專家講述“北京八分鐘”背后的科技

本報(bào)記者 李司坤 馬俊

25日舉行的平昌冬奧會(huì)閉幕式上，下屆冬奧會(huì)的主辦方用驚艷的“北京八分鐘”向世界發(fā)出邀請(qǐng)：2022相約北京！精彩的表演也贏得了眾多網(wǎng)友的稱贊：“北京八分鐘”用炫目的“中國(guó)制造”重新定義了一個(gè)自信而充滿科技感的現(xiàn)代中國(guó)?！董h(huán)球時(shí)報(bào)》記者26日全力打探，試圖深入了解這些“中國(guó)制造”背后到底蘊(yùn)涵了怎樣的科技力量。

機(jī)器人的華麗舞步如何練成

平昌冬奧會(huì)開幕式上，1218架無人機(jī)排列的“奧林匹克五環(huán)”讓人印象深刻；而在閉幕式上的“北京八分鐘”中，載著絢麗液晶屏幕的24個(gè)智能機(jī)器人與輪滑演員一起跳起華麗的舞步，其實(shí)技術(shù)難度同樣不遜色——它們不僅完成了自己的動(dòng)作編排，更與現(xiàn)場(chǎng)演員、地面投影進(jìn)行聯(lián)動(dòng)表演。

這些機(jī)器人的研發(fā)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、沈陽新松公司移動(dòng)機(jī)器人事業(yè)部總裁張雷告訴《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者，雖然普通的移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)已比較成熟，但要讓它們?cè)谖枧_(tái)上伴隨演員們翩翩起舞，還真是個(gè)問題。因?yàn)楣S使用的移動(dòng)機(jī)器人側(cè)重于效率、精度和速度，原先的路徑規(guī)劃多以簡(jiǎn)單的直線、圓弧為主，而藝術(shù)表演則要把一些在工業(yè)上不會(huì)用到的動(dòng)作展示出來。機(jī)器人不但需要完成行進(jìn)中旋轉(zhuǎn)、擺動(dòng)等動(dòng)作，還要跟周邊的各個(gè)環(huán)節(jié)，包括音響、地面投影、屏幕投影乃至演員表演完美地融合在一起。

張雷重點(diǎn)提到其中的一個(gè)難題：移動(dòng)機(jī)器人行進(jìn)時(shí)首先得確定自己的位置，而定位則需要一定的核對(duì)目標(biāo)。閉幕式的戶外場(chǎng)景非常大，移動(dòng)機(jī)器人跟核對(duì)目標(biāo)的距離很遠(yuǎn)，而且很多演員頻繁來回穿梭，加上光線復(fù)雜，因此實(shí)現(xiàn)定位非常難。他介紹說，整個(gè)團(tuán)隊(duì)為這個(gè)項(xiàng)目專門組織攻關(guān)，包括利用人工智能加強(qiáng)機(jī)器人對(duì)物體的檢測(cè)、認(rèn)知等，最后才實(shí)現(xiàn)了上述功能。

張雷還提到，由于“客場(chǎng)作戰(zhàn)”，排練的時(shí)間非常短，而移動(dòng)機(jī)器人又需要現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，這帶來了額外的挑戰(zhàn)。他回憶說，初期機(jī)器人沒有調(diào)試好時(shí)總是出問題，甚至導(dǎo)演都考慮過放棄。不過經(jīng)過兩周左右的調(diào)試后，機(jī)器人的表現(xiàn)就很穩(wěn)定了，最后機(jī)器人反倒成為全場(chǎng)團(tuán)隊(duì)里最不讓導(dǎo)演擔(dān)心的成員。

世界領(lǐng)先的透明冰屏

“北京八分鐘”里，24塊冰透的大屏幕伴隨著“熊貓木偶”和輪滑演員的動(dòng)作，不斷呈現(xiàn)出新時(shí)代中國(guó)的美好影像。這些近乎透明的屏幕有個(gè)好聽的名字：“冰屏”。壹品光電冬奧項(xiàng)目組成員之一、副總經(jīng)理?xiàng)钋诳蹈嬖V《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者，冰屏上那些美輪美奐的視頻，是通過信號(hào)雙備份傳輸來保障穩(wěn)定顯示。他介紹說，冬奧會(huì)用的冰屏是特制的，具有全球首創(chuàng)的高通透率、耐寒高穩(wěn)特性。通俗地講，熄滅時(shí)冰屏“透明得如同不存在”，點(diǎn)亮?xí)r又顯得很3D、很全息，還可以正反兩面顯像。

