2022北京冬奥会开幕式，一场数字科技与美学创新的大融合
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图片来源视觉中国
▎开幕式全程都使用了数字表演与仿真技术，综合运用人工智能、5G、AR、裸眼3D和云等多种科技成果。
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钛媒体编辑丨杨亚茹
2月4日晚8点，北京2022年东奥开幕式在国家体育场鸟巢举行，北京再次汇聚了世界的目光。2月4日正值立春，冬奥会开幕式总导演张艺谋便以中国传统的二十四节气为倒计时，以“雨水”为始，到“立春”落定，第二十四届冬季奥林匹克运动会也就此拉开帷幕。二十四节气倒计时的开场设置获得网友一致好评，被赞为“中国人的浪漫”。张艺谋表示，“我们把差不多的两年时间用在了创意上，讨论各种各样的东西。”其中就包括倒计时部分。而在此之前，张艺谋也曾指出，“本次开幕式的理念是用科技让开幕式“人少而不空，空灵而浪漫”。本次冬奥会的开幕式力求简洁、安全、精彩，相较于2008年北京奥运会的开幕式1.3万名参演人员，演员数量大幅减少，仅约3000人，开幕式全程接近2小时。张艺谋认为，从2008到2022，开幕式的内核实现了从“我”到“我们”的升级，要讲全人类共有的精神和理念，构建人类共同体的伟大主题。一朵雪花的故事贯穿整个开幕式，从倒计时短片、参赛国国名引导牌、演员服装、主席致辞的背景、和平鸽表演和主题歌演唱的背景、到主火炬，都由“一朵雪花”作为核心视觉形象。“空灵、浪漫、现代、科技”是张艺谋对整个开幕式的形容，在具象化的过程中，除了传统文化的融合，还少不了黑科技的加持。开幕式全程都使用了数字表演与仿真技术，在虚拟的鸟巢（国家体育场）先模拟呈现，最后才落地到现实世界中，并通过综合运用人工智能、5G、AR、裸眼3D和云等多种科技成果，让本次冬奥会开幕式的呈现达到了数字科技与美学创新的完美结合。长在“超级地屏”上的393棵“小草”
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二十四节气倒计时之后，在开幕式舞台中央，一丛嫩绿的“小草”开始随风摆动，生机勃勃、春意盎然。据了解，“小草”是演员手中近10米长的柔性长杆，为了模仿小草随风飘动的形态，长杆选用钓鱼竿材质。整个表演阵型由393名来自武术学校、平均年龄16岁额学生组成，他们每天训练时长达7小时。在表演时，每位演员佩戴耳返，导演通过耳返传递上下场指令，每根“小草”上装有有两个开关，一个总开关，一个控制发出白色和绿色的灯光。在这一节目的最后，小草与地面屏幕结合，摇身一变成为白色的蒲公英，蒲公英的种子散落大地。演员脚下踩着的正是目前世界上最大的一块LED的地屏，也是目前最大的8K超高清地面显示系统，这也是整个鸟巢超大地屏首次实现全LED影像，以取代传统的地屏投影。“超级地屏”整体面积达10393平方米，总共由42000多块四四方方的LED模块拼合而成。而这背后也有来自京东方（BOE）的黑科技。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。开幕式地屏不仅要实现超高清视频播放视觉体验，同时还要满足舞台耐磨、结构承重、防水防寒以及电气安全等特性，这对显示系统的的性能提出了很高要求。负责开幕式“地面显示系统”的建设团队来自中国航天科技集团有限公司。为了解决这些难题，“航天人”给传统的LED屏幕穿上了一层特殊的“防护服”。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。除了占地11000多平方米的“超级地屏”，还有1200平方米冰瀑布、600平方米冰立方、1000平方米看台屏组成了世界最大的LED三维立体舞台。2022北京冬奥会开幕式地屏提供方、利亚德集团冬奥会开幕式项目经理王定芳介绍称，此次开幕式播放系统包含LED地屏、冰瀑、冰立方、南北看台屏等显示屏的播放。其中，整个地屏LED负责显示4个8K播放素材, 冰瀑负责显示2个8K播放素材，冰立方负责显示1个8K播放素材，配合播控系统实现多个播放器视频输出同步误差不超过2帧。冰立方破冰，冰雪奥运五环升起
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先是一块通体冰莹的冰立方在舞台中央缓缓升起，这一冰立方总重量400吨，升降重量达180吨，大约是一辆小汽车重量的120倍。在这个84m x 42m x 10m的基坑内，要实现的升降载荷超过了一般剧院大型升降台的8倍，是整个开闭幕式最大功率的驱动设备。负责冬奥开幕式舞台总承的长征天民研制团队，在场地受限的情况下，通过精确控制电机驱动16条链条、16条钢丝绳组成的4套同步传动单元，让冰立方的升降定位精度控制在±1mm。在舞台效果呈现中，激光刻刀在冰立方上逐一“雕刻”24届冬奥会的标志，不同的运动主题动态任务逐一出现，而这一环节的背后也融汇了中国传统的水墨艺术。2021年11月12日，北京印刷学院数字水墨动画创新设计团队接到了以“水墨艺术+数字科技”方式呈现开幕式“冰立方”运动主题动画的任务。按照张艺谋导演“以水墨形式赋予人物传统质感和生命精神”的要求，团队对动画内容中表现的历届冬奥会运动项目进行人形定帧，并尝试通过宣纸水墨手绘和数字水墨笔刷两种形式进行视觉描绘。