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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的廣場(chǎng)慶典互動(dòng)式創(chuàng)意設(shè)計(jì)系統(tǒng)
- 來(lái)源：
- 第十一屆“挑戰(zhàn)杯”國(guó)賽作品
- 小類(lèi)：
- 信息技術(shù)
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作A類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 我國(guó)每年舉辦的大型廣場(chǎng)慶典/文藝表演有千次以上，每場(chǎng)制作費(fèi)用通常超過(guò)一千萬(wàn)元。目前大部分導(dǎo)演的工作水平還處于“刀耕火種”的時(shí)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(diǎn)，設(shè)計(jì)了一套適合文藝表演編排的互動(dòng)式創(chuàng)意設(shè)計(jì)系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱“靈感助手”)。 本作品基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，結(jié)合人群仿真等其他多項(xiàng)技術(shù)，主要體現(xiàn)出以下三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)： 1)Marker的靈活運(yùn)用：Marker類(lèi)形成單獨(dú)的子系統(tǒng)，它包含有表演單元類(lèi)、流程控制類(lèi)、路線控制類(lèi)。 2)結(jié)合人群仿真和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)大規(guī)模虛擬人群的控制 3)多攝像機(jī)場(chǎng)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(shí)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(jì)、公共安全等應(yīng)用領(lǐng)域，有廣闊的發(fā)展前景。
- 詳細(xì)介紹：
- 一、背景 我國(guó)每年舉辦的大型廣場(chǎng)慶典/文藝表演有數(shù)千次，每場(chǎng)文藝表演制作費(fèi)用預(yù)算通常超過(guò)一千萬(wàn)元，需要耗費(fèi)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(yàn)辦事，在編排工作中存在著低效率和高風(fēng)險(xiǎn)的問(wèn)題，在表演的創(chuàng)意、設(shè)計(jì)、排練等方面的工作迫切需要更加先進(jìn)的手段以降低項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)，提高工作效率。本小組以導(dǎo)演編排工作的實(shí)際需求為出發(fā)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了本套互動(dòng)式創(chuàng)意設(shè)計(jì)系統(tǒng)。 二、功能簡(jiǎn)介 本系統(tǒng)基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，提供定標(biāo)參考物與表演單元的動(dòng)態(tài)綁定功能，實(shí)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(jī)場(chǎng)景幾何定標(biāo)功能，實(shí)現(xiàn)無(wú)角度限制觀察；提供虛擬場(chǎng)景中的現(xiàn)實(shí)光照模擬，增強(qiáng)虛擬場(chǎng)景真實(shí)感。更重要的是，本系統(tǒng)中定標(biāo)參考物是重要的人機(jī)交互手段，用于觸發(fā)事件和改變表演要素的屬性，是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的擴(kuò)展。 三、關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)新點(diǎn) 本作品基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality）技術(shù)，結(jié)合人群仿真等其他多項(xiàng)技術(shù)，主要體現(xiàn)出以下四個(gè)關(guān)鍵技術(shù)： 1)基于視頻圖像的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)光照模擬的研究，增強(qiáng)虛擬場(chǎng)景真實(shí)感； 2)人群仿真技術(shù)中路徑控制的研究，使得人群移動(dòng)更具有可控性； 3)基于多Marker識(shí)別的仿真流程控制研究，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的仿真流程控制； 4)多攝像機(jī)場(chǎng)景幾何定標(biāo)的研究。 通過(guò)以上關(guān)鍵技術(shù)的研究，本作品首先在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)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(qiáng)現(xiàn)實(shí)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(guò)采用本系統(tǒng)，編排人員能以一種全景式的、動(dòng)態(tài)的、精確的方式展示自己的創(chuàng)意，判斷設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)數(shù)字化和智能化編排。