随着科技不断融入各项体育赛事中，每四年举办一次的夏季/冬季奥运会，不光是对运动员竞技水平的一次全面检验，又何尝不是对科技业者的一场考核？奥运会兼具了集中投入的大规模基础设施建设和短时间大规模的消费群体，因此成为很多新技术理想的验证和展示舞台。
在刚刚结束的2022年北京冬季奥运会中，由于疫情原因无法接待国外观众，5G、AI、边缘计算、AR/VR等热门技术被提前赋予了重要使命，承担在数字世界构筑“现场”的重任，最大限度弥补观众不能到场的遗憾。
2022冬奥会主要场地：鸟巢和冰立方 ©2022 Getty Images 图片来源: https://olympics.com/ioc/news/beijing-2022-venues-reusing-reducing-and-modernising
冬奥会是5G实用性大考
近两年，各国普遍都在提速5G网络的布局，但是在COVID-19疫情，运营成本、终端设备还有基础设施建设等多种因素的叠加之下，5G的通信的普及速度并不十分理想，因此人们迫切想要了解5G大规模应用的实际案例，2022年的冬季奥运会就具备了大考的理想条件。
5G概念提出的3大应用场景正好冬奥会都有用武之地。
eMBB( Enhanced Mobile Broadband)，增强移动宽带：关键指标要求峰值速率达到下行20Gbps，上行10Gbps。用户端则要求下行达到100Mbps和上行500Mbps，用户时延不超过4ms。而根据网络视频运营商提供的数据，要实现4K试试视频传输需要25Mbps，到8K则需要至少100Mbps。在本届冬奥会上，透过5G网络，用户手机端可以看到4K，甚至8K分辨率的视频。
mMTC (Massive Machine Type Communication，大规模机器通信）：关键指标要求达到每平方公里容纳100万台物联网设备的能力。在本届冬奥会中，无论是开闭幕式还是比赛过程中，都在边缘甚至在运动员身上使用了大量可穿戴设备、设想终端。能够实时提供包括音视频、温度、气象条件、运动数据、健康状况等大量数据，为赛事顺利举办提供了有力保障。
uRLLC（Ultra Reliable & Low Latency Communication，高可靠低时延通信）：关键参数要求用户级的时延低于1ms。这些应用场景包括了自动驾驶(在比赛场馆周边提供了无人驾驶汽车)、高速铁路通信（提供500Km/h速度条件下的通信）、交通系统控制、远程医疗等等，这些都在冬奥会中看到了具体实践。
在高速铁路上的高清演播室 图片来源：中国联通 http://www.chinaunicom.com/
上图为中国联通采用多项5G科技，帮助CCTV实现世界上首个高速铁路的超高清直播演播室，让观众可以在时速350公里/小时的列车上体验5G+4K的冬奥直播。
最大的考验还是5G的基础设施建设和保障。
中国联通冬奥会办公室主任兼市场部副总经理杜永红指出：2022冬季奥运会的5G基础建设面临复杂地形和恶劣自然条件的巨大挑战。在高山滑雪、单板滑雪赛道中会出现5G信号不易覆盖的问题。极寒天气是另一项挑战，北京冬奥会的崇礼赛区在冬天温度低至零下30度，还伴随伴大风，在这种气象条件下，对设备要求更加严苛，对通用的建网模式也存在影响。
中国联通的5G网络通信保障车 图片来源：中国联通 http://www.chinaunicom.com/
在整个冬奥期间，赛事使用5G网络要保障高达8K的实时视频传输和VR视频转播，整个系统面临前所未有的海量数据传输压力，且网络覆盖面积广，各节点设备的环境又不同，可以说从云到端都要提供稳定、可靠的数据通信质量。这对运营商的技术水平和团队能力都提出了非常高的要求，也为5G大规模普及积累了经验。
冬奥第一次8K清晰度转播
人们对于画面质量的追求是不断提升的，自从2019年很多电视制造商开始销售8K电视的时候，人们就已经在盼望8K视频源的普及。
