巨型“雪花”主火炬臺、超過1萬平方米的光影地屏、60米高的冰瀑屏、三維運動追蹤技術……借助電子信息技術和產(chǎn)品，北京為世界奉上了一場融合科技感、體驗感、唯美感的視聽盛宴。這場美輪美奐開幕式的完美呈現(xiàn)，離不開LED屏幕、超高清視頻、三維仿真技術等科技創(chuàng)新的“鼎力相助”。

萬平巨型光影地屏占據(jù)C位

光電顯示產(chǎn)品的大量應用打造了一個流光溢彩的開幕式。其中，開幕式地屏配合節(jié)目的進行不斷變換著畫面，時而細膩，時而空曠，占據(jù)了絕對的C位。開幕式視效總監(jiān)王志鷗在接受媒體采訪時對其贊不絕口：“如今這塊地屏成為奧運史上最大的‘冰面’，也是開幕式最大亮點之一，展現(xiàn)出中國科技和演藝技術的迅猛發(fā)展。”

據(jù)記者了解，此次開幕式的舞臺地面整體面積超過10000平方米，是目前全球最大的8K超高清地面顯示系統(tǒng)，采用多個8K+級分辨率的畫面融合技術，超大規(guī)模的光學校正算法可對每個顯示畫面進行像素點級的光學校正，可實現(xiàn)100000:1超高對比度、3840Hz超高刷新率，以及29900x15096超高分辨率的超高清絢麗畫面。在長達5個月的高強度排演及冬季零下30攝氏度的極端低溫雨雪天氣下，地面顯示系統(tǒng)依然能實現(xiàn)穩(wěn)定運行，在開幕式當天向世界完美呈現(xiàn)夢幻逼真的科技之美。

巨型“雪花”形主火炬臺熠熠生輝

踐行低碳、環(huán)保理念，本屆北京冬奧會創(chuàng)新采用奧運火炬代替主火炬點燃的儀式。在兩位運動員將奧運火炬放進雪花形態(tài)主火炬臺時，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的璀璨光芒，快速變換。巨型雪花型主火炬臺閃耀著晶瑩剔透的光芒緩緩升空，將整個開幕式氣氛推向高潮。

記者了解到，“雪花”直徑達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，采用雙面鏤空設計，嵌有55萬余顆LED燈珠，每一顆燈珠都由驅(qū)動芯片的單一信道獨立控制。

據(jù)介紹，主火炬臺的硬件支撐和軟件系統(tǒng)由BOE（京東方）自主研發(fā)設計。團隊成員通過500多張設計圖紙和近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)雪花的線條感和細膩的畫面顯示效果，成功將導演組的藝術創(chuàng)意變?yōu)楝F(xiàn)實。

冰立方“雕刻”冰雪五環(huán)惟妙惟肖

在開幕式的“冰雪五環(huán)”章節(jié)中，由“冰立方”雕刻而來的冰雪五環(huán)環(huán)節(jié)令人印象深刻。冰立方破冰的43 秒虛實結合的演出凝聚了數(shù)百人的科技智慧。

北京長征天民專項團隊解釋稱，設計團隊通過利用三維虛擬設計、演出視覺效果渲染對比、半實物仿真技術等方式，降低了五環(huán)展示環(huán)境設計過程中的實物投產(chǎn)成本。據(jù)悉，五環(huán)的結構特點是異形、大跨距、低剛度，其設計與火箭研制異曲同工。長征天民參照航天結構設計的一些方法，以鋁合金桁架結構為骨骼，以LED顯示屏為衣服，以擴散板為外套，讓奧運五環(huán)也跟火箭的箭體一樣既堅又輕。

“‘雕刻’的視覺是在激光與冰立方3D視效的結合下產(chǎn)生的?！遍_幕式LED供應商利亞德集團董事長李軍介紹。冰立方長22米、寬7米、高10米，是由LED屏組成的。奧運五環(huán)亮相時，位于看臺4層的激光照射在冰立方上，對冰立方進行“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，一邊播放冰碴四濺的三維視覺效果，三方面完美配合，就形成了五環(huán)被一點點“雕刻”出來的視覺效果。

