文|腦極體

2022北京冬奧會上，被全民感謝的，除了開幕式總導演“張emo”，就是4K高清攝像系統(tǒng)“獵豹”了。

尤其是在中國短道速滑運動員任子威贏得男子1000米金牌后，架設在國家速滑館“冰絲帶”內的“獵豹”，被認為是讓犯規(guī)行為無所遁形的大功臣。不過，打造了獵豹系統(tǒng)的央視很快出來辟謠了：

1.“獵豹”不是裁判系統(tǒng)，而是專門用于冬奧會速度滑冰賽事的轉播工作，也就是說專門給咱們廣大觀眾服務的。

2. 被網友調侃的“韓見愁”攝像機，捕捉到2月7日短道速滑男子1000米決賽中犯規(guī)動作的，其實是位于首都體育館的“飛貓”系統(tǒng)，由40臺4K超高清攝影機陣列加上3臺8K VR攝像頭組成，除了用于轉播，還能輔助判罰。

3.真正為比賽判罰服務的裁判系統(tǒng)，是一套獨立架設在關鍵拍攝地點的專用攝像機，用以捕捉運動員的動作，這套系統(tǒng)的畫面并不是我們在電視上看到的直播畫面。

被全民感謝的“獵豹”，雖然無關判罰結果，卻憑借高速靈活的身姿，實時捕捉到精彩畫面，助力北京冬奧會成為歷史上收視最高的一屆冬奧會。

前不久舉辦的北京冬奧會每日例行新聞發(fā)布會上，OBS首席執(zhí)行官伊阿尼斯·埃克薩科斯透露，2022北京冬奧會，是第一次在冬奧會上使用UHD和HDR技術，也就是超高清和高動態(tài)范圍的4K技術來進行轉播和制作。在開賽第四天就已經有了6000多小時的內容，包括比賽本身，以及每場比賽后的運動員采訪，不同平臺的媒體報道等等，在冬奧會的轉播史上創(chuàng)造了新紀錄。

從這個角度來說，無論是“獵豹”，還是“飛貓”，都是非常值得感謝的。

不過，正如高速攝像機能捕捉到那些肉眼都看不見的事物，高度還原比賽瞬間的高速攝像系統(tǒng)，其實是一個大型綜合科技工程，背后也存在著大量鮮為人知的技術創(chuàng)新，今天我們就來聊聊，那些同樣值得感謝的幕后科技英雄。

高速攝像機下的冬奧之最

早在2021年，“獵豹“系統(tǒng)就已經開始落地應用，并獲得國際奧委會奧林匹克廣播服務公司（OBS）的認可。這屆冬奧會能夠在轉播時長、內容制作方式上書寫新紀錄，高速攝像機顯然功不可沒。

作為一種能夠以小于1/1000秒的曝光或超過每秒250幀的幀率捕獲運動圖像的設備，高速攝像機（High Speed Camera）因為成幀速率高，所以錄制后，存儲在介質上的圖像以常規(guī)速度放映時，可以提供“超慢動作”的觀看體驗。

（高速攝像機拍攝的戰(zhàn)斗機打破音障的畫面）

一經問世，其就得到廣泛關注，而且它其實在日常中并不罕見，比如在高速公路上負責測速，汽車制造中負責觀察撞擊測試，拍攝動畫特效等等……

既然應用廣泛，為什么偏偏在此次冬奧中，高速攝像機如此引人注目呢？

比如冬奧會速滑比賽中，頂尖運動員速度能達到每秒近19.5米，如果用平時的手機或者微單拍到呼嘯而過的畫面，最后很可能只有一大團模糊的色塊。而高速攝像機則可以在很短的時間內對快速移動的目標進行多次采樣，讓觀眾可以實時、清晰地看到肉眼都難以捕捉的精彩畫面。

“獵豹”系統(tǒng)則讓高速攝像頭在360米長的U型軌道上，以每秒25米的速度奔跑，實時跟拍冰雪運動，帶來更好的觀賽體驗。

有一說一，第一屆現(xiàn)代奧運會以來的100多年里，攝影技術就和體育賽事緊密聯(lián)系在一起。1900年巴黎奧運會上，就使用了一種計時攝影的新技術，可以拍攝幾幀的畫面，從而分析運動員的動作。到了1952年，田徑賽事計時系統(tǒng)使用的狹縫相機，分辨率則達到了1/100秒。

除了像素的不斷進步，攝影設備的功能也變得更加多元化，比如為了讓觀眾們看到水上運動的信息，電影攝影師加勒特·布朗發(fā)明了“第一個垂直下降的攝像機系統(tǒng)”，可以拍攝水下53英尺的畫面，并在1996年奧運會上首次亮相。2008年和2012年的奧運會，則使用了鷹眼Hawk-Eye系統(tǒng)，來跟蹤球的軌跡，讓裁判快速準確地判斷球是在場內還是場外。2018年平昌冬奧會和2021年東京奧運會，英特爾則為田徑比賽引入新的計算機跟蹤系統(tǒng)，還通過8K清晰度的True VR攝像頭提供幾項賽事的VR觀看。

