北京2022年冬奧開幕式：科技美學(xué)詮釋奧運(yùn)精神

　　2022年2月4日，北京又一次成為了全世界的焦點(diǎn)，北京2022年冬奧開幕式奉獻(xiàn)了“你沒有理由錯(cuò)過的一場(chǎng)表演”�？倢�(dǎo)演張藝謀先前表示：“本次開幕式的理念是用科技讓開幕式‘人少而不空，空靈而浪漫’。節(jié)目設(shè)計(jì)將展現(xiàn)自然之美、人文之美和運(yùn)動(dòng)之美，向全世界傳遞戰(zhàn)勝疫情的信心。”

　　為了踐行“節(jié)儉辦奧運(yùn)”理念，北京2022年冬奧會(huì)開幕式既要做到演員規(guī)模小，演出時(shí)間短，也要展現(xiàn)參與更廣、更加精彩的效果。這些要求在鳥巢這樣大型的場(chǎng)地上，如何讓屏幕影像、視覺特效和設(shè)備裝置最后呈現(xiàn)出一場(chǎng)完美、高品質(zhì)的表演，成為一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。這就需要提供一種高科技與高水平藝術(shù)完美結(jié)合的解決方案，讓這場(chǎng)開幕式真正成為一次科技力、藝術(shù)感、體育精神、人類價(jià)值之間開創(chuàng)性的完美融合。

　　冬奧開幕式里的“藝術(shù)”

　　空靈、浪漫的藝術(shù)風(fēng)格貫穿開幕式始終，但其中有兩個(gè)瞬間尤為動(dòng)人。

　　幾組滑冰運(yùn)動(dòng)員靈動(dòng)地游走在覆蓋著冰雪的“湖面”上，他們櫛風(fēng)沐雪勇敢地前行，漫天流動(dòng)的風(fēng)雪，在運(yùn)動(dòng)員的腳下實(shí)時(shí)消散，鐫刻著“更快，更高，更強(qiáng)，更團(tuán)結(jié)”中英文奧運(yùn)口號(hào)的湖面氤氳浮現(xiàn)。奧運(yùn)精神感染著在場(chǎng)所有的觀眾。

　　伴隨著美妙的和聲，五百多個(gè)孩子手持著發(fā)光的和平鴿出現(xiàn)在國(guó)家體育場(chǎng)的中央，他們每人腳踏一簇晶瑩的雪花，在舞臺(tái)上自由自在地歡笑嬉戲，就像五百多名小天使把和平和微笑帶給現(xiàn)場(chǎng)和電視機(jī)前的每一個(gè)觀眾。童趣與溫馨同在，壯觀與可愛并存。這個(gè)節(jié)目是歷屆奧運(yùn)會(huì)開幕式上的規(guī)定動(dòng)作，在本屆冬奧會(huì)上和平鴿環(huán)節(jié)安排在奧運(yùn)火炬點(diǎn)火儀式前，給所有人都留下了深刻的記憶。

　　國(guó)家體育場(chǎng)鋪設(shè)的LED大屏系統(tǒng)與演員之間的實(shí)時(shí)“互動(dòng)”成為了本次冬奧開幕式一大亮點(diǎn)�？倢�(dǎo)演張藝謀此前曾透露，本次冬奧會(huì)開幕式運(yùn)用了大現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)捕捉的一種互動(dòng)技術(shù)。

　　“你可能在某些場(chǎng)地上，會(huì)看到雪花跟演員的流動(dòng)，完全是互動(dòng)的，人到哪里，雪花到哪里，或者雪花就會(huì)分開，給人讓出來。這樣的互動(dòng)，不是你精準(zhǔn)排練或者視頻和人的精準(zhǔn)合成可以做到的，像這樣的一種東西都需要新的科技。”

　　——張藝謀

　　北京2022年冬奧會(huì)和冬殘奧會(huì)

　　開閉幕式總導(dǎo)演

　　冬奧開幕式里的“科技”

　　風(fēng)雪特效跟運(yùn)動(dòng)員的配合天衣無縫，運(yùn)動(dòng)員所到之處“風(fēng)雪消融”;雪花與孩子如影隨形，陪著孩子們?cè)谖枧_(tái)上自由地移動(dòng)……人與藝術(shù)效果的默契配合成為了演出成功的關(guān)鍵。