虛擬仿真系統(tǒng)是幕后的隱形英雄

作為一項復雜的系統(tǒng)工程，冬奧會開幕式設置了16個環(huán)節(jié)，涉及演員約3000名、工作人員和觀眾30000余名。為保證冬奧會順利進行和演出效果的完美呈現(xiàn)，北京理工大學計算機學院數(shù)字表演與仿真技術團隊基于原創(chuàng)的“智能化創(chuàng)編排演一體化”系統(tǒng)，打造了冬奧開幕式仿真系統(tǒng)。

“我們通過三維仿真技術，模擬出冬奧會開幕式全流程，對演員、燈光、音樂、煙花、奧運火炬，甚至轉(zhuǎn)播機位等全要素進行全方位‘排兵布陣’。這個平臺相當于電影預演系統(tǒng)，幫助導演團隊等直觀了解開幕式的整體效果。”數(shù)字表演與仿真技術團隊負責人、北理工計算機學院丁剛毅教授介紹說。

開幕式系統(tǒng)仿真已經(jīng)精確到開幕式的每分每秒，甚至精確到每一位演員的位置、動作步伐速度。例如，北理工團隊成員，對《立春》節(jié)目中的每一位演員的動作效果逐一進行了仿真，為每一位表演者提供了“定制”表演手冊，將節(jié)目細節(jié)一一標注清晰，對節(jié)目效果進行了上萬次修改，助力節(jié)目呈現(xiàn)最佳效果。

據(jù)介紹，在2月4日開幕式隆重舉行之前，開幕式已經(jīng)在仿真系統(tǒng)上排演了約12次。冬奧開幕式仿真系統(tǒng)為開幕式的策劃、設計和排練提供了有力的科技支撐。

三維運動追蹤技術確保表演0失誤

伴隨著音樂，運動員們在冰雪中“暢游”，所到之處瞬間“冰雪消融”，風雪特效與運動員仿佛融為一體。開幕式上“雪花”表演環(huán)節(jié)的壯觀場景，令全球觀眾驚嘆。

借助AI算法以及3DAT三維運動員追蹤技術協(xié)助，開幕式僅依靠4臺攝像機就覆蓋了全場，并實現(xiàn)演員與現(xiàn)場鋪設的大屏實時互動，將唯美藝術和奧林匹克精神傳遞給了世界。

“目前光學動捕或慣性動捕相關技術已經(jīng)相對成熟，國內(nèi)外已經(jīng)有很多公司在提供相關的商業(yè)服務。然而，基于計算機視覺的人體動捕技術還處于學術研究階段，目前市場上與此有關的商用產(chǎn)品也很少?，F(xiàn)有的視覺動捕技術也存在人體姿態(tài)跟蹤的精度不高、空間定位不穩(wěn)定、易出現(xiàn)人體姿態(tài)結果異常等問題。”英特爾研發(fā)人員向《中國電子報》記者表示。

據(jù)了解，為了達到“暢游”特效0失誤、提高數(shù)據(jù)信號傳輸實時性以及傳輸效率，英特爾團隊克服了重重困難。例如，在設計算法時，要盡可能避免對錯誤姿態(tài)或不合理姿態(tài)的輸出，利用前后幀視頻運動信息增加時空一致性，減少時序抖動。在視頻圖像和三維數(shù)據(jù)中，要參考人體運動的相關知識，使AI模型具備從圖像到三維空間的推理能力。最后，再利用算法強大的糾錯能力，從嵌入人體運動學及動力學等方面對信息進行約束，從而保證最終輸出人體運動信息準確無誤。

此外，記者了解到，除開幕式中的亮相以外，3DAT技術還被應用于運動員的訓練、比賽、賽后分析等應用中。例如，3DAT解決方案能夠?qū)⑦\動視頻數(shù)據(jù)以每秒60幀的速度發(fā)送到云端，在若干秒計算中實時處理、校驗、統(tǒng)計和分析復雜而龐大的訓練數(shù)據(jù)信息，生成運動軌跡和運動員骨骼分析報告和圖表，為運動員訓練和教練員指導提供詳細概述，幫助運動員釋放全部運動潛力。 

（作者：王偉 沈叢）