專家講述“北京八分鐘”背后的科技

本報記者 李司坤 馬俊

25日舉行的平昌冬奧會閉幕式上，下屆冬奧會的主辦方用驚艷的“北京八分鐘”向世界發出邀請：2022相約北京！精彩的表演也贏得了眾多網友的稱贊：“北京八分鐘”用炫目的“中國制造”重新定義了一個自信而充滿科技感的現代中國。《環球時報》記者26日全力打探，試圖深入了解這些“中國制造”背后到底蘊涵了怎樣的科技力量。

機器人的華麗舞步如何練成

平昌冬奧會開幕式上，1218架無人機排列的“奧林匹克五環”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個智能機器人與輪滑演員一起跳起華麗的舞步，其實技術難度同樣不遜色——它們不僅完成了自己的動作編排，更與現場演員、地面投影進行聯動表演。

這些機器人的研發團隊負責人、沈陽新松公司移動機器人事業部總裁張雷告訴《環球時報》記者，雖然普通的移動機器人技術已比較成熟，但要讓它們在舞臺上伴隨演員們翩翩起舞，還真是個問題。因為工廠使用的移動機器人側重于效率、精度和速度，原先的路徑規劃多以簡單的直線、圓弧為主，而藝術表演則要把一些在工業上不會用到的動作展示出來。機器人不但需要完成行進中旋轉、擺動等動作，還要跟周邊的各個環節，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。

張雷重點提到其中的一個難題：移動機器人行進時首先得確定自己的位置，而定位則需要一定的核對目標。閉幕式的戶外場景非常大，移動機器人跟核對目標的距離很遠，而且很多演員頻繁來回穿梭，加上光線復雜，因此實現定位非常難。他介紹說，整個團隊為這個項目專門組織攻關，包括利用人工智能加強機器人對物體的檢測、認知等，最后才實現了上述功能。

張雷還提到，由于“客場作戰”，排練的時間非常短，而移動機器人又需要現場調試，這帶來了額外的挑戰。他回憶說，初期機器人沒有調試好時總是出問題，甚至導演都考慮過放棄。不過經過兩周左右的調試后，機器人的表現就很穩定了，最后機器人反倒成為全場團隊里最不讓導演擔心的成員。

世界領先的透明冰屏

“北京八分鐘”里，24塊冰透的大屏幕伴隨著“熊貓木偶”和輪滑演員的動作，不斷呈現出新時代中國的美好影像。這些近乎透明的屏幕有個好聽的名字：“冰屏”。壹品光電冬奧項目組成員之一、副總經理楊勤康告訴《環球時報》記者，冰屏上那些美輪美奐的視頻，是通過信號雙備份傳輸來保障穩定顯示。他介紹說，冬奧會用的冰屏是特制的，具有全球首創的高通透率、耐寒高穩特性。通俗地講，熄滅時冰屏“透明得如同不存在”，點亮時又顯得很3D、很全息，還可以正反兩面顯像。

楊勤康透露，冰屏技術已處于世界領先水平，它實現了幾億種顏色間搭配、萬級的刷新，稱得上是“潤眼不閃爍”。此外冰屏還具備耐寒、耐熱、形態記憶恢復等特性。為應對室外的較大寒風，冰屏還經過了嚴苛的風洞、冷庫試驗，這對結構細節要求非常高，冷熱預留的公差達到微米級。

用高科技武裝的“熊貓木偶”

據介紹，冰屏能在零下20度工作，因此不懼怕閉幕式當天的寒冷。高科技設備能扛凍，演員也有新裝備。主創團隊采用石墨烯智能發熱服飾，確保演員在嚴寒中不會出現凍傷。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，用它們制成的演員服裝很輕薄，不會影響優美的冰上動作。

憨態可掬的“熊貓木偶”也是觀眾眼中最出彩的“中國元素”。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。木偶要由人穿著進行表演，重量需要在30斤以下，制作團隊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2.35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燈也會影響他們的視線。據《環球時報》記者了解，北京理工大學以“雙目增強現實智能眼鏡”為基礎，為“熊貓木偶”進行了“視覺改造”，對道具的外掛攝像頭加裝云臺，并與內部演員的智能眼鏡相結合，從而解決了“熊貓木偶”里的演員在表演過程中，因內外光線差異導致對外部環境觀察受限的問題，使演員在“熊貓”內部能無差別觀測到外部環境。

高大上的彩排新裝備

“北京八分鐘”看起來就讓人眼花繚亂，排練的復雜程度更可想而知。為解決這個難題，北京理工大學虛擬視覺團隊利用影視虛擬制作技術和數字表演與仿真技術，專門創新研發了文藝表演預演系統和訓練彩排與數字驗證系統。這兩套系統能根據表演創意方案，將整場文藝表演的過程全部仿真，這相當于讓導演同時看到現場監控器和直播效果，可以實時觀察演員及道具的隊形狀態。據介紹，訓練彩排與數字驗證系統甚至可以將表演效果分解成為每個演員的動作和運動軌跡。▲