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探索 | 冰雪之约,美与智的共赴——江苏科技元素为冬奥会添彩
2022/02/08 20:31  新华报业网  张宣 谢诗涵 蒋明睿  

  交汇点讯 2月4日,立春,全世界奥运健儿在北京相聚,共赴冰雪之约。从开幕式的美轮美奂到赛场的秩序井然,从运动员们衣食住行到赛前训练潜能激发,北京冬奥会“科技范”的背后凝聚着哪些江苏智慧?《科技周刊》记者带您揭秘。

  足下“生花”,无意之举触发AI实时交互

  轮滑运动员在巨幅地屏上划出流畅线条,融合多种舞蹈动作元素,演绎出与雪浪搏击的逼真效果;六百多个小朋友高举和平鸽灯笼在舞台上自由嬉戏,脚下激发出的雪花紧密跟随,尽显童真童趣。在北京冬奥会开幕式上,凭借实时特效系统渲染出的舞美效果让世界惊叹。作为实时特效团队中的一员,东南大学交通学院2012级校友马少典在项目中负责渲染系统的规划与部署,及特效渲染系统的调度指挥工作。

  马少典介绍,“交互实时视频特效”通过摄像头捕捉人物的图像信息,输入到训练好的AI模型中分析位置和动态,再按照定好的规则通过算法进行实时渲染生成图画,投到人物的脚下,让地屏呈现出的舞美效果根据演员的动作不断变化,从而呈现出更加自由而灵动的作品。有了实时交互技术的支撑,演员的动作不再需要严格地整齐划一,而是可以根据自己对音乐的理解,随性地自由发挥。

  其实,开幕式上不少经典之作缘于无意间的“神来之笔”。马少典透露,在半个多月以前,《雪花》这个节目还只是由阵列队形配合视频画面来诠释“雪花飞舞”的主题。“我们在做交互系统单独测试时,小朋友们无意之中踏入到测试美术效果的区域当中,于是发现了脚下‘生花’这种实时触发的神奇效果。”马少典回忆,“就像是学校操场刚下了一场大雪,小朋友们在雪地上开心地奔跑、打闹。那种无拘无束的童真与自由,触动了场内所有人。”

  在和平鸽节目表演的尾声,原本要向中间跑的一只“小鸽子”似乎是迷了路,一位姐姐出来牵着她回到了队列中间。彩排中真实发生过的场景,最终成为了“一鸽也不能少”的动人情节。“这两个独特节目又一次向世人展示,技术的创新升级能够为艺术创作提供全新的表达方式。”马少典说。

  畅享“极致”,科技见证“风驰电掣”瞬间

  2月5日,北京冬奥会中国队首金在首都体育馆诞生。为给赛场观众带来浸入式观看体验,及时传递比赛信息、全景、特写、慢镜头回放等精彩画面,中国电科旗下洛普公司为首都体育馆配备了近六百平方米的LED显示屏。据悉,该显示屏运用超过行业标准最高等级的超高对比度设计,明暗对比强烈,无需大电流驱动,在低功耗运行状态下,也可以完美呈现高清晰度、高稳定性的动态画面。

  为了实现极致对比度,洛普公司首次创新研制了超薄“纸”面罩。“我们的面罩基材,采用经改良的新型高分子聚合物材料,厚度仅为0.25毫米,精度高达0.05毫米,是市面上普通面罩厚度的四分之一。”项目负责人黄平表示,为呈现最优画质、还原本真色彩,面罩采用了纯黑颜色。“黑色可以尽可能地降低黑屏状态下的屏幕亮度,同时,黑色面罩可以反射面罩表面微米级颗粒,可有效漫反射体育场馆内大功率投射光。”黄平解释,通过表面黑色粒子还能吸收多余光线,更好地贴合显示屏发光面,凸显每一颗发光像素的亿万种颜色,达到最优的色彩还原。

  同时,为了清晰展现全球奥运健儿风驰电掣的冰上运动,洛普公司率先采用了行业先进的集成式消影技术,通过改变信号周期内的参数,彻底消除动态画面的拖尾现象,搭载行业领先的PWM(脉冲宽度调制)技术,实现万级视觉刷新率,保障了现场观众观看的舒适度和高速摄像机抓拍取景的清晰度。

  巧妙运用中华文化图腾“龙”的创意,1.9公里的赛道如巨龙般从小海陀山上蜿蜒而下,赛道落差达到近47层楼高……目光转向位于延庆赛区的国家雪车雪橇中心,宛如盘旋于山间“雪游龙”的赛道正是出自江苏南京钢铁股份有限公司。

