昨晚（2月25日），在平昌冬奧會(huì)閉幕式上，“北京8分鐘”驚艷亮相。擅長(zhǎng)使用“人海戰(zhàn)術(shù)”表現(xiàn)宏大場(chǎng)面的導(dǎo)演張藝謀，摒棄此前的創(chuàng)作方式，在今日的演出中精簡(jiǎn)演員數(shù)量，大量采用科技手段。世界上最大卻又最輕的熊貓木偶、可以與人共舞的機(jī)器人、石墨烯發(fā)熱服……你知道“北京8分鐘”上用上了哪些蘊(yùn)涵著“中國(guó)智慧”和“中國(guó)制造”的高科技嗎？

采用新材質(zhì)2.35米熊貓木偶僅重20斤

表演中貫穿始終的兩只“滑冰”的熊貓木偶讓人印象深刻。張藝謀闡述這一創(chuàng)作稱，熊貓是中國(guó)的一個(gè)重要形象符號(hào)，是文化的使者。

舞臺(tái)上，演員要穿著目前國(guó)內(nèi)最大尺寸的熊貓木偶進(jìn)行輪滑表演，所以木偶重量需要非常輕。四川南充大木偶劇院院長(zhǎng)唐國(guó)良說，單是給大木偶減重一項(xiàng)要求就讓他們的團(tuán)隊(duì)熬了好幾個(gè)通宵。“我們初選的材料做出來的有七八十斤，遠(yuǎn)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，后來不斷地嘗試新材料，才把大木偶的體重慢慢降了下來。”

為達(dá)到預(yù)期效果，制作團(tuán)隊(duì)在原有工藝的基礎(chǔ)上不斷改良和創(chuàng)新。他們?cè)谶x材上先后嘗試了人造紙?zhí)佟⑻烊话滋佟⒅耋鷹l、鋁合金絲、碳纖維條、pvc仿真藤條等多種材料，反復(fù)對(duì)比，進(jìn)行了上百次測(cè)試，才最終確定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。

唐國(guó)良還介紹，四川和北京兩地不同的氣溫和濕度條件都曾給他們帶來挑戰(zhàn)。“有的道具做出來在南充一點(diǎn)問題都沒有，但是一到北京來，因?yàn)闅夂虿煌蜁?huì)出現(xiàn)很多問題，比如材料變硬了變脆了，根本沒法用。”為克服“水土不服”問題，他們一次次調(diào)試、升級(jí)，爭(zhēng)分奪秒改良工藝、制作道具。“選擇材料更要精益求精”，唐國(guó)良說，比如led燈的選擇，看似平常，卻是從幾百種燈里優(yōu)選出來的。

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。“目前從個(gè)人表演的大熊貓高度和難度及靈活度，我們劇院創(chuàng)作的是（全世界）最高的，同時(shí)也是最輕的。”唐國(guó)良表示。

智能機(jī)器人排除現(xiàn)場(chǎng)干擾與演員共舞

表演中，機(jī)器人與輪滑舞者互動(dòng)，并攜手從平昌穿越到2022年的北京。這些機(jī)器人靈活的舞蹈動(dòng)作，讓觀眾贊嘆。機(jī)器人研發(fā)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、沈陽(yáng)新松機(jī)器人自動(dòng)化股份有限公司移動(dòng)機(jī)器人事業(yè)部總裁張雷告訴記者，這是中國(guó)新一代智能機(jī)器人第一次在國(guó)際賽事上表演高難度舞蹈動(dòng)作，機(jī)器人不但完成自己的動(dòng)作編排，更要與演員、地面投影進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，這同樣實(shí)現(xiàn)了技術(shù)領(lǐng)域的升級(jí)創(chuàng)新。

張雷介紹，此次他們主要實(shí)現(xiàn)了技術(shù)方面兩點(diǎn)突破。首先是機(jī)器人導(dǎo)航更加精準(zhǔn)，“從機(jī)器人控制的角度來講，演員和機(jī)器人之間有頻繁的穿梭互動(dòng)，演出場(chǎng)地內(nèi)的燈光干擾多，這就要求機(jī)器人要看得遠(yuǎn)、看得清，同時(shí)用最短的時(shí)間做出判斷，并迅速做出適應(yīng)和調(diào)整。”其次，相比常用的工業(yè)機(jī)器人，此次的“演員”機(jī)器人動(dòng)作更復(fù)雜靈活，包括完成行進(jìn)中旋轉(zhuǎn)、擺動(dòng)，配合演員做出花哨的動(dòng)作等。

“這些技術(shù)上的新要求也為整個(gè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)提出了挑戰(zhàn)，要求我們?cè)谠O(shè)計(jì)程序時(shí)不斷地改進(jìn)算法。”張雷說，團(tuán)隊(duì)從確定參演到開始排練其間只有兩個(gè)月時(shí)間，全體成員夜以繼日地工作，才最終定制出可以參與演出的機(jī)器人。

“我們一共做了30個(gè)機(jī)器人，有6個(gè)是備用的。”張雷透露，把這些機(jī)器人運(yùn)送到排練場(chǎng)地時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況與他們預(yù)想的有很大不同。“開始時(shí)問題比較大，比如以往的工程安裝通常需要幾天的時(shí)間，但是這次導(dǎo)演團(tuán)隊(duì)希望我們的機(jī)器人一上來就和演員進(jìn)行合練，我們沒有預(yù)想到場(chǎng)景會(huì)有多復(fù)雜。”張雷說，初期的幾次合練都不太成功，研發(fā)團(tuán)隊(duì)只能在現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)調(diào)試、修正磨合。“后來的配合就越來越好，當(dāng)導(dǎo)演團(tuán)隊(duì)提出路線動(dòng)作修改建議時(shí)，我們能夠迅速地做出調(diào)整，以便跟排練團(tuán)隊(duì)快速配合，為排練爭(zhēng)取時(shí)間。”

