奥运会不仅仅是运动员竞技的舞台,每届奥运会更是一场场的科技秀,更直白的说高科技应用一直推动者历届奥运会的发展。从1896年在希腊雅典举办的第一节现代奥林匹克运动会之后,科技助力奥运的例子不断涌现。
1928年第九届阿姆斯特丹奥运会首次使用了高速摄像机,辅以当时顶尖的图像处理技术,能够协助裁判员以慢速重播的图像能更精准地判定运动员的动作,以便做出更为公正的赛事裁决。
1936年的第十一届柏林奥运会首次通过电视广播的方式对赛事进行报道,这无疑让不能到现场观赛的观众也一饱眼福。
1952年赫尔辛基奥运会首次采用了终点高速摄像机, 1972年第二十届慕尼黑奥运会首次展现了计算机系统的强大性能。计算机中心的五台电脑可以同步处理多项比赛的数据,仅需几秒钟即可统计出各项比赛的结果。1976年第二十一届蒙特利尔奥运会首次利用人造卫星实现奥运圣火传递,当年主办方利用传感装置通过把离子化的圣火火焰微粒转化为脉冲信号,由卫星从希腊雅典跨洋传输到加拿大渥太华,最终由接收脉冲信号的激光装置点燃加拿大的圣火火炬。
而1992年第二十五届巴塞罗那奥运会是史上首次使用高清数字电视转播的奥运会。
相信在1992年看到中国队在电视机上出现,无疑是一件充满了幸福与荣耀的事情。
到了20世纪,各种高新科技更是层出不穷,机器人,无人机,5G,人工智能,VR/AR,无接触支付,无人餐厅等等,称之为黑科技盛宴绝不为过。
不过话说回来,绝大多数的技术的目的就是让尽可能多的人参与到奥运会中,因为奥林匹克本来就属于全人类,而能让更多人参与的秘诀就是“沉浸感”(immersion),也就是让你身临其境。即使踢球的那个人跟你隔着半个地球,但你照样能跟随着镜头体验到射门的那种酣畅淋漓的感觉。
奥运会为了实现极致的沉浸感可谓在场上场下做足了功夫,简单来说开幕式地面的屏幕画质是8K,每秒50帧,几个节目的数据量可能会达到几TB,这是什么概念,一部时长2个多小时左右的院线片大概是300GB左右。还8k直播,虚拟仿真技术等等,都是对观众沉浸感QoS的极致满足。
北京冬奥会在场下也做足了功夫,我在国际奥委会的官网上看到这么一张图。
只看图片以为这个屏幕在播放这俩人火炬交接仪式。
但是我发现了盲点,Worldwide Olympic Partner Alibaba has launched an innovative cloud-based technology that uses true-to-life reality to help bring people closer together at the Olympic Winter Games Beijing 2022.
云技术+拟真,原来这并不这俩人(张勇左,巴赫右)同场直播,他们在“视频聊天”,实际的场景是这样的。
他们在利用阿里云聚(Cloud Me)的技术,利用真人大小完全一致的逼真投影进行“虚拟会议”,利用现场看起来并不复杂的设备,完成了一场足以拟真的会面,甚至还进行了火炬的交接。
大家可能会觉得,这不就是高清的视频聊天嘛,其实这么理解也没错,阿里云聚cloud me的这个云会面其实本质就是视频聊天。但是不同于常用的视频聊天,它是高可用、高带宽、高画质、超低延时的3D音视频实时传输和导播方案。
更重要的是,它结合4K高清空间视错屏幕、多光源空间结构设计的独创全息显示仓,加之实时图像处理算法,实现“以假乱真”的临场互动体验。
在未来终极版的元宇宙没有实现之前,这就是极致的远程全息互动模式。
人其实无时无刻不在交互,互联网发明之前,我们的交互只有线下,超过视线范围内的交互基本只能靠喊。互联网的到来,让我们从文字的交互,到现在的视频交互,全面覆盖的无线网络赋予了我们随时随地视频通话的可能性,但人类对于沉浸感的追求是无止境的。
阿里云聚Cloud Me的几个亮点也证明了这个趋势,发丝般的全息复刻、眨眼般延时和覆盖全球的音视频处理以及传输网络。
有了这几样技术,我们似乎拥有了一扇“任意门”。
