為競技精神，為公平回歸。
作者 | 李溪
編輯｜余快
2月7日，在2022北京冬奧會短道速滑男子1000米決賽中，韓國與匈牙利選手先後被場內攝像頭捕捉到犯規動作，最終中國選手任子威、李文龍包攬金銀牌。
比賽一結束，全網感謝起了「獵豹」和「飛貓」，這兩個高清攝像系統，全程無死角地記錄了比賽過程中的全部細節，被網友評為「冬奧場館內的第二位裁判」。
它們的躥紅，是對公平的渴求，也是對競技精神的絕對尊重。不過，充當北京冬奧眼睛的，也不僅僅是獵豹和飛貓。
僅轉播系統上，就有660+台攝像機。其中包括148台特殊攝像機，13台軌道攝像系統，11台索道攝像系統，10套子彈時間回放系統，33台虛擬現實攝像機，25套ENG攝像機。
這些系統部署在不同比賽場地，比如10套子彈時間回放系統分別位於短道速滑、花樣滑冰、冰球、自由式滑雪、滑雪跳台、單板滑雪等10個比賽場地中。
而更多的AI視覺技術隱身其中，它們捕捉賽事的精彩瞬間，維護比賽公平，更幫助人類不斷突破自身極限。
- 短道速滑、花樣滑冰：「韓見愁」飛貓
首先糾正一下廣大網友的小錯誤。
被網友調侃的「韓見愁」，其實是短道速滑比賽的「飛貓」系統，位於首都體育館，由40台4K超高清攝影機陣列加上3台8K VR攝像頭組成。
速度滑冰是速度的比拼，短道速滑則是戰術的較量。
比賽期間的交替滑行、領滑、跟滑、超越，會有身體接觸、碰撞、搶占身位、路線封堵，是一項綜合戰術比較強的運動。偶然因素多，也更刺激。
項目場景不同，攝像機的作用也有差異。獵豹的強項是快速跟蹤拍攝，但存在視線盲區，飛貓攝像系統的「40台4K超高清+3台8K VR」攝像機組合，多機位、超高清的攝影機陣列，能做到視角全覆蓋，轉播畫面外，還能輔助判罰。
- 超高防疫規格：億像素陣列像感器光場相機
奧運場館防疫的要求極為嚴格，五棵松體育中心、首都體育館內，有一款賽事防控的特殊相機，億像素陣列像感器光場相機擔此重任。
對於大場景、多對象的超高清拍攝，與一般需要成百上千個超高清攝像機系統不同，億像素級陣列像感器光場成像系統幾台設備就能搞定。
其設備體積小，也具有最大360°的超寬視角，超高清的視覺成像效果，尤其適合「大視野、多對象、複雜交互」場景。
在冬奧場館中，它也實現了對賽事區域進行超視距、寬視野的全域無盲區覆蓋。
此外，還有以億像素陣列計算攝像機為基礎的防疫管控智能分析平台，對場館內進行全場景、全過程、全細節記錄。
背後的「十億像素級陣列像感器光場成像系統」，源自清華成像與智能技術實驗室，由中國工程院院士、清華大學信息科學技術學院院長戴瓊海領銜的多位教授、研究員和學生自主研發。
- 速度滑冰：獵豹，特種拍攝設備時速90公里
近日大火的「獵豹」，其實在速度滑冰的比賽館——國家速滑館「冰絲帶」中當差，且僅有一套。
這個跑得比運動員還快的攝像機，由中央廣播電視總台針對大型快速直道和彎道運動項目進行跟蹤拍攝需求研發，歷時5年，學名為「超高速4K軌道攝像機系統」。
它是專門用於冬奧會速度滑冰賽事轉播，是電視直播特種設備，而非裁判系統攝像機。
因其超高速度，在部署時需要安裝在賽場外側，且需安裝隔離板以確保周圍人員安全。出於安全和適配度考慮，短道速滑比賽並未安裝「獵豹」系統。
360米長的U型軌道是它的跑道，加上一台陀螺儀軌道車，就能上陣。
速度滑冰比的是絕對速度， 速滑運動員平均速度可達15m/s，約為每小時50公里，頂尖運動員，時速可達70公里。
運動員超高時速的比賽，給觀眾帶來的衝擊感，也對攝像機的高速運動性能要求極高。
它之所以被命名為「獵豹」，正是因其驚人的速度，運行速度最高達到25m/s，同時加速度能達到3.5m/s，相當於每小時90公里，一舉一動均逃不出「獵豹」的眼睛，選手們的微表情都可以清晰捕捉到。
除了實時跟蹤運動員位置，還能配合轉播需求，實現加速、減速、超越等動作，靈活捕捉比賽畫面。
當然，除了獵豹，冬奧會為速度滑冰直播研發了錐桶攝像機，通過更多元視角記錄比賽。
- 高山滑雪：智能跟蹤拍攝系統，追上時速170公里的選手
高速運動目標跟蹤拍攝系統，是登陸冬奧賽場的又一項硬科技。
北京冬奧組委梳理了韓國平昌冬奧會的突出問題，其中就有高山滑雪拍攝的難題。
高山滑雪項目以刺激性和挑戰性著稱，運動速度快，迴轉運動多。