楊勤康透露，冰屏技術(shù)已處于世界領(lǐng)先水平，它實(shí)現(xiàn)了幾億種顏色間搭配、萬級(jí)的刷新，稱得上是“潤(rùn)眼不閃爍”。此外冰屏還具備耐寒、耐熱、形態(tài)記憶恢復(fù)等特性。為應(yīng)對(duì)室外的較大寒風(fēng)，冰屏還經(jīng)過了嚴(yán)苛的風(fēng)洞、冷庫試驗(yàn)，這對(duì)結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)要求非常高，冷熱預(yù)留的公差達(dá)到微米級(jí)。

用高科技武裝的“熊貓木偶”

據(jù)介紹，冰屏能在零下20度工作，因此不懼怕閉幕式當(dāng)天的寒冷。高科技設(shè)備能扛凍，演員也有新裝備。主創(chuàng)團(tuán)隊(duì)采用石墨烯智能發(fā)熱服飾，確保演員在嚴(yán)寒中不會(huì)出現(xiàn)凍傷。石墨烯是一種超級(jí)新型納米材料，具有超高強(qiáng)度、超高導(dǎo)熱系數(shù)，被業(yè)界譽(yù)為“新材料之王”。利用石墨烯的特性，我國(guó)科研人員研制出了超薄透明的石墨烯電熱薄膜技術(shù)，用它們制成的演員服裝很輕薄，不會(huì)影響優(yōu)美的冰上動(dòng)作。

憨態(tài)可掬的“熊貓木偶”也是觀眾眼中最出彩的“中國(guó)元素”。據(jù)了解，熊貓道具出自四川省南充大木偶劇院的工藝師之手。木偶要由人穿著進(jìn)行表演，重量需要在30斤以下，制作團(tuán)隊(duì)先后嘗試了人造紙?zhí)?、天然白藤、竹篾條、鋁合金絲、碳纖維條、PVC仿真藤條等多種材料，進(jìn)行了上百次測(cè)試，才最終確定了用鋁合金管材和碳纖維條相結(jié)合，配合上LED燈的制作工藝。最終版的熊貓道具，高2.35米，卻僅有20斤左右的重量。

“熊貓木偶”雖然可愛，不過其中的演員們卻并不容易，除了需要披掛碩大的木偶外，閃亮的LED燈也會(huì)影響他們的視線。據(jù)《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者了解，北京理工大學(xué)以“雙目增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡”為基礎(chǔ)，為“熊貓木偶”進(jìn)行了“視覺改造”，對(duì)道具的外掛攝像頭加裝云臺(tái)，并與內(nèi)部演員的智能眼鏡相結(jié)合，從而解決了“熊貓木偶”里的演員在表演過程中，因內(nèi)外光線差異導(dǎo)致對(duì)外部環(huán)境觀察受限的問題，使演員在“熊貓”內(nèi)部能無差別觀測(cè)到外部環(huán)境。

高大上的彩排新裝備

“北京八分鐘”看起來就讓人眼花繚亂，排練的復(fù)雜程度更可想而知。為解決這個(gè)難題，北京理工大學(xué)虛擬視覺團(tuán)隊(duì)利用影視虛擬制作技術(shù)和數(shù)字表演與仿真技術(shù)，專門創(chuàng)新研發(fā)了文藝表演預(yù)演系統(tǒng)和訓(xùn)練彩排與數(shù)字驗(yàn)證系統(tǒng)。這兩套系統(tǒng)能根據(jù)表演創(chuàng)意方案，將整場(chǎng)文藝表演的過程全部仿真，這相當(dāng)于讓導(dǎo)演同時(shí)看到現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控器和直播效果，可以實(shí)時(shí)觀察演員及道具的隊(duì)形狀態(tài)。據(jù)介紹，訓(xùn)練彩排與數(shù)字驗(yàn)證系統(tǒng)甚至可以將表演效果分解成為每個(gè)演員的動(dòng)作和運(yùn)動(dòng)軌跡?！?/p>