虽然不是可以让人瞬移般的任意门,但是足以让人的视线无视物理距离,看到千里之外的瞬息变化。
我想了下,如果拥有这样的“任意门”,我打算做以下几件事:
让动物回归大自然好了,只需要在他们的栖息地安置几个这样的装置,我就可以看到他们的一举一动,在不伤害他们动物自由天性的前提下,还能满足我的好奇心。
比如在北极安放一个看北极熊直播,南极安放一个看帝企鹅,阿拉斯加安放和北美的中国人一起喝茶。
疫情期间的网课让我实在是痛苦不堪,最主要的一点其实就是沉浸感,隔着屏幕的人脸就显得尤其陌生,而这种全息版的交互方式无疑解决了这个问题,张勇和巴赫交接火炬的那一瞬间的丝滑让我仿佛真的看到了时空跨越。
未来的一切都可以实现全息交互,更加身临其境的课堂,舞台,博物馆,甚至酒吧,人类终其一生的追求不过就是体验。
而体验对于虚实是不那么敏感的,体验由虚向实是后疫情时代的一大特征。
有了这扇任意门,就像是瞬步一样的感觉。
你可以身临其境的看到以前拼命放大屏幕都看不到的细节。
比如说可以旁观一场精彩绝伦的手术,听学术大拿的精彩分享,甚至蹲在奥运会百米赛道的终点线看谁先冲过去。
这些在现在的直播转播技术前还很难实现,而全息交互正是慢慢实现这一目标的解决办法。
阿里云聚的“云会面”几乎达到了我目前能想象的2D的极致,覆盖全球+真人复刻,相比简单的视频聊天无疑是量的极大进步,通过多光源空间结构设计+阴影计算效果,已经实现了非常逼真的3D效果。
但是深入想象,这其实就是两人联机版的元宇宙嘛。元宇宙强调的是什么,也是“沉浸感”,极致的沉浸感。
让人完全感受不到身处另一个世界的沉浸感就是元宇宙的终极追求,因此2D到3D的转变将是毫无疑问的方向。
我们都知道,在各种盛会上率先使用的科技,都会逐渐的进入寻常百姓家,很多日常的科技就来自于航空航天,比如率先在军方使用的电脑,现在几乎人人都有。作为高新科技的集中展示基地,奥运会的场内场外都遍布了“貌不惊人”的黑科技,未来在民用方面的想象力巨大,特别是足以拟真的音视频实传输方案更是奥运会的一大亮点,想象未来的音视频交互都被拟真的技术代替,那根据地理坐标瞬移仿佛也成为了可能。
冬奥会不仅是比赛,更是一场国力展现的表演秀,奥运健儿比赛过程展示出的精神面貌,抑或是比赛背后落到细微处的技术硬实力,都体现着东方古国深厚的底蕴。
本届冬奥会正如火如荼地举办着,期间“黑科技”涌现。开幕式黄河之水天上来的气势磅礴,震撼人心。滚滚长江东逝水,浪花淘尽英雄,用气吞山河的壮丽景色拉开了冬奥会的整个序幕。
表演者脚下的雪花图例与舞者相映成趣,依靠机器视觉AI追踪技术,实现了自由走动代替标志点走位。京东方超级柔性屏为数字时代的水墨画铺上了一卷画纸,虚实结合的光影表演给整个开幕式画上了浓墨重彩的一笔。
竞技比赛的前提是公平,参赛者需要统一地规则约束,防止不择手段的破坏赛场秩序,判决者也需要公平,有判据可依,减少裁判的主观感受,才能呈现出精彩的高水平比赛,让观众迅速沉浸在表演和比赛的氛围中。
“猎豹”超高速摄像头速度达到每秒25米,能够密切追踪运动员,还可根据直播需要,实现加速、减速和超越等动作,更灵活地捕捉速滑中的各种场面。视角下全方位抓拍,让每一个小动作无所遁形。
科技感,成为本届冬奥会一个绕不开的主题。
京东方超级地屏成为开幕式的“正脸”、猎豹高速摄像机成为冬奥会比赛锐利的眼,这些黑科技成为我们接触冬奥会第一时间就能感受到的科技进步。
但正如在我们看得见的地方,是运动员奋力比赛的姿态,总是有种错觉,他们是单枪匹马在赛场上战斗,我往往会忽略背后提供技术支持的教练,优秀的教练能对队员提供多少帮助,可能选手们比我们更清楚。因此今天想讲讲一些冬奥会背后的科技技术,那些落在最细微处、不为人所感知但十分重要的技术。
今天想讲的是阿里云在背后提供的云服务技术支持,起因在于昨天刷到的一条视频:“巴赫隔空赠送冬奥火炬 巴赫点赞中国云科技,通过阿里云聚(Cloud ME)向阿里巴巴CEO张勇赠送火炬,并盛赞来自中国的云技术将开启奥运数字时代新篇章!”
