2022北京冬奧會開幕式，一場事關元宇宙數字科技與美學創新的大融合

Metaverse元宇宙
2022年2月05日09時

圖片來源視覺中國

▎開幕式全程都使用了數字表演與仿真技術，綜合運用人工智能、5G、AR、裸眼3D和云等多種科技成果。

鈦媒體編輯丨楊亞茹

2月4日晚8點，北京2022年東奧開幕式在國家體育場鳥巢舉行，北京再次匯聚了世界的目光。

2月4日正值立春，冬奧會開幕式總導演張藝謀便以中國傳統的二十四節氣為倒計時，以“雨水”為始，到“立春”落定，第二十四屆冬季奧林匹克運動會也就此拉開帷幕。

二十四節氣倒計時的開場設置獲得網友一致好評，被贊為“中國人的浪漫”。張藝謀表示，“我們把差不多的兩年時間用在了創意上，討論各種各樣的東西。”其中就包括倒計時部分。而在此之前，張藝謀也曾指出，“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”。

本次冬奧會的開幕式力求簡潔、安全、精彩，相較于2008年北京奧運會的開幕式1.3萬名參演人員，演員數量大幅減少，僅約3000人，開幕式全程接近2小時。

張藝謀認為，從2008到2022，開幕式的內核實現了從“我”到“我們”的升級，要講全人類共有的精神和理念，構建人類共同體的偉大主題。

一朵雪花的故事貫穿整個開幕式，從倒計時短片、參賽國國名引導牌、演員服裝、主席致辭的背景、和平鴿表演和主題歌演唱的背景、到主火炬，都由“一朵雪花”作為核心視覺形象。

“空靈、浪漫、現代、科技”是張藝謀對整個開幕式的形容，在具象化的過程中，除了傳統文化的融合，還少不了黑科技的加持。

開幕式全程都使用了數字表演與仿真技術，在虛擬的鳥巢（國家體育場）先模擬呈現，最后才落地到現實世界中，并通過綜合運用人工智能、5G、AR、裸眼3D和云等多種科技成果，讓本次冬奧會開幕式的呈現達到了數字科技與美學創新的完美結合。

長在“超級地屏”上的393棵“小草”

二十四節氣倒計時之后，在開幕式舞臺中央，一叢嫩綠的“小草”開始隨風擺動，生機勃勃、春意盎然。

據了解，“小草”是演員手中近10米長的柔性長桿，為了模仿小草隨風飄動的形態，長桿選用釣魚竿材質。整個表演陣型由393名來自武術學校、平均年齡16歲額學生組成，他們每天訓練時長達7小時。

在表演時，每位演員佩戴耳返，導演通過耳返傳遞上下場指令，每根“小草”上裝有有兩個開關，一個總開關，一個控制發出白色和綠色的燈光。在這一節目的最后，小草與地面屏幕結合，搖身一變成為白色的蒲公英，蒲公英的種子散落大地。

演員腳下踩著的正是目前世界上最大的一塊LED的地屏，也是目前最大的8K超高清地面顯示系統，這也是整個鳥巢超大地屏首次實現全LED影像，以取代傳統的地屏投影。“超級地屏”整體面積達10393平方米，總共由42000多塊四四方方的LED模塊拼合而成。

而這背后也有來自京東方（BOE）的黑科技。京東方采用多個8K+級分辨率的畫面融合技術，超大規模的光學校正算法可對每個顯示畫面進行像素點級的光學校正，可呈現出100000:1超高對比度，3840Hz超高刷新率，以及29900x15096超高分辨率的超高清絢麗畫面。

開幕式地屏不僅要實現超高清視頻播放視覺體驗，同時還要滿足舞臺耐磨、結構承重、防水防寒以及電氣安全等特性，這對顯示系統的的性能提出了很高要求。

負責開幕式“地面顯示系統”的建設團隊來自中國航天科技集團有限公司。為了解決這些難題，“航天人”給傳統的LED屏幕穿上了一層特殊的“防護服”。在長達5個月的高強度排演及冬季零下30攝氏度的極端低溫雨雪天氣，地面顯示系統依然能實現穩定運行。

