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冬奥科技 演绎中国式浪漫
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作者:武晓莉

  以二十四节气为倒计时,上演一朵雪花和一块冰的故事……伴随着令人心醉的中国式浪漫,2022年2月4日20:00,第24届冬季奥林匹克运动会大幕开启。
  从唯美的开幕式到智能的自动炒菜机,从首钢园区到北京奥运村,从观众看台到手机屏幕……北京2022年冬季奥运会,为世界带来了一场融合数字科技与美学创新且极富科技感、唯美感和体验感的全新冰雪竞技盛宴,让中国最新科技创新成果惊艳呈现在世界眼前。
图六:李伟
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雪花火炬和超级地屏背后的黑科技
  北京冬奥会开幕式流光溢彩,虚实结合,一气呵成。
  冰蓝色的水墨画象征黄河之水,飞流直下三千尺;水落成冰,地屏变成亮晶晶的冰场;冰雪飞溅,奥运五环破冰而出;橄榄枝环绕的巨型雪花形主火炬台缓缓从明暗交替的巨幅地屏中破空而出,代表参赛国家和地区代表团的小雪花簇拥着生生不息的奥运圣火……这一令世人惊艳的雪花形态主火炬台,整体硬件支撑和软件系统是由BOE(京东方)自主研发设计的。
  “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,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。”BOE(京东方)相关负责人对记者说。导演组要求火炬台要像“钻石般璀璨闪耀”,核心研发团队为此研发出了目前行业内发光面最窄的单像素可控异形显示产品,充分呈现了雪花的线条感和细腻的画面显示效果。
  火炬点燃那一刻,巨型雪花的光芒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BOE(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,同步集控能确保102块双面屏幕实现毫秒级响应。“主路+环路”备份的高冗余控制系统,则确保了火炬台播控系统的超高可靠性。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。
  开幕式上,让演员们“步步生花”的超级地屏——全球最大的8K超高清地面显示系统,则内含虚拟渲染、高清显示等高科技。此次开幕式的舞台地面显示屏整体面积达10393平方米,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,实现100000∶1超高对比度、3840Hz超高刷新率,以及29900x15096超高分辨率。通过搭载超大规模显示模组控制与同步系统,还可实时捕捉演员行进轨迹,实现画面与演员的无缝互动。
  “在长达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下,地面显示系统依然能实现稳定运行,在开幕式当天向世界完美呈现梦幻逼真的科技之美。”开幕式视效总监、视效总制作团队黑弓Blackbow负责人王志鸥说,“在总导演张艺谋带领下,我们历时3年,以数字科技为载体,以传统与创新结合为立意,围绕主火炬台打造璀璨梦幻的冰雪意境,用视觉艺术向世界讲述新时代的中国文化故事。”
  视觉内容的呈现需要与软、硬件技术的高度协同和完美配合,而全球领先的显示技术和智慧系统,让开幕式的创意内容达到了最好的呈现效果。
谷爱凌夺金大跳台幕后的智慧“大脑”
  2月8日,坐落于首钢园区的滑雪大跳台,小将谷爱凌在这里凭借最后一跳完成绝杀,拿下了冬奥会历史上自由式滑雪大跳台的第一枚金牌!
  首钢园区是北京冬奥组委驻地,也是一座5G智慧园区,科技冬奥的风采在这里展现得淋漓尽致。“2018年10月31日,同为北京冬奥会官方合作伙伴的中国联通与首钢集团就签订了战略协议,一起把首钢园区打造成5G示范园区,为冬奥智慧应用提供参考。”中国联通相关负责人对记者说。
  北京冬奥村里的无人配送、无人清扫等业务,被各国运动员传播到世界各地。其实,这些业务最早的示范应用就是在首钢园区实现的。现在,园区已经在远程办公、智慧场馆、移动安防、无人驾驶、高清视频等多个领域实现了5G的广泛应用,中国联通5G智能车联网系统覆盖首钢园区100万平方米以上面积,“5G+感知+定位”的三大核心“绿科技”可实现无人接驳摆渡、无人零售、无人配送等10大业务场景的示范运营。