视频中短短一句话让我震撼良久:运营冬奥会所需的全部核心系统都迁移到阿里云。通过阿里云聚Cloud Me将赛场与观众更紧密地连接起来。在昨天观赛过程中,我就惊叹道高画质全方位的视频传输过程是如何实时同步到全国观众面前的,除开电视观众外,网络观看的用户也是实时跟进比赛进程,实现全国网民同步欢呼。
在一番了解后,我看到了背后的实现细节。此次Cloud ME冬奥会直播方案是由音视频通信RTC产品 + 伙伴硬件终端融合完成。音视频通信RTC(Real-Time Communication)产品是覆盖在全球范围内的实时音视频开发平台。依托核心音视频编解码、信道传输、网络调度等技术,提供高可用、高品质、超低延时的音视频通信服务。
通过窄带高清技术动态识别画面重点,针对画面中不同内容进行策略编码优化,不仅使画面更具层次感,而且同等视频质量下最高节省50%带宽。
直播通过在终端调用API与RTC服务端进行交互。直播者在加入频道或房间后,可以进行本地推流、订阅远端用户等操作,实现频道内不同用户之间的音视频实时通话。
此外由于疫情影响,冬奥会期间线下见面愈发困难,选手间组织商讨战术策略等多有不便,Cloud Me通过云上创新,助力北京冬奥打破物理隔离,实现多地好友异地同屏交互,打造前所未有的远程全息互动体验。
对于本次直播的技术来看,阿里云在云栖大会上分享过抗弱网技术。抗弱网是云会面体验保障的核心技术,自研弱网传输算法,80% 丢包下可提供流畅通话,同等丢包环境弱网传输效率提升65%。
此外,比赛视频采集以及视频传输后通过GRTN网络到达云端,传输时使用GRTP的云端实时处理引擎对视频进行处理,再把处理好的视频传到端上,端上只需要做简单的呈现。通过云处理+端渲染策略大幅降低手机等设备观看比赛时的性能问题。
阿里云聚Cloud Me技术在本次冬奥会上秀出了自己的肌肉,让我深刻地感受到技术对生活每一个细节的提升,经历过冬奥会直播考验的Cloud Me在日常生活中也同样展示出技术引领未来的趋势。
依托于在冬奥会展示的直播技术,阿里云聚Cloud Me的未来将有更广阔地应用前景,AI 赋能、软硬件协同的趋势将会使得大家更迅速地相互连接。
线上课堂、云游戏、虚拟社交等人与人的交互将通过云连接,技术将会从每个角落悄悄改变我们的生活。
大智若愚、大音希声。底层那些无法立即被看见的技术往往会被人下意识忽视,如芯片、操作系统等。这些我们无法感知的技术似乎无法立刻感知到它们的重要性,但是这背后的技术积累和创新才更值得我们敬佩。
时代选中了我们,「北京冬奥将书写历史」。
不提大家说的那些网红产品了,比如送走韩国队一家整整齐齐的90km/h的高速相机,除了这些炫技的产品之外,我更欣赏本次中国冬奥会里展示的生活科技,也就是科技如何让生活更便捷更舒适。
比起上次冬季奥运会全体都在吐槽日本赛程上的乱象,这次去看海外参赛选手的TikTok你会有一个非常强烈的感受,那就是这些外国选手都“玩儿疯了”。
比如,在中国已经大规模运用的人脸识别,在外国是一种新鲜玩意儿,值得在自己的账号里专门介绍一下:“他会通过识别你的脸在屏幕上输出大头照,就算你戴着眼镜,就算你戴着口罩,他也能认出你来。我们现在来挑战一下!”
