冬奥数字科技美学

　　2月4日，立春节气，2022年北京冬奥会正式开幕！
　　秉承简约、安全、精彩的主旨，这场不到200分钟的开幕式，空灵而又浪漫，实现了理念创新与科技力量的完美结合，再次惊艳全球，冬奥会开幕式相关词条迅速霸屏微博热搜榜单。
　　张艺谋等主创团队的理念创新背后，是燃料动能、屏幕显示、人工智能、5G、云计算、边缘计算、VRAR、裸眼3D等数十种创新数字科技手段的支撑，让我们一起看看这些魔法般震撼人心的数字科技美学。
　　奥运史上首次呈现的微火火炬
　　航天级氢能技术低碳又安全
　　前所未有的点火仪式创造奥运历史，这是奥运历史上首次呈现的以低碳绿色环保为核心原则打造的微火火炬。总导演张艺谋说：点火的方式乃至火炬台的方式，是我们最大胆的一个设计和变革，百年奥运史上还没有出现过。
　　2008年北京奥运会，中国体操运动员李宁空中飞人点燃火炬。据中国青年报报道，当时李宁点燃的火炬一小时大概消耗5000立方米燃气，为了维持它的巨大火焰，鸟巢专门配了一个燃气站，日夜不停地为它输送燃料。熊熊燃烧的大火当然是人类奥运精神的体现，但它环保吗？张艺谋说。也因此，北京冬奥会的主创团队开始想怎样把火焰变小，如何更环保。
　　最终的方案是，主火炬就是最后一棒火炬，是微火火炬。同时，北京冬奥会首次使用更清洁的氢能作为火炬燃料，这是由中国石化燕山石化提供的氢气，内部的燃烧装置则由航天六院北京11所及101所基于液体火箭发动机的氢能技术联合设计制造。此外，火炬外壳采用了中国石化上海石化研发的碳纤维复合材料，解决了火炬氢燃料燃烧时耐高温的技术难题。
　　航天五院508所也运用了航天器回收着陆试验场构建模拟主火炬的试验环境，为确保点火仪式的各个环节安全、可靠、顺畅作出了重要贡献。
　　说完了点火，再说说雪花主火炬台。根据京东方官方信息，这一前所未有的雪花形态主火炬台，整体硬件支撑和软件系统都由京东方自主研发设计。
　　京东方介绍，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。京东方团队通过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，成功将导演组的艺术创意变为现实。
　　冰立方雕刻出冰五环
　　超高清LED显示技术美伦美奂
　　另一个让大家刻骨铭心的画面就是开幕式上冰立方缓缓被激光雕刻成晶莹璀璨的五环的画面。
　　根据利亚德集团官微，利亚德承担了北京冬奥会开幕式地屏、冰瀑、冰立方、南北看台屏和播放系统等装置生产、安装任务。‘雕刻’的视觉是在激光与冰立方3D视效的结合下产生的。利亚德集团董事长李军介绍。
　　冰立方长22米、宽7米、高10米，是由LED屏组成的。五环本身也是一个LED屏，当它亮相的时候，位于看台4层的激光照射在冰立方上，对冰立方进行雕刻。随着冰立方上部顶盖的下翻，配合着激光的雕刻，底部的五环缓缓上升，冰立方四面的LED屏一边缓缓下降，一边播放冰渣四溅的三维视觉效果，三方面完美配合，就形成了五环被一点点雕刻出来的视觉效果。
　　除了冰立方外，现场还有10000多平方米的地屏，以及高60米的冰瀑，也都是由LED屏组成。
　　京东方介绍，开幕式的舞台地面是目前最大的8K超高清地面显示系统！京东方采用多个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，可呈现出100000：1超高对比度，3840Hz超高刷新率，以及29900x15096超高分辨率的超高清绚丽画面。
　　超高清显示和传播技术让这场开幕式成为真正的视觉盛宴。北京冬奥会开幕式视效团队黑弓Blackbow在官微介绍，开幕式上的视效画质达到全球顶尖的16K水准，平均一次出片需要100台渲染集群工作约3天，成片数据量约2T，为保证内容输出，其团队搭建了渲染农场以满足庞大的渲染制作量。
　　显示背后的信号传输也有航天力量保障。根据中国航天科技集团消息，航天一院12所大道公司负责显示背后播控系统的建设。依托大道公司自有的工业互联网平台长征云平台，数万个屏幕被串起来，温度、湿度、电压，它们的工作状态被时刻监控，一旦出现异常，就会立即报警。
　　演员动作与光效完美契合
　　AI实时大规模动作捕捉技术功不可没
　　手拿和平鸽的小朋友走入场内，脚下的光点随之亮起，穿着轮滑鞋的运动员在地屏滑动，雪花随之被抹去。
　　地面铺设的LED大屏与演员之间的实时互动，成为了本次冬奥开幕式的一大亮点。总导演张艺谋曾透露，本次冬奥会开幕式运用了大现场实时捕捉的一种互动技术。
　　根据英特尔官微介绍，这种默契配合来自于一个更高效、更科技的手段英特尔3DAT三维运动员追踪技术，可以让地面的屏幕瞬间对演员位移做出实时反馈并呈现艺术效果。英特尔联合北京电影学院专业团队，基于英特尔的3DAT技术针对冬奥开幕式场景定制开发的基于AI的大型演出实时特效系统，是实现整个节目创意的关键技术。
　　据了解，英特尔在国家体育场部署了5台搭载第三代英特尔至强可扩展处理器的边缘计算系统、大容量光纤、摄像录制系统、渲染系统等。同时，本次使用的AI实时特效系统不仅用于现场演出，也用于辅助演员进行节目排练，以及根据排练结果生成实时动画，以提高开幕式视频效果制作中拟人类角色动画的自然度、逼真度。
　　另外，据科技日报报道，在北京冬奥会开幕式惊艳世界之前，这场开幕式已经在北京理工大学数字表演与仿真技术北京市重点实验室研发的平台上排演了无数遍。这背后先进的虚拟仿真技术，也是现在大热的元宇宙概念中的关键技术。