惊艳!超燃!最美“8分钟”的科技力量
北京的“8分钟”是2022年北京冬奥会在世界奥运舞台上的初次亮相,蕴含着对未来四年的美好期待,也汇聚着熠熠闪光的“中国智慧”。
文/记者 李晶 编辑/吉菁菁
非遗技艺创造“熊猫木偶”
大熊猫是中国的国宝,“熊猫木偶”同样是“国宝级”工艺的传承。
“熊猫木偶”出自四川省南充大木偶剧院的工艺师之手。他们是世界上唯一一家制作并演出川北大木偶戏的一群人,始终致力于这项中国国家级非物质文化遗产的保护和传承。
工艺纯熟的匠人面对“熊猫木偶”的造型、选材、气温和湿度等棘手问题时,也曾有过放弃的念头。最终,制作团队还是在原有工艺基础上不断改良和创新,实现了预期效果。
他们在人造纸藤、天然白藤、竹篾条、铝合金丝、碳纤维条、PVC仿真藤条等多种材料中反复对比,数百次测试,选定铝合金管材和碳纤维条相结合。他们在气温和湿度变化导致的材料变硬变脆的情况下,争分夺秒地改良工艺,克服“水土不服”,一次次调试升级。他们在几百种灯里优选LED,配合演出效果,丰富了制作工艺。
从南充到北京,再到平昌,高2.35米的“熊猫木偶”从七八十斤减重到二十斤左右。
防寒保暖的石墨烯智能发热服
“北京8分钟”当晚平昌现场气温已降到零下3摄氏度左右。严寒条件下,如何保证演员既能动作舒展,又不会造成冻伤?
负责表演服装设计制作工作的北京服装学院楚燕和周绍恩透露,此次表演服装具备三大特点:御寒性强、科技含量高和搭配时尚。
为了兼顾轻薄和保暖,经过多种尝试,服装内层选用具有低温下可持续发热功能的石墨烯与自发热纤维,提供主动保暖。中层填充羊毛絮片,满足保暖需求。外层选用锦纶软壳材料,防风保暖。
更为特别的是,整体服装的不同部位对于热量和散热需求不同,采用材料和材料的厚度也不相同。如腋下不做填充保证透气性,背部突出散热性能,手臂填充重点位于大臂位置等。甚至还会根据演员体质类型和对温度感知的差异,提供内衣到外衣的模块化选择。
除了设计上的潜心摸索,采用石墨烯材料也是此次演出服装的特别之选。石墨烯是一种超级新型纳米材料,具有超高强度、超高导热系数,被业界誉为“新材料之王”。我国科研人员利用石墨烯特性,已经研制出超薄透明的石墨烯电热薄膜技术,可用于智能装备的制造,并在国外申请了专利保护。
石墨烯团队负责人、深圳烯旺新材料科技股份有限公司李月秋介绍,“考虑到候场等因素,最终我们做到了在零下20摄氏度条件下,服装发热4小时。”
为确保石墨烯服饰调试的可靠性,团队曾在模拟零下20摄氏度的情况下进行真人实验。保证符合发热效果要求同时,还要保证材料的安全性、电池的续航能力和服饰的舒适度等多项要求兼顾。
近乎透明的24块冰屏
在“北京8分钟”的舞台上,24块大屏幕展示的流动画面形成了多层次、递进式的现场效果,呈现出新时代中国的美好形象,成为演出中的一大亮点。为了体现冰雪主题,这些大屏幕使用新技术,打造成冰雪一样的效果。而这些近乎透明的屏幕,也有个好听的名字:“冰屏”。
“冰屏”是源自中国本土的创新设计,可以实现透明图像显示,效果更通透灵动,曾获得过国内外多项发明专利。要呈现雪花洁白、冰花透明的效果,对LED显示屏技术来说是前所未有的难度。按照导演团队的要求,演出使用的单屏幕尺寸达到1.5米的跨度,两块屏长3米,如果中间没有支柱,很难稳定。此外,LED屏越长,颜色的一致性越不好,到后面的灯颜色就不一样了。为此,团队进行了技术攻关,生产出了规格更高、工艺更完善的产品,同步实现了工艺的更新。
“冰屏”研发团队负责人、深圳壹品广电股份有限公司北京文艺表演项目总监黄庆生介绍说,“这种工艺目前全世界上我们应该是第一家。”
考虑到平昌当地的天气情况,数百斤的单幕还必须抗风抗冻。为此,所有屏幕要经过风洞和冷库测试,达到风速每秒15米仍然稳定的要求。最终,“冰屏”推进了显示屏技术的进一步革新,实现背后卡槽的结构精密,卡槽与屏幕间距离已经细致到微米。
载着“冰屏”跳舞的智能机器人
此次“北京8分钟”最大的风险,不是演员,而是机器人。按照张艺谋导演自己的话说,机器人有可能随着环境和条件的变化而发生不可预测的状况,这是把双刃剑。选择使用机器人,就等于选择了风险。
距离最终的表演只有120天时,具备灵活、精准、高速等特点的新松移动智能机器人进入了导演视野。在正式表演中,24位移动机器人推动“冰屏”跳出绚丽舞步。不仅完成了自己的动作排练,更与现场演员、地面投影进行联动表演,完成了包括行进中旋转、摆动等花哨动作。“这是中国新一代智能机器人第一次在国际赛事上表演高难度舞蹈动作”。机器人研发团队负责人、沈阳新松机器人自动化股份有限公司移动机器人事业部总裁张雷说。
在他看来,从项目开始仅有30%的成功率,到保证万无一失,他们实现了机器人导航更加精准,“演员”机器人动作更复杂灵活这两点主要的技术突破。“从机器人控制的角度来讲,演员和机器人之间有频繁的穿梭互动,演出场地内的灯光干扰多,这就要求机器人要看得远、看得清,同时用最短的时间做出判断,并迅速做出适应和调整。传统移动机器人运转路径以直线、圆弧为主,表演机器人完成舞美创意,需要像芭蕾舞演员一样边旋转边画出完美的弧线”。
张雷还介绍说,“这些技术上的新要求为整个研发团队提出了挑战,要求我们在设计程序时不断地改进算法”。同时,针对平昌闭幕式现场特殊情况,如屏蔽绝大部分无线网频段,机器人可能“听不见”指令等,他们专门研制了全新的导航控制算法,确保所有移动机器人在演员移动频繁、场地光照复杂的情况下仍然能够精准定位和运动。
机器人一共做了30个(包括6个备用),反复修正和磨合,百余个昼夜轮转,数千小时的不断调试,终于凝聚成为了最美的“8分钟”。■