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“冰屏”和機器人舞步如何打造?點亮“北京8分鐘”

[日期:2018-02-26] 來源:中科院之聲  作者: [字體: ]

  25日,平昌冬奧會閉幕式的“北京8分鐘”,不但傳遞出中國人民對全世界朋友的盛情歡迎,更匯聚著熠熠閃光的“中國智慧”。

  熊貓信使、“冰屏”和機器人舞步如何打造?

  表演中,兩只憨態可掬的大熊貓讓人印象深刻,它們既是文化的使者,更代表著中國“國寶級”工藝的傳承。據了解,熊貓道具出自四川省南充大木偶劇院的工藝師之手,他們始終致力于這項中國國家級非物質文化遺產的保護和傳承。

 

  大木偶要由人穿著進行表演,所以重量需要在30斤以下,按照四川南充大木偶劇院院長唐國良的說法,單是這一項要求就讓他們的團隊熬了好幾個通宵。

  為了達到預期效果,制作團隊在選材上先后嘗試了人造紙藤、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,進行了上百次測試,才最終確定了用鋁合金管材和碳纖維條相結合,配合上 LED 燈的制作工藝。

  最終版的熊貓道具,高2米35,卻僅有20斤左右的重量,比初期的版本輕了幾十斤,連唐國良也不禁感慨,“沒想到大家共同努力,能做出這么高科技、輕便、同時能達到演出效果的大道具。”

  舞臺上,24塊屏幕呈現出新時代中國的美好形象。這些近乎透明的屏幕有個好聽的名字:“冰屏”。這項源自中國本土的創新設計可以實現透明圖像顯示,效果更通透更靈動,獲得過國內國際多項發明專利。

  “冰屏”研發團隊負責人、深圳壹品廣電股份有限公司北京文藝表演項目總監黃慶生介紹說,為了參與8分鐘演出,團隊不僅生產出規格更高、工藝更完善的產品,也同步實現了工藝的升級更新。“目前的冰屏技術我們處于世界領先水平,這次做出了三米長的屏幕而且中間沒有橫梁,這種工藝目前在世界上我們應該是第一家。”黃慶生說。

  載著“冰屏”跳出華麗舞步的是24個動作靈活的移動機器人,它們不僅完成了自己動作編排,更與現場演員、地面投影進行了聯動表演,同樣實現了技術領域的升級創新。

  在機器人研發團隊負責人、沈陽新松機器人自動化股份有限公司移動機器人事業部總裁張雷看來,此次他們主要實現了兩點技術突破:首先是機器人導航更加精準。“演員和機器人之間有頻繁的穿梭互動,演出場地內的燈光干擾多,這就要求機器人要看得遠、看得清。”其次,相比常用的工業機器人,此次的“演員”機器人動作更復雜靈活,包括完成行進中旋轉、擺動,配合演員做出些花哨的動作等。

  “這些技術上的新要求也為整個研發團隊提出了挑戰,要求我們在設計程序時不斷地改進算法。”張雷說,團隊從確定參演到開始排練,其間只有兩個月時間,全體成員夜以繼日地工作,才最終定制出了可以參與演出的機器人。

  抗凍測試、虛擬視覺力保演出精彩

  為了保證演出的順利進行,主創團隊曾多次赴韓國平昌,實地考察當地的自然條件和現場的演出條件。據悉,閉幕式演出當天歷年平均氣溫在零下10度,風力5級左右。嚴寒、多風,對于整個演出團隊而言是不小的挑戰。

  為了做好演員的防寒保暖工作,主創團隊采用了石墨烯智能發熱服飾,來確保演員動作優美,防止出現凍傷。

  石墨烯是一種超級新型納米材料,具有超高強度、超高導熱系數,被業界譽為“新材料之王”。利用石墨烯的特性,我國科研人員研制出了超薄透明的石墨烯電熱薄膜技術,用于智能裝備制造,并在國外申請了專利保護。

  “演員的服裝要求輕薄,能讓他們靈活地做動作,同時,無論是排練場地還是平昌閉幕式現場,天氣都很寒冷,石墨烯服飾可以起到很好的保溫發熱效果。”石墨烯團隊負責人、深圳烯旺新材料科技股份有限公司李月秋說,根據環境要求,服飾也可以做出相應的調節。“最初對我們的設計要求是在零下5度的環境中,持續發熱8分鐘,后來考慮到候場等因素,調整到在零下20度的條件下,發熱4小時。”

  低溫的天氣條件下,需要御寒的除了演員,還有現場所有的演出設備。為了讓演出主體“冰屏”和移動機器人在平昌能夠順利運行,主創團隊特意對設備進行了抗寒、抗風測試,保證其在低溫、大風環境下的工作穩定性。

  在整個排練過程中,還有兩套視覺仿真系統一直在充當著導演的“眼睛”和“指揮棒”。這就是由北京理工大學與北京電影學院組建的虛擬視覺團隊設計的“ OpenGL 表演輔助訓練系統”和“北京8分鐘文藝表演預演系統”。兩套系統可以根據導演的創意方案將文藝表演過程全部仿真,以可視化的界面和圖紙、視頻等多種形式展現演員的運動軌跡、位置信息、隊形變化、運動速度等,幫助導演把控、決策及完善表演方案。

  “這兩套系統相當于讓導演同時看到現場監控器和直播效果,導演在系統中可以實時觀察到演員及道具的隊形狀態,如果需要調整可以及時反饋。” 北京電影學院未來影像高精尖創新中心總體研究部副主任王春水說,具體到參與演出人員,系統可以為每個人生成自己的動作軌跡和節奏,“在不用考慮旁邊人的時候,也可以知道自己什么時間該做什么動作,這樣就讓排練效率大大提高。”

  注:新松機器人自動化股份有限公司(簡稱“新松”)隸屬中國科學院,是一家以機器人技術為核心,致力于全智能產品及服務的高科技上市企業,是中國機器人產業前10名的核心牽頭企業,也是全球機器人產品線最全的廠商之一,國內最大的機器人產業化基地。

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