提起刚刚过去的农历新年，很多人还“意犹未尽”。而作为春节盛宴中最不可或缺的“年夜饭”和“甜点”，中央广播电视总台春节联欢晚会和元宵晚会（以下简称“双晚”）总会被人们津津乐道。

   牛年“双晚”在各大社交媒体平台引爆话题，“出圈”的除了精彩纷呈的表演，还有炫彩华丽的舞台。此次同时登上两台晚会的青年演员王一博，就频频用“特别炫酷”“充满科技感”来形容晚会舞台。

   但鲜为人知的是，这样一场跨时空的视听盛宴，需要一套极其复杂的系统来为其舞美保驾护航，这套系统，就是由北京理工大学计算机学院与中央广播电视总台技术局共同打造的“一体化视频生产与三维监测系统”。

一套系统

   2021年“双晚”数字电视舞台系统包含海量屏幕，而舞美机械运动往往会使屏幕呈现出的效果产生不确定性。所以，晚会对视频裁切和播放系统提出了全新的技术要求。

   面向这一播控需求，北理工计算机学院与中央广播电视总台技术局联合，构建了流程一体化的视频文件生产与三维监测系统。这一系统应用数字仿真技术实现了海量视频与动态舞美的完美配合，构建了全景可视化监测环境。

   一体化视频生产使播控效率提升近十倍。2021年“双晚”舞台主屏采用61.4米×12.4米的8K超高清巨型大屏幕，以演播大厅中心为圆心呈弧形布置；在观众席后区和上方，由154块屏幕构成超高清大屏幕，与舞台主屏、地屏和装饰冰屏融为一体，构成一个穹顶演播空间，拓展了舞台视觉空间。然而，巨大的屏幕就需要较大的视频文件来显示，而较大的视频文件处理速度一般需要5~10小时，播控效率较低。

   但这套全新开发的系统却可以对2021年“双晚”舞台上巨型屏幕中的画面进行裁切，使一个巨型画面分散在无数小屏幕上同步播放，并通过仿真系统在电脑上全方位展示实际舞台效果。

   “由于单个视频文件变小了，视频文件的处理速度得到了大幅提升，从原来的5~10小时缩短至1小时内，大大提升了节目的播控效率。”团队成员黄天羽告诉《科学新闻》。

   三维监测系统为舞台视频同步提供安全保障。三维监测系统通过视频文件生产、播控、监测的一体化工作流程，配合现有的数字仿真技术，使海量视频与动态舞美完美结合。

   “一体化视频生产与三维监测系统”在节目素材播放过程中，可以对视频的播放情况进行同步调控、监测，使播控系统与大屏显示系统实现实时联动，从而为舞台演出提供过程可控、安全可靠、智能预警的多级保障机制。目前，该系统可实现对120路超高清视频进行裁切、合成和同步播放。

   8K视频计算和渲染功能实现任意曲面播放自由。2021年“双晚”舞台首次采用8K超高清视频进行呈现，并随节目需要进行实时变换。因此，如何将动态视频展示在动态舞台上，成为晚会的又一技术难题。

   对此，北理工团队通过新系统的8K视频计算和渲染功能实现了曲面屏的拼接计算，有效解决了矩形视频在常规或任意曲面屏幕的播放映射问题。也就是说，一个矩形视频在经过系统的计算和渲染之后，可以直接投映到常规或者任意曲面屏幕上，呈现出与原视频无差别的效果。此外，团队还采用混合编码技术对视频文件进行自适应动态并行处理，实现了视频的快速切分、映射和合成渲染计算。

   实际上，这并不是北理工团队首次为央视晚会提供技术保障。2010年至今，团队十年磨一剑，以精益求精、万无一失的严谨态度，不断对系统进行升级改造、迭代更新，才有了今朝的精彩绽放。

一支团队 

   一场完美演出的背后，一定有一支杰出的导演及技术团队默默付出；而一支优秀技术团队的身后，也一定有一个为其提供空间一展风采的平台。此次成功完成“双晚”舞台视频生产和三维监测任务的团队，正是来自于北理工数字表演与仿真技术北京市重点实验室。

   2010年，北京市教育委员会联合北京市科学技术委员会，联合下发了《关于增补北京地区普通高等学校北京市重点实验室的通知》，数字表演与仿真技术北京市重点实验室获批立项，由北理工软件学院（现为计算机学院）负责承建。

   提到数字表演与仿真技术，很多人感到陌生。这项技术是软件工程、光学工程、计算机科学等工程科学和艺术学、心理学、社会学等人文学科的交汇点，可谓是一个发展中的全新交叉学科。

   实验室以数字表演与仿真技术为主要研究方向，以面向未来文化创意产业的重要科学问题为牵引，针对数字表演与仿真交叉学科方向自身特点，瞄准国际发展前沿，探索数字表演、智能创意的新概念、新理论、新方法和新技术，广泛开展国际学术交流，加强交叉学科建设，培养创新性人才，构建一流学术队伍，致力于为北京社会经济发展和文化创意产业建设作出更多突出贡献。

   在10年的发展过程中，实验室硕果累累：拥有完整的数字表演理论体系与先进的技术支撑平台，在数字媒体、演艺科技、人群仿真等领域特色优势显著；取得了包括论文、专利、奖励等多项成果，培养了大批新型复合型人才；成立了与中央广播电视总台、中央歌剧院的协同创新实验室，对我国文化创意产业的发展起到重要的支撑促进作用。

   除此之外，实验室还承担了多项国家大型活动的数字仿真系统研发，用北理工人扎实的技术实力为国家盛典保驾护航。

   2008年北京奥运会开幕式上，“文字”“太极”“星光”和人体“鸟巢”等亮点节目成功的背后，都有北理工团队的努力与汗水。此外，团队还承担了包括“国庆60周年群众游行仿真设计、训练与指挥系统”“国庆60周年联欢晚会数字仿真系统”“国家科技支撑计划——舞美设计与布景彩排关键技术研究与系统”“抗战胜利70周年纪念大会观礼人员服务管理系统研发和服务”“抗战胜利70周年纪念大会气球施放设计和控制仿真系统”“2019年北京世园会仿真系统”“2018年平昌冬奥会闭幕式‘北京8分钟’文艺表演预演系统及训练彩排与数字验证系统”等在内的一系列重大项目和任务。

   数字表演与仿真技术实验室以科技创新服务国家盛典的抱负，与北理工始终瞄准国际科技前沿、服务国家重大战略需求和国家安全重大需求的追求和使命可谓一脉相承。未来，北理工人将继续前行，以期用科技为2022年北京冬奥会作出更大贡献。■