為保障演出打造世界領(lǐng)先的“冰屏”

大家可以看到機(jī)器人搭載的大屏幕使這次表演十分炫酷，移動(dòng)的機(jī)器人、流動(dòng)的畫面形成了多層次、遞進(jìn)式的現(xiàn)場(chǎng)效果。為了體現(xiàn)冰雪主題，這些大屏幕也使用了新技術(shù)，最終打造成像冰雪一樣效果的“冰屏”。

“冰屏”研發(fā)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、深圳壹品廣電股份有限公司北京文藝表演項(xiàng)目總監(jiān)黃慶生介紹說，屏幕上要的效果是雪花潔白、冰花透明，這對(duì)led顯示屏技術(shù)來說是前所未有的難度。

“我們以前沒有過這樣的產(chǎn)品，常規(guī)不生產(chǎn)的。”黃慶生說，按照導(dǎo)演團(tuán)隊(duì)的要求，單屏幕尺寸達(dá)到1.5米的跨度，兩塊屏長(zhǎng)3米，如果中間沒有支柱，很難穩(wěn)定。此外，led屏越長(zhǎng)，顏色的一致性越不好，到后面的燈顏色就不一樣了。為參與8分鐘演出，團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了專門的技術(shù)攻關(guān)，不僅生產(chǎn)出了規(guī)格更高、工藝更完善的產(chǎn)品，也同步實(shí)現(xiàn)了工藝的升級(jí)更新。“目前的‘冰屏’技術(shù)我們處于世界領(lǐng)先水平，這次做出了3米長(zhǎng)的屏幕而且中間沒有橫梁，這種工藝目前在世界上我們應(yīng)該是第一家。”

為保證屏幕可以抗風(fēng)扛凍，所有屏幕都經(jīng)過了風(fēng)洞和冷庫(kù)測(cè)試，風(fēng)洞測(cè)試更是達(dá)到了15米/秒的風(fēng)速要求。黃慶生說，想要這么穩(wěn)定，必須把背后的卡槽做好，結(jié)構(gòu)非常精密，卡槽與屏幕之間的距離可以用微米計(jì)算。“北京8分鐘表演所提出的技術(shù)要求，也推進(jìn)了這個(gè)顯示屏技術(shù)的革新。”

可視化仿真預(yù)演系統(tǒng)輔助導(dǎo)演摳細(xì)節(jié)

在整個(gè)排練過程中，有兩套視覺仿真系統(tǒng)一直在充當(dāng)著導(dǎo)演的“眼睛”和“指揮棒”，這就是由北京理工大學(xué)與北京電影學(xué)院組建的虛擬視覺團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的“opengl表演輔助訓(xùn)練系統(tǒng)”和“北京八分鐘文藝表演預(yù)演系統(tǒng)”。

兩套系統(tǒng)可以根據(jù)導(dǎo)演的創(chuàng)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(xiàn)演員的運(yùn)動(dòng)軌跡、位置信息、隊(duì)形變化、運(yùn)動(dòng)速度等，幫助導(dǎo)演把控、決策及完善表演方案。

北京電影學(xué)院未來影像高精尖創(chuàng)新中心總體研究部副主任王春水介紹，“這兩套系統(tǒng)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，導(dǎo)演在系統(tǒng)中可以實(shí)時(shí)觀察到演員及道具的隊(duì)形狀態(tài)，如果需要調(diào)整可以及時(shí)反饋。”具體到參與演出人員，系統(tǒng)可以為每個(gè)人生成自己的動(dòng)作軌跡和節(jié)奏，“在不用考慮旁邊人的時(shí)候，也可以知道自己什么時(shí)間該做什么動(dòng)作，這樣就讓排練效率大大提高。”

石墨烯智能發(fā)熱服幫演員抵抗嚴(yán)寒

閉幕式上“北京8分鐘”展示是在韓國(guó)當(dāng)?shù)貢r(shí)間晚上8點(diǎn)進(jìn)行，此時(shí)現(xiàn)場(chǎng)氣溫已降到零下3度左右。為了做好演員的防寒保暖工作，主創(chuàng)團(tuán)隊(duì)采用了石墨烯智能發(fā)熱服飾來確保演員在穿著較薄的演出服時(shí)不會(huì)被凍傷。

石墨烯是一種新型納米材料，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)，用于智能裝備制造，并在國(guó)外申請(qǐng)了專利保護(hù)。

“演員的服裝要求輕薄，能讓他們靈活地做動(dòng)作，同時(shí)，無(wú)論是排練場(chǎng)地還是平昌閉幕式現(xiàn)場(chǎng)，天氣都很寒冷，石墨烯服飾可以起到很好的保溫發(fā)熱效果。”石墨烯團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、來自深圳烯旺新材料科技股份有限公司的李月秋說，根據(jù)環(huán)境要求，服飾也可以做出相應(yīng)調(diào)節(jié)。“最初對(duì)我們的設(shè)計(jì)要求是在零下5度的環(huán)境中持續(xù)發(fā)熱8分鐘，后來考慮到候場(chǎng)等因素，調(diào)整到在零下20度的條件下發(fā)熱4小時(shí)。”

李月秋說，團(tuán)隊(duì)曾在模擬零下20度的情況下進(jìn)行真人實(shí)驗(yàn)，以確保調(diào)試的可靠性。“在發(fā)熱效果符合要求的同時(shí)，還要保證材料的安全性、電池的續(xù)航能力和服飾的舒適度。”

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