刷爆了朋友圈


感谢张艺谋导演的揭秘

其实,服务这场国家盛典

北理工的“牛”还远不止这些

今天

官微为你大揭秘


为国庆盛典装上了“科技大脑”的

北理工丁刚毅教授仿真团队

他们

为20万人“排兵布阵”

打造了三维虚拟的数字版“国庆盛典”


在国庆70周年庆典活动中,按照中央统一部署,北理工丁刚毅教授仿真团队承担了涉及游行、晚会、观礼人员服务、电视转播和集结疏散等多项相关任务,以秒级和厘米级的精度,进行了全要素、全方位、全流程的三维还原。

团队要针对国庆日当天广场20万人规模的大型活动,协助国庆庆祝活动各级指挥部实现一系列“硬任务”,包括环境-装备-人群-事件等仿真设计与创意可视化、系统评估与方案生成、工程设计的仿真试验评估、训练-排练方案生成与创意修改、指控辅助与应急仿真、转播仿真与集散仿真设计、观礼人员服务管理仿真支持服务等。

01

游行仿真

精确到厘米!打造群众游行的“虚拟世界”

北理工丁刚毅教授仿真团队在大量高精度建模基础上,按照序幕、主体、尾声三个部分进行了系统开发与交互验证,对群众游行活动进行了全要素、全方位、全流程的三维仿真模拟,实现了自由生动的策划创意,为国庆游行活动策划、组织和现场指挥提供了高效、准确、完整的技术支撑



精度校准到厘米级的天安门广场

团队开发的国庆游行仿真系统配合北京市国庆办和游行指挥部各部门,实现了辅助策划与创意、辅助训练与效果评估、辅助人员集结和疏散、辅助现场活动指挥、辅助央视现场传播等功能。在分指训练验收、整体合练评估、联合演练等环节中发挥了重要作用。仿真系统的多次汇报得到各级领导同志的高度评价。





仿真系统里的各类人群模型

仿真模拟系统不仅可以对环境因素进行精细建模,还对人群队形和行进行为进行了建模,例如群众游行国旗方阵步幅75厘米、致敬方阵步幅60厘米都被录入了仿真模拟系统,训练时再实时捕捉方阵行进速度、队形状态和通过时间等表现,直接给每个方阵打分,客观的评价结果,将每个方阵的训练效果直观展示出来,并及时反馈调整内容。


倍速播放的“与时俱进”方队仿真模拟行进图

02

联欢活动创意和排练

仿真技术,让3290块光屏“天马行空”

在联欢活动创意和排练工作中,导演组依托北理工建模与仿真技术,对广场环境、舞美道具和演出人群等系统要素进行全局化、个体行为精确化,通过二维、三维系统的仿真计算,实现了一系列先进高效的排演过程,包括高密度人群的路径规划和动态调度,表演行为的数学建模和排练数据生成、海量光屏内容的精细分割和整体协调,并将导演组、视觉组、演员、道具厂商等融合于同一平台,使得排练效果更加真实、表演数据更加准确、演员排练更加高效、方案调整更加快捷


团队负责人丁刚毅教授与张艺谋导演合影

一幅幅令人震撼、绚丽流动的巨幅场景,令国内外观众叹为观止,张艺谋用了“精准不差” “天文数字”等关键词来形容这些精彩的演绎,他说,演员们完成了世界的奇迹,北理工提供技术。




“孔雀开屏”变化“和平鸽”

二维模拟、三维模拟和现场实况,你看出区别了吗?

在“和平鸽”的创意实现中,团队首先将视觉设计师提供的视频进行分析,离散化可用于建模的关键帧画面,构建出3290点位行为模型,也就是3290光屏如何运动。然后,按照和平鸽展翅翱翔的轨迹确定点位的动态调度,必须要考虑到屏间5cm精度的碰撞检测、动态路径规划、节奏节拍、路径的艺术性呈现等因素。

据此,团队为3290名演员制定出3290本包括队形变化、表演口令等内容在内的训练手册,同时计算出运动光屏的视频映射和内容合成。每位演员只需手举光屏正确跑位,不需要对屏进行任何操作,最终由3290个光屏共同呈现出流光溢彩的巨幅光影图案。


通过反复验证评估,国庆联欢仿真系统最终实现了2,921,520个表演数据的建模和计算,357,240步骤的动态元素仿真推演,152,629,680次光屏内容的映射计算和合成,为打造国庆夜晚天安门广场的视觉盛宴提供了科学可靠的数据依据。

03

集结疏散仿真

万千观礼人员何去何从,仿真技术“说了算”

2019国庆70周年庆祝活动,观礼人员有序的集结疏散也关乎着整个盛典的成败。为此,北理工丁刚毅教授仿真团队专门构建了观礼台服务仿真系统,通过虚拟仿真技术,实现对观礼人员集结疏散的实时方案调整和仿真计算评估


天安门广场西侧路集结模拟图



观礼台实时现场入座率数据动态统计

该仿真系统可以对观礼人员集结疏散过程中的人员流量、历时和入座率进行实时计算和态势分析,优化人群规划和疏导方案;对饮水、如厕、医疗急救等开展建模和实时仿真计算,推荐突发应急的应对策略;为现场集结疏散的指挥工作提供可靠的数据依据和策略评估。


04

电视转播机位仿真

国庆盛典电视怎么拍?仿真技术提前模拟转播

在媒体高度发达的当下,精彩盛典必须确保完成精彩的电视转播。为此,北理工丁刚毅教授仿真团队还紧密配合转播总导演组进行了物理摄像机镜头的数学建模,实现庆祝活动全要素-全方位-全流程可视化和基于仿真平台的虚实交互模拟拍摄


团队负责人丁刚毅教授在查看系统仿真情况

实现了12种摄像机近100个摄像机机位的数字建模和广场地区厘米级高精度的物理建模,配合各系统导演及摄像师明确其摄像系统物理极限,提升实际拍摄效率。

想知道仿真系统里的盛大游行怎么拍?