　　而這種“默契配合”并非精準(zhǔn)排練的結(jié)果，它來自于一個(gè)更高效、更科技的手段——英特爾® 3DAT三維運(yùn)動(dòng)員追蹤技術(shù)，它帶來了可以讓地面的屏幕瞬間對(duì)演員位移做出實(shí)時(shí)反饋并呈現(xiàn)藝術(shù)效果的技術(shù)方案。英特爾聯(lián)合北京電影學(xué)院專業(yè)團(tuán)隊(duì)基于英特爾的3DAT技術(shù)針對(duì)冬奧開幕式場(chǎng)景定制開發(fā)的 “基于AI的大型演出實(shí)時(shí)特效系統(tǒng)” 是實(shí)現(xiàn)整個(gè)節(jié)目創(chuàng)意的關(guān)鍵技術(shù)。

　　英特爾® 3DAT三維運(yùn)動(dòng)員追蹤技術(shù)是一套復(fù)雜的系統(tǒng)，它由攝像機(jī)信息采集、數(shù)據(jù)分析、藝術(shù)效果渲染三大子系統(tǒng)構(gòu)成，其核心算法是基于計(jì)算機(jī)視覺、AI的實(shí)時(shí)人體檢測(cè)和位置追蹤技術(shù)。正是因?yàn)檫@套系統(tǒng)運(yùn)行在第三代英特爾® 至強(qiáng)® 可擴(kuò)展處理器上，其強(qiáng)大的算力加上先進(jìn)的AI和計(jì)算機(jī)視覺算法，讓國(guó)家體育場(chǎng)地面上鋪設(shè)的這塊巨大的LED屏幕有了 “可交互” 的可能。

　　然而演員與系統(tǒng)的“互動(dòng)”并非那樣簡(jiǎn)單，有兩個(gè)核心的問題需要解決：

　　第一，要精準(zhǔn)地識(shí)別出舞臺(tái)上的演員并定位他們的位置。國(guó)家體育場(chǎng)巨大的舞臺(tái)需要攝像機(jī)及核心算法的覆蓋，夜晚的環(huán)境、周圍各式各樣的布景燈光、演員服裝的顏色、演員的動(dòng)作姿態(tài)尤其是幾百人自由移動(dòng)狀態(tài)下人影的重疊等等，這些都對(duì)3DAT人工智能核心算法提出了極高的要求。

　　其次，演員與系統(tǒng)的互動(dòng)必須是“實(shí)時(shí)”的，要能夠呈現(xiàn)出“默契配合”的藝術(shù)效果。如果藝術(shù)效果的呈現(xiàn)稍有延遲，觀眾就會(huì)看到拖影、卡頓，認(rèn)為系統(tǒng)不夠“靈敏”，讓藝術(shù)呈現(xiàn)大打折扣。這就需要技術(shù)團(tuán)隊(duì)不斷地壓縮整個(gè)系統(tǒng)里各個(gè)環(huán)節(jié)的響應(yīng)和反饋時(shí)間，壓縮到極致。

　　現(xiàn)在，讓我們通過《雪花》節(jié)目的演繹，來看看英特爾是如何解決這兩個(gè)難題的。

　　在《雪花》節(jié)目中，總共有五百多個(gè)孩子在場(chǎng)地上表演，我們的任務(wù)是盡可能準(zhǔn)確識(shí)別每個(gè)孩子并精確計(jì)算他們?cè)趫?chǎng)上的真實(shí)位置。從技術(shù)角度我們面臨很多挑戰(zhàn)，孩子們?cè)谝粋�(gè)很大的場(chǎng)地表演，他們的運(yùn)動(dòng)范圍覆蓋全場(chǎng)，孩子們隨意走動(dòng)，并完成多次復(fù)雜的動(dòng)作變化，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境幾乎沒有舞臺(tái)燈光。為此，我們?cè)诰嚯x場(chǎng)地最遠(yuǎn)的6層看臺(tái)處放置4臺(tái)專業(yè)攝像設(shè)備，用于捕捉覆蓋全場(chǎng)的視頻信息。針對(duì)節(jié)目表演特點(diǎn)及攝像機(jī)視頻數(shù)據(jù)特性，憑借豐厚的AI技術(shù)儲(chǔ)備，我們精心設(shè)計(jì)開發(fā)了多個(gè)深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，能夠高效檢測(cè)識(shí)別這么多的演員并實(shí)時(shí)輸出他們的運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)。

