“立春”的青绿，“雪花”的洁白，奥运五环的多彩……今晚，北京冬奥会在美轮美奂的演出中正式开幕。

当观众们沉浸于张艺谋导演的又一次奥运创意时，殊不知，这场精美梦幻的开幕式背后，还有一支不可忽视的服务力量。

这究竟是怎么回事？

构建逼真的“虚拟”世界

“北京冬奥会开幕式全程都使用了数字表演与仿真技术。”冬奥开幕式数字表演仿真项目负责人、北京理工大学计算机学院教授丁刚毅揭开谜底。

也就是说，通过“冬奥会开闭幕式大型表演智能化创编排演一体化服务平台”，导演组关于开幕式的创意首先在仿真环境中模拟呈现，然后才落地到真实世界中。

要构建仿真环境中的北京冬奥会开幕式，首先要为开幕式当天的国家体育场“鸟巢”构建一个三维空间。 

鸟巢环境仿真

这个三维空间非常逼真。不仅大如1.2万平方米的地屏、以及上面播放的图像会被模拟，而且小至体育场看台上的每一个座位、每一个摄像机位也会被模拟；不仅静态的装饰会被模拟，而且动态的人、烟火、音乐、光影等都会被模拟。透过电脑屏幕，观看者甚至很难分清哪个是仿真的图像，哪个是摄像机拍摄的真实场景。

五环展示场单机位镜头

运动员入场单机位（带相机参数）

除了“逼真”，这个三维空间还非常“准时”。它对北京冬奥会开幕式的程序精确到秒：何时放烟花，何时点火炬，以及近4000名演员、约2500名运动员、3万名左右现场观众的每一秒调度和状态都清晰可见。 

“所谓仿真，就是要通过反复调整打磨，让真实世界产生认知协同。”丁刚毅说。

仿真助推数字方案落地

让真实世界产生认知协同的追求，是要为真实世界服务。“我们是解决问题来的。”项目团队表示。

首先是解决“认知”问题，即如何把节目从创意通过数学模型变成可以实施的演出方案。 

比如开幕式中的首个节目《立春》，393名演员同时挥舞着长达9.5米的发光软杆，没有丝毫碰撞，为观众们完美呈现出春生草长的视觉效果。但在节目创排前期，节目需要多少人数、队形如何编排、以什么幅度挥杆等一系列基本要素，导演组一直难以确定。 

《立春》节目仿真系统界面

为了帮助导演组把节目创意从“美好的想象”变为现实，项目组利用仿真技术，反复调整人数、队形、挥杆幅度，在正式排练前提出几百个方案供导演组选择。“我们前期模拟过方形、菱形、圆形，还有线条状等各种队形，以及不同队形下的各种挥动方案，有整体挥动、传导挥动、波形叠加等。”丁刚毅介绍。

最终，导演组从中选定了最满意的效果方案，也就是开幕式呈现的方案，从各个视角观看，效果都堪称完美。 

方案有了，大型活动在落地时也不容易，总是矛盾、冲突不断，也要解决。 

“冬奥会开幕式每一个环节涉及的部门、组别都很多。”冬奥项目小组长闫大鹏感叹，“你看奥运五环升起的那一刻，特别美，而背后为其服务的团队多达十几个。” 

十几个团队在有限的时间和空间内同时工作，难免会发生冲突和矛盾，比如不同组别的人群退场路线有冲撞，不同组别工作的前后顺序难以确定……

在短时间内，吵架和争论解决不了问题，但仿真可以。冬奥会开幕式每一次排练出现问题后，项目组总能通过数学计算与仿真制作在短时间内找到问题并提出解决方案，让排练能够按时推进。 

每一秒场景都要协调十几个团队

“试水”2008，大规模应用2022

今晚，北京成为“双奥之城”，而数字表演与仿真技术应用于大型表演，也源于2008年北京奥运会的开闭幕式。 

“当时我们接到的第一个任务，是为‘击缶而歌’这个节目确定演员总人数。”丁刚毅回忆。一开始，导演组用在白纸上描点的方式确定演员点位和表演方案。但后来，因为演出方案频繁调整，手工计算已完全跟不上排练的需求。怎么办？奥组委就想到要用科技力量来解决这一难题，于是找到了丁刚毅团队。 

有了2008年北京奥运会的首次“试水”，北京理工大学的数字表演与仿真技术应用范围越来越广，技术也越来越精尖，十几年来，多次为各类国家级盛典提供服务。

丁刚毅表示，这个技术从根本上体现了“节俭”的理念。“它告诉我们，节俭也可以这样实现。”

过去，类似大型演出的演员编排、机械调度验证、LED视频制作、要素合成、转播设计等工种，依靠传统方式要耗费大量人力物力。而在应用智能化创编排演一体化服务平台之后，各项环节成本降低40%至90%，同时效率显著提升。

北京冬奥会开幕式仿真场景之一

从2008到2022，北京从夏季奥运走向冬季奥运，两场开幕式，都是令人赞叹不已的视觉盛宴。这背后的“科技大脑”，已成为不可或缺的重要力量。