大年初一万象新，虎年喜气满满的时候，冬奥开幕的脚步也越来越近。北京——奥运史上首个“双奥之城”也将在3天之后掀开万众期待的神秘开幕式面纱。

一场融合了浓浓科技感的世界级冰雪盛会即将开启。

WOW！Amazing China！

全世界都要按耐不住激动的心情啦！

这不，我们最近就看到了一个外国小伙制作的名为“The technology of the Beijing Winter Olympics amazed me!”的短视频，里面盘点了北京冬奥让全世界惊叹的6大神秘高科技。

视频还提到：有些科技非常特别，你甚至可能从没听过！

这里面提到的“一项会让你觉得自己置身于冬奥之中的沉浸式科技” ——场馆仿真系统（VSS系统），我们可在北京电影学院找到了！

说起来，这项技术可有点厉害。

在面对本届冬奥会及冬残奥会的筹备工作赶上新冠疫情这个大挑战时，VSS系统给出了开创性的解决方案，它的应用标志着奥运办赛历史上首次突破空间限制进行赛事筹备，也让多方远程协作进行奥运赛事筹备规划与运行设计的理念成为了现实。

在2022年1月19日北京冬奥组委面向全社会发布的《北京2022年冬奥会和冬残奥会遗产报告集（2022）》里，VSS系统名列奥运经济遗产分册中“科技冬奥”板块第三类首位，更是被奥林匹克广播服务公司（OBS）主席雅尼斯先生称为“拥抱未来的技术”！

看到这，你一定很好奇：为啥VSS系统可以让远程考察场馆“触手可及”，让使用者“身临其境”？那就让我们一起到北京电影学院未来影像高精尖创新中心虚拟制作实验室来探秘吧！

北京电影学院未来影像高精尖创新中心虚拟制作实验室多年来深耕电影虚拟预演领域技术研发。而说到实验室的研发优势，我们要先说说一个起源于工业领域，尤其是航空航天领域的越来越被关注的概念—— “数字孪生”。

“数字孪生”概念于2012年由NASA正式提出，其定义为充分利用物理模型、传感器、运行历史等数据，集成多学科、多尺度的仿真过程，它作为虚拟空间中对实体产品的镜像，反映了相对应物理实体产品的全生命周期过程。

简单来说“数字孪生”就是建立与物理实体实时映射的虚拟数字体。而随着信息技术的飞速创新和发展，数字孪生概念突破原有行业壁垒，开始陆续在各行各业生根发芽。

面对中国影视制作领域对于工业化发展的迫切需求，北京电影学院科研团队创新性的将数字孪生概念首次引入了影视制作行业，结合影视行业虚拟预演的工作成果，致力于探索一条引领影视创作与制作等内容生成行业的工业化之路。

在团队的努力下，包括《鼠胆英雄》在内的多部商业影片及《平昌冬奥会闭幕式“北京8分钟”文艺表演》虚拟预演工作都应用到了此项技术，整个工作流程革命性的将影片开始制作后所涉及的大量创作工作前置化，大幅降低了整体项目制作过程的周期和成本。

自2017年开始，受北京冬奥组委领导的指导和委托，团队以大型赛事活动规划与运行设计实际需求为导向，在前期研究基础上对大型赛事运行规划工作引入数字孪生概念进行验证，并结合自身研发优势，对场馆仿真系统研发的关键核心技术进行攻关。

团队的研究目标不仅是要借助数字孪生技术在运行规划阶段精准预测的优势来大幅提高赛事筹备效率，更是要为复杂组织机构远程协同工作、资源调配提供出完美的解决方案，对2022北京冬奥会的筹备工作意义重大。

为了完成国家交付的光荣使命，团队针对产业技术瓶颈展开集中攻关，先后牵头承担了2019年国家重点研发计划“现代服务业共性关键技术研发及应用示范”重点专项“影视制作虚拟预演关键技术研发与系统集成”项目及2021年国家重点研发计划项目“科技冬奥专项——冬奥会赛事活动规划与运行设计仿真系统研究及应用示范”项目，重点对虚拟仿真适用性关键技术、流程规范和数据标准进行研发。

场馆仿真系统的系统原型应运而生——场馆仿真系统英文全称Venue Simulation System，简称VSS系统。系统致力于通过VR/AR技术提升奥运赛事在规划与运行设计阶段的直观性和友好性、通过云计算技术增加奥运赛事运行设计的交互协作性、通过人工智能技术在降低奥运赛事运行设计制作成本的同时提升制作效率，最终达到有效提升冬奥筹办工作效率并加强各部门协同的效果。