  从开幕式的恢弘壮丽到赛事的惊心动魄,从场馆的日常运转到新闻的精准传播,这一切的背后,都离不开智慧通信科技的保障。首钢园区内,坐落着中国联通冬奥通信技术运行指挥中心(TTOC),这是冬奥通信的智慧“大脑”,统筹着北京冬奥会两地三赛区全部奥运场馆及设施通信信息网络的调度和服务。
  “从发现问题,到精准定位,再到工作人员赶往现场,整个过程只需要5分钟就可以完成。”中国联通冬奥通信技术运行指挥中心经理刘申申介绍说,通过指挥中心一块18平方米大屏幕上展现的各冬奥场馆的3D图像,技术人员点击鼠标,就可以进入场馆,再点击进入一楼的机房,便可以清晰看到机房每一个端口的情况,实时掌握各场馆的每个细节情况,快速精准解决问题。
  “2008年北京奥运会的转播是标清,2022年北京冬奥会大家看到的都是4K高清的视频转播。”刘申申说。在北京冬奥会和冬残奥会期间,全部赛事的指挥运行网络(OIN)、赛时媒体转播传送网络(BCN)和赛会基础通信服务,都通过奥运通信网络(OTN)这列“高速列车”连接到全部场馆,TTOC正是这趟高速列车的司机。通过为媒体提供更大带宽的服务,将高清晰度的赛场画面传输到千家万户。
  中国联通冬奥办的一位负责人对记者说,奥林匹克转播服务公司(OBS)技术负责人感谢和称赞中国联通的摄像头和网络切片的质量和稳定性,称内容已在主频道播出。
  这背后就是中国联通云转播技术,其实现了转播设备云端化和人员服务远程化,信号采集和制作的部署更为敏捷。5G云转播背包技术可以实现跟随摄像记者的脚步在现场采集画面和实时回传,而记者和运动员即便不在同一空间,也能通过远程无人混采系统最大程度体验“面对面”对话采访。通过云转播技术,还可在“云顶滑雪公园”U型池实现360度自由视角观赛。
“AI冰雪教练”的定制算力
  在高燃的北京冬奥会激励下,从蹒跚学步的萌娃到耄耋之年的老人,更多的人都在跃跃欲试“上冰雪”。不过,对绝大多数想要深度参与滑冰、滑雪等冰上运动的普通人来说,有一个好消息和一个坏消息。坏消息就是想上冰的人太多,教练太少,短时间面对千百万的“新学员”,我国冰雪教练人才储备显然捉襟见肘。好消息是,科技助力的“AI冰雪教练”正要上岗,准备以一当十地帮助初学者练好动作。
  据报道,某大学工程与应用技术研究院下属团队研发的“智能冰上运动训练分析系统”,通过动作识别、检测、分析与追踪等AI技术,实现了为运动员提供训练辅助分析、辅助比赛裁判等智能化应用。该团队表示,未来将建设示范性智能化体育比赛场馆、大众体育智能化示范设施,让广大群众能在冰雪运动中感受“智能化”服务带来的便利。
  “虽然AI冰雪教练正向我们走来,但我们在与前端AI厂商合作中发现,AI教练要上岗,其‘脑力’与‘经验’还需极大提升。”宁畅首席技术官赵雷对记者说,“必须通过定制化算力方案‘补脑’,构建一个智能运动分析系统,来帮助AI冰雪教练上岗。从IT基础设施层面来看,智能运动训练分析系统的构建难点在于数据、网络以及模型。网络传输问题随着5G技术普及已基本解决,但数据以及模型方面仍面临挑战。”
  据介绍,在与国内诸多智能体育项目的合作中,应用方为实现动作更加精准识别、分析,其所需研究的训练数据正快速增长。而要从这些海量数据中挖掘出指导训练的“动作”模型,则需要强大的算力支持。
  “目前在用的训练分析系统的核心模型,都是基于十几名、几十名运动员进行训练的图像数据形成的。如果要实现更大众化的核心模型,则训练数据量必将呈几何级增长。”赵雷说。针对这种需求,宁畅正依托X660 G45等成熟人工智能服务器产品,携手AI应用企业,研发定制化的智慧体育算力平台,为AI教练扩充脑容积。据了解,X660 G45人工智能服务器是专为深度学习训练开发的高性能计算平台,满配8颗GPU,GPU之间采用600GB/s 的NVLink总线高速互联,且可搭配专属200G HDR高速网络和U.2高速缓存,非常适合训练业务场景。
  花样滑冰运动员腾空的0.8秒里,人工智能服务器结合应用,可以就瞬间变化的速度、角度、力量等进行力学数据分析,提出可靠的调整建议。无论冲击、振动、干扰、高温、极寒、霜雾,经过极限测试的服务器均能保证信息的稳定处理。
  精确的计算和可靠的海量存储,不仅能帮助冰雪运动员创造新奇迹,也正在将AI冰雪教练服务大众的愿景变为现实。据赵雷介绍,最快于2022年下半年,AI冰雪教练就能为大众服务了。
首金战衣“不可说”的秘密
  1963年,中国运动员罗致焕穿着一件连体毛衣,为中国拿到了历史上第一枚速滑金牌。
