▎北京冬奧會(huì)“黑科技”起底，看得見(jiàn)的“智能化”來(lái)臨。

2月4日晚，2022年北京冬奧會(huì)開(kāi)幕式圓滿舉行，在這立春時(shí)節(jié)，不僅向世界人民奉獻(xiàn)了一場(chǎng)無(wú)與倫比的視覺(jué)盛宴，也展示了空靈、現(xiàn)代、科技的中國(guó)式浪漫。絢爛多彩的地面光影、冰立方“雕刻”成的冰五環(huán)、璀璨閃耀的雪花形主火炬臺(tái)，燃爆了現(xiàn)場(chǎng)，也激發(fā)了屏幕前觀眾的強(qiáng)烈好奇心。這些炫酷又新奇的效果，是如何實(shí)現(xiàn)的呢？同時(shí)，在“疫情”這個(gè)不穩(wěn)定因素干擾下，北京冬奧組委是如何籌備這場(chǎng)冬季的體育盛會(huì)，做好雙奧之城的服務(wù)工作？我們一起盤點(diǎn)冬奧會(huì)的“黑科技”。

空靈而浪漫的北京冬奧會(huì)開(kāi)幕式

北京冬奧會(huì)開(kāi)幕式全程都使用了數(shù)字表演與仿真技術(shù)，在虛擬的鳥巢（國(guó)家體育場(chǎng)）先模擬呈現(xiàn)，最后才落地到現(xiàn)實(shí)世界中，并通過(guò)綜合運(yùn)用人工智能、5G、AR、裸眼3D和云計(jì)算等多種技術(shù)，并全球首次規(guī)?；瘧?yīng)用8K技術(shù)進(jìn)行開(kāi)幕式直播和重點(diǎn)賽事報(bào)道，全方位呈現(xiàn)一場(chǎng)身臨其境的冰雪視覺(jué)盛宴。

流光溢彩的舞臺(tái)是全球最大的8K超高清地面顯示系統(tǒng)

開(kāi)幕式上，流光溢彩的舞臺(tái)與演員表演交相輝映，實(shí)時(shí)互動(dòng)。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。

無(wú)論是綠意盎然、預(yù)示萬(wàn)物復(fù)蘇的立春節(jié)氣表演，還是與地屏“變化“出的一朵蒲公英，或是從一滴冰藍(lán)色水墨從天而降幻化而來(lái)的傾瀉而下、奔騰而來(lái)的黃河之水，都源自京東方集團(tuán)（BOE）的8K超高清顯示技術(shù)。

據(jù)了解，此次開(kāi)幕式的舞臺(tái)地面是目前全球最大的8K超高清地面顯示系統(tǒng)，整體面積達(dá)10393平方米，由42000塊小屏組成，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，可實(shí)現(xiàn)100000:1超高對(duì)比度、3840Hz超高刷新率，以及29900x15096超高分辨率的超高清絢麗畫面。

通過(guò)搭載超大規(guī)模顯示模組控制與同步系統(tǒng)，地面顯示系統(tǒng)還可實(shí)時(shí)捕捉演員行進(jìn)軌跡，實(shí)現(xiàn)畫面與演員的無(wú)縫互動(dòng)。

而展現(xiàn)“黃河之水天上來(lái)”的豎屏是一塊近60米高、20米寬的LED屏，名為“冰瀑”。要在平地豎起這樣一塊大屏，一大考驗(yàn)是大風(fēng)，秋冬季節(jié)的場(chǎng)內(nèi)風(fēng)速足以將屏幕撕爛，為此技術(shù)團(tuán)隊(duì)記錄了一兩百種風(fēng)況來(lái)攻堅(jiān)這一技術(shù)難題。

3DAT技術(shù)展現(xiàn)算法的星光

東京奧運(yùn)會(huì)上，英特爾的3DAT曾被應(yīng)用于田徑比賽中，以增強(qiáng)觀賽體驗(yàn)。2022北京冬奧會(huì)上，第一次在世界級(jí)的大會(huì)（表演）上采用3DAT這種實(shí)時(shí)捕捉的技術(shù)。

根據(jù)英特爾3DAT項(xiàng)目負(fù)責(zé)人介紹，在“鳥巢”6層看臺(tái)上，部署有兩套一組、共兩組攝像機(jī)，它們實(shí)時(shí)捕捉場(chǎng)內(nèi)信號(hào)，把演員的圖像傳回機(jī)房，通過(guò)計(jì)算機(jī)視覺(jué)和人工智能算法，把每位演員在場(chǎng)內(nèi)的位置提取出來(lái)。

