令世界惊艳的杭州亚运会点火仪式运用了哪些3D技术?
纵观历届世界性大型运动会,开幕式的最大悬念都在点火仪式,而本次杭州亚运会的点火仪式真可以说是惊艳了世界。
2022年11月,杭州亚组委面向全球推出“亚运数字火炬手”活动,智能终端用户通过“智能亚运一站通”支付宝小程序进入“薪火相传”,点击“挥一挥,传火炬”,就可以成为杭州亚运会“数字火炬手”。
6月,随着亚运会火种在良渚古城遗址成功采集,采用区块链技术的线上火炬传递活动也自6月15日同步开启,推出了第一阶段“中亚—南亚线”,包括亚洲的13个国家;7月15日,推出第二阶段“西亚—东亚—东南亚线”,包含亚洲的31个国家和地区;8月15日,推出第三阶段“亚运在中国”线路。
本次活动共有来自全球130多个国家和地区的网友成为亚运数字火炬手。据统计,上亿名数字火炬手中,年龄最大的98岁,年龄最小的12岁。
后台通过实时数据手段,将上亿线上火炬手参与传递的火种,传送到数字空间,将通过数据转化成虚拟形象,在钱塘江上形成一个超大的“数字人”,逐步奔跑到大莲花,将火炬传递给现场的真人火炬手,共同点燃火炬塔。
点火仪式到底是采用何种技术手段呈现出来的呢?
本次开幕式打造出一场数字化高端演艺视效,靠的最重要的两样硬件设备:网幕、地屏。
网幕
网幕就是大家看到的吊在空中那块巨大“荧幕”,总长度185米、高20米,相当于9个IMAX荧幕那么大。每块网幕宽5.28米,重600公斤,最中间的部分由三组连接在一起。
这套网幕从材料到设计制作都是自主研发的,除了展示效果之外,还充分考虑到大莲花主体的承重能力、稳定性、透明度、透风性等,前期进行了2次安装测试。
运动员入场仪式的时候,网幕的造型要变化,所以每块网幕的下方是不固定的。在安装测试时发现风会把网幕吹得刮起来,像放风筝一样。于是,又调整了网幕的位置,错开体育场最大的二层透风豁口以保持稳定。
为了让数字火炬手看上去有力量地在奔跑,杭州亚组委还邀请了专业的田径运动员,进行多次动作捕捉效果测试。为了让这个由AR效果粒子组成的数字火炬手更有有故事和逻辑,主创团队们还将代表良渚文化的图腾等细节嵌入了数字人的肩膀、手臂、腿部。考虑到杭州是一座数字科技之城,在数字人服装的设计、线条的勾勒上更加凸显现代感。
项目团队融合人工智能、空间计算、三维渲染等技术,并依托国产自研的Web3D图形互动引擎Galacean,进行了3个月的研发优化,才让AR互动达到了影视级的细腻效果。
为了让线上火炬传递及点火仪式做到人人可参与,3年来,工程师们针对300多台不同年代及型号的手机,进行了超10万次测试,敲下了20多万行代码,并通过3D互动引擎、AI数字人、云服务、区块链等多种技术的结合,保障了使用8年前老旧手机的用户都可顺畅成为“数字火炬手”,参与火炬传递。
地屏在裸眼3D和AR虚拟现实的应用
和网幕相配合的,是地屏。将近24000块屏幕组成6000平方米的地屏,这也是目前全球最先进的P3(像素点是3毫米)地屏。
为了让处于地面的3毫米像素点的地屏和位于空中5.5厘米像素点的网幕形成更为整体的立体视觉效果,工作人员用了视频的处理器和服务器,使其在视觉上更为融合。
地屏距离体育场草皮还有75厘米空间,下面铺设了三台风机和若干信号基站,不仅要供电散热,还要考虑到排水等问题。
为了测试地屏不同小屏幕连接的稳定性,避免黑屏、画面抖动等情况的发生,80多位工作人员每天都要在地屏上疯狂踩,一旦发现不平整或者信号线被压住,就得立刻调整,如果这一块小屏幕有问题,就用吸盘吸上来维护;如果线路有问题,就要去地屏下面检修,在75厘米高度的空间里只能趴着。
裸眼3D应用的物理载体都是一面高清大屏,把平面的大屏做成有维度的深度空间,最关键的,是要根据道具和演员的配合,传达节目的内容。
以关注度很高的拱宸桥为例,实际上,就是在地屏投放一个拱宸桥的视频素材,通过3D技术,把拱宸桥立体地放在大莲花的舞美空间当中。再结合实际的船体、道具和演员的配合,达到浑然一体的效果。
和裸眼3D不同,AR虚拟现实说通俗点,就是通过电视屏幕看到的视觉内容,比现场看到上的画面更丰富,更精彩。
迎宾时的良渚玉鸟,夜空中盏盏代表着希望与美好祝愿的孔明灯,巨大的数字穹顶和热情翻滚的足篮排球,灿若银河的星空,以及从钱塘江上踏浪而来的数字火炬手和绚烂无比的数字烟花……整场开幕式里隐藏的AR彩蛋,每一个都会给你惊喜。
AR虚拟现实,是虚拟的,但又有现实的感官。虚虚实实,让人难以分辨。“比如把星空搬进体育场,让演员在星河中起舞,这肯定是虚拟的,但从视觉上感觉和现实融为一体了,这就是AR的完美呈现。
在第一篇章的末尾,出现的漫天孔明灯,也是细节满满。每个孔明灯的底部,都有燃烧着的火焰,火焰随风晃动时的光影效果映射在灯的每个立面,好似一盏真实的孔明灯。
包括数字烟花的颜色、爆破时的声响和燃放后的烟雾的形状轮廓等,都是通过反复观察模拟调整得出的最佳效果。
开幕式演出的AR技术运用到了很多种三维制作系统,像动捕系统、动画系统,动力学系统,常见的3DsMax、Houdini、AE、Maya、等多重软件交融并用,最后还要汇总到实时渲染的虚幻引擎UE系统等等复杂流程。渲云作为一家专业的云渲染服务解决方案供应商,目前已经能够支持各种主流的软件插件,包括3ds Max、Sketchup、Maya、C4D、UE、AE等,海量节点资源按需调用,一机多帧渲染可以成倍提升速度,内网提交保证数据安全,云盘备份避免资产丢失,多级子账号管理方便企业管理。
同时主创团队还开发并投入了大量的粒子和流体的效果,比如数字人踩在江面上出现的浪花、星云瀑布等效果。
火炬塔是怎么动的?
