三维仿真攻坚战
张骞
2020年底，北京理工大学数字与仿真技术实验室，挑起了两副担子：为天安门广场举办的庆祝中国共产党成立100周年大会（以下简称：庆祝大会）、国家体育场鸟巢举办的《伟大征程》文艺演出两场重大活动，制作三维仿真系统。
所谓“三维仿真”，就是通过仿真技术，将项目相关的建筑、流程进行仿真建模。庆祝大会三维仿真就是将大会举办场所和流程进行仿真实验，具体包括有：庆祝大会全方位、全流程仿真以及10万人级数的人群疏散仿真。文艺演出三维仿真，就是将晚会表演场所、预备表演内容在仿真系统中模拟运行，通过三維仿真系统，将导演的创意可视化，辅助导演进行创意的评估和整体表演的调度。
完成这两项重大任务只有半年时间。
汗水浇开建模数据
庆祝大会整体活动的三维建模，不仅要求空间上的精准，还要求时间上的精细。10万人以上级别的仿真建模，在历来的大型活动中都是罕见的，极具挑战性。
一开始，实验室没有拿到关于庆祝大会区域建模的具体数据，只能在可收集的数据上分析讨论。最开始的三维建模，也是将大概的数据，经过计算手动输入系统中，步骤烦琐且数据不精准。第一次运行人群疏散仿真系统时，出现了人群移动不符合预期等情况，只好把三维仿真推倒重建。由于人群疏散方案的复杂和多变性，仿真建模在之后的时间里，被一次次推倒重建，总不能让人满意。实验室里，同学们都绷紧了弦，时不时会有零星的叹气声：“这样不行，那样也不行;这不过，那不过，啥时候能过？”
数据不精准极大地影响了工作进展，我们决定实地测绘。
一天凌晨4点，我们从床上爬起来，前往大会现场。凌晨的北京，空气里都带着夏日难得的清爽，天空灰蒙蒙的，没有往日的朝阳。测绘中，由于操作不熟练，很多数据都需要我们测绘多遍才能最终确定。时间走到了正午，太阳并没有像往常那样上班，大会现场依然是阴沉沉的，温度在持续上升。测绘一直忙碌到下午，所有人的衣服早就湿透了。
最终，我们带着测绘到的精确数据，返回了实验室，仿真建模再次启程。
在人群疏散仿真中，基础的场地模型数据是至关重要的，但是人群的路径规划、参数设定也不容忽视。在成功构建场地模型后，我们在运行人群时发现，人群的分流不合常理。在一次次尝试中，我们始终不能让人群按照道路的宽窄进行合理分群。进度再次停滞。一位同学在讨论过程中泄气般地说：“我们要不在道路交叉口，单独设置一个分流器。”思路一下子就打开了，在道路中，可以设置各式工具，辅助人群进行分流判断呀。难题解决了。
在后续一轮轮的迭代推进中，我们最终完成了庆祝大会的建模仿真，向项目组展示了完善的人群疏散仿真方案。
半夜12点的创意编排
《伟大征程》文艺表演，讲述了中国共产党的百年奋斗史。整场表演按照历史的时间线串联，对每一个篇章都有独特的创意要求。比如第一篇章“浴火前行”，要艺术再现中国共产党团结带领中国人民，历经28年的浴血奋战，淬火成钢。
然而，《伟大征程》排练遇到“拦路虎”——演练场地和正式表演场地有差别，表演场地后半区域的台阶位置不同，对最终的排演、节目人数和表演，产生不小的影响。主表演区域的大小发生变化，会影响参演人数多的节目，开展正常排演。
2021年4月一天，一位编导来到实验室，为我们描述了节目想要展现的内容和表演形式：整场表演中，演员要舞动4米长的旗帜，在演员的流动中展现澎湃活力。为了实现这个形式，编导请我们实验室为节目表演推演出人员排布方案，并计算完成表演需要的人员数目。编导说：“不解决这个难题，我们就很难完成节目排演！”
实验室把这个担子压到我肩上。我第一次接触表演编排活动，而且是一次创意编排，真让我有些不知所措。最难的是仿真表演队形的变换，有两个要求：一是要实现前后不同队形变换中总人数不变，编导需要我们推演出场地需要的全部人数;二是要人员对称排布，还要美观，场地中的表演都要左右对称，不对称很容易被观众发现。我心想，这要怎么实现啊？