　　在實(shí)時(shí)性上，英特爾依靠的是來自邊緣計(jì)算系統(tǒng)的強(qiáng)大算力。攝像機(jī)將采集到的數(shù)據(jù)信號(hào)通過光纖傳輸?shù)接⑻貭栐趪?guó)家體育場(chǎng)內(nèi)搭載的第三代英特爾® 至強(qiáng)® 可擴(kuò)展處理器的邊緣計(jì)算系統(tǒng)。第三代英特爾® 至強(qiáng)® 可擴(kuò)展處理器，支持8通道DDR4，64條PCI EXPRESS 4.0通道，全面增強(qiáng)I/O吞吐量，為實(shí)時(shí)、大量、精準(zhǔn)度要求高的圖形、影像處理和3D建模、數(shù)據(jù)分析，提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在測(cè)試中，我們發(fā)現(xiàn)搭載第三代英特爾® 至強(qiáng)® 可擴(kuò)展處理器的系統(tǒng)性能穩(wěn)定，可保證系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行。同時(shí)在傳輸效率上，基于英特爾® OpenVINO™ 視覺工具套件進(jìn)行開發(fā)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、流暢、實(shí)時(shí)的視頻數(shù)據(jù)讀取、預(yù)處理。從圖像采集識(shí)別、檢測(cè)和處理，只需要幾十毫秒的時(shí)間，真正做到了實(shí)時(shí)傳輸。

　　最終，由北京電影學(xué)院的藝術(shù)效果團(tuán)隊(duì)基于每個(gè)孩子的位置在地面實(shí)時(shí)渲染出藝術(shù)特效，同時(shí)迅速反饋給LED控制器，有了這種巧妙的配合，觀眾就可以看到孩子們腳下的屏幕與他們默契交互的驚艷效果了。

　　總之，3DAT所擁有的強(qiáng)大算力以及先進(jìn)的AI算法讓實(shí)現(xiàn)大范圍、多人數(shù)、高精準(zhǔn)、低延時(shí)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、分析成為了可能。至此，英特爾以領(lǐng)先技術(shù)為開幕式藝術(shù)效果驅(qū)動(dòng)，讓國(guó)家體育場(chǎng)成為了演藝人員靈敏且絢麗的表演道具，打開了節(jié)目創(chuàng)作的全新思路。最終給大家呈現(xiàn)了一場(chǎng)美輪美奐的視覺盛宴。

　　英特爾和北京電影學(xué)院的聯(lián)合項(xiàng)目組從2021年6月份開始進(jìn)行項(xiàng)目預(yù)研，在7月中旬第一次給張藝謀導(dǎo)演及北京冬奧組委開閉幕式工作部常宇部長(zhǎng)展示了英特爾3DAT實(shí)時(shí)互動(dòng)的技術(shù)解決方案，10月份開始進(jìn)入國(guó)家體育場(chǎng)部署演練，大家奮戰(zhàn)100多天，最終給全球觀眾呈現(xiàn)了這場(chǎng)無與倫比的表演。

　　英特爾在國(guó)家體育場(chǎng)部署了包含5臺(tái)搭載第三代英特爾® 至強(qiáng)® 可擴(kuò)展處理器的邊緣計(jì)算系統(tǒng)、大容量光纖、攝像錄制系統(tǒng)、渲染系統(tǒng)，配備了多達(dá)40余人的工程師團(tuán)隊(duì)全程保駕護(hù)航。大家犧牲了元旦和春節(jié)假期以及絕大多數(shù)周末時(shí)間，經(jīng)常在鳥巢演練和彩排到深夜……現(xiàn)在看來，一切的付出都是值得的，成功助力北京冬奧開幕式成為了現(xiàn)代科技美學(xué)演繹的典范。

　　3DAT技術(shù)也將被廣泛應(yīng)用于很多領(lǐng)域，特別是在賽場(chǎng)之外為運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練提供專業(yè)洞察的領(lǐng)域。3DAT技術(shù)通過人工智能和計(jì)算機(jī)視覺算法，對(duì)采集到的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析和處理，能夠高質(zhì)量重建人體骨骼關(guān)節(jié)在真實(shí)空間的三維運(yùn)動(dòng)信息，基于此信息可以進(jìn)行生物力學(xué)特性及運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)分析，幫助教練員制定科學(xué)正確的訓(xùn)練方法，為運(yùn)動(dòng)員的日常訓(xùn)練提供切實(shí)有用的技術(shù)支持。3DAT技術(shù)在未來將落地至健康、理療、動(dòng)畫、游戲等更多場(chǎng)景，革新人們生活的方方面面，創(chuàng)造無限精彩。

　　英特爾一直都在踐行宏旨：創(chuàng)造改變世界的科技，造福地球上每一個(gè)人。英特爾領(lǐng)先科技的加持，讓打造一場(chǎng)“簡(jiǎn)約、安全、精彩” 的冬奧開幕式成為了可能。而在本屆冬奧會(huì)上，英特爾的創(chuàng)新技術(shù)如AI數(shù)據(jù)分析、360° VR技術(shù)平臺(tái)、VSS數(shù)字孿生場(chǎng)館模擬仿真系統(tǒng)等都將得到展現(xiàn)。冬奧只是“科技創(chuàng)造美好” 的縮影，在未來，英特爾將用更多的科技力量，讓全世界更多領(lǐng)域都能感知到觸手可及的美好。