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中国智慧点亮“北京8分钟”

来源:北京冬奥组委官网2018年02月25日 20:40

25日,在平昌冬奥会闭幕式上,作为下一届冬奥会的举办城市——中国北京带来了别具一格的八分钟演出,向世界发出了盛情邀请。这属于北京的“八分钟”是2022年北京冬奥会在世界奥运舞台上的初次亮相,蕴含着对未来四年的美好期待,也汇聚着熠熠闪光的“中国智慧”——在精彩的演出背后,科技的力量不仅让创意更丰满,也助力北京八分钟在平昌闭幕式上的精彩呈现。

技术创新,让表演主体更多元

表演中,两只憨态可掬的大熊猫让人印象深刻,它们既是文化的使者,更代表着中国“国宝级”工艺的传承。据了解,熊猫道具出自四川省南充大木偶剧院的工艺师之手,他们是世界上唯一一家制作并演出川北大木偶戏的一群人,始终致力于这项中国国家级非物质文化遗产的保护和传承。

舞台上,大木偶要由人穿着进行表演,所以重量需要在30斤以下,按照四川南充大木偶剧院院长唐国良的说法,单是这一项要求就让他们的团队熬了好几个通宵。“我们初选的材料做出来的有七八十斤,远达不到标准,后来不断地尝试新材料,才把大木偶的体重慢慢降了下来。”

为了达到预期效果,制作团队在原有的工艺基础上不断进行改良和创新。他们在选材上先后尝试了人造纸藤、天然白藤、竹篾条、铝合金丝、碳纤维条、PVC仿真藤条等多种材料,反复对比,进行了上百次测试,才最终确定了用铝合金管材和碳纤维条相结合,配合上LED灯的制作工艺。

熊猫的“体重”降了下来,但是新的问题也随之产生。唐国良说,四川和北京两地不同的气温和湿度条件都曾给他们带来挑战。“有的道具做出来在南充一点问题都没有,但是一到北京来,因为气候不同就会出现很多问题,比如材料变硬了变脆了,根本没法用。”为了克服“水土不服”,他们只能一次次地调试、升级,争分夺秒地改良工艺、制作道具,并要确保万无一失。“选择材料要精益求精,”唐国良说,比如LED灯的选择,看似平常,却是他们从几百种灯里优选出来的。

最终版的熊猫道具,高2米35,却仅有20斤左右的重量,比初期的版本轻了几十斤,连唐国良也不禁感慨,“没想到大家共同努力,能做出这么高科技、轻便、同时能达到演出效果的大道具。”

在“北京八分钟”的舞台上,24块大屏幕呈现出新时代中国的美好形象,成为演出中的一大亮点。这些近乎透明的屏幕有个好听的名字:“冰屏”。这项源自中国本土的创新设计可以实现透明图像显示,效果更通透更灵动,获得过国内国际多项发明专利。

“冰屏”研发团队负责人、深圳壹品光电股份有限公司北京文艺表演项目总监黄庆生介绍说,为了参与八分钟演出,团队进行了专门的技术攻关,不仅生产出了规格更高、工艺更完善的产品,也同步实现了工艺的升级更新。“目前的冰屏技术我们处于世界领先水平,这次做出了三米长的屏幕而且中间没有横梁,这种工艺目前在世界上我们应该是第一家。”黄庆生说,“看着自己和团队研发出的新产品在奥运舞台上亮相,我觉得无比荣耀。”

载着“冰屏”跳出华丽舞步的是24个动作灵活的移动机器人,它们不仅完成了自己动作编排,更与现场演员、地面投影进行了联动表演,同样实现了技术领域的升级创新。

在机器人研发团队负责人、沈阳新松机器人自动化股份有限公司移动机器人事业部总裁张雷看来,此次他们主要实现了技术方面两点突破:首先是机器人导航更加精准。“从机器人控制的角度来讲,演员和机器人之间有频繁的穿梭互动,演出场地内的灯光干扰多,这就要求机器人要看得远、看得清,同时用最短的时间做出判断,并迅速做出适应和调整,”张雷介绍说,其次,相比常用的工业机器人,此次的“演员”机器人动作更复杂灵活,包括完成行进中旋转、摆动,配合演员做出些花哨的动作等。

“这些技术上的新要求也为整个研发团队提出了挑战,要求我们在设计程序时不断地改进算法,”张雷说,团队从确定参演到开始排练,其间只有两个月时间,全体成员夜以继日地工作,才最终定制出了可以参与演出的机器人。