位置坐標(biāo)通過(guò)英特爾的機(jī)房，傳到AI實(shí)時(shí)特效的渲染服務(wù)器上，由北京電影學(xué)院團(tuán)隊(duì)進(jìn)行處理，呈現(xiàn)美術(shù)效果，再實(shí)時(shí)反饋到地屏上。

在《雪花》節(jié)目中，超過(guò)600多位小朋友揮舞著和平鴿燈童聲合唱，使得每位孩子腳下的雪花都如影隨形。這是世界上首次對(duì)超過(guò)600人進(jìn)行集體實(shí)時(shí)人工智能動(dòng)作捕捉、渲染。

渲染服務(wù)器底層是人工智能算法。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(guò)幾萬(wàn)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(guò)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。這套渲染系統(tǒng)幾乎是零延時(shí)的，與現(xiàn)場(chǎng)演員的表演精準(zhǔn)耦合，演員和地面線條之間實(shí)現(xiàn)了互動(dòng)，算法因此閃耀出星光。

激光雕刻，冰立方破冰成奧運(yùn)五環(huán)

破冰，寓意著打破隔閡，互相走近，大家融為一體。

冰立方破冰，不過(guò)僅僅43秒。但在這個(gè)虛實(shí)結(jié)合的奇幻場(chǎng)景背后，實(shí)質(zhì)是激光與3D視效結(jié)合的效果。

通體冰瑩的冰立方長(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”，底部的五環(huán)緩緩上升，冰立方四面的LED屏一邊緩緩下降，一邊播放冰渣四濺的三維視覺(jué)效果，虛實(shí)結(jié)合，就形成了五環(huán)被一點(diǎn)點(diǎn)“雕刻”出來(lái)的視覺(jué)效果。這個(gè)效果的實(shí)現(xiàn)，需要精確的時(shí)間控制，背后是開(kāi)幕式的一個(gè)“時(shí)間軸”，所有的設(shè)備運(yùn)動(dòng)都是跟著時(shí)間軸去運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到分秒不差，才呈現(xiàn)出整場(chǎng)演出的精彩。

此外，冰立方的升降定位也非常有難度?？傊亓窟_(dá)400噸的冰立方，升降重量達(dá)180噸，大約是一輛小汽車重量的120倍，它的基坑尺寸僅有84m x 42m x 10m，要實(shí)現(xiàn)的升降載荷超過(guò)了一般劇院大型升降臺(tái)的8倍，是整個(gè)開(kāi)閉幕式最大功率的驅(qū)動(dòng)設(shè)備。負(fù)責(zé)冬奧開(kāi)幕式舞臺(tái)總承的長(zhǎng)征天民研制團(tuán)隊(duì)，在場(chǎng)地受限的情況下，通過(guò)精確控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)16條鏈條、16條鋼絲繩組成的4套同步傳動(dòng)單元，讓冰立方的升降定位精度控制在±1mm。

奧運(yùn)五環(huán)的驚艷亮相，還離不開(kāi)航天技術(shù)的支撐。據(jù)悉，五環(huán)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是異形、大跨距、低剛度，為保證外觀美觀，五環(huán)采用內(nèi)部供電方式。奧運(yùn)五環(huán)的設(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，采用航天電池為五環(huán)供電，讓奧運(yùn)五環(huán)既堅(jiān)又輕，通透完美。

雪花形主火炬臺(tái)，璀璨閃耀

雪花形態(tài)的主火炬臺(tái)直徑14.89米，由96塊小雪花形狀和6塊橄欖枝形狀的LED雙面屏組成，上面嵌著超55萬(wàn)顆LED燈珠，每個(gè)LED燈珠都由驅(qū)動(dòng)芯片的單一信道獨(dú)立控制。其整體硬件支撐和軟件系統(tǒng)，由京東方集團(tuán)研發(fā)設(shè)計(jì)。

為實(shí)現(xiàn)導(dǎo)演組火炬臺(tái)要像“鉆石般璀璨閃耀”的創(chuàng)意理念，京東方核心研發(fā)團(tuán)隊(duì)通過(guò)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(kāi)來(lái)?？焖僮儞Q、完美同步的顯示畫面背后，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(guò)采用LoRa（長(zhǎng)距離無(wú)線通信技術(shù)）低延遲控制系統(tǒng)搭配同步播放時(shí)間校正技術(shù)，進(jìn)一步確保視頻畫面完美協(xié)同。

數(shù)字化技術(shù)賦能“科技冬奧”

隨著2月4日晚北京冬奧會(huì)的正式開(kāi)幕，三個(gè)冬奧賽區(qū)進(jìn)入密集賽程。為保證整個(gè)賽事的運(yùn)行，人工智能、云計(jì)算、數(shù)字孿生技術(shù)等各種數(shù)字化技術(shù)已經(jīng)在大規(guī)模地應(yīng)用。同時(shí)，還能發(fā)現(xiàn)很多“黑科技”，比如像創(chuàng)可貼一樣大小的“體溫貼”、能夠監(jiān)測(cè)睡眠、自動(dòng)調(diào)節(jié)的智能床以及無(wú)處不在的智能無(wú)人化產(chǎn)品。