  “那时候,科技助力的因素很少,主要依靠的是运动员个人能力。”国家冬季运动服装装备研发中心主任、北京服装学院教授刘莉对记者说。但现在的赛场上,运动员的成绩除了取决于个人的发挥外,服装性能的高低对运动员至关重要,尤其是在短道速滑、高山滑雪、钢架雪车、跳台滑雪等类型的项目上,各国都在进行面料、风阻、科学性能等方面的“军备竞赛”。
  “现场看比赛太费心脏了,0.01秒都很关键,这0.01秒可能就来自于服装和装备。”刘莉说。她和团队亲临现场不仅是为了观看比赛,作为冬季项目国家队运动员比赛和训练服装国家级研发团队的负责人,她还要在现场随时对运动员服装进行调整。
  2月5日晚,在本届冬奥会短道速滑2000米混合团体接力决赛中,由武大靖、任子威、范可新、曲春雨和张雨婷组成的短道速滑队摘得中国代表团首金。“速滑队运动员战衣的减阻设计、科学性设计是我们做的。中国队的首金验证了0.01秒就可以决定一块奖牌的归属,竞技体育就是这样残酷和富有魅力。”刘莉说,“运动员服装设计中,科学性设计是最难的,各国都有自己不能泄露的保密配方。”
  “为了0.01秒的提升要用上100%的努力。”刘莉介绍说,冬奥备战服装设计的主旨是快、护、暖、美,而竞速类项目比赛服则主打“快”和“护”。比如短道速滑的贴身战衣设计,既要减小风阻提高成绩,又要在风驰电掣、加速超越时如柔软的铠甲般守护运动员安全。她和团队几年前就开始做冬季项目国家队运动员比赛和训练服装的研发。首先是服装减阻面料工艺的研发,需要将服装的肌理、凹坑结构、条纹结构吃透并不断优化。在高水平赛事中哪怕10%的减阻性能,给运动员带来的帮助或许就是决定性的。
  “可以透露的是,我国在气动减阻方面的研发水平是世界一流的。”刘莉介绍,比赛用服的所有数据都会进行反复的风洞测试,孰优孰劣都用数据来说话。
  短道速滑服装的防护也很重要,比赛情况瞬息万变,服装必须有防切割功能。“比如冰刀是有可能切到身体的,这一点在短道的比赛中特别明显。”刘莉说,“尤其是弯道的时候,各种情况都可能发生。因此,比如腋下、小腿、裆部等处都需要做特别防护。”但与此同时,为了减少风阻保证速度,又要求面料轻薄柔软,这些矛盾的要求,导致研发难度非常大。
  不过,他们做到了。刘莉说:“两年的日夜拼搏,减阻科技加上完美生产,促成了今日的‘龙服’。”
沉浸式观赛的科技升级
  “我的眼睛就是尺,你不用看回放!”短道速滑比赛时,新晋“金牌解说”王濛的金句让观众哈哈大笑。
  对观众来说,自己直接看回放,这在以前是不可能实现的。但如今,在科技力量的帮助下,回放算个啥?像素级、沉浸式、云包厢、子弹时间……想怎么看就怎么看。作为北京冬奥会官方转播商,中国移动咪咕不仅用内容上的“排兵布阵”满足用户需求,更以科技助力冬奥,升级用户的观赛体验。通过全场次赛事实时直播与回看,让科技与体育碰撞出奇妙的火花。
  在观赛科技运用方面,咪咕上线了5G+4K/8K、HDR Vivid、5G+VR/ XR等超高清技术,让“像素级”的赛事细节尽收眼底。北京移动IPTV赛前就开放市民申请试用8K IPTV测试产品,这是全国首个宽带电视支持8K的播放项目,可以提供超高清冬奥直播服务,为不能到场的观众提供沉浸式观赛体验。
  被誉为“观赛神器”的咪咕视频多视角多屏同看功能持续在线,观众可以同屏观看最多四路的赛事直播,不用来回切换也不会错过任何一个精彩瞬间。已经成熟应用的云包厢、云呐喊、云打call等交互观赛“黑科技”,在疫情防控期间显得尤为有用,在家连线亲友,就可以享受“在一起边聊边看”的乐趣。
  运用了AR虚拟技术的咪咕演播室内,通过虚拟VIZRT技术,展现冬奥项目的独特角度,科技感和未来感十足。以刚刚夺金的人气运动员谷爱凌为原型打造的超写实数智达人Meet GU,也作为嘉宾走进演播室。
  在科技手段的帮助下,互动观赛变得更加有趣。比如2月2日中国冰壶队首战打响后,平台热搜频频,#原来冰壶比赛现场商量这么大声#更是让网友感叹“奇怪的知识又增加了”。原来,通过咪咕视频,直接可以将听现场原声的直播视角改名为“喊多大声?戳这里”,充满趣味。
  错过直播也不要紧,赛场内的精彩通过四大热门项目专题页、视频彩铃专区、前方内容专区等热点板块呈现。赛场外的新闻花絮,则通过任意大小屏、三大轮播频道等方式,呈现给错过直播的观众。
  听不懂外语也没关系,音频云AI字幕和AVS3编解码标准,实现了冬奥赛场上最高效率的内容转化与即时传达。同时,360度环拍技术创新性地引入了内容分析、人物识别跟踪、三位数字重建、剪辑合成渲染等“智作”技术,克服了传统技术对于空间与设备的限制,让观众能够全方位、无死角观看冬奥赛事,加深沉浸式观赛体验。

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