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基本信息
- 項目名稱：
- 基于增強現(xiàn)實的廣場慶典互動式創(chuàng)意設(shè)計系統(tǒng)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 我國每年舉辦的大型廣場慶典/文藝表演有千次以上，每場制作費用通常超過一千萬元。目前大部分導(dǎo)演的工作水平還處于“刀耕火種”的時代，以紙上編排為主，缺乏高效率的創(chuàng)作工具和直觀的演示手段。本小組以提高導(dǎo)演編排效率為出發(fā)點，設(shè)計了一套適合文藝表演編排的互動式創(chuàng)意設(shè)計系統(tǒng)(簡稱“靈感助手”)。 本作品基于增強現(xiàn)實技術(shù)，結(jié)合人群仿真等其他多項技術(shù)，主要體現(xiàn)出以下三個關(guān)鍵技術(shù)： 1)Marker的靈活運用：Marker類形成單獨的子系統(tǒng)，它包含有表演單元類、流程控制類、路線控制類。 2)結(jié)合人群仿真和增強現(xiàn)實技術(shù)，實現(xiàn)對大規(guī)模虛擬人群的控制 3)多攝像機場景幾何定標(biāo)的研究。 “靈感助手”所提供的技術(shù)可以大大減少導(dǎo)演和相關(guān)工作人員的工作量，縮短創(chuàng)作、排練以及制作模型的時間，節(jié)約成本。 本系統(tǒng)還可以推廣到戲劇、舞蹈、影視特效制作等眾多藝術(shù)領(lǐng)域，以及城市規(guī)劃、建筑設(shè)計、公共安全等應(yīng)用領(lǐng)域，有廣闊的發(fā)展前景。
- 詳細介紹：
- 一、背景 我國每年舉辦的大型廣場慶典/文藝表演有數(shù)千次，每場文藝表演制作費用預(yù)算通常超過一千萬元，需要耗費大量人力物力。而導(dǎo)演工作方式目前仍以手工為主，憑經(jīng)驗辦事，在編排工作中存在著低效率和高風(fēng)險的問題，在表演的創(chuàng)意、設(shè)計、排練等方面的工作迫切需要更加先進的手段以降低項目風(fēng)險，提高工作效率。本小組以導(dǎo)演編排工作的實際需求為出發(fā)點，設(shè)計了本套互動式創(chuàng)意設(shè)計系統(tǒng)。 二、功能簡介 本系統(tǒng)基于增強現(xiàn)實技術(shù)，提供定標(biāo)參考物與表演單元的動態(tài)綁定功能，實現(xiàn)了交互式的演出編排；提供人群仿真功能，能夠模擬大規(guī)模的人群表演；提供多攝像機場景幾何定標(biāo)功能，實現(xiàn)無角度限制觀察；提供虛擬場景中的現(xiàn)實光照模擬，增強虛擬場景真實感。更重要的是，本系統(tǒng)中定標(biāo)參考物是重要的人機交互手段，用于觸發(fā)事件和改變表演要素的屬性，是增強現(xiàn)實技術(shù)的擴展。 三、關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)新點 本作品基于增強現(xiàn)實（Augmented Reality）技術(shù)，結(jié)合人群仿真等其他多項技術(shù)，主要體現(xiàn)出以下四個關(guān)鍵技術(shù)： 1)基于視頻圖像的增強現(xiàn)實光照模擬的研究，增強虛擬場景真實感； 2)人群仿真技術(shù)中路徑控制的研究，使得人群移動更具有可控性； 3)基于多Marker識別的仿真流程控制研究，實現(xiàn)復(fù)雜的仿真流程控制； 4)多攝像機場景幾何定標(biāo)的研究。 通過以上關(guān)鍵技術(shù)的研究，本作品首先在技術(shù)上實現(xiàn)創(chuàng)新，實現(xiàn)增強現(xiàn)實技術(shù)與人群仿真等技術(shù)的融合。其次在應(yīng)用上極具創(chuàng)新，利用增強現(xiàn)實技術(shù)從本質(zhì)上改變了導(dǎo)演工作方式。 四、發(fā)展前景 通過采用本系統(tǒng)，編排人員能以一種全景式的、動態(tài)的、精確的方式展示自己的創(chuàng)意，判斷設(shè)計是否合理，改變了導(dǎo)演以手工為主的工作方式，從而使表演實現(xiàn)數(shù)字化和智能化編排。同時本系統(tǒng)的應(yīng)用范圍可以擴展到所有涉及大量人群活動的設(shè)計、組織和仿真工作領(lǐng)域，包括公共場所安全，交通管理、軍事訓(xùn)練和影視特效。