“我们一共做了30个机器人,有6个是备用的,”张雷说,不过当把这些机器人运送到排练场地,现场的实际情况却与他们预想的有很大不同。“开始时问题比较大,比如以往的工程安装通常需要几天的时间,但是这次导演团队希望我们的机器人一上来就和演员进行合练,我们没有预想到场景会有多复杂,”张雷说,初期的几次合练都不太成功,研发团队只能在现场一边调、一边试、反复去修正磨合,“后来的配合就越来越好,当导演团队提出路线动作修改建议时,我们能够迅速地做出调整,以便跟排练团队快速配合,为排练争取时间。”

科技助力 为精彩亮相添保障

为了保证演出的顺利进行,主创团队曾多次赴韩国平昌,实地考察当地的自然条件和现场的演出条件。据悉,闭幕式演出当天历年平均气温在零下十度,风力5级左右。严寒、多风,对于整个演出团队而言是不小的挑战。

为了做好演员的防寒保暖工作,主创团队采用了石墨烯智能发热服饰,来确保演员动作优美,防止出现冻伤。

石墨烯是一种超级新型纳米材料,具有超高强度、超高导热系数,被业界誉为“新材料之王”。利用石墨烯的特性,我国科研人员研制出了超薄透明的石墨烯电热薄膜技术,用于智能装备制造,并在国外申请了专利保护。

“演员的服装要求轻薄,能让他们灵活地做动作,同时,无论是排练场地还是平昌闭幕式现场,天气都很寒冷,石墨烯服饰可以起到很好的保温发热效果,”石墨烯团队负责人、深圳烯旺新材料科技股份有限公司李月秋说,根据环境要求,服饰也可以做出相应的调节。“最初对我们的设计要求是在零下5度的环境中,持续发热8分钟,后来考虑到候场等因素,调整到在零下20度的条件下,发热4小时。”

李月秋说,团队曾在模拟零下20度的情况下进行真人实验,以确保调试的可靠性。“在发热效果符合要求的同时,还要保证材料的安全性、电池的续航能力和服饰的舒适度,”他说,整个团队都全力以赴,为演出的顺利进行做好保障工作。

低温的天气条件下,需要御寒的除了演员,还有现场所有的演出设备。为了让演出主体“冰屏”和移动机器人在平昌能够顺利运行,主创团队特意对设备进行了抗寒、抗风测试,根据测试结果不断优化设备性能,保证其在低温、大风环境下的工作稳定性。

12月9日,设备被运送到位于北京顺义区的国家汽车质量监督检验中心进行了零下25度、零下20度两种温度条件下的抗低温检测。北京市产品质量监督检验院副院长、总工程师,国家汽车质量监督检验中心(北京顺义)常务副主任彭永伦介绍说,总体来讲,设备经受住了考验,不过在零下25度时还是出现了一些问题,比如冰屏的led灯在热胀冷缩的情况下出现了细微的变形。“当时冰屏团队和机器人团队的专家都在,我们把检测结果反馈给他们,他们应该会回去做相应的调整。”

12月11日,在中国建筑科学研究院风洞实验室,设备又进行了抗风性能测试,主要测试设备能不能在强风状态下正常工作以及正常风状态下是否会出现轨迹偏移。工作团队设计了四五十种测试方案,以五六级风为基础上下调节风速,测试不同风速下设备的运行轨迹和工作情况,根据测试结果,继续优化设计、改进方案。

在整个排练过程中,有两套视觉仿真系统一直在充当着导演的“眼睛”和“指挥棒”。这就是由北京理工大学与北京电影学院组建的虚拟视觉团队设计的“OpenGL表演辅助训练系统”和“北京八分钟文艺表演预演系统”。两套系统可以根据导演的创意方案将文艺表演过程全部仿真,以可视化的界面和图纸、视频等多种形式展现演员的运动轨迹、位置信息、队形变化、运动速度等,帮助导演把控、决策及完善表演方案。

“这两套系统相当于让导演同时看到现场监控器和直播效果,导演在系统中可以实时观察到演员及道具的队形状态,如果需要调整可以及时反馈,” 北京电影学院未来影像高精尖创新中心总体研究部副主任王春水说,具体到参与演出人员,系统可以为每个人生成自己的动作轨迹和节奏,“在不用考虑旁边人的时候,也可以知道自己什么时间该做什么动作,这样就让排练效率大大提高。”

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