冬奥黑科技——“雪花”主火炬台、会发光的舞台一文读懂北京冬奥开幕式

杨清清

2022年2月4日晚间，北京冬奥会的开幕式注定不同凡响。

全球最大的8K超高清地面显示系统、橄榄枝环绕的巨型“雪花”形主火炬台、人工智能捕捉……在冬奥会这场融合数字科技与美学创新，极富科技感、立体感、动态感、唯美感和体验感的全新视觉盛宴中，科技元素在其中惊艳亮场。

这些科技元素背后都有哪些秘密？让我们来一起揭晓。

“雪花”主火炬台

开幕式上，最受瞩目的，无疑是巨型“雪花”形主火炬台。当闪耀着晶莹剔透的光芒缓缓升空，伴随圣火点亮，将整个开幕式气氛推向高潮。

21世纪经济报道记者了解到，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。

据介绍，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。

为实现导演组火炬台要像“钻石般璀璨闪耀”的创意理念，京东方核心研发团队通过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。

而为包括这个系统在内的整个舞台装置运行提供技术支持和安全保障的，是中国航天科技集团的团队，“他们确实是拿我们国家火箭发射和运行太空站的方式，来运行整个开幕式的舞台装置。”北京冬奥组委开闭幕式工作部部长、国家体育场运行团队主任常宇对媒体说。

会发光的舞台

开幕式上流光溢彩的舞台与演员表演交相辉映，实时互动，同样成为了关注的焦点。

据了解，此次开幕式的舞台地面是目前全球最大的8K超高清地面显示系统，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，可实现100000：1超高对比度、3840Hz超高刷新率，以及29900×15096超高分辨率的超高清绚丽画面。

通过搭载京东方自主研发的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。

需要注意的是，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，地面显示系统依然能实现稳定运行，由此可见其稳定性与可靠性。

“我们历时三年，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，”开幕式视效总监、视效总制作团队黑弓Blackbow负责人王志鸥表示，而这些视觉内容的呈现需要与硬件技术的高度协同和完美配合。全球领先的显示技术和智慧系统，则让开幕式的创意内容达到了最好的呈现效果。

《雪花》背后的AI技术

冬奥开幕式中，《雪花》这一节目令人印象深刻。漫天流动的风雪在滑冰运动员的脚下实时消散、600多个孩子如晶莹的雪花在舞台上欢笑嬉戏。

这些令人印象深刻的画面，是人工智能与艺术设计的完美融合。架设在国家体育场6层的4台高清摄像机拍摄到孩子们的实时位置与动作后，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，再将生成的艺术形象呈现在地面的LED大屏上。这个传递与反馈的过程以毫秒计，且以强大算力确保演员与大屏中艺术形象互动的实时性与流畅性。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。

同样的技术，也应用在了《致敬人民》一节里。通过演员与现场铺设的大屏实现实时互动，达到了仅靠排练无法达成的流畅效果，将唯美艺术和奥林匹克精神传递给世界。

之所以能够实现这样炫酷的节目效果，是英特尔以基于其至强可扩展处理器的3DAT技术，联合北京电影学院等第三方专业团队定制开发了“基于人工智能技术的演出实时特效系统”。即使是在灯光很暗的夜里，视频也能准确识别出孩子们的位置与动作。值得一提的是，据分导演介绍，举着和平鸽造型的孩子们在地面的奔跑走动是随意、放松的，而不是整齐划一编排的。

据介绍，在覆盖范围上，英特尔依赖于先进的AI算法专门设计开发了多个人体检测AI模型，可以稳定精准识别场中上百名演員，最终利用多相机标定结果实时输出他们的真实位置信息，只采用了4台摄像机就做到了覆盖全场并完成信息采集。

在实时性上，摄像机将采集到的数据信号，通过光纤传输到国家体育场内搭载了第三代英特尔至强可扩展处理器的边缘计算系统上，它的强大算力可满足实时、大量、精准度要求高的图形、影像处理和3D建模、数据分析需求。

而在传输效率上，“基于人工智能技术的演出实时特效系统”通过英特尔OpenVINO视觉工具套件进行开发，通过Intel DL Boost技术使能，进而实现精准、流畅、实时的视频数据读取和处理，从图像采集、识别到检测和处理，只需要不到几十毫秒的时间。

“我不想把科技定义成艺术的辅助者，它越来越多地成为了艺术的重要组成部分。”北京冬奥会和冬残奥会开闭幕式总导演张艺谋从艺术创作的角度肯定了创新技术的作用，“就像冬奥会开幕式中的人与‘湖面’、‘雪花’的互动，这种流畅的效果不是仅靠反复排练就能达到的，而创新技术帮我们实现了创意，它让艺术发挥更大魅力。”

开幕式通畅转播

开幕式无疑是一场精彩绝伦的视听盛宴。全球观众能够欣赏到这样的冬奥盛事，也离不开强有力、高可靠的通信网络服务。

据中国联通方面介绍，开幕式通信保障任务涉及固定通信、移动通信、焰火燃放、应急通信、公网对讲、安检大棚、视频转播（OBS）、5G创新等8个专项，以及指挥部日常办公通信服务保障。

就此，中国联通确保所有节点联络光缆均采用双路由双上联，保障各类专线471条、固定电话及无线固话115部、公网对讲（POC）终端241台、WiFi点位495个、基站85个、室分点位895个、OTN网络点位1692个、 OIN网络点位301个，综合布线3032条。

同时，中国联通开通应急通信车2辆，铺设各类型临时光缆45余公里、马道1800余块，并对长途骨干网光缆、央视图像视频传送光缆、承载冬奥会重保大客户业务光缆等管线设备实施重点保障，累计巡查光缆900条，共计6000余公里。

据了解，本次开幕式中国联通共出动各类保障人员3.12万人，保障车辆8883辆，确保活动期间通信畅通。

鸟巢插上“数字羽翼”

作为北京2022年冬奥会开幕式举办场馆，鸟巢在2月4日晚间吸引着全球的目光。而这样的一个重要场馆，已经经过了精心部署，实现5G全覆盖。

在开幕式上，联通5G网络满足了现场观众、演职人员近4万人在线收发短视频、视频通话、直播等业务，同时满足场外观众沉浸式直播体验需求。

此外，中国联通焰火保障团队历经6个月的准备、数百小时的测试，在4次全要素演练及开幕式正式保障中，保障人员在低温环境现场值守累计时长达64小时。

移网团队创新采用了“分布式大规模天线技术”“空频多维5G能力融合”“载波聚合”“全面的SA网络”“5G切片”等八大“黑科技”，为鸟巢打造了全面覆盖极致容量的先进5G网络，使其5G能力相比4G提升了20倍以上，完全满足场芯运动员5G网络体验及全场数万名观众的用网要求。

值得注意的是，本次冬奧会除了全场景移动视频直播外，诸多媒体通过采用中国联通5G网络切片，可随时随地做到通讯信号接入，实现了开幕式现场照片及视频的实时回传，使鸟巢成为真正的5G千兆场馆。

（文章来源21世纪经济报道，图片来源央视画面和中国联通官网）