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北京理工大学数十项创新成果亮相建党百年庆祝活动
在中国共产党成立100周年之际，举国上下欢欣鼓舞，共同庆祝党的生日。7月1日，庆祝中国共产党成立100周年大会在北京天安门广场隆重举行，各族各界人士7万余人参加了庆祝大会。6月28日晚，庆祝中国共产党成立100周年文艺演出《伟大征程》在北京国家体育场举办，呈现了一场科技与艺术水乳交融、气势磅礴的视听盛宴。百年盛典是怎样实现高效部署、精准指挥，又如何根据实际情况进行智能导播，实现舞台自动化控制的？这其中离不开北京理工大学（下称北理工）数字表演与仿真技术实验室主任丁刚毅团队的技术支持——人群仿真、虚拟制作、数字表演……其用多年积累的专利为百年盛典献礼。
人群仿真，把握全局
“通过可控制平台，仿真技术可以对复杂的、系统的真实现象进行多种呈现，帮助我们认识世界、改造世界甚至预测世界。” 丁刚毅介绍，自2005年学校开设数字表演与仿真这一交叉学科以来，团队在人群训练排练、要素转播行为、虚拟表演等方面均已实现技术突破，形成了大型活动仿真模拟系统这一原型系统。
为保证庆祝大会现场7万余观众的信息准确、集结疏散有序，丁刚毅团队新设计开发了人员信息及坐席管理等系统，将各个单位的出发地点、时间、安检、上台等环节全部纳入系统范围，实现全部人员信息实时查询、三维展示，精确计算出人员进场离场的最优路线及时间，为群众提供了全程的预测和保障。此外，针对可能出现的突发事件，团队也在系统里进行了应急模拟。
据悉，目前团队拥有“一种基于图像的人群点位生成方法”“一种大规模人群位置变化方案生成方法”等多件专利，形成了人群态势分析系统、对抗系统等多个系统，致力于在强约束条件下对人群行为进行仿真预测。
虚拟转播，调控细节
主席台、党徽、红旗等关键要素放在哪里？各要素数量、大小、高矮情况如何？座位前后间隔多少？为确保转播万无一失，丁刚毅带领可视化建模、编程、美工等多个团队，将天安门广场的各个要素转化成参数化的可移动模型，在系统里按照准确的时间、空间维度进行标注，逐一反复优化，进行了全要素、全方位、全流程的设计仿真，为大型活动的调度指挥平台增加了新的智能因素。
“实地数据是我们在系统里进行环境搭建的基础。” 丁刚毅介绍，团队师生在天安门广场核心区及沿线活动区域，进行了多日的实地勘测，再对实地数据收集整理，在系统中构建了环境要素、天气环境动态、庆祝活动流程等多个模型，不仅能辅助现场工作人员安置参会物品、进行时间规划，还能模拟远端、近端等各个机位镜头的拍摄视角，帮助央视导演组提前进行摄像机机位的布局、布线，从而设计出最佳转播方案。在“一种直播机位摄像方案自动学习方法”“一种智能直播仿真预演系统”等专利的支持下，丁刚毅团队满足了央视“将镜头里控制到厘米级”的要求，为国内外观众呈现了庆祝大会的精彩画面。
数字表演，提高效率
随着礼号手的一声礼号， 3000多名演员组成的巨大党旗图案立即呈现在观众面前，并随着音乐不断变化，这是《伟大征程》的开场环节。《伟大征程》共4大篇章，22个节目，大到舞台整体设计，小到每个演员的服装、道具，甚至每根威亚的位置、速度，都离不开丁刚毅团队设计构建的仿真编排系统。这一系统通过海量数据计算，可辅助导演，将其创意方案可视化，从而快速实现创意验证评估及精准指挥调度。该系统拥有“一种模块化虚拟舞台”“一种基于平行仿真的虚拟舞台”等多件专利。
离演出还有30天，序篇导演杨嵘负责的开场盛典进行了颠覆性的修改，演出人数从之前的1000多人变成了3000多人。演出迫在眉睫，留给杨嵘修改的时间只有一天。丁刚毅团队临危受命，应用人群仿真及数字表演技术，在计算机里建模，把舞台空间、人物空间等全部模拟出来，使演员的站位更加准确。“以前需要2个多月排练才能够完成的节目，如今运用数字技术一天的时间就可以完成训练，科技的力量真是强大呀！” 杨嵘感慨道。
丁刚毅表示，仿真技术可以在装备研制、训练、教育科普等20多个领域实现应用。目前，团队提交了60余件专利申请，积累了3000多种算法，团队将不断进行技术研发，用更加优秀的创新成果为2022年北京冬季奥运会贡献力量。
