揭秘开幕式背后的科技力量

图为缶阵组成的倒计时显示

开幕式上的焰火“大脚印”

图为“全景式智能仿真编排系统” 　　本栏除署名外均为丁刚毅供稿

火树银花扮靓“鸟巢” 　　本报记者 雷 声摄

　　北京奥运会开幕式吸引了全球40亿人的眼球，在各国连创收视率奇迹。外媒纷纷以“难以置信”、“无限美感”等赞美之词来形容这场盛大的“奥运秀”。日前，开幕式DVD已开始热销。我们是否想到那火树银花、姹紫嫣红如何装扮夜空？那29个大脚印如何踏着古老的中轴线一路延伸，进入“鸟巢”？是否了解击缶计时、千人字模如何演变，“人体鸟巢”如何筑起？科技力量为开幕式推波助澜，北京理工大学的焰火和点火实验研究室“数字表演与仿真技术”研发团队功不可没。

　　让开幕式“火”起来

　　万一下雨会不会把圣火熄灭？“完全不用担心，只要主火炬塔不积水，圣火就不会熄灭。”北京理工大学宇航科学技术学院的赵家玉老师，同时也是北京奥运会开闭幕式焰火团队专家组组长。他告诉记者，他们甚至用喷洒机试验过，一点不受影响。7月17日凌晨的彩排，圣火也抵抗住了40分钟的中雨。

　　真正让赵家玉老师费心的是点火方式。火炬点火团队是在2008年4月成立的。早在一年前，参与焰火研究的赵家玉就开始着手研究利用“鸟巢”“碗边”膜点燃主火炬的方式。虽然这个方案最终没有实现，但由此研究所得的药剂却很好地运用到了李宁点火的创意方式中。如今我们所见的主火炬塔中有三种药剂，一种是维持火焰大小和稳定的主燃剂，还有两种用于控制火焰色度和点燃速度。“导火线有25米长，前两米为保证李宁的安全，我们将速度保持在1米/秒以内，以免产生过大的气浪。之后，我们要提升速度，制造出火焰喷吐而出、盘旋直上的震撼效果。”赵家玉点出了其中的奥妙，“卷轴中膜像塑料一样薄，本身不易燃烧，所以我们需要速度燃剂，再加以主燃剂，保持其稳定性。只有这样，我们看到的火焰才是真实、无烟的。”赵家玉和他的团队将电子芯片控制点火和爆炸时间的技术运用于焰火燃放。“芯片控制的时间精度可以达到0.01秒，这样就保证了焰火的图形。”

　　至于脚印、五环、笑脸等动态焰火，更是全球首创。“从永定门到“鸟巢”的500米内，29个发射装置运作正常，每隔2秒钟发射一次，每个装置上有32门礼炮，每一门的角度都不一样，如此一来，即使在远处的人，也能接连看到3个脚印。”为什么我们看到的焰火是动态的？“在焰火升空114米前，肉眼什么都看不见；114米以外的时候突然发亮；130米处变大变亮”，也就是说，“不同的高度用不同的药。”这需要精密的计算。为了找一个远离市区，又安全保密的实验地点，研发室的老师们可谓煞费苦心。“我们常常在晚上驱车赶到河北边界的海边去进行实验，第二天早上再赶回学校的实验室。”两年的时间，1000多次的实验，300多万字的报告。那段时间里，他们“靠着墙都能睡着”。

　　让开幕式“动”起来

　　北京理工大学软件学院“数字表演与仿真技术”研发团队对整场开幕式的台前幕后了然于胸。开幕式表演的造型经历了怎样的变化？张艺谋的创意如何在实际中排兵布阵？“刚开始我们还不怎么敢在大导演们面前说话，后来发觉我们说话还挺管用的。”负责人丁刚毅老师的话道出了数字化技术的重要作用。

　　“全景式智能仿真编排系统”是导演团队为北理工这套系统起的名字。去年，丁刚毅带领团队和这套软件与导演组见面时，仅40分钟的汇报，他们就被“录用”了。“比较成功的事情就是解决了确定人数的问题。以前没有人能够明确地说明一个方案需要多少人，人与人之间的间距是多少，现在用软件一排，这些就可以确定下来。”起初，经验丰富的导演们对这套系统还不太信任，排练击缶时找来了800人现场排练，结果发现和计算机的结果几乎没有出入。

　　“痛苦的事情就是导演们的变化太多。他们的脑子思维很快，随时可能产生新的想法，而他们的任何一个想法，对我们来说都是一个巨大的工作量。本来这套仿真系统能节省三分之一的时间，但结果是，导演们多出了30%的创意点子。”团队成员李鹏回忆说。比如“人体鸟巢”，一开始，打算借用道具。几位编导和团队人员就利用人字梯、篮球等简陋的道具现场亲自试验起来。后来，不知哪位导演一句话，此方案改为全由真人组建。但问题又来了，搭起来的“鸟巢”简直更像是古希腊的斗兽场。于是，张继刚导演在图纸上画了几个叉，加了几条线，系统要重新编排，演员要重新演练。为了排出“顶盖”造型，演员在地上一趴就要一上午，当他们起身时，地上是20厘米的坑。

　　参与开幕式主创工作，有很多痛苦并快乐着的故事。这项科研前后经历了北理工4届学生、十几位老师，却一个字、一张图都没有泄露。该系统在成功服务奥运会后，还可在2009年、2010年多项重大广场活动，以及文艺演出、虚拟训练、实战演习、人群疏散方案评估等领域中得到继续应用和推广。“仿真与艺术表演学科也将在北理工成为一门新兴的学科。”丁刚毅颇为欣慰。