可以說，奧運會本身也是攝影技術的賽場。而北京冬奧會期間，高速攝像機之所以能夠讓大眾為之自豪，正在與其展現(xiàn)出的技術創(chuàng)新能力：

1.更清晰。

以往高速攝像機的使用場景，比如高速公路、科學實驗等，往往應用的是低分辨率的照相機快照，而非高清晰度攝像，回放畫面難免有點模糊。而此次北京冬奧會的轉播畫面大多都是4K超高清畫質。

“獵豹”全稱就是“超高速4K軌道攝像機系統(tǒng)”， 技術標準是每秒25米的速度，相當于90公里的時速，在360米長的U型軌道上奔跑，密切跟蹤運動員，清晰地拍攝下運動員的一舉一動，高清畫質讓轉播效果更具沖擊力和沉浸感。這也是歷史上首次對奧運會進行全4K的信號制作與直播。

除此之外，8K作為一項屬于未來的電視轉播標準，也在北京冬奧會上的部分重要比賽中引入。

2.更實時。

“來，讓我們看看韓國隊是怎么摔的？”2月5日，北京冬奧會短道速滑混合團體接力決賽已經結束，解說員王濛剛剛說完這句話，下一秒電視上就出現(xiàn)了賽事畫面中的高清回放。

更即時的觀賽體驗，也是此次北京冬奧會的特別體驗。

去年東京奧運會上，日本埼玉超級競技場的常規(guī)籃球賽，也使用了高速攝像機拍攝的子彈時間技術系統(tǒng)，通過38個攝像頭來提供360度視角和旋轉視角。但這一技術僅限于重播，還不能用于實時直播。

而此次北京冬奧會上，得益于攝像系統(tǒng)的穩(wěn)定，以及5G技術的支持，可以實時處理并輸出海量高清視頻數(shù)據，從而實時把360度視角的畫面帶給觀眾。

3.更智能。

作為迄今為止技術最先進的冬季奧運會，2022北京奧運會也通過更智能的攝像系統(tǒng)，幫助運動員、裁判等降低作業(yè)難度。

在賞心悅目的花樣滑冰賽事中，因為動作復雜，外行觀眾往往很難完全理解發(fā)生了什么，也十分考驗解說員的專業(yè)能力。我們看到在花樣滑冰賽場上，冰面周圍部署著運動傳感器和攝像頭網絡，可以提供跳躍的高度、距離和復雜性的詳細分析，除了幫助運動員們更好地分析競技策略、優(yōu)化動作，也可以為觀眾提供更全面的信息，同時減輕裁判的壓力。

在張家口分賽區(qū)，北京冬奧會也吸取了平昌冬奧會在高山滑雪拍攝的難題，由北京理工大學開發(fā)的“高速運動目標跟蹤拍攝系統(tǒng)”，可以通過高速攝像頭，記錄下時速高達170公里的高山滑雪進程；而自動跟蹤系統(tǒng)，則快速鎖定滑行中的運動員，降低人工拍攝的難度；通過多臺攝像機組成的矩陣，能夠將動員自山頂滑下的全過程都拍到，即使是人跡罕至、拍攝環(huán)境惡劣的運動，也能夠被精彩地呈現(xiàn)到觀眾面前。

攝影技術的不斷創(chuàng)新，改變了我們欣賞冬季冰雪運動的內容、方式和效果，自然讓2022北京冬奧會格外引人注目。

相機背后的技術鏈條

當然，新技術總會伴隨著新挑戰(zhàn)。因此，高速攝像機系統(tǒng)以及其他攝像技術能夠成功且精彩地發(fā)揮作用，改變奧運會的舞臺，需要強大的團隊作戰(zhàn)。

一套完整的高速成像體系，是一條由技術串連而成的鏈條：

1.終端設備。

高速攝像機要捕捉人類肉眼看不清晰的瞬間動態(tài)過程，跟上快速且不可預測的物體，并且在復雜的室外光照環(huán)境下都能夠穩(wěn)定發(fā)揮作用，對光學設備的要求很高。分辨率、感光度、元器件尺寸等，都對性能有著較大的影響。

雖然高速攝像機不像光刻機那樣“卡脖子”，但對生產環(huán)境、生產線設備精度等都有一定的要求。歐美日國家起步更早、技術積累更高，目前，全球領先的高速攝像機企業(yè)主要集中在美國、日本以及歐洲?！?021年全球及中國高速攝像機產業(yè)深度研究報告》顯示，頭部企業(yè)包括美國的Vision Research、Integrated Design Tools、Monitoring Technology，日本Photron、NAC，德國PCO AG、Mikrotron GmbH以及瑞士AOS Technologies等。