同時(shí)本系統(tǒng)的應(yīng)用范圍可以擴(kuò)展到所有涉及大量人群活動(dòng)的設(shè)計(jì)、組織和仿真工作領(lǐng)域，包括公共場(chǎng)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(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 我國(guó)每年舉辦的大型廣場(chǎng)慶典/文藝表演有數(shù)千次，每場(chǎng)制作費(fèi)用預(yù)算通常超過(guò)千萬(wàn)元。而導(dǎo)演工作方式多年不變，以手工為主，憑經(jīng)驗(yàn)辦事。隨著活動(dòng)規(guī)模日益擴(kuò)大，導(dǎo)演團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)顯著增加。同時(shí)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(jì)、排練等方面工作日益需要更加先進(jìn)的手段以降低項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)，提高效率。 針對(duì)目前編排工作中存在的問(wèn)題和需求，引入增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，改變傳統(tǒng)人機(jī)交互模式，采用實(shí)體沙盤(pán)和定標(biāo)參考物(即Marker)結(jié)合的方式，使用戶操作Marker就能達(dá)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(kāi)展研究： 1.基于視頻圖像的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)光照模擬的研究,增強(qiáng)虛擬場(chǎng)景真實(shí)感; 2.人群仿真技術(shù)中路徑控制的研究,使得人群移動(dòng)更具有可控性; 3.多Marker識(shí)別的仿真流程控制研究,實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的仿真流程控制; 4.多攝像機(jī)場(chǎng)景幾何定標(biāo)的研究。 首先本作品在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)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(qiáng)現(xiàn)實(shí)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(jī)：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?cái)?shù)(像素)：130萬(wàn) 接口類(lèi)型：1394接口 Marker規(guī)格(方形):邊長(zhǎng)≥5cm,識(shí)別數(shù)量在100個(gè)以內(nèi) 性能:顯示三維虛擬數(shù)量5千個(gè)以上,虛擬實(shí)體實(shí)時(shí)控制位置動(dòng)作,實(shí)時(shí)響應(yīng)時(shí)間20幀/秒以上
科學(xué)性、先進(jìn)性
- a.增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)首次應(yīng)用于大型表演等文化活動(dòng)的虛擬編排。實(shí)現(xiàn)了活動(dòng)場(chǎng)景的實(shí)時(shí)仿真，改變了導(dǎo)演以文字言語(yǔ)為主的交流、匯報(bào)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(duì)創(chuàng)意團(tuán)隊(duì)內(nèi)容的保存、管理和復(fù)用都提供了方便； c.實(shí)現(xiàn)導(dǎo)演編排實(shí)時(shí)互動(dòng)，可隨時(shí)修改創(chuàng)意預(yù)覽效果。 d.實(shí)現(xiàn)多Marker識(shí)別的仿真流程控制。傳統(tǒng)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)Marker主要用于定位，而本系統(tǒng)中Marker是重要的人機(jī)交互手段，用于觸發(fā)事件和改變表演要素的屬性，是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的擴(kuò)展。 e.實(shí)現(xiàn)多攝像機(jī)場(chǎng)景幾何定標(biāo)。通常所有的Marker均在同一平面上，攝像機(jī)俯視角必須以大于一定角度，否則無(wú)法識(shí)別Marker。本系統(tǒng)使用多臺(tái)攝像機(jī)，實(shí)現(xiàn)了Marker的三維幾何定標(biāo)，頂視攝像機(jī)用于獲取整個(gè)實(shí)體沙盤(pán)上所有Marker的位置信息。 f.實(shí)現(xiàn)大規(guī)模人群仿真，包括人群運(yùn)動(dòng)控制和人群運(yùn)動(dòng)可視化，能夠動(dòng)態(tài)創(chuàng)編人員改進(jìn)隊(duì)形。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)提供控制虛擬人群技術(shù)，擴(kuò)展了人群仿真內(nèi)容，本系統(tǒng)將兩種技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來(lái)。
獲獎(jiǎng)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(jìng)賽信息技術(shù)類(lèi)特等獎(jiǎng)
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)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(shí)物、產(chǎn)品、模型、現(xiàn)場(chǎng)演示、圖片、錄像、樣品
