北京冬奧會(huì)2月4日晚正式開幕！從「雪花臺(tái)」到「冰立方」，這場(chǎng)驚艷世界、震撼刷屏的藝術(shù)盛宴的背后，是「向世界講述中國(guó)故事」的文化自信，而這一切都離不開種種激光「黑科技」加持。

2月4日的冬奧會(huì)開幕式，為全世界又一次奉上了一次空前的視聽盛宴。總導(dǎo)演張藝謀表示：與2008年北京夏季奧運(yùn)會(huì)不同的是，本次冬奧會(huì)開幕式重點(diǎn)在于「向全世界講出中國(guó)故事」。

張藝謀表示，「這次不再像過去那樣，說我們有很多家底，向世界介紹自己。這次我們大聲地說出“我們”，就是全世界人類。開幕式不再只為我去表演，而是為了你去表演，為了大家去表演，文化自信就是表現(xiàn)在這一方面。

從2008到2022，14年過去，本次冬奧開幕式成為展示中國(guó)文化自信的最精彩的舞臺(tái)！

驚艷的藝術(shù)效果背后，離不開現(xiàn)代科技的支撐。甚至可以說，技術(shù)已經(jīng)不僅僅作為藝術(shù)的輔助手段，而早已融入成為藝術(shù)的一部分。本次冬奧開幕式背后的「黑科技」，可真的是有點(diǎn)多。

踏著「雪花」，點(diǎn)燃圣火

本次開幕式上最受矚目的，無疑是巨型「雪花」形主火炬臺(tái)。

據(jù)報(bào)道，這一前所未有的雪花形態(tài)主火炬臺(tái)，無論是整體硬件支撐還是軟件系統(tǒng)，均由京東方自主研發(fā)設(shè)計(jì)。

「雪花」主火炬臺(tái)直徑達(dá)14.89米，由96塊小雪花形態(tài)和6塊橄欖枝形態(tài)的LED雙面屏創(chuàng)意組成，采用雙面鏤空設(shè)計(jì)，嵌有55萬余顆LED燈珠，每一顆燈珠都由驅(qū)動(dòng)芯片的單一信道獨(dú)立控制。

研發(fā)團(tuán)隊(duì)通過500多張?jiān)O(shè)計(jì)圖紙和近10輪的制樣，研發(fā)出目前行業(yè)內(nèi)發(fā)光面最窄的單像素可控異形顯示產(chǎn)品，充分呈現(xiàn)雪花的線條感和細(xì)膩的畫面顯示效果。

火炬點(diǎn)燃那一刻，巨型雪花屏由中心向四周輻射開來，閃耀出波浪般層層遞進(jìn)的璀璨光芒。

快速變換、完美同步的顯示畫面背后，采用的是京東方AIoT技術(shù)體系及自主研發(fā)的同/異步兼容信發(fā)系統(tǒng)，異步集控能在極短時(shí)間內(nèi)將大規(guī)模視頻內(nèi)容快速下發(fā)，同步集控確保102塊雙面屏幕實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)響應(yīng)。

此外，主路+環(huán)路備份的高冗余控制系統(tǒng)確保了火炬臺(tái)播控系統(tǒng)的超高可靠性。同時(shí)，通過采用LoRa（遠(yuǎn)距離無線電）低延遲控制系統(tǒng)搭配同步播放時(shí)間校正技術(shù)，進(jìn)一步確保指令下發(fā)萬無一失，實(shí)現(xiàn)視頻畫面完美協(xié)同。

一塊冰，是怎么雕刻出「五環(huán)」的？

作為國(guó)際奧委會(huì)的象征，在每屆奧運(yùn)會(huì)上，五環(huán)都是必不可少的主題標(biāo)志。本屆冬奧也不例外。不過這次，五環(huán)變成了「冰雕」。

