芯東西（公眾號：aichip001）作者 | 楊暢編輯 | 心緣
芯東西2月5日訊息，昨晚，2022年北京冬奧會開幕式圓滿舉行，在這立春時節，向世界人民奉獻了一場無與倫比的視覺盛宴。
北京冬奧會開幕式總導演張藝謀用了4個詞來形容今晚的開幕式“空靈、浪漫、現代、科技”。據他介紹，北京冬奧會開幕式和點火都是雪花的故事，完全不同的雪花匯聚到北京，成為一朵人類的雪花。
北京冬奧會開幕式全程都使用了數字表演與模擬技術，在虛擬的鳥巢（國家體育場）先模擬呈現，最後才落地到現實世界中，並透過綜合運用人工智慧、5G、AR、裸眼3D和雲等多種科技成果，實現了“人少而不空，空靈而浪漫”的效果。
這也是全球首次規模化應用8K技術進行開幕式直播和重點賽事報道，將聯合5G網路全方位呈現一場身臨其境的冰雪視覺盛宴。
此外，整個鳥巢超大地屏首次實現全LED影像，以取代傳統的地屏投影，畫質達到16K。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，地面顯示系統依然能實現穩定執行，向世界完美呈現夢幻逼真的科技之美。
一、虛實結合，冰立方破冰成奧運五環
本屆冬奧開幕式力求簡約、安全、精彩。開幕式全程接近2小時，參與人員約3000人，遠少於2008年北京奧運會時的1。5萬人。
在開幕式前的熱場環節中，深圳展示出多番科技大秀。其10萬流明鐳射投射燈投射出各式團，點亮深圳夜空，隨後2022架無人機隊伍緩緩升起，展現出漫天的雪花，透過矩陣組合變換，組成“冰墩墩”和“雪容融”兩個冬奧吉祥物。
與此同時，深圳城市樓宇燈光變化，形成了裸眼3D視覺效果。最後冬奧運動智慧機器人身著56個民族服飾，揮動著冬奧旗幟登場，有的還化身滑雪滑冰運動員，為冬奧會開幕式先行暖場。
杭州的四足機器人“福虎”則是排成“冬奧會”佇列“熱情”地跳起了舞，將科技元素與歡慶氣氛融為一體。
20點04分，別出心裁的24節氣倒計時歸零，北京冬奧會開幕式在鳥巢正式開始。
第一個開幕式節目以綠意盎然的表演來代表立春節氣，表演者穿著綠衣組成方陣，揮舞著綠色的長枝條，配合燈光等特效，模擬出小草蓬勃生長，預示著萬物復甦，生機勃勃。
慢慢地，綠色枝條變成白色，與地面螢幕結合“變化”出一朵蒲公英。
隨後，一個小男孩的剪影出現在地面螢幕左側，只見他輕吹一口氣，虛擬的蒲公英種子便飛向夜空，幻化作璀璨的煙火，灑滿大地。
在國旗入場和奏國歌環節之後，現場豎屏上，一滴冰藍色的水墨從天而降，它幻化成黃河之水，傾瀉而下，整個場地都奔騰著滾滾而來的黃河之水。
這塊豎屏是一塊近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，一大考驗是大風，秋冬季節的場內風速足以將螢幕撕爛，為此技術團隊記錄了一兩百種風況來攻堅這一技術難題。
此次開幕式的舞臺地面是目前最大的8K超高畫質地面顯示系統，整體面積達10393平方米，京東方採用多個8K+級解析度的畫面融合技術，超大規模的光學校正演算法可對每個顯示畫面進行畫素點級的光學校正，可呈現出100000：1超高對比度，3840Hz超高重新整理率，以及29900×15096超高解析度的超高畫質絢麗畫面。
蓬勃的黃河之水慢慢冰凍，然後出現了一個巨大的近3層樓高的立方體冰塊（冰立方），歷屆冬奧會的標誌隨著鐳射刻刀逐一被雕刻出來。
最後顯示的是北京冬奧會的名字，這時出現6位冰球運動員，他們揮動冰球杆將虛擬冰球擊向冰立方。
隨著虛擬冰球來回撞擊之後，冰立方開始碎裂，一個晶瑩剔透的冰雪五環破冰而出。這個冰雪五環內部裝有電池，全部為內部供電。
破冰，寓意著打破隔閡，互相走近，大家融為一體。
冰立方破冰，不過僅僅43秒。但在這個虛實結合的演出背後，離不開200多人、700多天經歷上百次模擬試驗的日夜奮戰。
通體冰瑩的冰立方，總重量400噸，升降重量達180噸，大約是一輛小汽車重量的120倍。在這個84m x 42m x 10m的基坑內，要實現的升降載荷超過了一般劇院大型升降臺的8倍，是整個開閉幕式最大功率的驅動裝置。
負責冬奧開幕式舞臺總承的長征天民研製團隊，在場地受限的情況下，透過精確控制電機驅動16條鏈條、16條鋼絲繩組成的4套同步傳動單元，讓冰立方的升降定位精度控制在±1mm。
長征天民專項團隊解釋稱，在設計過程中，設計團隊透過利用三維虛擬設計、演出視覺效果渲染對比、半實物模擬技術等方式，降低了五環展示環境設計過程中的實物投產成本。
奧運五環的驚豔亮相，還離不開航天技術的支撐。據悉，五環的結構特點是異形、大跨距、低剛度，其設計與火箭研製異曲同工。因此，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，讓五環也跟火箭的箭體一樣既堅又輕。
