踏雪点圣火，冰雕刻五环！揭秘全球刷屏的冬奥开幕式黑科技

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  新智元报道  

编辑：David、袁榭

【新智元导读】北京冬奥会昨晚正式开幕！从「雪花台」到「冰立方」，这场惊艳世界、震撼刷屏的艺术盛宴的背后，是「向世界讲述中国故事」的文化自信，而这一切都离不开种种AI「黑科技」加持。

2022年北京冬奥会于昨晚正式拉开帷幕！

 

昨天的冬奥会开幕式，为全世界又一次奉上了一次空前的视听盛宴。总导演张艺谋表示：与2008年北京夏季奥运会不同的是，本次冬奥会开幕式重点在于「向全世界讲出中国故事」。

 

 

张艺谋表示，「这次不再像过去那样，说我们有很多家底，向世界介绍自己。这次我们大声地说出“我们”，就是全世界人类。开幕式不再只为我去表演，而是为了你去表演，为了大家去表演，文化自信就是表现在这一方面。」

 

从2008到2022，14年过去，本次冬奥开幕式成为展示中国文化自信的最精彩的舞台！

 

 

惊艳的艺术效果背后，离不开现代科技的支撑。甚至可以说，技术已经不仅仅作为艺术的辅助手段，而早已融入成为艺术的一部分。本次冬奥开幕式背后的「黑科技」，可真的是有点多。

踏着「雪花」，点燃圣火

本次开幕式上最受瞩目的，无疑是巨型「雪花」形主火炬台。

据报道，这一前所未有的雪花形态主火炬台，无论是整体硬件支撑还是软件系统，均由京东方自主研发设计。

 

「雪花」主火炬台直径达14.89米，由96块小雪花形态和6块橄榄枝形态的LED双面屏创意组成，采用双面镂空设计，嵌有55万余颗LED灯珠，每一颗灯珠都由驱动芯片的单一信道独立控制。

 

研发团队通过500多张设计图纸和近10轮的制样，研发出目前行业内发光面最窄的单像素可控异形显示产品，充分呈现雪花的线条感和细腻的画面显示效果。

 

 

火炬点燃那一刻，巨型雪花屏由中心向四周辐射开来，闪耀出波浪般层层递进的璀璨光芒。

快速变换、完美同步的显示画面背后，采用的是京东方AIoT技术体系及自主研发的同/异步兼容信发系统，异步集控能在极短时间内将大规模视频内容快速下发，同步集控确保102块双面屏幕实现毫秒级响应。

 

 

此外，主路+环路备份的高冗余控制系统确保了火炬台播控系统的超高可靠性。同时，通过采用LoRa（远距离无线电）低延迟控制系统搭配同步播放时间校正技术，进一步确保指令下发万无一失，实现视频画面完美协同。

 

一块冰，是怎么雕刻出「五环」的？

作为国际奥委会的象征，在每届奥运会上，五环都是必不可少的主题标志。 本届冬奥也不例外。 不过这次，五环变成了「冰雕」。

 

 

这块「冰雪五环」是如何被「雕刻」出来的？

 

 

据报道，「雕刻」的视觉是在激光与冰立方3D视效的结合下产生的。此次亮相的「冰立方」长22米、宽7米、高10米，是由LED屏组成的。

 

五环本身也是一个LED屏，当它亮相的时候，位于看台4层的激光照射在冰立方上，对冰立方进行「雕刻」。

 

随着冰立方上部的顶盖的下翻，配合着激光的雕刻，底部五环缓缓上升，同时冰立方四面的LED屏缓缓下降，一边播放冰碴四溅的三维视觉效果。

 

再这样的完美配合下，就产生了五环被一点点「雕刻」出来的视觉效果。

 

据冬奥会美术总监陈岩介绍，观众看到的场面越干净，背后的技术支持设备的设计要求就越复杂。

 

「 这个冰升起来10米，那就意味着地舱也有10米，这架设备，我们在上面看到越干净，其实在底下支持的设备，这种设计是相对是复杂的。我们在所有表演当中，每个环节咬合得都非常准，不光是通过简单的机械手段，还有数控手段，包括有5G的传输信号的传输」。

 

奥运五环的亮相，还离不开航天技术的支撑。

 