再比如这个自动炒菜自动轨道上菜的机器,其实在咱们国家一些互联网公司或者极客公司里早就有应用,但是这个对外国选手来说更是一个神奇的存在。并不是说他们没听说过,也不是说他们没见过,而是把这些东西应用到真实的生活场景中这件事实在是太酷了。
还有与东京奥运会对应的,冬奥会的无重力全贴合床,明显是因为日本那个被吐槽得太厉害了,所以咱们在床上尤其下了功夫。
比起那些炫技式的、纯粹为外国人展示用的所谓黑科技,我更喜欢的是这些黑科技能真正应用到身边的生活里。科学发展要以人为本,纯粹炫技式的黑科技有多少也不如一门能服务人类的实用技术,我很高兴冬奥会能把这些生活科技置于首位。
以上
国家速滑馆是北京2022年冬奥会的标志性建筑,其场馆施工从2018年1月持续到2020年12月,拥有亚洲最大的全冰面设计,冰面面积达到了1.2万平方米。在冬奥会期间,国家速滑馆将承担速度滑冰项目的比赛和训练。冬奥会后,该馆将成为能够举办滑冰、冰球等国际赛事及大众进行冰上活动的多功能场馆。
国家速滑馆因其造型设计又被称为“冰丝带”,其设计理念来自一个冰和速度结合的创意,22条丝带就像运动员滑过的痕迹,象征速度和激情。在自然界中,冰的感觉透明、寒冷而且坚硬,但是在特定的气候条件下,冰会由缝隙的毛细作用而呈现丝带一样的形态。建筑设计具有刚柔并济的力量:水成为立方,冰也可以成为丝带。冰和速度结合,立面的设计概念称为“冰丝带”,呈现动感、轻盈、透明的建筑效果。
冰丝带从最初的设计概念就一直遵循可持续发展和环保策略,这包括了三个不同方面的目标。一是建立集约的冰场空间以控制建筑体积,实现节能运行。二是采用高性能的钢索结构、轻质屋面、幕墙体系等以节约用材。三是使用可再生能源,降低温室气体排放等。
这些目标由数字几何建构、超大跨度索网找形与模拟、自由曲面幕墙拟合、金属单元柔性屋面等创新技术支持,实现动感轻盈的建筑效果、轻质高效的结构体系和绿色节能技术的统一,建立面向可持续的冰上场馆技术与设计体系。从数字模型开始,三维信息便持续贯穿于设计计算、工艺构造、模拟实验、生产制造、现场安装、健康监测和运行维护等全过程。
结构体系是一座建筑的命脉,是整个项目功能呈现和依托的基础。
国家速滑馆主场馆地上部分建筑高度为17~ 32m,平面尺寸为178m × 240m。地下室、看台及支承屋顶部分为混凝土结构,屋顶和周边幕墙为钢结构。钢结构部分由马鞍形索网、环桁架、斜拉索及幕墙网壳组成。
屋面采用双曲面马鞍形单层索网结构,由98根东西向排列的承重索和60根南北向排列的稳定索组成,南北长跨约200米,东西短跨约130米,是目前世界上规模最大的单层双向正交马鞍形索网屋面体育馆。屋面索网总质量为581t,在承载力不变的情况下,索网整体用钢量只相当于传统钢屋面的1 /4,大大节约了钢材,不仅节省空间,而且降低了能耗。
这张索网就像是有一个巨大的羽毛球拍‘绷’在了场馆的上方,由于索网屋面的空间形态非常复杂,张拉以后每一个“方格”空间形态都不一样,因此填充的每一块单元体尺寸也不同,都需要通过实测得到数据后再进行加工定制。
在场馆内部,这张巨大的“天幕”已经被数条无缝衔接的白色镜面吸声膜覆盖起来。这层膜也是特殊材料制成的,能起到节能降耗和吸声反射的作用。另外,它把屋顶的管线机电等遮挡封闭起来,也使得速滑馆更美观。
设计师在进行钢结构体系设计时,也建立了国家速滑馆屋顶复杂索网结构的形态分析原则,能够考虑弹性边界和幕墙索的影响,实现屋顶索网初始态和零状态与建筑几何一致,并使环桁架水平变形小、构件内力均匀。
施工张拉过程中,环桁架支座先滑动再固定的安装工序,可以减小环桁架传递给混凝土柱顶水平力和下部构件尺寸。
通过采用“先分再合、先主要再全面、线性和非线性结合”的方式,进行结构分析和设计,可以全面考虑复杂结构关系和多耦合因素,提高结构的安全性、经济性,并节约设计周期。
在冰丝带采用的所有技术中,制冰技术绝对是首屈一指的存在。它采用了二氧化碳跨临界直冷制冰系统,是全球首个采用二氧化碳跨临界直接蒸发制冷的冬奥速滑场馆。
