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“點(diǎn)燃”亞運(yùn)會(huì)數(shù)字煙花的是啥

2023年09月25日 09:52 | 作者:陳曦 | 來源:科技日?qǐng)?bào) 分享到: 

璀璨的煙花往往是重大體育賽事開閉幕式的一大看點(diǎn)。于9月23日舉行的杭州第19屆亞洲運(yùn)動(dòng)會(huì)(以下簡稱杭州亞運(yùn)會(huì))開幕式改“實(shí)物煙花”為“數(shù)字煙花”,以此傳遞綠色環(huán)保理念。當(dāng)數(shù)字煙花在被稱為“大蓮花”的杭州奧體中心體育場上空驚艷綻放,二者交相輝映,為觀眾呈現(xiàn)了一場精彩的視覺盛宴。

那么,什么是數(shù)字煙花?它是如何被造出來的?科技日?qǐng)?bào)記者就此采訪了相關(guān)專家。

數(shù)字技術(shù)“點(diǎn)燃”煙花

相比傳統(tǒng)實(shí)體煙花,數(shù)字煙花具有不會(huì)對(duì)環(huán)境造成破壞,而且還具有成本低、靈活多樣、安全等優(yōu)點(diǎn)。此次在杭州亞運(yùn)會(huì)開幕式上,數(shù)字煙花被廣泛應(yīng)用于煙花表演中。而造出數(shù)字煙花的,是多種計(jì)算機(jī)數(shù)字技術(shù)(以下簡稱數(shù)字技術(shù))。

“通俗來說,數(shù)字煙花就是利用數(shù)字技術(shù)‘燃放’的電子煙花。”工業(yè)和信息化部信息通信科技委委員、北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)對(duì)抗研究所所長閆懷志在接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)介紹,具體來說,技術(shù)人員會(huì)用到數(shù)學(xué)模型、模擬算法、圖形渲染、粒子系統(tǒng)、隨機(jī)性生成、物理模擬和交互控制等諸多計(jì)算機(jī)數(shù)字技術(shù)。

閆懷志解釋,在數(shù)字煙花的制作過程中,首先需要使用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)來創(chuàng)建煙花的3D模型。這些模型不僅包括煙花的形狀,還包括它的顏色、紋理和爆炸效果等;此后通過物理模擬技術(shù),模擬煙花的爆炸過程,包括煙花粒子的運(yùn)動(dòng)、碰撞和能量消散等。

為了使數(shù)字煙花在視覺上更加逼真,在制作過程中,工作人員還需要使用實(shí)時(shí)渲染技術(shù),將3D模型和物理模擬結(jié)果以圖像的形式實(shí)時(shí)呈現(xiàn)出來。這種渲染技術(shù)需要使用高效的渲染引擎,如Unity或Unreal Engine等。這些渲染引擎能夠?qū)崟r(shí)呈現(xiàn)圖像的渲染效果,并可以滿足復(fù)雜的物理模擬需求。

最后,為了實(shí)現(xiàn)數(shù)字煙花與現(xiàn)場視頻圖像的合成,還需要使用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)技術(shù)。通過增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù),工作人員將數(shù)字煙花的圖像與現(xiàn)場的視頻圖像進(jìn)行合成,使數(shù)字煙花看起來更加逼真。

“總之,數(shù)字煙花技術(shù)是一種綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、物理模擬和實(shí)時(shí)渲染等多種數(shù)字技術(shù)制作出來的。”閆懷志總結(jié)道,這些技術(shù)不僅可以模擬出煙花的爆炸效果,而且可以隨時(shí)調(diào)整煙花的形狀、顏色、爆炸高度等參數(shù),使煙花更加靈活、多樣。

為生活生產(chǎn)帶來便利

“點(diǎn)燃”數(shù)字煙花只是強(qiáng)大的數(shù)字技術(shù)的牛刀小試。在生活中,以虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和混合現(xiàn)實(shí)(MR)為典型代表的數(shù)字技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于很多場景,為人們的日常生活帶來了諸多便利。

在衛(wèi)生領(lǐng)域,虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)正在被用于手術(shù)模擬和培訓(xùn)以及患者康復(fù)治療。通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),醫(yī)生可以在虛擬環(huán)境中進(jìn)行手術(shù)模擬和訓(xùn)練,提高其手術(shù)技能。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)則可以被用于智能化的康復(fù)訓(xùn)練,提高患者康復(fù)的效率。

在教育領(lǐng)域,虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)正在被用來創(chuàng)造更具吸引力和沉浸式的學(xué)習(xí)體驗(yàn)?!氨热?,可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來模擬復(fù)雜的科學(xué)實(shí)驗(yàn),或利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)將虛擬元素融入現(xiàn)實(shí)場景,幫助學(xué)生更好地理解和記憶知識(shí)點(diǎn)?!遍Z懷志說。

不僅是在生活中,這些數(shù)字技術(shù)在生產(chǎn)中也大有用武之地。在工業(yè)領(lǐng)域,虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于原型制作和設(shè)計(jì),以及在工業(yè)環(huán)境中對(duì)員工進(jìn)行培訓(xùn)。例如,設(shè)計(jì)師可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來創(chuàng)建和測(cè)試產(chǎn)品原型,以及進(jìn)行產(chǎn)品的模擬生產(chǎn)。同時(shí),增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以為工人提供實(shí)時(shí)的工作指導(dǎo)和說明,幫助其更好地完成工作任務(wù)。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以直觀地表現(xiàn)虛擬的城市環(huán)境,模擬各種天氣情況下的城市,以及模擬颶風(fēng)、火災(zāi)、水災(zāi)、地震等自然災(zāi)害的突發(fā)情況。

“這可以幫助政府更好地進(jìn)行城市規(guī)劃和管理?!遍Z懷志認(rèn)為,在未來,隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域還將被不斷擴(kuò)展和深化。

編輯:馬嘉悅

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