沒(méi)有廚師和服務(wù)員的智慧餐廳

本屆冬奧會(huì)的主媒體中心，“智慧餐廳”除了為各國(guó)運(yùn)動(dòng)員及賽事工作人員提供能量補(bǔ)充和可口飯菜，還因其“無(wú)人化”在社交平臺(tái)廣為傳播。這個(gè)特殊的餐廳里，從菜肴的制作，再到配送上桌，都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了“無(wú)人化”，沒(méi)有“傳統(tǒng)”的廚師和服務(wù)員，而是120臺(tái)機(jī)器人完成餐廳的烹飪和服務(wù)工作。

面積約3680平米的餐廳內(nèi)，頂部鋪設(shè)了大量的云軌，這些都是用于上菜的“送餐員”，在檔口區(qū)點(diǎn)完菜以后，只需要坐等美食從頂部的云軌上下降至餐桌即可。智慧餐廳的無(wú)人化大幅減少了防疫工作量并提升了配餐的效率。以漢堡包制作為例，智能漢堡機(jī)從加熱面包、現(xiàn)煎肉餅到配搭生菜、醬汁，全部由烹飪機(jī)器人自主完成，漢堡包就像流水線上的產(chǎn)品一樣，以統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)快速生產(chǎn)，每20秒就能做出一個(gè)漢堡包，既保證口味，也提升配餐效率。

無(wú)人化帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)也很明顯，智慧餐廳除了提供早、中、晚三個(gè)集中就餐時(shí)間的餐食以外，還具備24小時(shí)全天候營(yíng)業(yè)的能力。在冬奧會(huì)舉辦期間，所有機(jī)器均處于開(kāi)機(jī)狀態(tài)，無(wú)論何時(shí)進(jìn)入餐廳，都能吃到現(xiàn)做的食物，像下午茶、夜宵這種需求也高效滿足。

安保、配送、消殺全面無(wú)人化

如今在生活中的很多場(chǎng)景都能看到服務(wù)機(jī)器人的身影，比如酒店中部署的配送機(jī)器人、商場(chǎng)內(nèi)具備的語(yǔ)音服務(wù)機(jī)器人等，這些機(jī)器人通常出現(xiàn)在單一應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)解決重復(fù)性工作。這屆冬奧會(huì)的機(jī)器人應(yīng)用更廣泛，像一個(gè)“機(jī)器人大集結(jié)”，諸如安保巡邏、無(wú)接觸配送、殺菌消毒，都由智能機(jī)器人完成。

在體育場(chǎng)館內(nèi)，安保機(jī)器人全天候以智能線路對(duì)場(chǎng)館進(jìn)行巡邏，并通過(guò)攝像頭記錄場(chǎng)館里的動(dòng)向。與傳統(tǒng)機(jī)器人只遵循既定路線的技術(shù)方案相比，新一代的機(jī)器人都配備了ToF傳感器、雷達(dá)以及智能避障系統(tǒng)，當(dāng)遇到有人、物阻擋時(shí)，會(huì)自動(dòng)剎?；蛘哌x擇繞路。場(chǎng)館內(nèi)，還會(huì)有殺菌機(jī)器人進(jìn)行定時(shí)消殺作業(yè)，在避免人員相互接觸的同時(shí)，也能保證殺菌作業(yè)的效率和持續(xù)性。此外，冬奧會(huì)上還出現(xiàn)了移動(dòng)測(cè)溫機(jī)器人大幅提高了人員測(cè)溫管理效率，與傳統(tǒng)的固定測(cè)溫相比，它可以靈活部署，并能實(shí)現(xiàn)流動(dòng)控制。

智能床確保睡眠質(zhì)量

冬奧會(huì)首次在住宿場(chǎng)所提供“智能床”，雖然從外觀上來(lái)看，它與普通的單人床沒(méi)有太大的區(qū)別，但是從材料應(yīng)用到功能控制，智能床都有很多創(chuàng)新。

智能床的床墊采用記憶棉材質(zhì)，并在內(nèi)部增加了傳感器，可對(duì)睡眠狀態(tài)進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)；還配備了獨(dú)立的遙控器，可對(duì)床頭的抬升角度進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而適配平躺、依坐等多種姿勢(shì)。

