助力世园会精彩开幕，北理工科技再立新功！

Xsens动作捕捉 2022-11-02 7430

北京理工大学

4月28日，国家主席习近平在北京延庆出席2019年中国北京世界园艺博览会开幕式，并发表题为《共谋绿色生活，共建美丽家园》的重要讲话

“迟日江山丽，春风花草香。” 4月28日，2019年中国北京世界园艺博览会在北京市延庆区盛大开幕。国家主席习近平出席开幕式并发表题为《共谋绿色生活，共建美丽家园》的重要讲话，强调顺应自然、保护生态的绿色发展昭示着未来。地球是全人类赖以生存的唯一家园。中国愿同各国一道，共同建设美丽地球家园，共同建设人类命运共同体。

万物复苏，芳菲满目

雄伟的长城脚下，美丽的妫水河畔

作为世园会开幕式主会场的妫汭剧场

宛若一只展翅的彩蝶

开幕式上

一台以“美丽家园”为主题的文艺晚会

精彩呈现，这呈现的背后

北理工科技再次助力国家盛典

北京理工大学“数字表演与仿真实验室”与北京电影学院“未来影像高精尖创新中心”组成“虚拟视觉团队”，参与世园会开幕式的视觉创意与设计，并为开幕式演出提供了创意预演、彩排预演服务与技术支持，支撑了开幕式演出的顺利进行。

中国北京世界园艺博览会

中国北京世界园艺博览会是经国际园艺生产者协会（AIPH）批准并由国际展览局（BIE）认可的，由中国政府主办、北京市政府承办的A1类世界园艺博览会，是未来十年我国举办的级别最高、规模最大的专业类世园会。办会主题为“绿色生活、美丽家园”，将于2019年4月29日至10月7日在北京市延庆区举办，展期162天。预计国内外参展单位不少于200个，参观人数不少于1600万人次。

北理工遇见世园会

2018年4月，北理工计算机学院、光电学院和设计与艺术学院受北京世园局委托，抽调总体研究部和未来显示团队的数字角色、虚拟制作研究骨干，与北京电影学院未来影像高精尖创新中心，组成视觉呈现、数字角色、场景、舞美四个组二十多人的“虚拟视觉团队”参与开幕式的视觉创意与设计工作，为活动创意、汇报、辅助决策、表演编排与电视转播提供了充分依据和支持。

虚拟仿真系统

支撑创意方案汇报与辅助决策

北理工师生在现场辅助彩排并与沙晓岚总导演合影

在本次活动中，由北京理工大学与北京电影学院联合完成，并与国内顶级导演团队合作的全要素虚拟仿真系统充分展现了导演意图和理念，成为向国家和北京市汇报的重要参照和辅助决策工具。同时，本次任务出色完成，也是对双方前期教学成果一次高规格严要求的检验，促进了两校学生间的跨界合作，充分体现了科技与艺术的融合。

虚拟视觉团队正在争分夺秒地进行世园会开幕式准备工作

在本次工作中，来自北理工的师生参与了世园会开幕式虚拟预演的部分工作。虚拟预演的目的是帮助导演组在节目正式完成之前对演出效果进行预先评估。为了实现虚拟预演，必须将核心节目中的演员表演过程逐一进行动作捕捉后集成在实时三维引擎中，并能够随时根据需要按照导演组对节目的流程调度进行修改。

世园会开幕式导演组设计方案的舞台效果虚拟预演

数字虚拟角色

还原全场芭蕾舞演员的真实动作

开幕式节目《绮丽的田园》中国际芭坛名将张剑和黎文韬表演芭蕾舞段

在节目《绮丽的田园》中，虚拟视觉团队应用数字角色技术，对芭蕾舞演员进行动作捕捉，在场景内进行还原，使导演、领导清晰地了解节目的动作编排，此项技术在国内各大活动中首次应用。

对舞蹈演员进行动作捕捉

动作捕捉的结果

在本次工作中，北京理工大学师生使用高精度光学动作捕捉系统对多个节目的演员进行了动作捕捉，并基于UE4引擎在实时工作流基础上实现了角色动作与舞台机械、异形显示系统之间的相互融合，取得了较为逼真的仿真效果，有效支持导演组完成了前期的节目预览及优化工作。

一平方公里的“全要素仿真”

在本次开幕式演出中，虚拟视觉团队对舞台及周边场景、演出设施，根据花木种类、花期、视频、舞台机械、网幕运动速度和轨迹等进行了全要素仿真模拟。

虚拟视觉团队对世园会开幕式舞台进行全要素仿真模拟

在前期工作筹备中，虚拟视觉团队经过实地考察，发现施工现场与工程图差距较大，于是派出无人机对现场进行航拍建模，真实还原了地形地貌，修正了40多米的误差。为了使导演可以精确了解透视关系和节目效果，团队还配合导演组汇报，对舞台及周边场景、设施、8个节目，根据花木种类、4月花期、视频、舞台机械、网幕运动速度和轨迹等进行全要素仿真模拟。

虚拟视觉团队正在对世园会现场实地考察

在虚拟视觉团队中，由北理工负责实施的建模真实还原了世园会的地形地貌

值得一提的是，本次活动中的全要素仿真面积达到史无前例的1平方公里，系统对计算资源的消耗达到了当前单机硬件性能的上限。因此，除了常规的优化技术提升外，虚拟视觉团队推动分布式实时渲染的研究，发挥科研优势进行更深层次的探索。同时，为了保持延续性，提高工作效率，虚拟视觉团队将根据项目的应用需求，论证建设“动作捕捉数据库”，为后续的研究和项目应用打下坚实的基础。