除了占地11000多平方米的“超級地屏”，還有1200平方米冰瀑布、600平方米冰立方、1000平方米看臺屏組成了世界最大的LED三維立體舞臺。

2022北京冬奧會開幕式地屏提供方、利亞德集團冬奧會開幕式項目經理王定芳介紹稱，此次開幕式播放系統包含LED地屏、冰瀑、冰立方、南北看臺屏等顯示屏的播放。其中，整個地屏LED負責顯示4個8K播放素材, 冰瀑負責顯示2個8K播放素材，冰立方負責顯示1個8K播放素材，配合播控系統實現多個播放器視頻輸出同步誤差不超過2幀。

冰立方破冰，冰雪奧運五環升起

本次開幕式中冰雪五環的出場方式也別具一格。

先是一塊通體冰瑩的冰立方在舞臺中央緩緩升起，這一冰立方總重量400噸，升降重量達180噸，大約是一輛小汽車重量的120倍。在這個84m x 42m x 10m的基坑內，要實現的升降載荷超過了一般劇院大型升降臺的8倍，是整個開閉幕式最大功率的驅動設備。

負責冬奧開幕式舞臺總承的長征天民研制團隊，在場地受限的情況下，通過精確控制電機驅動16條鏈條、16條鋼絲繩組成的4套同步傳動單元，讓冰立方的升降定位精度控制在±1mm。

在舞臺效果呈現中，激光刻刀在冰立方上逐一“雕刻”24屆冬奧會的標志，不同的運動主題動態任務逐一出現，而這一環節的背后也融匯了中國傳統的水墨藝術。

2021年11月12日，北京印刷學院數字水墨動畫創新設計團隊接到了以“水墨藝術+數字科技”方式呈現開幕式“冰立方”運動主題動畫的任務。按照張藝謀導演“以水墨形式賦予人物傳統質感和生命精神”的要求，團隊對動畫內容中表現的歷屆冬奧會運動項目進行人形定幀，并嘗試通過宣紙水墨手繪和數字水墨筆刷兩種形式進行視覺描繪。

最終，通過在近2000張宣紙上用毛筆進行人形繪制、在超過1萬張紙上進行毛筆書法練習，并在測試近千張的紙質效果、繪制近三萬幀數字動畫后，最終在冰立方這一環節得到呈現。

之后，一顆冰球撞向“冰立方”，冰立方開始碎裂，一個晶瑩剔透的冰雪五環從冰立方中雕刻了出來。破冰，寓意著打破隔閡，互相走近，大家融為一體。

海淀高科技企業利亞德承擔了北京冬奧會開幕式地屏、冰瀑、冰立方、南北看臺屏和播放系統等裝置生產、安裝任務。利亞德集團董事長李軍介紹稱，“‘雕刻’的視覺是在激光與冰立方3D視效的結合下產生的。”

冰立方長22米、寬7米、高10米，是由LED屏組成的。五環本身也是一個LED屏，當它亮相的時候，位于看臺4層的激光照射在冰立方上，對冰立方進行“雕刻”，隨著冰立方上部的頂蓋的下翻，配合著激光的“雕刻”，底部的五環緩緩上升，冰立方四面的LED屏一邊緩緩下降，一邊播放冰碴四濺的三維視覺效果，三方面完美配合，就形成了五環被一點點“雕刻”出來的視覺效果。

這個冰雪五環內部裝有電池，全部為內部供電，總重約3噸。五環的結構特點是異形、大跨距、低剛度，其設計與火箭研制異曲同工。參照航天結構設計的一些方法，冰雪五環內里是鋁合金桁架結構，外部是LED顯示屏，還包裹著擴散板，在在很大程度上降低了五環的重量。

