从冬奥看中国科技（一）：全民感谢的高速摄像机，有何玄机？(2)
在赏心悦目的花样滑冰赛事中，因为动作复杂，外行观众往往很难完全理解发生了什么，也十分考验解说员的专业能力。我们看到在花样滑冰赛场上，冰面周围部署着运动传感器和摄像头网络，可以提供跳跃的高度、距离和复杂性的详细分析，除了帮助运动员们更好地分析竞技策略、优化动作，也可以为观众提供更全面的信息，同时减轻裁判的压力。
在张家口分赛区，北京冬奥会也吸取了平昌冬奥会在高山滑雪拍摄的难题，由北京理工大学开发的“高速运动目标跟踪拍摄系统”，可以通过高速摄像头，记录下时速高达170公里的高山滑雪进程；而自动跟踪系统，则快速锁定滑行中的运动员，降低人工拍摄的难度；通过多台摄像机组成的矩阵，能够将动员自山顶滑下的全过程都拍到，即使是人迹罕至、拍摄环境恶劣的运动，也能够被精彩地呈现到观众面前。
摄影技术的不断创新，改变了我们欣赏冬季冰雪运动的内容、方式和效果，自然让2022北京冬奥会格外引人注目。
相机背后的技术链条
当然，新技术总会伴随着新挑战。因此，高速摄像机系统以及其他摄像技术能够成功且精彩地发挥作用，改变奥运会的舞台，需要强大的团队作战。
一套完整的高速成像体系，是一条由技术串连而成的链条：
1.终端设备。
高速摄像机要捕捉人类肉眼看不清晰的瞬间动态过程，跟上快速且不可预测的物体，并且在复杂的室外光照环境下都能够稳定发挥作用，对光学设备的要求很高。分辨率、感光度、元器件尺寸等，都对性能有着较大的影响。
虽然高速摄像机不像光刻机那样“卡脖子”，但对生产环境、生产线设备精度等都有一定的要求。欧美日国家起步更早、技术积累更高，目前，全球领先的高速摄像机企业主要集中在美国、日本以及欧洲。《2021年全球及中国高速摄像机产业深度研究报告》显示，头部企业包括美国的Vision Research、Integrated Design Tools、Monitoring Technology，日本Photron、NAC，德国PCO AG、Mikrotron GmbH以及瑞士AOS Technologies等。
央视自主研发的“猎豹”走红，随着日常应用的规模扩大，或将带动中国高速摄像机产业链的不断升级。
（美国职业棒球大联盟体育场，工作人员正在为高速摄像机安装防风雨外壳）
2.存储系统。
超高清高速摄像机，意味着高分辨率的图像不断生成，产生的文件更大，所以数据量也是惊人的。尤其是奥运场馆还遍布多个赛区，需要实时传输异地数据。
北京冬奥会的存储系统合作伙伴目前不得而知，在东京奥运会使用的则是戴尔Dell EMC PowerScale系列，将日本的两个 NBC制作场地所产生的PB级数据，统一远程存储在位于美国的文件系统上。
3.实时转播。
猎豹在运行时，会根据随比赛节奏随时启停、加速、减速，产生的电力负荷也会实时波动，不能因为电力紧缺而罢工。所以此次冬奥会期间，为了保证“猎豹”以最大能力工作，电力保障团队还专门为它加装了专用变压器，能够适应用电负荷的突然变化，同时配备了备用电源，确保高可靠供电。
而“猎豹”拍下的画面，也得益于5G网络的广泛覆盖，实现了海内外的超低延时直播、连线。据北京冬奥会的合作伙伴中国联通团队分享，此次冬奥场馆在传统5G网络的基础上，还引入了200M载波聚合、超级上行、网络切片等新功能特性，提供更优的5G网络体验。
在冬奥会每日例行新闻发布会上，奥林匹克转播公司OBS首席执行官伊阿尼斯·埃克萨科斯，也将此次冬奥会转播的破纪录成绩，归功于中国领先的5G技术。
同时，作为奥运史上首次实现全面上云的一届，北京冬奥会也让一档依赖大量制作的体育娱乐节目，演变成了可以在云上轻松制作的无数个简短、多元的节目，由人们随时随地自由观看。
通过云端远程制作内容，并及时传输，很多记者不需要到赛事举办地就可以制作并产出赛事相关内容，适配不同平台的用户喜好。这也使得很多海外观众通过YouTube和Tik Tok、脸书、Instagram等平台，及时收看到赛事精彩内容。缅因大学媒体历史学家迈克尔·索科洛（Michael Socolow）认为，考虑到数字平台的数亿浏览量，北京冬奥会最终将成为美国历史上观看次数最多的视频赛事之一。加上对中国的广泛兴趣，北京奥运会可能成为世界历史上观看次数最多的视频节目。
4.软件分析。
除了实时赛事转播之外，通过高速摄像机捕获的大多数视频，都要上传到服务器上，运用特定的软件进行分析处理，服务于各种不同的应用场景。
在比赛期间，以往判罚主要基于裁判人为的主观意识，出现纰漏/错看等情况，通过智能动作视觉跟踪评估系统，可以为裁判提供必要的动作捕捉、评估和标准，从而判断动作是否符合竞赛规则。此次冬奥会期间，立方场馆内就部署多路高清摄像头，引入“冰壶运动轨迹捕捉”技术，对冰壶轨迹进行实时监测与捕捉，并通过渲染投射到场内大屏上。
在日常训练中，这些赛事视频大数据也可以被用于不断改进运动员训练，提高比赛成绩。目前常见的运动分析系统之一，就是基于多个半自动高清摄像机的视频系统（VID），记录下运动员在训练中难以察觉的动作细节，再通过智能图像处理技术辅助分析。
冬奥会期间，就使用了“3D+AI”技术，对首钢大跳台进行在1∶1的三维重建与虚拟还原，同时通过AI对视频进行摘要、动作抽取等处理，快速进行归纳整理，让观众轻松且沉浸地看懂比赛。
以前，大家感知高速摄像机的方式，更多可能是在超速交罚单的时候。这次冬奥会，或许是高速摄像机在娱乐媒体、体育等领域，距离大众更近的一次。从产业应用走向大众视野，高速摄像机带来的更公平、更安心、更精彩的观赛体验，何尝不是中国科技产业举重若轻的一个缩影。
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