五环的结构特点是异形、大跨距、低刚度，设计要求与火箭研制异曲同工。因此，承建团队长征天民参照航天结构设计，以铝合金桁架结构为骨骼，以LED显示屏为衣服，以扩散板为外套，让五环也跟火箭的箭体一样既坚又轻。

 

鸟巢「变身」世界最大8K显示屏

整个鸟巢超大地屏首次实现全LED影像，取代传统的地屏投影，画质达到16K。在5个月的高强度排演及冬季零下30摄氏度的极端低温雨雪天气，地面显示系统仍能实现稳定运行。

 

 

此次开幕式的舞台地面是目前最大的8K超高清地面显示系统，整体面积10393平方米。

该系统采用多个8K+级分辨率的画面融合技术，超大规模的光学校正算法可对每个显示画面进行像素点级的光学校正，可呈现出100000:1超高对比度，3840Hz超高刷新率，以及29900x15096超高分辨率的画面。

 

最强辅助：每个演员身后，都站着一个AI

风雪特效跟运动员、演员的配合天衣无缝，这种默契配合并非精准排练的结果，它来自于一个更高效、更科技的手段。

 

英特尔联合北京电影学院专业团队基于英特尔的3DAT技术针对冬奥开幕式场景定制开发的 “基于AI的大型演出实时特效系统” 是实现整个节目创意的关键技术。

 

 

首要难点在于，如何准确地追踪和捕捉场上几十人、几百人的实时位置及状态？这项技术此前从未大规模应用过，团队为这次开幕式专门做了大量实验研究及调整优化。

 

仅用国家体育场的4台英特尔摄像机拍摄后，再将视频信号送到边缘计算系统中进行三维信号重建及渲染，随即将生成的艺术形象呈现在LED大屏上，并以强大算力确保演员与现场大屏中艺术形象之间的实时互动。

在如此大的场地，对超过600人进行集体实时捕捉互动，尚属世界首次。

 

 

英特尔3DAT三维运动员追踪技术由摄像机信息采集、数据分析、艺术效果渲染三大子系统构成，其核心算法是基于计算机视觉、AI的实时人体检测和位置追踪技术。

 

强大的算力加上先进的AI和计算机视觉算法，让国家体育场地面上铺设的这块巨大的LED屏幕有了 “可交互” 的可能。

 

 

其次，演员与系统的互动必须是“实时”的。如果艺术效果的呈现稍有延迟，观众就会看到拖影、卡顿，认为系统不够“灵敏”，让艺术呈现大打折扣。这就需要技术团队不断地压缩整个系统里各个环节的响应和反馈时间，压缩到极致。

 

英特尔为此设计开发了多个深度神经网络模型，能够高效检测识别这么多的演员并实时输出他们的运动轨迹数据。

 

AI实时特效团队前期进行了大量的筹备工作，通过几万张照片训练AI模型。这套AI模型具备通用识别的能力，再通过学习现场演员的服装和道具，可以更加精准地识别。

 

 

为缩短从数据采集到屏幕反馈之间的反映时间，研究团队根据鸟巢自身的场地环境对算法进行了有针对性的优化，此外还优化了美术渲染生成的图案和图案的触发方式，让观众看到的视觉效果更灵动。

 

最终，由北京电影学院的艺术效果团队基于每个演员的位置在地面实时渲染出艺术特效，同时迅速反馈给LED控制器，有了这种巧妙的配合，观众就可以看到演员们脚下的屏幕与他们默契交互的惊艳效果了。

 

 

中国在冬奥会的一系列科技展示，提升了冬奥会的魅力。这次冬奥会是各种数字化科技的综合展示，不仅仅是呈现先进技术，而且展现数字技术对用户、对行业发展的积极作用。当技术与体育相遇，一场富有现代感的冰雪盛会将与世人见面。

参考资料：

https://mp.weixin.qq.com/s/n-anjupNYmFKHRX76t8yfw

https://mp.weixin.qq.com/s/DFsmy3k1bP3xfA1oHQPp8Q

https://www.sohu.com/a/520616702_114988http://www.21jingji.com/article/20220205/herald/79a37e1ab22cedfcbc3e30a92da419c7.html