這塊「冰雪五環(huán)」是如何被「雕刻」出來的？

據(jù)報(bào)道，「雕刻」的視覺是在激光與冰立方3D視效的結(jié)合下產(chǎn)生的。此次亮相的「冰立方」長(zhǎng)22米、寬7米、高10米，是由LED屏組成的。

五環(huán)本身也是一個(gè)LED屏，當(dāng)它亮相的時(shí)候，位于看臺(tái)4層的激光照射在冰立方上，對(duì)冰立方進(jìn)行「雕刻」。

隨著冰立方上部的頂蓋的下翻，配合著激光的雕刻，底部五環(huán)緩緩上升，同時(shí)冰立方四面的LED屏緩緩下降，一邊播放冰碴四濺的三維視覺效果。

在這樣的完美配合下，就產(chǎn)生了五環(huán)被一點(diǎn)點(diǎn)「雕刻」出來的視覺效果。

據(jù)冬奧會(huì)美術(shù)總監(jiān)陳巖介紹，觀眾看到的場(chǎng)面越干凈，背后的技術(shù)支持設(shè)備的設(shè)計(jì)要求就越復(fù)雜。

「 這個(gè)冰升起來10米，那就意味著地艙也有10米，這架設(shè)備，我們?cè)谏厦婵吹皆礁蓛簦�其�?shí)在底下支持的設(shè)備，這種設(shè)計(jì)是相對(duì)是復(fù)雜的。我們?cè)谒�有表演�?dāng)中，每個(gè)環(huán)節(jié)咬合得都非常準(zhǔn)，不光是通過簡(jiǎn)單的機(jī)械手段，還有數(shù)控手段，包括有5G的傳輸信號(hào)的傳輸」。

奧運(yùn)五環(huán)的亮相，還離不開航天技術(shù)的支撐。

五環(huán)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是異形、大跨距、低剛度，設(shè)計(jì)要求與火箭研制異曲同工。因此，承建團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)征天民參照航天結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以鋁合金桁架結(jié)構(gòu)為骨骼，以LED顯示屏為衣服，以擴(kuò)散板為外套，讓五環(huán)也跟火箭的箭體一樣既堅(jiān)又輕。

鳥巢「變身」世界最大8K顯示屏

整個(gè)鳥巢超大地屏首次實(shí)現(xiàn)全LED影像，取代傳統(tǒng)的地屏投影，畫質(zhì)達(dá)到16K。在5個(gè)月的高強(qiáng)度排演及冬季零下30攝氏度的極端低溫雨雪天氣，地面顯示系統(tǒng)仍能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行。

此次開幕式的舞臺(tái)地面是目前最大的8K超高清地面顯示系統(tǒng)，整體面積10393平方米。

該系統(tǒng)采用多個(gè)8K+級(jí)分辨率的畫面融合技術(shù)，超大規(guī)模的光學(xué)校正算法可對(duì)每個(gè)顯示畫面進(jìn)行像素點(diǎn)級(jí)的光學(xué)校正，可呈現(xiàn)出100000:1超高對(duì)比度，3840Hz超高刷新率，以及29900x15096超高分辨率的畫面。

最強(qiáng)輔助：每個(gè)演員身后，都站著一個(gè)AI

風(fēng)雪特效跟運(yùn)動(dòng)員、演員的配合天衣無縫，這種默契配合并非精準(zhǔn)排練的結(jié)果，它來自于一個(gè)更高效、更科技的手段。

英特爾聯(lián)合北京電影學(xué)院專業(yè)團(tuán)隊(duì)基于英特爾的3DAT技術(shù)針對(duì)冬奧開幕式場(chǎng)景定制開發(fā)的 “基于AI的大型演出實(shí)時(shí)特效系統(tǒng)” 是實(shí)現(xiàn)整個(gè)節(jié)目創(chuàng)意的關(guān)鍵技術(shù)。

首要難點(diǎn)在于，如何準(zhǔn)確地追蹤和捕捉場(chǎng)上幾十人、幾百人的實(shí)時(shí)位置及狀態(tài)？這項(xiàng)技術(shù)此前從未大規(guī)模應(yīng)用過，團(tuán)隊(duì)為這次開幕式專門做了大量實(shí)驗(yàn)研究及調(diào)整優(yōu)化。