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 我國每年舉辦的大型廣場慶典/文藝表演有數(shù)千次，每場制作費用預(yù)算通常超過千萬元。而導(dǎo)演工作方式多年不變，以手工為主，憑經(jīng)驗辦事。隨著活動規(guī)模日益擴大，導(dǎo)演團隊設(shè)計風(fēng)險顯著增加。同時創(chuàng)意方案以手繪圖紙為主，不但工作效率低下，而且缺乏空間感和交互性。表演的創(chuàng)意、設(shè)計、排練等方面工作日益需要更加先進的手段以降低項目風(fēng)險，提高效率。 針對目前編排工作中存在的問題和需求，引入增強現(xiàn)實技術(shù)，改變傳統(tǒng)人機交互模式，采用實體沙盤和定標(biāo)參考物(即Marker)結(jié)合的方式，使用戶操作Marker就能達到與系統(tǒng)交互效果，降低了系統(tǒng)操作難度更符合導(dǎo)演工作習(xí)慣。 系統(tǒng)就以下技術(shù)開展研究： 1.基于視頻圖像的增強現(xiàn)實光照模擬的研究,增強虛擬場景真實感; 2.人群仿真技術(shù)中路徑控制的研究,使得人群移動更具有可控性; 3.多Marker識別的仿真流程控制研究,實現(xiàn)復(fù)雜的仿真流程控制; 4.多攝像機場景幾何定標(biāo)的研究。 首先本作品在技術(shù)上實現(xiàn)創(chuàng)新，實現(xiàn)增強現(xiàn)實技術(shù)與人群仿真等技術(shù)的融合。 其次本作品在應(yīng)用上極具創(chuàng)新，利用增強現(xiàn)實技術(shù)從本質(zhì)上改變了導(dǎo)演工作方式。 技術(shù)指標(biāo) 主機：CPU:Intel Xeon 內(nèi)存容量(GB):2 顯存容量(MB):256 視頻設(shè)備：傳感器像素數(shù)(像素)：130萬 接口類型：1394接口 Marker規(guī)格(方形):邊長≥5cm,識別數(shù)量在100個以內(nèi) 性能:顯示三維虛擬數(shù)量5千個以上,虛擬實體實時控制位置動作,實時響應(yīng)時間20幀/秒以上
科學(xué)性、先進性
- a.增強現(xiàn)實技術(shù)首次應(yīng)用于大型表演等文化活動的虛擬編排。實現(xiàn)了活動場景的實時仿真，改變了導(dǎo)演以文字言語為主的交流、匯報方式和決策手段； b.將表演整體劃分為松散耦合的表演單元，方便表演編排，對創(chuàng)意團隊內(nèi)容的保存、管理和復(fù)用都提供了方便； c.實現(xiàn)導(dǎo)演編排實時互動，可隨時修改創(chuàng)意預(yù)覽效果。 d.實現(xiàn)多Marker識別的仿真流程控制。傳統(tǒng)的增強現(xiàn)實系統(tǒng)Marker主要用于定位，而本系統(tǒng)中Marker是重要的人機交互手段，用于觸發(fā)事件和改變表演要素的屬性，是增強現(xiàn)實技術(shù)的擴展。 e.實現(xiàn)多攝像機場景幾何定標(biāo)。通常所有的Marker均在同一平面上，攝像機俯視角必須以大于一定角度，否則無法識別Marker。本系統(tǒng)使用多臺攝像機，實現(xiàn)了Marker的三維幾何定標(biāo)，頂視攝像機用于獲取整個實體沙盤上所有Marker的位置信息。 f.實現(xiàn)大規(guī)模人群仿真，包括人群運動控制和人群運動可視化，能夠動態(tài)創(chuàng)編人員改進隊形。增強現(xiàn)實技術(shù)提供控制虛擬人群技術(shù)，擴展了人群仿真內(nèi)容，本系統(tǒng)將兩種技術(shù)有機結(jié)合起來。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 2009年第五屆“挑戰(zhàn)杯”首都大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽信息技術(shù)類特等獎
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 當(dāng)面洽談
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品、模型、現(xiàn)場演示、圖片、錄像、樣品
