首屆虛擬仿真技術(shù)支撐下的“數(shù)字孿生”冬奧會

由北京電影學(xué)院未來影像高精尖創(chuàng)新中心牽頭研發(fā)并進(jìn)行概念驗證和關(guān)鍵技術(shù)攻克的成果――場館仿真系統(tǒng)Venue Simulation System（VSS 系統(tǒng)）有力支撐了此次冬奧會籌備的規(guī)劃與運(yùn)行設(shè)計，使得北京2022 年冬奧會成為首個基于數(shù)字孿生與場館仿真技術(shù)進(jìn)行籌備規(guī)劃的奧運(yùn)盛會！

根據(jù)牛頓-歐拉式(1)-式(6)，在知道各個關(guān)節(jié)變量θi，角速度和角加速度的情況下，依次向外遞推，可以得出機(jī)械手各桿件的速度、加速度。

大規(guī)模場景建模關(guān)鍵技術(shù)工具

針對賽事場館模型復(fù)雜度極高難以高效建模的問題，團(tuán)隊攻關(guān)研究了賽事場館的隱規(guī)則模型掃描數(shù)據(jù)自適應(yīng)網(wǎng)格重建技術(shù)，并結(jié)合激光掃描、傾斜攝影等現(xiàn)有技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了賽事場館的高真實(shí)度、高效率模型重建技術(shù)工具。

隨著經(jīng)濟(jì)社會的不斷發(fā)展和東西方文化的融合，高校作為新思想產(chǎn)生的沃土，大學(xué)生的思想越來越多元和復(fù)雜，行為越來越開放,大學(xué)期間談戀愛的學(xué)生人數(shù)明顯上升。而大學(xué)生的基本年齡是19～24歲之間，此階段正是精力旺盛的時期，生理發(fā)展基本趨于成熟，但心理發(fā)展未能同步，因此因戀愛而產(chǎn)生的危機(jī)事件也頻頻發(fā)生。國內(nèi)許多專家和學(xué)者對戀愛危機(jī)問題進(jìn)行了討論和研究，擬嘗試在前輩們的研究基礎(chǔ)上，對戀愛危機(jī)進(jìn)行一個系統(tǒng)的梳理和研究，以此來呼吁高校和社會以及家庭對這個問題的重視和關(guān)注。

同時，團(tuán)隊還研發(fā)了基于平面設(shè)計圖紙的三維場館模型智能輔助建模技術(shù)工具，實(shí)現(xiàn)高度規(guī)則化場館建筑的高效語義化建模，進(jìn)而為大型賽事活動規(guī)劃與運(yùn)行設(shè)計仿真奠定場館三維模型數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

轉(zhuǎn)播方案設(shè)計及預(yù)演技術(shù)工具

傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)播方案設(shè)計工作需要導(dǎo)演或內(nèi)容制作負(fù)責(zé)人首先在平面圖紙上先行設(shè)計轉(zhuǎn)播機(jī)位及轉(zhuǎn)播方案，然后再到達(dá)現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)地考察，還需要攜帶各種設(shè)備，以便將預(yù)先設(shè)計的方案在現(xiàn)場加以驗證。這個現(xiàn)場考察的整體過程相當(dāng)繁瑣且耗費(fèi)巨大人力物力，尤其涉及戶外，例如高山滑雪等場館，到達(dá)現(xiàn)場考察更加困難。

通過VSS 系統(tǒng)內(nèi)的轉(zhuǎn)播方案設(shè)計及預(yù)演技術(shù)工具，這些困難都迎刃而解了！VSS 系統(tǒng)可以在三維空間搭建其完全仿真的場景外觀，且在系統(tǒng)內(nèi)可以方便地添加眾多的轉(zhuǎn)播機(jī)型、設(shè)計機(jī)位，并可輕松對攝像機(jī)焦距、視角進(jìn)行仿真模擬及驗證，最大程度的以數(shù)字化形式還原內(nèi)容制作團(tuán)隊的工作流程。這樣，原本費(fèi)時費(fèi)力的轉(zhuǎn)播設(shè)計現(xiàn)場驗證工作足不出戶就可以完成了。

形象景觀設(shè)計及展示技術(shù)工具

在冬奧籌備中，形象景觀設(shè)計方案制定時，需要進(jìn)行可行性驗證，但考慮到物料、人力的成本，不可能將所有的形象景觀物料布置在現(xiàn)場進(jìn)行驗證。VSS 系統(tǒng)中的形象景觀設(shè)計及展示技術(shù)工具通過形象景觀部門給出的設(shè)計方案，可直接在系統(tǒng)內(nèi)對應(yīng)的位置進(jìn)行形象景觀擺放，并能夠靈活切換多種不同方案以展現(xiàn)不同效果。而通過系統(tǒng)導(dǎo)出的視頻，則可以更立體直觀的對方案的效果進(jìn)行展示，不僅大量節(jié)省了在現(xiàn)場擺放的人力、物力，更可以為最終決策提供參考，輔助領(lǐng)導(dǎo)快速做出決策。

場館仿真系統(tǒng)架構(gòu)師戰(zhàn)鵬說：“VSS 演化于影視虛擬預(yù)演仿真系統(tǒng)，結(jié)合場館三維化仿真與虛擬攝影仿真技術(shù)，用戶透過專用仿真硬件作為用戶界面，把不確定的方案通過軟件進(jìn)行仿真實(shí)驗，借助計算機(jī)對三維化問題進(jìn)行仿真求解，并呈現(xiàn)出最佳結(jié)果，為綠色低碳高效冬奧提供軟實(shí)力。”