僅用國(guó)家體育場(chǎng)的4臺(tái)英特爾攝像機(jī)拍攝后，再將視頻信號(hào)送到邊緣計(jì)算系統(tǒng)中進(jìn)行三維信號(hào)重建及渲染，隨即將生成的藝術(shù)形象呈現(xiàn)在LED大屏上，并以強(qiáng)大算力確保演員與現(xiàn)場(chǎng)大屏中藝術(shù)形象之間的實(shí)時(shí)互動(dòng)。

在如此大的場(chǎng)地，對(duì)超過600人進(jìn)行集體實(shí)時(shí)捕捉互動(dòng)，尚屬世界首次。

英特爾3DAT三維運(yùn)動(dòng)員追蹤技術(shù)由攝像機(jī)信息采集、數(shù)據(jù)分析、藝術(shù)效果渲染三大子系統(tǒng)構(gòu)成，其核心算法是基于計(jì)算機(jī)視覺、AI的實(shí)時(shí)人體檢測(cè)和位置追蹤技術(shù)。

強(qiáng)大的算力加上先進(jìn)的AI和計(jì)算機(jī)視覺算法，讓國(guó)家體育場(chǎng)地面上鋪設(shè)的這塊巨大的LED屏幕有了 “可交互” 的可能。

其次，演員與系統(tǒng)的互動(dòng)必須是“實(shí)時(shí)”的。如果藝術(shù)效果的呈現(xiàn)稍有延遲，觀眾就會(huì)看到拖影、卡頓，認(rèn)為系統(tǒng)不夠“靈敏”，讓藝術(shù)呈現(xiàn)大打折扣。這就需要技術(shù)團(tuán)隊(duì)不斷地壓縮整個(gè)系統(tǒng)里各個(gè)環(huán)節(jié)的響應(yīng)和反饋時(shí)間，壓縮到極致。

英特爾為此設(shè)計(jì)開發(fā)了多個(gè)深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，能夠高效檢測(cè)識(shí)別這么多的演員并實(shí)時(shí)輸出他們的運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)。

AI實(shí)時(shí)特效團(tuán)隊(duì)前期進(jìn)行了大量的籌備工作，通過幾萬張照片訓(xùn)練AI模型。這套AI模型具備通用識(shí)別的能力，再通過學(xué)習(xí)現(xiàn)場(chǎng)演員的服裝和道具，可以更加精準(zhǔn)地識(shí)別。

為縮短從數(shù)據(jù)采集到屏幕反饋之間的反映時(shí)間，研究團(tuán)隊(duì)根據(jù)鳥巢自身的場(chǎng)地環(huán)境對(duì)算法進(jìn)行了有針對(duì)性的優(yōu)化，此外還優(yōu)化了美術(shù)渲染生成的圖案和圖案的觸發(fā)方式，讓觀眾看到的視覺效果更靈動(dòng)。

最終，由北京電影學(xué)院的藝術(shù)效果團(tuán)隊(duì)基于每個(gè)演員的位置在地面實(shí)時(shí)渲染出藝術(shù)特效，同時(shí)迅速反饋給LED控制器，有了這種巧妙的配合，觀眾就可以看到演員們腳下的屏幕與他們默契交互的驚艷效果了。

中國(guó)在冬奧會(huì)的一系列科技展示，提升了冬奧會(huì)的魅力。這次冬奧會(huì)是各種數(shù)字化科技的綜合展示，不僅僅是呈現(xiàn)先進(jìn)技術(shù)，而且展現(xiàn)數(shù)字技術(shù)對(duì)用戶、對(duì)行業(yè)發(fā)展的積極作用。當(dāng)技術(shù)與體育相遇，一場(chǎng)富有現(xiàn)代感的冰雪盛會(huì)將與世人見面。

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