而據北京冬奧組委開閉幕式工作部部長介紹，這次開幕式技術保障實施單位是中國航天科技集團，倒計時檢測安全性評估，包括現場下的口令，都跟發火箭時候差不多。

“雪花”形主火炬臺倡導低碳環保，百人AI實時動捕互動

在每個國家或地區的代表隊入場時都有一個雪花形狀的引導牌，本次的引導牌是中國結流線型組成的雪花形狀，由金銀兩色組成，中間是藍色雙語代表團的名稱。進場后一個個獨立的引導牌上亮起代表團名稱。

手持引導牌的引導員手上纏繞一排手腕電池，以保證入場退場期間亮燈，而引導牌上裝有隱藏性的調光器和開關，通過一條可拆裝線路連接，實現引導員自控。

北京冬奧會開幕式雪花的誕生過程（圖源自中國日報官方微博）

隨著引導員的動作變化，近百朵寫著各國或地區名字的虛擬雪花也開始匯聚在一起，橄欖枝將小雪花變化成大雪花，大雪花在鳥巢中飛舞，小雪花飄飄灑灑，一個虛擬地球慢慢地顯現。其實在地屏四周有一圈“黑場”也是屏幕，在雪花飄下時，這些“黑場”區域翻轉，給人的視覺效果就是雪花紛紛揚揚地撒下。

本次開幕式主火炬臺直徑達14.89米，由96塊小雪花形態和6塊橄欖枝形態的LED雙面屏創意組成，采用雙面鏤空設計，嵌有55萬余顆LED燈珠，每一顆燈珠都由驅動芯片的單一信道獨立控制。為實現導演組火炬臺要像“鉆石般璀璨閃耀”的創意理念，京東方核心研發團隊通過500多張設計圖紙和近10輪的制樣，研發出目前行業內發光面最窄的單像素可控異形顯示產品。

大雪花來到舞臺中央并緩緩升起，火炬手將火炬放置在了大雪花中間的主火炬臺。與以往不同的是，最后一棒的火炬手沒有去點火，而是直接把手持火炬插接在了主火炬身上，沒有引燃的過程實現了火焰的無縫連接。

回顧2008年北京奧運會的技術資料，李寧點燃的火炬，一小時大概消耗5000立方米燃氣。為了維持它的巨大火焰，鳥巢專門配了一個燃氣站，日夜不停地為它輸送動力。而本次將最后一棒手持火炬直接作為奧運會主火炬燃燒器的點火方式在奧運會歷史上尚屬首次，與以往熊熊燃燒的火炬相比，大約可節省99.9%的能量，這彰顯了低碳環保的理念。

整個主火炬的設計中，在上方有一個長方形的黑色盒子，名叫姿態調節執行機構。它吊掛在威亞小車上，由小車帶著它移動到中心位置，放下鋼絲繩和電纜與主火炬相連，通過先進的姿態控制技術，配合地面裝置完成一系列的翻轉、提升和旋轉。在姿態調節執行機構里，還藏著燃料供應系統的氫氣滑環、柔性軟管和撬裝氫氣系統，其中柔性軟管的作用是將氣瓶中的氫氣輸送到火炬中心，支撐主火炬的燃燒。

在這一環節中，四組滑雪運動員在場地上滑出浪波，“更快、更高、更強、更團結”這一奧林匹克格言在長長的滑冰軌跡上逐漸呈現。通過搭載京東方自主研發的超大規模顯示模組控制與同步系統，地面可實時捕捉演員行進軌跡。

另外，五百多個孩子手持著發光的和平鴿出現在舞臺中央，每人腳下都能實時踏出一簇晶瑩的雪花，這也讓國家體育場鋪設的LED大屏系統與演員之間的實時“互動”成為了本次冬奧開幕式一大亮點。總導演張藝謀此前曾透露，本次冬奧會開幕式運用了大現場實時捕捉的一種互動技術。

據了解，這種“默契配合”并非精準排練，而是來自于英特爾3DAT三維運動員追蹤技術，它帶來了可以讓地面的屏幕瞬間對演員位移做出實時反饋并呈現藝術效果的技術方案。英特爾聯合北京電影學院專業團隊基于英特爾的3DAT技術針對冬奧開幕式場景定制開發的 “基于AI的大型演出實時特效系統” 是實現整個節目創意的關鍵技術。