作者:郑金武 计红梅 来源:中国科学报 发布时间:2022/2/5 20:00:31
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炫酷又新奇!盘点北京冬奥会开幕式上的黑科技

 

2月4日晚,在北京2022年冬奥会开幕式上,绚烂多彩的地面光影、冰立方“雕刻”成的冰五环、璀璨闪耀的雪花形主火炬台,燃爆了现场,也激发了屏幕前观众的强烈好奇心。

那么,这些炫酷又新奇的效果,是如何实现的呢?我们带你一起盘点冬奥会开幕式上的“黑科技”。

激光“雕刻”冰五环

开幕式上,冰立方缓缓被激光“雕刻”成晶莹璀璨的冰五环这一幕,让人直呼“神奇”。而这背后,其实是激光与3D视效结合的效果。

据了解,来自北京的企业利亚德公司承担了冬奥会开幕式冰立方、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。冰立方总系统的重量达400吨,升降重量达180吨,升降载荷超过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。为此,中国航天科技集团有限公司所属单位采用了多级的折叠结构,使冰立方升降的最大速度可达每秒0.28米,完成整个升起过程,最短耗时43秒,运行误差只有正负1毫米。

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。

开幕式上,一个小男孩的剪影吹起蒲公英,蒲公英的种子通过地屏四散,飘到冰瀑上,缓缓向上升起,当蒲公英飘到冰瀑的顶端与鸟巢“碗口”持平时,烟花绽放在鸟巢上空,宛若蒲公英飘散在空中,呈现出梦幻般的画面。

利亚德集团冬奥会开幕式技术负责人王加志介绍,这个效果的实现,需要精确的时间控制,背后是开幕式的一个“时间轴”,所有的设备运动都是跟着时间轴去运转,达到分秒不差,才呈现出整场演出的精彩。

流光溢彩的舞台

开幕式上,流光溢彩的舞台与演员表演交相辉映,实时互动,也成了关注的焦点。而这来源于京东方集团(BOE)的8K超高清显示技术。

据了解,此次开幕式的舞台地面是目前全球最大的8K超高清地面显示系统,整体面积达10393平方米,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,可实现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。

通过搭载超大规模显示模组控制与同步系统,地面显示系统还可实时捕捉演员行进轨迹,实现画面与演员的无缝互动。

开幕式现场。京东方供图

打造雪花形主火炬台

开幕式当晚最受瞩目的一幕,是巨型“雪花”形主火炬台闪耀着晶莹剔透的光芒缓缓升空,伴随圣火点亮,将整个开幕式气氛推向高潮。这一雪花形态主火炬台,其整体硬件支撑和软件系统,也都由京东方集团研发设计。

据了解,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,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,充分呈现雪花的线条感和细腻的画面显示效果,成功将艺术创意变为现实。

火炬点燃那一刻,巨型雪花屏由中心向四周辐射开来,闪耀出波浪般层层递进的璀璨光芒,快速变换、完美同步的显示画面背后,采用的是AIoT技术体系及自主研发的同/异步兼容信发系统,异步集控能在极短时间内将大规模视频内容快速下发,同步集控确保102块双面屏幕实现毫秒级响应。

近距离体验8K视频

8K是当前视频显示技术的最高标准。本次冬奥会期间,北京使用了8K技术直播开幕式及重要体育赛事,这是全球首次规模化应用8K技术进行赛事报道。

据了解,目前北京全市已建成全球最大的城市级8K播放体系,包括20块8K超高清大屏和200台大尺寸8K电视机,8K电视机分75英寸、110英寸两种。这些8K显示终端,已部署于涵盖国家大剧院、亦庄大族广场等公共空间;清华大学等知名高校、国家体育场等赛事场馆、城市副中心等社区、咪咕咖啡等商业场所。

为打通8K视频直播技术链条,北京相关单位还研发了“5G+8K”转播车,可实现8K视频的实时直播,从而使8K技术真正落地应用。

户外8K显示大屏。利亚德供图

冬奥服饰既时尚又保暖

开幕式上工作人员、志愿者和表演人员的服装既美观,其实也有保暖秘诀。

围绕北京2022年冬奥会的服装服饰所需,北京服装学院承担了“高性能多功能冬奥服装服饰研究开发”项目研发工作,其一就是为冬奥会的志愿者、工作人员研究开发轻质保暖舒适实用的高科技服装服饰产品原型。

为了寻找更好的又透气的保暖材料,科研人员不知比对了多少种材料,最终选出的材料,不仅保暖效果好,增强了微多孔结构,而且工艺更环保,成本也极大降低。

例如此次冬奥防寒被装,就运用了国内服装业的最新技术。多功能服和防寒大衣的保暖絮片采用了蓄热保暖材料,保暖性能指标接近于羽绒,但更易打理,可以直接水洗,更适合制服行业应用。而且多功能服和防寒大衣面料使用了微多孔高透膜,具有防水透湿,穿着体感舒适,无闷热感。

冬奥防寒靴的设计特点为防寒、防雪水、防滑。防寒体现在靴的衬里材料使用了絮片+绵羊毛皮组合结构,内垫使用了羊毛毛毡+绵羊毛皮组合结构,进一步提升保暖性能。

 
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