央視自主研發(fā)的“獵豹”走紅，隨著日常應用的規(guī)模擴大，或將帶動中國高速攝像機產業(yè)鏈的不斷升級。

（美國職業(yè)棒球大聯(lián)盟體育場，工作人員正在為高速攝像機安裝防風雨外殼）

2.存儲系統(tǒng)。

超高清高速攝像機，意味著高分辨率的圖像不斷生成，產生的文件更大，所以數(shù)據量也是驚人的。尤其是奧運場館還遍布多個賽區(qū)，需要實時傳輸異地數(shù)據。

北京冬奧會的存儲系統(tǒng)合作伙伴目前不得而知，在東京奧運會使用的則是戴爾Dell EMC PowerScale系列，將日本的兩個 NBC制作場地所產生的PB級數(shù)據，統(tǒng)一遠程存儲在位于美國的文件系統(tǒng)上。

3.實時轉播。

獵豹在運行時，會根據隨比賽節(jié)奏隨時啟停、加速、減速，產生的電力負荷也會實時波動，不能因為電力緊缺而罷工。所以此次冬奧會期間，為了保證“獵豹”以最大能力工作，電力保障團隊還專門為它加裝了專用變壓器，能夠適應用電負荷的突然變化，同時配備了備用電源，確保高可靠供電。

而“獵豹”拍下的畫面，也得益于5G網絡的廣泛覆蓋，實現(xiàn)了海內外的超低延時直播、連線。據北京冬奧會的合作伙伴中國聯(lián)通團隊分享，此次冬奧場館在傳統(tǒng)5G網絡的基礎上，還引入了200M載波聚合、超級上行、網絡切片等新功能特性，提供更優(yōu)的5G網絡體驗。

在冬奧會每日例行新聞發(fā)布會上，奧林匹克轉播公司OBS首席執(zhí)行官伊阿尼斯·?？怂_科斯，也將此次冬奧會轉播的破紀錄成績，歸功于中國領先的5G技術。

同時，作為奧運史上首次實現(xiàn)全面上云的一屆，北京冬奧會也讓一檔依賴大量制作的體育娛樂節(jié)目，演變成了可以在云上輕松制作的無數(shù)個簡短、多元的節(jié)目，由人們隨時隨地自由觀看。

通過云端遠程制作內容，并及時傳輸，很多記者不需要到賽事舉辦地就可以制作并產出賽事相關內容，適配不同平臺的用戶喜好。這也使得很多海外觀眾通過YouTube和Tik Tok、臉書、Instagram等平臺，及時收看到賽事精彩內容。緬因大學媒體歷史學家邁克爾·索科洛（Michael Socolow）認為，考慮到數(shù)字平臺的數(shù)億瀏覽量，北京冬奧會最終將成為美國歷史上觀看次數(shù)最多的視頻賽事之一。加上對中國的廣泛興趣，北京奧運會可能成為世界歷史上觀看次數(shù)最多的視頻節(jié)目。

4.軟件分析。

除了實時賽事轉播之外，通過高速攝像機捕獲的大多數(shù)視頻，都要上傳到服務器上，運用特定的軟件進行分析處理，服務于各種不同的應用場景。

在比賽期間，以往判罰主要基于裁判人為的主觀意識，出現(xiàn)紕漏/錯看等情況，通過智能動作視覺跟蹤評估系統(tǒng)，可以為裁判提供必要的動作捕捉、評估和標準，從而判斷動作是否符合競賽規(guī)則。此次冬奧會期間，立方場館內就部署多路高清攝像頭，引入“冰壺運動軌跡捕捉”技術，對冰壺軌跡進行實時監(jiān)測與捕捉，并通過渲染投射到場內大屏上。

在日常訓練中，這些賽事視頻大數(shù)據也可以被用于不斷改進運動員訓練，提高比賽成績。目前常見的運動分析系統(tǒng)之一，就是基于多個半自動高清攝像機的視頻系統(tǒng)（VID），記錄下運動員在訓練中難以察覺的動作細節(jié)，再通過智能圖像處理技術輔助分析。

冬奧會期間，就使用了“3D+AI”技術，對首鋼大跳臺進行在1∶1的三維重建與虛擬還原，同時通過AI對視頻進行摘要、動作抽取等處理，快速進行歸納整理，讓觀眾輕松且沉浸地看懂比賽。

以前，大家感知高速攝像機的方式，更多可能是在超速交罰單的時候。這次冬奧會，或許是高速攝像機在娛樂媒體、體育等領域，距離大眾更近的一次。從產業(yè)應用走向大眾視野，高速攝像機帶來的更公平、更安心、更精彩的觀賽體驗，何嘗不是中國科技產業(yè)舉重若輕的一個縮影。

從硬件設備、傳輸管道，再到軟件系統(tǒng)，每一個環(huán)節(jié)的技術突破，每一個相關產業(yè)的奮勇爭先，共同支撐起了不一樣、高標準的奧運會。

體育競技背后，是一場同樣激烈而精彩的全方位科技競技。