快点击上面视频查看吧↑↑↑

05

观礼人员服务

精确到人,观礼人员信息尽在掌握

国庆盛典,多场演练,国内外嘉宾和观礼群众云集广场,实现人员的信息化管理,对庆祝活动组织和保障具有十分重要的意义。北理工丁刚毅教授仿真团队针对中央及北京市各归口单位的预演演练观看人员和国庆庆祝活动当天观礼人员实现了全面信息采集,完成观礼人员信息管理、席次安排与请柬分配、全局态势展示,为保障国庆70周年观礼人员的组织管理工作,提供科学、安全、可靠的数据建模和仿真支持

“精准不差、天文数字”

这个让张艺谋点赞的北理工团队

让我们走近一探究竟

他们

本次承担国庆任务的北理工丁刚毅教授仿真团队,由北理工计算机学院数字表演与仿真实验室的120余位师生组成,其中还包括50位大学三年级的本科生技术志愿者。

为了完成国庆任务,团队共分为五个行动组,分别是游行组、晚会组、观礼集结疏散组、央视转播组和观礼人员坐席分配组。北理工团队启动工作较早,全程为国庆任务提供技术保障和支持,其中游行组2018年12月启动工作,持续工作10个月,其他各组工作也于2019年2月启动,持续工作8个月。


这是一支勇担重任、朝气蓬勃的北理工团队


由团队学生创作的承担国庆任务部分师生漫画像


白天工作单元的部分师生

为国庆盛典群众游行、观礼集结疏散、电视转播等提供技术支持


晚间工作单元的部分师生

为国庆盛典群众联欢、电视转播等提供技术支持



团队部分师生的朋友圈截图


凌晨两点,在天安门广场现场工作的团队师生


这是一支备受关注、振奋人心的北理工团队




国庆庆典结束后,北理工仿真技术引发社会媒体广泛关注



在承担国庆任务期间,各级领导多次看望慰问团队师生


这更是一支身经百战、成绩满满的北理工团队





数字表演与仿真技术北京市重点实验室建设于2010年,2008年首次提出“数字表演与仿真”交叉学科体系,2019年获北京市高精尖学科“数字表演与创意学”建设项目。承担了2008年北京奥运会、60周年国庆游行/晚会、9.3阅兵、2010至2019央视春晚、2018年平昌冬奥会闭幕式北京8分钟、2019年北京世园会等国家大型活动仿真系统的研发服务。目前拥有完整的数字表演理论体系与先进的技术支撑平台,在数字媒体、演艺科技、人群仿真等领域特色显著。

一场国家盛典

北理工人做出的贡献

不仅于此

还有他们谱写精彩篇章

国庆焰火,绽放有我


2019年10月1日晚,天安门广场盛大联欢活动上演了精彩震撼的焰火表演,特效双线“70”、立式“人民万岁”等展现了焰火燃放的世界最高水平。在这绚丽呈现的背后,北京理工大学机电学院杜志明教授领衔的技术团队提供了重要技术支撑。


多年来,北理工在该技术研究领域达到国际先进水平,多次承担国家重要任务,得到业界高度认可。在本次国庆70周年任务中,北理工杜志明教授团队作为主要技术支持团队,针对人群规模大、密集度高和特殊区域的安全保障要求,带着“精精益求精,万万无一失”的工作要求,联合国内重点企业,研究制订技术方案,试验改进燃放效果;采用高技术手段,组织专家组,为方案制定提供科学依据和论证意见;严格把关验收检验,确保产品质量稳定可靠;主动协助考察,成功解决了产品临时储存难题。作为具有30多年党龄的老党员,杜志明教授带领团队传承北理工红色基因,用科学严谨的工作,用拼搏奋斗的奉献,将北理工人强国报国的志向化作精彩绽放的国庆焰火。


游行彩车,设计有我


在群众游行中,代表澳门特别行政区的彩车由北京理工大学设计与艺术学院杨新、谢勇、崔成三位教师领衔,6名研究生参与的团队设计,在学院大力支持下,师生以高度的使命感、责任感,积极投入工作中,历时4个月出色完成设计任务。


澳门彩车驶过天安门广场

该彩车设计围绕新时代国家对澳门的发展定位,以澳门莲花造型为主视觉元素并延伸为彩车车体,用大三巴牌坊等标志性建筑、展现区域特色文化的中央喷泉舞台和LED屏幕内容展示三个部分组成车体。当彩车驶过天安门前,多层次的光影效果,LED对澳门风土人情展示和舞台主题表演融为一体,展现出在中央政府支持下,澳门社会繁荣和谐共融的良好发展态势,展现出澳门人民喜迎国庆、祝福祖国的美好心愿、展现出澳门“宜行、宜游、宜乐、宜业、宜居”的美好形象。


澳门彩车设计效果图

一场国庆盛典的台前幕后

无论国防特色矢志强国

还是立德树人学子担当

亦或瞄准前沿科技报国

都彰显着北理工拳拳报国志

不忘初心,牢记使命

为中国人民谋幸福,为中华民族谋复兴

北京理工大学

永远奋斗!



出品:党委宣传部

来源:北理工计算机学院、机电学院、设计与艺术学院,新华社、央视、北京日报、网络资源等

视频剪辑:王征

编辑:韩姗杉