設計人員採用雙屏異性拼接LED可程式設計顯示裝置，並做好了顯示方面的備份，供電和播控系統也都是兩套，保證奧運五環的成果展示。
二、視覺技術首創！超600人AI實時動捕互動
每個國家或地區的代表隊入場時都有一個雪花形狀的引導牌，在中國代表隊入場後，引導員手拿雪花引導牌匯聚在一起，此時虛擬的雪花也開始顯現。
隨著引導員的動作變化，近百朵寫著各國（地區）名字的虛擬雪花也開始匯聚在一起，橄欖枝將小雪花變化成大雪花，大雪花在鳥巢中自由飛舞，一個虛擬地球慢慢顯現。
虛擬的大雪花慢慢消失一個大雪花形態的主火炬臺慢慢升起，這個主火炬臺直徑有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55萬顆LED燈珠，每個LED燈珠都由驅動晶片的單一通道獨立控制。
為實現導演組火炬臺要像“鑽石般璀璨閃耀”的創意理念，京東方核心研發團隊透過500多張設計圖紙和近10輪的制樣，研發出目前行業內發光面最窄的單畫素可控異形顯示產品，充分呈現雪花的線條感和細膩的畫面顯示效果。
在《讓世界充滿愛》的歌聲中，幾十名來自世界各地的年輕人並肩而行，他們走過之處，一幅影像長河追隨著行走速度實時展開。
隨後，四組滑雪運動員在場地上滑出浪波，“更快、更高、更強、更團結”這一奧林匹克格言在長長的滑冰軌跡上逐漸呈現。透過搭載京東方自主研發的超大規模顯示模組控制與同步系統，地面可實時捕捉演員行進軌跡。
接下來的《雪花》節目中，超過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。這是世界上首次對超過600人進行集體實時人工智慧動作捕捉、渲染。
這背後是英特爾3DAT計算機視覺動作捕捉技術、北京電影學院聲音學院師生團隊AI實時影片特效等技術工作的支援，憑藉先進的AI演算法，技術團隊僅透過4部攝像機便覆蓋全場，實現演員與現場鋪設大屏之間的實時互動。
但更難的如何縮短從資料採集到螢幕反饋之間的反映時間，研究團隊根據鳥巢自身的場地環境對演算法進行了有針對性的最佳化，此外還優化了美術渲染生成的圖案和圖案的觸發方式，讓觀眾看到的視覺效果更靈動。
最後，最激動人心的點火儀式到了！
經過多位國家隊運動員輪番傳遞，越野滑雪運動員衣拉木江和北歐兩項運動員趙嘉文一起，將最後一棒火炬插在大雪花火炬臺的中心。
這個在大雪花中心繼續燃燒的火炬，就是我們的主火炬！
火炬點燃那一刻，巨型雪破圖由中心向四周輻射開來。快速變換、完美同步的顯示畫面背後，是京東方AIoT技術體系及自主研發的同/非同步相容信發系統，非同步集控能在極短時間內將大規模影片內容快速下發，同步集控確保102塊雙面螢幕實現毫秒級響應。此外，“主路+環路”備份的高冗餘控制系統確保了火炬臺播控系統的超高可靠性。
同時，透過採用LoRa（遠距離無線電）低延遲控制系統搭配同步播放時間校正技術，進一步確保影片畫面完美協同。
微火雖微，永恆綿長，生生不息。大雪花緩緩升起，載著奧林匹克之火，飛至鳥巢上空！
三、中國前沿科技持續亮相奧運會
在北京冬奧會舉行開幕式的同時，鳥巢外的北京街頭多個8K超高畫質大屏也在對北京冬奧會開幕進行實時直播。
其實保證這場精彩開幕式順利完成的最重要的工程是對“鳥巢”的智慧化改造，透過建設鳥巢的數字模型，動態採集裝置的執行情況、人流情況、環境情況，進而建成基於人工智慧的鳥巢數字孿生體。
建設虛擬的鳥巢不僅解決了表演中的問題，其實在表演創排階段，模擬技術更是起到了重要的作用，例如開幕式第一個節目《立春》，如何讓近400名演員同時揮舞發光棒互不干擾就是一個難題，而這些都是透過數字孿生模擬技術模擬實際效果，進而實現的。
回顧之前的2018年平昌冬奧會閉幕式上“北京8分鐘”文藝表演，我們還能看到中國科技不斷髮展的脈絡。
平昌冬奧會閉幕式上“北京8分鐘”中其實就運用到了LED、機器人、AR等技術。
“北京8分鐘”中有近乎透明的LED螢幕“冰屏”實現了透明影象顯示，達到了更通透靈動的效果，肉眼看上去雪花潔白、冰花透明；有24個移動機器人透過自己動作編排，實現了與現場演員、地面投影的聯動表演。
“北京8分鐘”還有兩隻靈活進行滑冰表演的熊貓木偶，外部裝有外掛攝像頭和雲臺，內部演員佩戴增強現實智慧眼鏡，使演員在大熊貓道具內部無差別的觀測到外部的環境，完美流暢的完成規定動作。
結語：冬奧背後，中國智慧科技正在騰飛
2022年2月4日，農曆正月初四，立春時節，2022年北京冬奧會正式開幕。
在北京冬奧會開幕式及整個賽事籌備執行中，我們看到人工智慧、雲計算、數字孿生技術等各種數字化技術已經在大規模地應用。
這場必將被載入史冊的奧運盛會，正燃燒著光明永駐的奧林匹克之火，攜其背後的科技力量展示屬於中國的大國風範，“一起向未來”。