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 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(jì)階段，導(dǎo)演通過(guò)實(shí)體沙盤(pán)和Marker進(jìn)行虛擬編排，如在編排過(guò)程感覺(jué)創(chuàng)意不理想，可隨時(shí)修改創(chuàng)意，并在系統(tǒng)平臺(tái)上預(yù)覽效果，導(dǎo)演能以一種全景式的、動(dòng)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(jì)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(shí)現(xiàn)數(shù)字化和智能化編排。系統(tǒng)有以下優(yōu)點(diǎn)： 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(gè)演出流程； b.思路新穎，首次將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到虛擬編排系統(tǒng)； c.實(shí)時(shí)編排，用戶可以實(shí)時(shí)地進(jìn)行演出的編排； d.互動(dòng)交互，使用者可以移動(dòng)或更換Marker與本系統(tǒng)進(jìn)行互動(dòng)。 本系統(tǒng)可在大型文藝表演編排的過(guò)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(shí)間，大幅提高工作效率。 本系統(tǒng)應(yīng)用范圍可以擴(kuò)展到所有涉及大量人群活動(dòng)的設(shè)計(jì)組織和仿真工作領(lǐng)域，包括公共場(chǎng)所安全、交通管理、軍事訓(xùn)練和影視特效。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 針對(duì)文藝表演編排中存在的問(wèn)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(dòng)沙盤(pán)技術(shù)、上海戲劇學(xué)院多媒體演藝虛擬空間合成實(shí)驗(yàn)室、北京理工大學(xué)軟件學(xué)院數(shù)字仿真實(shí)驗(yàn)室和浙江大學(xué)紀(jì)慶革等提出的團(tuán)體操虛擬編排和演練原型系統(tǒng)。 互動(dòng)沙盤(pán)技術(shù)集合了多媒體控制系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、投影系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)等對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行介紹。在沙盤(pán)的前方將放置一個(gè)大屏幕投影或大屏幕顯示器對(duì)項(xiàng)目演示進(jìn)行三維或影視表現(xiàn)，沙盤(pán)周?chē)鷮⒃O(shè)計(jì)多臺(tái)觸摸式多媒體交互設(shè)備對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行詳細(xì)介紹和控制沙盤(pán)模型。互動(dòng)沙盤(pán)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(shí)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(shí)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(shí)驗(yàn)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(duì)于廣場(chǎng)慶典表演的表現(xiàn)對(duì)象是大量的人群，動(dòng)輒數(shù)千人，有時(shí)達(dá)到上萬(wàn)人，這樣就需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，需要同時(shí)顯示大量人員，并能夠快速整齊地完成動(dòng)作。 北京理工大學(xué)軟件學(xué)院數(shù)字仿真實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)了一套虛擬編排系統(tǒng)，該系統(tǒng)是一個(gè)專門(mén)服務(wù)于大型廣場(chǎng)文藝表演的軟件系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要實(shí)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(chǎng)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(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的專業(yè)人員來(lái)使用，導(dǎo)演無(wú)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(chǎng)景錄制下來(lái)進(jìn)行展示，無(wú)法根據(jù)需要實(shí)時(shí)地調(diào)整視角進(jìn)行多方位的觀察。 紀(jì)慶革等提出了一個(gè)團(tuán)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(shí)時(shí)繪制技術(shù)為核心，對(duì)團(tuán)體操編排和演練實(shí)現(xiàn)了仿真。這個(gè)系統(tǒng)目前還處于原型階段，沒(méi)有形成產(chǎn)品。由于該系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)主要針對(duì)的是團(tuán)體操的編排，沒(méi)有考慮到大型廣場(chǎng)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(chǎng)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(wèn)題，但是仍然存在一定的局限性。
