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大型演出活动是展示中国形象的重要窗口，也是传播中华文化的重要载体。通过数字表演与仿真技术打造出的大型活动创编排演“数字大脑”“数字沙盘”，实现了大型演出活动的全要素、全流程、全业务数字仿真，极大提高了创编排演的效能和精准可控水平

大型演出活动要素众多且来自不同团队，要实现演员与声音、画面的完美配合，时间与空间相互吻合，就要在仿真系统中不断调整、模拟，找到最优解决方法。这种高频次的创意排演，如果不借助仿真系统，是难以实现的

文化科技工作者利用新的技术矩阵为各类大型演出和庆典活动提供多维支持，推动我国大型活动不断出新出彩，也填补了国际上相关技术的空白，使我国在大型演出技术方面达到国际领先水平

一片片晶莹的雪花迎风飞舞，在立春的中国绽放；激光“雕刻”出的冰雪五环缓缓升空，点燃了观众的激情。北京冬奥会开幕式向世界展示了新时代中国的风采。

北京冬奥会开幕式在惊艳亮相之前，各个环节已经在“冬奥会开闭幕式大型表演智能化创编排演一体化服务平台”排演了无数遍。这一平台利用数字表演与仿真技术构建“虚拟鸟巢”，模拟冬奥会开闭幕式全流程，对演员、灯光、音乐、烟花、火炬乃至转播机位等全要素进行全方位“排兵布阵”，精确到每一名演员的位置、动作、步伐速度，精确到开闭幕式每分每秒，为活动策划、创意、排练和运行提供了有力支撑。

大型演出活动是展示中国形象的重要窗口，也是传播中华文化的重要载体。据统计，近年来我国万人级大型活动每年举办数百次。由于规模庞大、人数众多，活动的策划创意、编排实施、彩排演练、正式运行等环节的组织调度和可视化呈现就成了活动顺利举办的关键所在。2007年以来，北京理工大学团队先后为多项国家重大活动提供技术保障，通过数字表演与仿真技术逐步打造出大型活动创编排演的“数字大脑”“数字沙盘”，实现了大型活动的全要素、全流程、全业务数字仿真，极大提高了创编排演的效能和精准可控水平。

用数字仿真提升大型活动创编排演效能

长期以来，各国举办大型演出活动，通常采用传统创编排演流程，存在成本高、效率低等问题，人力物力消耗大，时间成本居高不下，运行可控性较差。数字仿真、人工智能等技术的创新应用，为解决这一难题提供了有利条件。

大型演出通常流程复杂、人员众多，运用数字化训练彩排系统，可以在正式训练彩排前，根据导演团队创意，智能化生成表演和排练方案以及针对每个演员的训练手册，调度演员、仿生设备、道具等表演要素，确保各要素在空间与时间上的一致性和准确性。如大型运动会开闭幕式上，仿真系统测算运动员入场等环节的备场、退场时间，规划人员场内运行流线等，使排练效果更加真实，排演数据更加准确，排练过程更加高效。

表演预演系统为主创团队提供了交互式的排演方法，保证了从表演创意到现场演出的系统转化与有效实施，使以往大型演出存在的“人员多、调度难”“创意好、实施难”的问题迎刃而解。这一系统基于虚拟现实、增强现实和混合现实技术，对表演预演过程进行仿真推演和三维呈现，对表演环境和要素进行物理和行为建模，对表演内容进行可视化编排。北京理工大学团队构建的仿真预演系统，连续多年为央视春晚排演提供直观展示和科学评估平台，可视化预演效果与真实演出场景几无差别。北京冬奥会开幕式节目《立春》令人印象深刻，演员用手中的发光长杆营造了大地回春、万物生长的意境。观众可能不知道，这个最终表演方案是从仿真系统生成的数百个方案中筛选优化出来的。根据编导团队创意，这一仿真系统用算法模拟出多种队形和挥杆方式的组合，实现了众多创意方案的可视化预演。

大型演出活动要素众多且来自不同团队，要实现演员与声音、画面的完美配合，时间与空间相互吻合，就要在仿真系统中不断调整、模拟，找到最优解决方法。这种高频次的创意排演，如果不借助仿真系统，是难以实现的。

仿真系统还能对摄像机进行物理建模，通过机位设定输出多套转播方案和预案，生成拍摄和转播技术方案。过去依靠大量人力策划编写的转播方案，现在依托这项技术，可以做到“创作团队出创意、仿真技术来实现”。如针对北京冬残奥会开闭幕式的转播需求，仿真系统模拟转播机位23个，辅助会徽展示等环节生成转播方案。在此基础上，技术团队反复验证转播效果，有力保障了开闭幕式高效、准确、精彩的转播。

在重大项目实践中提高大型演出科技水平

10多年来，北京理工大学团队先后为2008年北京奥运会开闭幕式、2018年平昌冬奥会闭幕式“北京8分钟”、2022年北京冬奥会开闭幕式、多届央视春晚等重大庆典活动提供仿真技术保障，不断探索创新、总结经验、迭代技术。

在这一过程中，北京理工大学实现了科技与文化的融合创新、教学科研与社会服务的相互促进，建成了国内首个数字表演与仿真技术交叉学科、北京市高等学校数字表演与创意学高精尖学科，不断提升科研与教学成效，为社会培养和输送高层次文化科技人才。

从社会需求和艺术发展前沿趋势出发，数字表演与仿真技术学科下设3个学科方向：智能媒体与创意、智能表演与仿真、虚拟表演与工程。智能媒体与创意方向，依托人工智能、大数据、云计算、智能仿真等新技术手段实现艺术创意，推动形成新的艺术形式，研究智能媒体形态、演化及交互规律。智能表演与仿真方向，针对各类表演构建数字表演孪生体，实现智能化创意、编排、演出和推广。虚拟表演与工程方向，研究虚实混合表演、观演人机界面，通过提供感官复合的视觉效果和虚拟交互能力，丰富表演呈现和制作手段，增强艺术表现效果。

在学科建设推进和重大项目牵引下，我们储备了优势技术和高端人才，掌握了“大型活动人群仿真”“直播方案自动化设计”等一系列重要技术成果，并基于这些技术和人才优势，不断提升社会服务能力。比如，我们承担“科技冬奥”项目，研发了集成智能创意系统、训练彩排系统、表演预演系统、装备协同控制系统、集群渲染系统、人群疏散系统等，形成了新一代表演全流程技术解决方案。这一方案集成灯光、机械、道具、舞美、视频、演员、焰火等要素，可完成全流程内容可视化仿真，推演时间计算、规划人员流线、优化流程方案，实现超高分辨率视频应急渲染，解决多个大型装置的运行过程仿真测算等，为大型演出活动的策划、设计、排练提供了平台支撑和技术储备。

面向时代需求，文化科技工作者利用新的技术矩阵为各类大型演出和庆典活动提供多维支持，推动我国大型活动不断出新出彩，也填补了国际上相关技术的空白，使我国在大型演出技术方面达到国际领先水平。

在人类艺术发展史上，科学技术的作用不断凸显。数字时代的到来，为艺术打开了想象大门，铺展开更大舞台。我们将进一步加强科研教学和社会服务能力建设，用科技手段推动艺术创新，讲好新时代中国故事，向世界展现可信、可爱、可敬的中国形象。

（作者为北京理工大学计算机学院党委书记、教授）

版式设计：沈亦伶