“惊艳全球！”背后有这些海淀力量——
绿草萌发
蒲公英飞散
春天的种子撒满大地
黄河之水倾泻而下
……
河水慢慢冰冻
场地内出现了一颗巨大的冰立方
当冰球撞向“冰立方”
一个晶莹剔透的冰雪五环从中被雕刻出来
冰雪五环破冰而出
2月4日晚8时，北京2022年冬奥会开幕，当“冰立方”缓缓被激光“雕刻”成晶莹璀璨的五环时，一场由中国科技打造的美学盛宴燃爆了现场，为全球观众呈现了美轮美奂的中国式浪漫。
科技助力中国美学
那么，五环是如何被“雕刻”出来的呢？记者采访到了承担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、安装任务的海淀企业利亚德集团。
“‘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。
此次亮相的“冰立方”长22米、宽7米、高10米，是由LED屏组成的。据介绍，五环本身就是一个LED屏，当它亮相时，位于看台4层的激光照射在冰立方上，进行“雕刻”，随着冰立方上顶盖下翻，配合着激光“雕刻”，底部五环上升，冰立方四面的LED屏下降，并播放冰渣四溅的三维视觉效果，三方配合，就形成五环一点点“雕刻”出来的视觉效果。
据冬奥会美术总监陈岩介绍，观众看到的场面越干净，背后的技术支持设备的设计要求就越复杂。“这个冰升起来10米，那就意味着地舱也有10米，这我们在所有表演当中，每个环节咬合得都非常准，不光是通过简单的机械手段，还有数控手段，包括有5G的传输信号的传输”陈岩表示。
▲利亚德为开幕式现场调度中心、消防指挥中心、鸟巢应急指挥中心提供小间距LED显示屏及播控系统
“用一场无与伦比的视听盛宴，向世界大声讲出最浪漫的中国故事”李军表示，这次的画面像素非常高，是1400分辨率的巨幕屏幕，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素材，配合播放系统实现多个播放器视频输出同步误差不超过2帧，所有设备运动协调，必须达到分秒不差，才呈现出整场演出的精彩。
记者从利亚德了解，地面显示系统作为开幕式演出显示系统和表演舞台，承载了开幕式60%以上的演出创意，是目前世界最大的LED三维立体舞台，像素达到14880x7248，接近8个8K分辨率，可以完美呈现裸眼3D效果。舞台应用LED显示屏总面积接近11000平米，其中，利亚德提供近10000平米，覆盖舞台核心区域内地屏（7000平米）、高60米的冰瀑、冰立方、南北看台屏；此外，利亚德还负责整场晚会全部播放系统的设计、搭建以及运行保障工作。
为了把冬奥数字科技创意完美地呈现在世人面前，配合张艺谋导演讲好中国故事，利亚德携手中国航天，用42208个50厘米见方的LED模块搭建出沉浸式体验空间。
此外，为了避免传统的菊花链式级联同步带来的串行故障风险，利亚德采用1套帧同步信号发生器，同时为14台播放服务器和24台视频拼接器提供统一的外同步信号，确保38台独立的设备保持同步工作且互不干扰，同步时间误差不超过2μs，画面像素扫描误差不超过1行。
从2008年的夏奥到2022年冬奥，利亚德展示了中国在科技美学上的进步，用数字化新的语言在冬奥会上又谱写了一次经典，阐述了科技与东方文化融合的魅力。
“虚拟开幕式”模拟到每个细节
除了利亚德集团的高科技屏幕为震撼效果提供硬件支持，在本届冬奥会开幕式上，精细到每一秒钟的“虚拟开幕式”也保证了整场开幕式的毫秒不差。北京理工大学计算机学院数字表演与仿真技术团队早在2019年10月就开始参与到冬奥会、冬残奥会开幕式的创意工作中。
▲数字表演与仿真技术团队打造的冬奥开幕式仿真系统中的“鸟巢”
这支为2008年北京奥运会
平昌冬奥会“北京8分钟”
国庆70周年、建党百年庆典
提供过科技服务保障的北理工团队
这一次为北京冬奥会打造了
“虚拟冬奥开幕式”
▲“虚拟开幕式”仿真图
北理工师生们采用原创的
“智能化创编排演一体化”系统
按照开幕式导演组要求