如果你是一個(gè)容易賴床的起床困難戶，智能床還提供了鬧鐘功能，與普通鬧鐘聲音喚醒的方式不同，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)間后，床頭會(huì)自動(dòng)抬起，從而達(dá)到喚醒目的。晚上睡著時(shí)，智能床還會(huì)對(duì)人的鼾聲進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)識(shí)別到鼾聲后，會(huì)自動(dòng)調(diào)整枕頭的高度。

集定位、報(bào)警于一體的“體溫貼”

被譽(yù)為“防疫神器”的體溫貼，外觀上像創(chuàng)可貼，其實(shí)是內(nèi)置芯片的無(wú)線電子測(cè)溫計(jì)，得益于小巧的身材，這款體溫貼可以直接貼在腋下，保證了體溫監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性。

據(jù)介紹，體溫貼檢測(cè)體溫誤差在0.1～0.2℃，可通過(guò)手機(jī)APP綁定，遠(yuǎn)程將測(cè)量的體溫?cái)?shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)后臺(tái)。系統(tǒng)每3秒采集一次體溫?cái)?shù)據(jù)，一旦超過(guò)37.3℃，就會(huì)自動(dòng)向防疫人員報(bào)警，結(jié)合其內(nèi)置的定位功能，能夠方便防疫人員快速找到體溫異常的人員。

除了能夠?qū)崟r(shí)進(jìn)行測(cè)溫，針對(duì)場(chǎng)館運(yùn)行的需要，體溫貼還可進(jìn)行考勤出入、人員定位等功能，不光能記錄相關(guān)人員的行動(dòng)路線，掌握體溫異常者的接觸人群，還能精準(zhǔn)抓取疫情傳播途徑。

轉(zhuǎn)播上云，近距離體驗(yàn)8K視頻

8K是當(dāng)前視頻顯示技術(shù)的最高標(biāo)準(zhǔn)。本次冬奧會(huì)期間，北京使用了8K技術(shù)直播開(kāi)幕式及重要體育賽事，這是全球首次規(guī)模化應(yīng)用8K技術(shù)進(jìn)行賽事報(bào)道，將帶來(lái)超過(guò)6000小時(shí)的轉(zhuǎn)播內(nèi)容。

目前北京全市已建成全球最大的城市級(jí)8K播放體系，包括20塊8K超高清大屏和200臺(tái)大尺寸8K電視機(jī)，8K電視機(jī)包括75英寸、110英寸兩種。這些8K顯示終端，已部署于涵蓋國(guó)家大劇院、亦莊大族廣場(chǎng)等公共空間；清華大學(xué)等知名高校、國(guó)家體育場(chǎng)等賽事場(chǎng)館、城市副中心等社區(qū)、咪咕咖啡等商業(yè)場(chǎng)所。

為打通8K視頻直播技術(shù)鏈條，北京相關(guān)單位還研發(fā)了“5G＋8K”轉(zhuǎn)播車，可實(shí)現(xiàn)8K視頻的實(shí)時(shí)直播，從而使8K技術(shù)真正落地應(yīng)用。?

本屆北京冬奧會(huì)的轉(zhuǎn)播將全部上云，這意味著奧運(yùn)轉(zhuǎn)播將不再僅僅依賴衛(wèi)星傳輸，也可以通過(guò)奧運(yùn)轉(zhuǎn)播云向全球傳輸信號(hào)。在云端接收直播信號(hào)，除了能夠減少場(chǎng)地搭建、設(shè)備運(yùn)輸?shù)认牡娜肆ξ锪?，還方便媒體進(jìn)行遠(yuǎn)程直播、精彩回放、制作特效視頻和內(nèi)容集錦，此外，通過(guò)轉(zhuǎn)播云，還能實(shí)現(xiàn)很多新奇的賽事觀看方式。比如此前只能出現(xiàn)在影視作品中特效“子彈時(shí)間”鏡頭，冬奧會(huì)上就可以通過(guò)轉(zhuǎn)播云的實(shí)時(shí)處理，呈現(xiàn)出類似效果。今年冬奧會(huì)，用戶還有望通過(guò)轉(zhuǎn)播云，體驗(yàn)“高自由視角觀賽”，借助幾十路高清畫面實(shí)時(shí)傳輸，再由智能算法進(jìn)行合成和建模，從而讓觀賽的攝像機(jī)角度從固定視角變成立體視角，實(shí)現(xiàn)在不同賽場(chǎng)角度進(jìn)行實(shí)時(shí)切換。

今年冬奧會(huì)，不僅讓滑雪、冰球、滑冰等運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目走進(jìn)大眾的視野，同時(shí)在體育場(chǎng)館、住宿場(chǎng)所，推出了能夠提升日常體驗(yàn)感的各種科技好物，相信之后這些新興智能硬件產(chǎn)品會(huì)在冬奧會(huì)后快速普及。