不同于以往固定不动的火炬装置,杭州亚运会开幕式上的火炬塔是会动的。火炬塔由19朵浪花组成,被点燃后,19朵浪花,像手臂一样缓缓地往上伸展。
根据前期的设想,为了呈现钱塘潮水的状态,要在每朵浪花上加上灯带。不过,最终还选择了既环保又美观的方案,就是使用镜面不锈钢波纹板。在光的照射下,能呈现出比镜面反射更细腻、更温柔的画面,波光粼粼,如钱塘潮水一般。
火炬塔由19根弯曲的火炬柱子组成,代表杭州第19届亚运会,最高的一根能伸展到19.6米。
要让一个钢结构材料,像浪花一样灵活伸展,十分困难,最终决定将火炬塔的“骨骼”和“皮肤”分开,也就是使用机械系统和装饰系统分离两套系统,来解决这个难题。
为此,主创团队做了两个调整。
将机械结构的数量调整为装饰结构数量的一半,又把装饰结构改成动态的浮动结构。这样一来,既减轻了火炬塔的重量,又能保证火炬塔连续的动态效果。这在视觉上呈现出了连贯的圆弧到直线的变化。
点火后,火炬塔通过旋转滚珠丝杆触动电机转动,实现了从浪花到潮头的转变。为了确保浪花能伸展,在火炬塔里安装了两个电机。如果一个电机坏了,另外一个电机也能工作。如果两个电机都坏了,也能通过手动实现。
如何做到又轻又稳?
火炬塔主体驱动机构,就像是它的骨架,为了让骨骼能灵活地活动,用上了精密滚珠丝杆,优点就在于能够有效消除运动过程中的径向位移晃动和偏转力。
19根火炬柱子之间的间隔非常小,只有5公分,如果稍微有点偏差,火炬之间就会发生碰触。
“轻、稳、准”,是火炬塔装置的基本要求。既要有力量感、又要轻巧灵活,既要有能抵抗台风的稳定性,又要有达到毫米级运动的准确性。
杭州亚运会开幕式的火炬塔,并非安装在地面上,而是在原来的观众席上。这就对火炬塔的重量提出了新的要求,因为观众席的最大承重是观众席载荷300公斤/平方米,太重的话,显然不行。
所以就有了我们看到的,底部粗壮,越往上,越细小的火炬塔了。
每根火炬柱相当于一条机械臂,每一条机械臂,都有多个伸缩关节组成,由高精度滚珠丝杆等精密零部件连接,以实现自由展开和闭合。
使用滚珠丝杆连接的最大的特点,就是关节之间没有间隙,做到纹丝不动,才能保证火炬塔整体的“稳”。
火炬用什么东西来燃烧?
这是第一次在火炬中使用绿色环保的液体燃料,叫甲醇。但是如果遇到大风大雨天气怎么办?
“大莲花”是没有屋顶的,亚运火种要一直燃烧到闭幕式,火炬塔恰好安装在大莲花没有遮挡的地方。开幕式前,经过多轮测试,燃料在点燃前,都做了气化,这样可以提高燃料的燃烧效率。而且,燃料是从火炬塔里的高压喷头喷出来的,喷头有自己的“保护伞”,风雨都进不去。
退一万步讲,如果真的被风吹灭了,喷头旁边还有4个点火器呢,火炬一旦熄灭,也会马上被点燃。这个反应,已经实现了毫秒级。也就是说,这个瞬间的速度,在肉眼上,是根本不会看到火种被熄灭的。
经过各方不懈的努力,最终将这场视觉盛宴呈现在我们眼前!看到这些先进的技术手段,不得不感慨中国今日的强大与进步,让我们一起期待运动员们的精彩表现吧!
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