此外，運動場地地形複雜、天氣環境多變，環境溫度通常會達到零下20度以下，拍攝環境惡劣，對人工操作技術要求頗高。
傳統人工操作，不僅需要在陡峭的雪道上架設數十台專業攝影平台，滑雪賽道也需要人工拍攝駐守。
在前端採集上，冬奧會採用了「高速運動目標跟蹤拍攝系統」，攝像頭通過智能控制中台，猶如「鷹眼」，自動對焦，快速鎖定高速滑行的運動員，自動實時跟蹤拍攝，能在500米距離外，進行時速170公里運動目標跟蹤拍攝。
數台攝像機，就能將高山滑雪運動員自山頂高速滑下的全過程盡收「眼底」。
這項技術由北京理工大學開發，這是冬奧場景中首次實現高速運動目標的無人化全局搜索、自動捕捉與智能跟蹤拍攝。
- 冰上象棋：「冰壺運動軌跡捕捉」技術
冰壺有「冰上象棋」之稱。
這項起源於16世紀的蘇格蘭的運動，於1998年在第18屆冬奧會成為正式冬季奧會比賽項目。
作為一種「策略遊戲」，雖然沒有激烈的身體對抗，但也是智力、體力的雙重較量，兼具技巧與謀略。
冰壺運動軌跡，對運動員至關重要。他們要時刻關注冰壺的位置與速度，據此調整策略。
為了實現比賽場館真實場景的數字化呈現，此次冬奧會，採用了「冰壺運動軌跡捕捉」技術。
在冰立方場館內部署多路高清攝像頭基礎上，結合視覺AI感知、深度學習、三維建模和空間定位等技術，基於超3500個AI模型，讓這項技術可以在1000平方米的大空間範圍內對初速度約6m/s的冰壺實現檢測跟蹤和軌跡捕捉。
冰立方場館內有一個長24米、寬7米，面積達170平方米的大屏。冰壺軌跡，通過實時渲染、虛實同步技術被精準還原，投射到大屏上，比如運動員擲出冰壺的同時，大屏會實時繪出一條曲線。
這個與整個冰場等寬的智慧大屏，可以同時展現4個大本營的實時畫面，也能還原運動員捕捉制勝瞬間。
參賽隊伍可以判斷大本營的冰壺分布情況，了解比賽局勢，以及幫助教練員和運動員研究戰術、指導訓練。而觀眾，可以藉此了解冰壺運動的規律和精髓，欣賞之餘關注競技雙方的策略戰術，獲得更多參與感。
- 高山滑雪、越野滑雪、跳台滑雪：場景三維感知及重建技術
此次冬奧中，研發團隊通過「冬季項目場景三維感知及重建技術」，對跳台滑雪、高山滑雪、越野滑雪等項目的三維場景數據，結合運動員實時跟蹤數據，還原真實場景。
為什麼要進行雪場三維重建？
雪山賽道海拔落差大，氣候變化多端，滑雪運動員速度極高。
全面掌握賽道狀況、了解運動員運動細節，不僅能減少 運動員在非訓練時的損，還能糾正訓練動作，提高運動員的訓練效率，對科學訓練至關重要。
想要測量運動員的滑行軌跡、掌握運動細節，就需要構建真實的場景。
在低溫、複雜地形條件下，為了真實還原，北理工團隊通過無人機載雷射雷達掃描系統，基於大量實地數據收集，實現了高精度重建雪場和訓練數據的實時傳輸。
為了在高速運動中精準定位，冬奧會採用了高速高解析度的相機系統、高幀頻發射機，運用北斗定位系統配合固定基站，將定位精度提高到了厘米甚至毫米級別。
雪道的坡度、長度、運動員的速度、加速度、滑行距離、轉彎半徑等數據都能被迅速計算，並及時呈現， 三維感知技術為運動員提供高沉浸感訓練環境。
- 自由式滑雪、跳台滑雪：人工智慧輔助系統
2月8日，谷愛凌最後一跳以1620的高難度動作完成絕殺，拿下了冬奧會歷史上自由式滑雪大跳台的第一枚金牌。
跳台滑雪、自由式滑雪等雪上運動的精髓之一，是運動員精彩流暢的空中動作並成功落地。
除了運動捕捉，精彩更來自背後的人工智慧輔助技術。
此外，對關鍵技術動作完成情況的實時掌握，對裁判打分極為重要。滑行速度、起跳與角度、手臂擺動的角度、自身的狀態等，都是影響其成績的重要因素。
比如越野滑雪用什麼姿態最省力；跳台滑雪用哪種姿勢起跳最好；高山滑雪運動員通過旗門時雪板和旗門的距離、雪車雪橇進入彎道時的角度、運動員騰空時與地面的相對位置等，以及高山滑雪如何快速繞過旗門。
這些項目對運動員身體控制能力極高，運動員在訓練中難以察覺諸如手臂擺動角度、起跳的高度等細微差別，僅僅依靠教練的經驗感覺和簡單視頻分析遠遠不夠。
冬奧為此研發的人工智慧輔助系統。在賽道多個關鍵點部署超高清高速攝像機，對運動員跳角度、速度、姿態控制、距離等的三維動作進行捕捉，再通過智能圖像處理技術幫助分析每個技術動作細節，並快速生成數據。
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