系统核心技术开发过程中，团队在北京冬奥组委、国际奥委会及奥林匹克广播服务公司（OBS）的大力支持下，以“关键技术攻关-技术支撑平台研制-规范指引-资产库支撑-集成应用”的研究思路为导引，与合作单位积极配合，充分发挥出自身科研优势，五年来持续在前瞻性关键技术和标准规范研究上发力，陆续攻克了一系列虚拟仿真适用性关键技术：

团队针对三维虚拟场景与物体建模效率低下问题，研究了大规模流体素材快速生成技术、基于图像的材质建模技术、基于图像的三维物体快速建模技术、快速交互模型制作技术和自适应几何模型优化技术。

针对虚拟角色建模成本高、表演动作生成低效问题研究了高效人脸模型重建技术、高真实感实时表情捕捉技术、柔体运动在线编辑与模拟技术、基于图像的人体模型快速重建技术及自适应环境的虚拟角色控制与生成技术。

针对虚拟预演在运动训练仿真中的应用瓶颈问题，研究了动作序列自动分割与识别技术、多人体无标记运动捕捉技术、多源动作数据融合和补齐技术和动作质量评价技术。

对于大型赛事活动规划与运行设计领域的特定需求，团队更是突破了多项核心技术：

为解决赛事场馆模型复杂度极高难以高效建模的问题，团队研发了赛事场馆的隐规则模型扫描数据自适应网格重建技术，并结合激光扫描、倾斜摄影等现有技术，实现赛事场馆的高真实度、高效率模型重建，提供出具有高效率、低成本、手段灵活和适应性强的场景感知和三维重建技术方案及面向赛事场馆的大规模三维模型重建方法。

针对基于平面设计图纸的三维场馆模型智能辅助建模，研究了平面图纸基本几何图元信息识别技术及基于语义的三维场馆建模技术，实现了高度规则化场馆建筑的高效语义化建模，为场馆三维模型数据库的构建奠定了稳固的技术基础。

针对满足复杂约束条件的流线及分区智能生成技术需求，研究了场馆人群流动分析方法、典型场馆内部人员流动及交互访问模型、历史大规模流线轨迹分析及可视化方法。

针对无标记多目视频人体运动捕捉问题，研究了基于深度学习的人体运动捕捉网络框架及联合多目视频约束的人体无标记运动捕捉技术。

同时，团队积极对《大型赛事活动规划与运行设计仿真三维模型制作流程规范》、《大型赛事活动规划与运行设计仿真三维模型数据标准》及《基于仿真的冬奥会赛事活动规划和运行设计流程规范》的制定开展研究，为大型赛事活动规划与运行设计的协同化及标准化奠定流程规范基础，致力于将研究成果在更多赛事及更广泛的领域进行应用。

核心技术逐步攻克的同时，在“科技冬奥”项目合作企业视伴科技（北京）有限公司的助力下，冬奥场馆仿真系统及针对转播机位方案规划和形象景观规划需求的两个专用仿真系统平台开发完成、系统功能不断完善；面向冬奥赛事仿真模型资产复用需求的三维模型资产库内容丰富，满足了本届冬奥赛事筹备所需的虚拟仿真环境基础搭建要求。而奥运会全球TOP合作伙伴Intel为系统开发提供的强大底层算力技术支持和落地应用推动，使系统开发阶段避免了将复杂场馆与活动过程三维可视化、动态化、参数化时算力不足的困境，最终顺利从科研项目转化应用为2022北京冬奥的正式服务技术。

在2022北京冬奥会及冬残奥会筹备工作中，VSS系统在疫情挑战下深入配合媒体运行、形象景观、场馆规划等多业务领域的组织工作，支持了大量国际和国内的线上踏勘、线上培训及方案预演等任务活动。沉浸感十足的远程工作体验让人眼前一亮，而对运行设计决策辅助的效果提升更令人惊喜不已。

可以说，以科技的力量打破空间制约，使分布在全球各地的工作人员能够充分协作展开奥运准备工作，提升效率、节约成本同时实现科学防范，这正是VSS系统着眼于“数字未来”所展现出的科技赋予赛事的全新意义。