  南京钢铁股份有限公司研究院腐蚀技术研究所副所长、高级工程师蔡佳兴介绍,“雪游龙”共设置了16个弯道,其中第11弯道是亚洲唯一一个具备回旋弯的赛道,这也是2022年冬奥会中项目设计和施工难度最大、最为复杂的设施。为了确保赛道安全和稳定,南钢研发的“耐候钢”(即耐大气腐蚀钢材)被选为国家雪车雪橇中心项目用钢材。

  “耐候钢是介于普通钢和不锈钢之间的低合金钢。这次研制的钢材,要在钢中加入磷、铜、铬、镍等微量元素,这样钢材表面会形成致密和附着性很强的保护膜,阻碍锈蚀往里扩散和发展,保护锈层下面的基体,以减缓其腐蚀速度。”蔡佳兴告诉记者,经过特殊的工艺调试,耐候钢具备了强韧、塑延、成型、焊割、磨蚀、高温、抗疲劳等特性。它的耐大气腐蚀性是普通钢的8倍,高度契合北京冬奥会绿色、共享、开放、廉洁的办奥理念。

  赛场内外,技术延伸为各领域“护航”

  九十余个国家和地区代表团参加,数千名冬奥运动员及随队官员——此次冬奥会期间,北京等地机场承担了迎送各国运动员的重要任务,其各类空管系统也经受艰巨考验。为保障冬奥运动员和各类涉奥人员顺畅出行,江苏电科莱斯(中电莱斯信息系统有限公司,简称“电科莱斯”)组建了驻北京空管运行保障团队,专门负责配合民航局空管局运行管理中心保障全国流量管理系统和全国飞行计划集中处理系统的运行工作。

  电科莱斯旗下莱斯信息空管系统事业部副总经理、全国流量管理系统项目经理胥宝新介绍,电科莱斯承建的全国流量管理系统作为我国唯一的全国范围民航航班飞行流量管理平台,是我国构建以流量管理为核心的空管运行服务管理体系的核心系统,对于提升全国航班运行效率具有重大意义。

  此外,电科莱斯还为北京研制道路交通信号统一控制与管理平台,肩负着保障冬奥赛事区域交通秩序畅通、高效的重要使命,确保冬奥会期间各类车辆能够准时、有序、安全到达和有序离场。

  电科莱斯旗下莱斯信息北京交通信号项目经理管小峰告诉记者,该平台汇聚融合了各类交通流检测数据、打通了各品牌道路交通信号机通信链路,可实现城市路口交通信号灯实时状态的集中化、简洁化的监视与操作,协同交通路网状态与信号智能控制。“这一平台还可以动态跟踪各类车队运行动态,并及时调整路口信号,帮助车队顺畅通过路口,整体提升了城市交通管理水平和奥运交通保障水平。”

  除了运动员的出行保障,赛场内外的每个环节都科技感满满。其中,由苏州科技城企业锐动科技联合北京体育大学生物力学团队研发了人工智能无标记点人体运动录像解析系统,能够在日常训练中为运动员技术和体能训练提供支撑,帮助他们以最好的状态迎战冬奥会。

  “系统核心部分是相机,我们既可以把相机固定在场馆里面,供运动员、教练员现场直接分析;也可以用普通相机拍摄后,将素材导入分析系统。” 锐动科技总经理曲毅介绍,该系统基于深度学习与人工智能,搭建起一个神经网络计算机模型,实现计算机系统对人体关节点的自动识别,并进而建立起一个适用于一般生物力学研究的系统。这一系统在几分钟内就能自动完成过去人工几小时才能完成的录像解析工作,极大地提高了效率。

  在这项技术的帮助下,团队通过收集海量的世界优秀投掷运动员生物力学数据,建立了个体化“冠军模型”,为运动员技术和体能训练提供数据支撑。此外,系统还能提出科学训练方案,有效提升运动员训练效率。

  曲毅表示,早在冬奥会开始前,锐动科技团队就积极为空中技巧、跳台滑雪等项目做准备。通过实时采集跳台滑雪等运动员关节点三维坐标数据,进而计算起跳角速度、角度、身体姿势和飞行距离等数据,帮助运动员发挥最大的潜能,达到最优的成绩。除了用在国家队运动员身上,这项技术还可以应用于医疗康复大健康领域。苏州市立医院康复中心采用该人体运动评估系统结合表面肌电系统,进行脑瘫及帕金森患者的功能评估。目前已经收集一百多例临床患者信息,即将建立国内领先的脑瘫偏瘫病人下肢肌肉力量运动学数据库。“未来,该技术还将逐步推广到居家康复市场,帮助更多患者重塑健康体魄。”

  新华日报·交汇点记者 张宣 谢诗涵 蒋明睿

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