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 本系統(tǒng)的用戶群是文藝表演的編排工作者，可以將其應(yīng)用于文藝表演創(chuàng)作設(shè)計階段，導(dǎo)演通過實體沙盤和Marker進行虛擬編排，如在編排過程感覺創(chuàng)意不理想，可隨時修改創(chuàng)意，并在系統(tǒng)平臺上預(yù)覽效果，導(dǎo)演能以一種全景式的、動態(tài)的、精確的方式展示自己的創(chuàng)意，或準(zhǔn)確地判斷設(shè)計是否合理，改變了導(dǎo)演以手工為主的工作方式，從而使表演實現(xiàn)數(shù)字化和智能化編排。系統(tǒng)有以下優(yōu)點： a.操作便捷，演出的編排者可以很輕松的利用本系統(tǒng)虛擬編排和預(yù)覽整個演出流程； b.思路新穎，首次將增強現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用到虛擬編排系統(tǒng)； c.實時編排，用戶可以實時地進行演出的編排； d.互動交互，使用者可以移動或更換Marker與本系統(tǒng)進行互動。 本系統(tǒng)可在大型文藝表演編排的過程中發(fā)揮巨大的作用，可以大大減少導(dǎo)演以及其他編排工作人員的工作量，縮短創(chuàng)作和排練、制作模型的時間，大幅提高工作效率。 本系統(tǒng)應(yīng)用范圍可以擴展到所有涉及大量人群活動的設(shè)計組織和仿真工作領(lǐng)域，包括公共場所安全、交通管理、軍事訓(xùn)練和影視特效。
同類課題研究水平概述
- 針對文藝表演編排中存在的問題，目前已經(jīng)出現(xiàn)部分系統(tǒng)提出一些解決方案。目前主要的有互動沙盤技術(shù)、上海戲劇學(xué)院多媒體演藝虛擬空間合成實驗室、北京理工大學(xué)軟件學(xué)院數(shù)字仿真實驗室和浙江大學(xué)紀(jì)慶革等提出的團體操虛擬編排和演練原型系統(tǒng)。 互動沙盤技術(shù)集合了多媒體控制系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、投影系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)等對項目進行介紹。在沙盤的前方將放置一個大屏幕投影或大屏幕顯示器對項目演示進行三維或影視表現(xiàn)，沙盤周圍將設(shè)計多臺觸摸式多媒體交互設(shè)備對項目進行詳細介紹和控制沙盤模型。互動沙盤主要作用在于讓參與者親身參與其中，獲取自己想知道的知識和內(nèi)容。這一技術(shù)并不是十分適合于文藝表演的編排，特別是不能根據(jù)實際需要修改表演元素及表演方案。 上海戲劇學(xué)院多媒體演藝虛擬空間合成實驗室主要的工作在于編排戲劇表演，眾所周知，戲劇表演的表現(xiàn)人數(shù)很少，然而對于廣場慶典表演的表現(xiàn)對象是大量的人群，動輒數(shù)千人，有時達到上萬人，這樣就需要對系統(tǒng)進行優(yōu)化，需要同時顯示大量人員，并能夠快速整齊地完成動作。 北京理工大學(xué)軟件學(xué)院數(shù)字仿真實驗室開發(fā)了一套虛擬編排系統(tǒng)，該系統(tǒng)是一個專門服務(wù)于大型廣場文藝表演的軟件系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要實現(xiàn)了參演人員表演方案的智能編排，表演方案的虛擬演示等功能。它將人群仿真、多媒體、信息系統(tǒng)和力學(xué)分析等技術(shù)用于大型廣場文藝表演的編排工作，在一定程度上提高了導(dǎo)演的編排效率。但是，該系統(tǒng)仍存在一定的不足。首先，這套系統(tǒng)需要有一定計算機基礎(chǔ)的專業(yè)人員來使用，導(dǎo)演無法親自使用該系統(tǒng)。其次，該仿真系統(tǒng)的虛擬演示是將仿真系統(tǒng)中做好的場景錄制下來進行展示，無法根據(jù)需要實時地調(diào)整視角進行多方位的觀察。 紀(jì)慶革等提出了一個團體操虛擬編排和演練原型系統(tǒng)，以路徑規(guī)劃、碰撞避免和實時繪制技術(shù)為核心，對團體操編排和演練實現(xiàn)了仿真。這個系統(tǒng)目前還處于原型階段，沒有形成產(chǎn)品。由于該系統(tǒng)在設(shè)計時主要針對的是團體操的編排，沒有考慮到大型廣場文藝表演中非常重要的各種藝術(shù)要素，因此不適用大型廣場文藝表演的編排輔助工作。 綜上所述，現(xiàn)存的解決方案雖然從一定程度上解決了文藝表演的編排問題，但是仍然存在一定的局限性。