经理论分析,采用二氧化碳制冷,有把握实现冰表面温差不超过0.5℃。温差越小,冰面的硬度就越均匀,冰面便越平整,越有利于出成绩,在以0.001秒计时的高水平竞技中,这都是关键性的因素。据了解,目前速度滑冰所有的世界纪录都是在加拿大卡尔加里和美国盐湖城的高原冰场上创造的,“冰丝带”的冰面打造者们希望2022年各国运动员能在“冰丝带”里创造新的世界纪录。
为打造“最快的冰”,国家速滑馆冰板层施工精益求精,用时60多天完成制冰钢管8574道焊口焊接,制出的混凝土冰板层水平高差在4毫米左右,非常平整。而且这样制冷,相较传统方式不仅效能提升20%以上,而且制冷非常均匀,不会出现各个部位温度不一样、冰面硬度不均匀的情况。制冷产生的余热将用于运动员生活热水、融冰池融冰、冰面维护浇冰等,一年可节省约200万度电。
这种制冰技术使得国家速滑馆的碳排放量接近于零,还配有一套场馆智能化能源管理系统,能把制冰产生的废热用于除湿、冰面维护、场馆生活热水等,全冰面模式下每年仅制冷部分就能节省200多万千瓦时的电;整个系统的碳减排量,相当于近3900辆汽车产生的二氧化碳年排放量,或种植超过120万棵树实现的碳减排量。
目前,场馆制冰系统集成设计和冰板结构设计两个关键设计方案已获得专利保护。
预应力结构的施工过程与索网成形形态及最终受力状态直接相关,因此结构设计时,必须考虑施工过程对结构的影响。
冰丝带支承钢结构的混凝土框架柱受到建筑使用功能限制,柱截面尺寸不能太大。施工过程释放环桁架支座的水平约束、支座设置为滑动状态,利用环桁架自平衡消化索网张拉及一部分恒荷载产生的水平力,以减小环桁架传递给混凝土柱顶水平力。综合考虑混凝土框架柱的水平承载力和钢结构的经济性,施工中通过控制支座在整个施工过程中的滑动、锁定状态,来调整环桁架与混凝土结构分担的水平力,使环桁架和混凝土结构可以同时发挥最大作用。
为了确保冰板制冰效果均匀,施工中为严格控制管道的位置、标高以及混凝土的表面平整度。他们引入第三方检测团队,进行管道三维激光扫描及混凝土平整度惯导检测,为项目施工提供了极大的校准考核和保证。最终,17厘米的完整混凝土地面,水平高差控制在4毫米左右。
国家速滑馆整体采用国产高钒密闭索,也是首次在大型公共建筑中全部采用国产高钒封闭索。高钒封闭索具有高耐腐蚀性、防火性、防扭退性、摩擦系数大的特点。索网随着拉力变化会发生改变,当拉力超过一定界限索体会发生崩裂。为了在保障索网安全的情况下精准计算索网长度,实现精准加工,该项目通过计算机仿真模拟方法采用按索体最小破断载荷的55% 的张力进行预张拉,拉伸2次,每次持荷张拉60min,实现了预应力状态下拉索的精确下料。
国家速滑馆的诞生和运行是对冰雪运动和滑雪行业的有力促进,为世界贡献了由中国设计、中国技术、中国材料、中国制造组成的奥运场馆建设“中国方案”,特别是近1.2万平方米的世界最大采用二氧化碳制冰的速度滑冰场馆,在绿色、环保、可持续方面为奥运会树立了新标杆。
按照规划,国家速滑馆在奥运会结束后会建成以冰雪运动为核心,促进全民健身、体育消费的城市文体综合体。在不久的将来,这里将成为中国冰雪运动的新地标。
太硬核的东西咱也不懂,就不在这里班门弄斧了。
但看到各国运动员们视频中高频度出现的各种消毒机器人、送餐机器人、客房服务机器人、冰激凌机器人……在中国人看来,虽然也会觉得有趣,但早已没有了新奇之感。毕竟在我们的日常生活中,实际上都已经或多或少的接触到了这类产品。
至于5G、面部识别、语音转文字、实时翻译之类,我们在手机上就已经习以为常科技应用,却在国外运动员眼里是“值得拍个视频发朋友圈”的新鲜体验,倒的确是有点出乎我的意料。
一方面是因为这些东西离我们实在太近了,与其说是融入我们的生活,不如说已经是既定日常的一部分了。另一方面,我们可以廉价地获得这些科技的服务却不必支付高额费用,因此实际使用中也并不会对此有太多的知觉。
只是这次运动员们集体发视频的情景,让我想起小时候,出过国的一些亲戚朋友们,回国后激动地给我讲着日本的新干线、美国街头挂在楼上的大彩电,特别是电热水器、微波炉、电烤箱、电磁炉、有着肥宅快乐水和冰激凌的自助贩卖机之类日常生活中的科技产品,更让我听得直流口水。
想来,当年的我们,和今年的外国选手们,所透露出的新奇和兴奋,多少有些相似。
如今,不说是换了天地,至少也是敢于争先了。
而这不过是二三十年前,不过一代人的时间。