最终，通过在近2000张宣纸上用毛笔进行人形绘制、在超过1万张纸上进行毛笔书法练习，并在测试近千张的纸质效果、绘制近三万帧数字动画后，最终在冰立方这一环节得到呈现。之后，一颗冰球撞向“冰立方”，冰立方开始碎裂，一个晶莹剔透的冰雪五环从冰立方中雕刻了出来。破冰，寓意着打破隔阂，互相走近，大家融为一体。海淀高科技企业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。利亚德集团董事长李军介绍称，“‘雕刻’的视觉是在激光与冰立方3D视效的结合下产生的。”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”，随着冰立方上部的顶盖的下翻，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，一边播放冰碴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。这个冰雪五环内部装有电池，全部为内部供电，总重约3吨。五环的结构特点是异形、大跨距、低刚度，其设计与火箭研制异曲同工。参照航天结构设计的一些方法，冰雪五环内里是铝合金桁架结构，外部是LED显示屏，还包裹着扩散板，在在很大程度上降低了五环的重量。而据北京冬奥组委开闭幕式工作部部长介绍，这次开幕式技术保障实施单位是中国航天科技集团，倒计时检测安全性评估，包括现场下的口令，都跟发火箭时候差不多。“雪花”形主火炬台倡导低碳环保，百人AI实时动捕互动
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在每个国家或地区的代表队入场时都有一个雪花形状的引导牌，本次的引导牌是中国结流线型组成的雪花形状，由金银两色组成，中间是蓝色双语代表团的名称。进场后一个个独立的引导牌上亮起代表团名称。手持引导牌的引导员手上缠绕一排手腕电池，以保证入场退场期间亮灯，而引导牌上装有隐藏性的调光器和开关，通过一条可拆装线路连接，实现引导员自控。北京冬奥会开幕式雪花的诞生过程（图源自中国日报官方微博）随着引导员的动作变化，近百朵写着各国或地区名字的虚拟雪花也开始汇聚在一起，橄榄枝将小雪花变化成大雪花，大雪花在鸟巢中飞舞，小雪花飘飘洒洒，一个虚拟地球慢慢地显现。其实在地屏四周有一圈“黑场”也是屏幕，在雪花飘下时，这些“黑场”区域翻转，给人的视觉效果就是雪花纷纷扬扬地撒下。本次开幕式主火炬台直径达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。大雪花来到舞台中央并缓缓升起，火炬手将火炬放置在了大雪花中间的主火炬台。与以往不同的是，最后一棒的火炬手没有去点火，而是直接把手持火炬插接在了主火炬身上，没有引燃的过程实现了火焰的无缝连接。回顾2008年北京奥运会的技术资料，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动力。而本次将最后一棒手持火炬直接作为奥运会主火炬燃烧器的点火方式在奥运会历史上尚属首次，与以往熊熊燃烧的火炬相比，大约可节省99.9%的能量，这彰显了低碳环保的理念。整个主火炬的设计中，在上方有一个长方形的黑色盒子，名叫姿态调节执行机构。它吊挂在威亚小车上，由小车带着它移动到中心位置，放下钢丝绳和电缆与主火炬相连，通过先进的姿态控制技术，配合地面装置完成一系列的翻转、提升和旋转。在姿态调节执行机构里，还藏着燃料供应系统的氢气滑环、柔性软管和撬装氢气系统，其中柔性软管的作用是将气瓶中的氢气输送到火炬中心，支撑主火炬的燃烧。在这一环节中，四组滑雪运动员在场地上滑出浪波，“更快、更高、更强、更团结”这一奥林匹克格言在长长的滑冰轨迹上逐渐呈现。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，地面可实时捕捉演员行进轨迹。另外，五百多个孩子手持着发光的和平鸽出现在舞台中央，每人脚下都能实时踏出一簇晶莹的雪花，这也让国家体育场铺设的LED大屏系统与演员之间的实时“互动”成为了本次冬奥开幕式一大亮点。总导演张艺谋此前曾透露，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。据了解，这种“默契配合”并非精准排练，而是来自于英特尔3DAT三维运动员追踪技术，它带来了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的技术方案。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。英特尔在国家体育场部署了包含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，配备了多达40余人的工程师团队全程跟进。将来，3DAT技术也将被广泛应用于很多领域，特别是在赛场之外为运动员训练提供专业洞察的领域包括健康、理疗、动画、游戏等更多场景。本次冬奥会开幕式共上演五个篇章，涉及仪式环节、表演环节等16个环节，涉及调度工作人员和观众30000余人是建党百年庆典之后的最大规模的国家盛典，也是一场科技美学盛宴。（钛媒体App编辑杨亚茹综合央视、新华网、凤凰网、科技日报、冰点周刊、中国日报、京东方BOE、英特尔中国等）![]()
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