打造了全仿真的“虚拟鸟巢”
本次仿真精确到
每一位演员的
位置、动作步伐速度
……
精确到开幕式的每分每秒
为开幕式的
策划、设计和排练
提供了有力的科技支撑
此前，在该系统上
开幕式排演了约12次
▲北理工团队在紧张工作中
“08奥运我们仅仅为表演提供了虚拟仿真支持，14年后，我们通过三维仿真技术，模拟出冬奥会开幕式全流程，对演员、灯光、音乐、烟花、奥运火炬，甚至转播机位等全要素进行全方位‘排兵布阵’。这个平台相当于电影预演系统，帮助导演团队等直观了解开幕式的整体效果。”数字表演与仿真技术团队负责人、北理工计算机学院丁刚毅教授介绍说。
在“虚拟开幕式”的“演出”中
观众席、灯带、主舞台
和震撼人心的超大型LED屏幕
每一个要素都尽收眼底
▲《立春》节目现场表演效果
在开场节目《立春》中
伴随着悠扬的琵琶乐曲
393名表演者
手持绿色荧光长杆
轻步入场
在场馆中央汇成同心圆
音乐变换，长杆律动
与地面大屏特效融为一体
▲《立春》节目仿真效果图
《立春》节目现场表演效果
由于涉及演员众多
站位、动作、挥杆角度
皆不相同
长达9.5米的发光软杆
不能有丝毫碰撞
使之成为开幕上
最具难度的表演环节之一
北理工团队成员
对每一位演员的动作效果
逐一进行了仿真
为每一位表演者提供了
“定制”表演手册
将节目细节一一标注清晰
对节目效果进行了上万次修改
▲北京冬奥会开幕式仿真系统界面
正是该仿真系统的出色发挥
保障导演组的创意
第一时间“落地”
为演员们的动作
找到“最优解”
开幕式精彩绽放的背后
“虚拟鸟巢”功不可没
“海量数据”渲染绝美效果
这块分辨率达到16K的地屏
铺满了整个国家体育场中心区域
地屏与立屏联结一体
配合开幕式演出
呈现震撼的视觉效果
在地屏绚丽变化的背后
却是“海量”的数据计算
对于高帧率16K的计算机图形动画生成任务，必须采用高性能GPU和CPU服务器集群，仅三分钟的素材便50G左右，具体渲染时间根据素材的复杂程度可能达到数十天。
面对这一全新挑战，北京理工大学和中央电视台自主研发了渲染集群管理软件，可以实现任务自动分配、结果自动通知上传等功能，集群渲染速度提高了30倍以上，为节目修改的突发情况提供了应急保障。
▲《致敬人民》仿真效果图
更为关键的是，“大地屏”的视频呈现、表演者的动作、背景音乐，三者要实时配合才能展现最震撼人心的效果，三者缺一不可，更不可差半离。
▲开幕式转播机位镜头效果仿真
▲运动员入场环节的多机位镜头效果仿真
冬奥会开幕式仿真系统
以可视化的界面和图纸
视频等多种数据输出载体
将各种表演方案的真实效果
进行三维呈现
将每一个要素的时空变化
精准至0.01秒
让地屏的震撼展现到“极致”
“立春”绽放点亮北京夜空
在“简约、安全、精彩”的原则下
冬奥会开幕式中
焰火燃放时长仅仅180秒
炽热的焰火倒计时“燃”起
整场开幕式的氛围
开场的
高空特效焰火“立春”
花束特效“SPRING”
绽放于空中
郁郁葱葱的绿色
更是寓意着生机勃勃
一起向未来！
宣布开幕时
闪烁发光的
巨大“迎客松”
张开双臂
迎接每一位宾客的到来
与往日焰火五光十色不同
本次冬奥开幕式
全程采用银色的焰火主题
把代表冬奥冰雪的
晶莹剔透、诗意的美学精神
充分呈现
▲北理工团队所布置的燃放焰火的底架
▲北理工团队所布置的燃放焰火的底架
北京理工大学机电学院焰火技术团队为协助导演创意团队讲好“一朵雪花的故事”，在焰火创意的技术实现、产品选择、效果试验、燃放编排设计等方面，提供了有力的技术支持。
为确保燃放过程安全，团队在鸟巢顶部燃放区域膜结构铺设了防火石棉布，并通过调整顶部焰火发射角度，在确保安全的条件下呈现了最佳燃放效果。
▲团队成员与工作人员在鸟巢周边布置焰火燃放底架
北京冬奥会开幕式用
一场艺术与体育的对话
让全世界看到了
真诚、善良、勇敢、浪漫的
中国美学
海淀也用最强的科技力量
让浪漫成为现实
记者：白玉洁
编辑：陈乃禾
部分内容来源于北京日报客户端、北京理工大学微信公众号
推荐 · 阅读