忙碌了两天后，我向实验室其他人展示了自己的方案。老师们看过后评价说：“你这样排布不行，队形变化中人员是流动的，不是固定的。一个表演区域内的人员可以来自其他区域，甚至是备场区域，变换时也可以移动到其他区域，不要拘泥于静态的表演，这是动态的。”
在老师和学长的指导下，我明白了编导当时说的，流动才是表演的重点。我决定大幅度修改方案。
距离提交方案只剩一天，刻不容缓。之后的几个小时，我对排布方案进行了大幅的修改：先是大胆地将整个场地铺满人员，生成最后的人员排布;之后，按照编导要求的队形变换顺序，依次更改场地人员，生成人员从进场到排满场地和之后队形变换的人员排布。
晚上9点，为了检验完成的方案，薛彤学姐和编导进行了电话沟通。当晚，我们对已完成的方案进行了更加详细的修改，从各个表演区域、不同队形情况下的具体人数、不同区域人员的间距、不同表演区域间的人员流动，到人员具体站位都进行了更正。方案完成后，大家都舒了一口气，一看时间：半夜12点。
灵光一闪后的彩鸽
2021年3月，我们接手文艺演出中，一个舞蹈表演的仿真编排任务：表演最后要形成一只由几百人组成的鸽子图案。我们以为这是一个简单任务，没想到是一块难啃的骨头，直到6月才完成。
有关鸽子造型的排布方案，实验室里早有备案。我们按照往年做法，很快给出了这场表演的准确排布方案和排练手册。本以为任务已经完成了，谁知才刚开始。
制定初版方案后，在一次排演中，审验人员对节目提出了更多的要求，使整个节目的人数和舞蹈的变换，产生了巨大的更改：人数扩大了三分之一，由450人增加为600人，中间的变换要更加具有艺术感，鸽子的形象要更加突出。同时，负责排演的编导也对我们提出新要求：以前排练人员的布局尽量不变动，前后队形变换中的移动要尽可能小。
1.疏散仿真项目图2.各路口疏散仿真3.人群态势分析系统4.东长安街疏散情况
我急了：“加了人數，还让以前的布局不动，这不好解决啊！”我很是犯愁，不由得敲起了退堂鼓。这时，经验丰富的李弋豪学长思索了一番后说：“不改之前的排布，我们可以在以前的人员外围增加人员，或者在原来距离比较大的人之间安插一个人员，提升密度，这样不就解决了。”在和李弋豪学长进行仔细讨论，并且进行多番尝试后，我们实现了人数变更，并且人员排布尽量不变的方案，但在最后的鸽子图案上犯了难：怎么样才能连贯地实现队形变换到鸽子图案上呢？
我们苦思冥想了好长时间，手中不断地翻看着之前的方案，忽然灵光一闪，为什么要一步形成鸽子？可以先将演员从方阵聚拢成圆，然后再扩散成一只鸽子。
在晚会正式开始前，我们去排演场地观看了一次排练。五彩的线条组成彩色的圆，再扩散成五色方阵，最后变换成展翅的鸽子;演员们穿着飘逸的裙子在优美的曲调中翩翩起舞。目睹自己参与的方案转变成表演，这种感受难以言表。
当夜色逐渐消逝，车窗边的树木一棵棵远去，我们在7月1日的凌晨，来到了长安街。这是半年来，实验室工作的最后验收。车停后，我们走过漫长的长安街，来到正中的天安门口。吸满了雨水的红地毯湿漉漉的，踩上去还会溅出水来。可走在这上面，内心却有一股说不出的满足感。
坐到座位上后，等了好一会儿，庆祝大会正式开始。整齐的踏步声从远方走近再远离，一声声的礼炮声振聋发聩，合唱团的歌声嘹亮动人;大会按照既定的章程顺利结束。
至此，半年来三维仿真攻坚战真正通过了验收。这次难忘的经历，终于画上了圆满的句号。
责任编辑：王新伟
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