2021年，推迟举办的东京夏季奥运会首次使用了8K分辨率进行部分赛事转播，但受限于信号传播的条件，只有NHK的BS8K平台用户可以享受到这种直播画面，大部分用户只能看到4K或者更低分辨率的赛事画面。
体育赛事对视频传输规格的促进作用还是非常明显的，在2016年里约奥运会上，4K分辨率已经是当时最顶级的画面质量了。
8K图像效果 图片来源: 百家泰 https://www.allion.com.cn/8k-display/
从上图中可以非常直观的看到不同分辨率的画质，在8K画面中，即便是一个局部的画面，也可以看得非常清晰。从个1080p到现在的8K分辨率，仅仅用了3个奥运会的时间，而8K信号需要的数据带宽是1080的32倍！无论对于有线网络还是5G无线通信来说，都是非常大的挑战。
测试厂商百家泰认为：视听8K时代已经开启，也因此会加快4K的淘汰，以后8K会是家中的基本配备也不为过。
来到2022年北京冬季奥运，奥林匹克转播服务公司（OBS）及其合作伙伴们实现了赛事全程4K转播，开幕式及部分重要赛事的8K超高清转播，这也是全球首次规模化应用8K技术进行开幕式直播和赛事报道。
由于疫情的原因，与2021年的东京夏季奥运会一样，2022年的冬奥会无法接待海外的观众，因此，赛事转播方奥林匹克广播服务（OBS）透过各种先进的技术，使观众更接近奥运会，营造身临其境的感觉。
密布的超高清晰度摄像机 作者：IOC（International Olympic Committee：国际奥林匹克运动委员会）/Dave Thompson 图片来源:olympics.com
透过多机位，大量高清晰度的设想设备，借助超高速有线和5G网络，赛事转播将运动员的表现淋漓尽致地展现出来。，北京2022年奥运会成为第一届以超高清（UHD）高动态范围（HDR）和5.4.1沉浸式音频的原生制作的冬季奥运会。通过提供超生动的图像质量和自然的三维声音，为观众将提供惊心动魄的观看体验和令人惊叹的细节。
为了继续将沉浸式制作提升到更高的水平，观众首次看到OBS在现场8K虚拟现实（VR）画面。通过技术的改善，转播方提供更流畅的用户体验，奥运迷将能够在更高质量、逼真的VR中观看比赛，并感觉自己仿佛真的和运动员在一起。
IOC/John Huet Thompson 图片来源:olympics.com
此外，OBS还与OMEGA合作，提供比往届奥运会更多的实时数据，为观众和评论员提供前所未有的分析洞察力和参与度。包括实现高山滑雪下坡赛事的实时速度测量，让世界各地的观众被奥运滑雪者达到的惊人速度所震撼，并为花样滑冰，自由式滑雪/单板滑雪半管和滑雪跳台提供额外的"跳跃"数据，运动传感器和计算机视觉分析有助于捕获速度等实时数据，高度、长度和持续时间，以提供新的跳跃分析级别。
OBS首席执行官Yiannis Exarchos解释道："2022年北京奥运会将为奥运会广播的沉浸式和虚拟化未来提供令人难以置信的激动人心的一瞥，探索新的创新方式来制作奥运会，同时进一步吸引全球观众。“
实际上除了转播画面，在整个冬奥会的开闭幕式中，中央舞台也是一块巨型型的8K屏幕。
在开闭幕式的主场地，鸟巢中央的超大8k地面屏幕，由4万多块LED模块组成，面积10552平方米，其上方竖立的1200平方米的8k LED屏幕，这两块屏幕构成了目前全球最大的超高清LED三维舞台。
10552平方米的巨型舞台 图片来源：intel.com
地面LED舞台实际播放视频分辨率达到14880x7248，接近4个8K分辨率（物理分辨率可提升一倍），可以完美呈现裸眼3D效果。
AI技术为开幕式添彩
IOC/ Abbie Parr 图片来源:olympics.com
在开幕式的节目中，漫天流动的风雪在滑冰运动员的脚下实时消散、五百多个孩子如晶莹的雪花在舞台上欢笑嬉戏，这些令人印象深刻的画面背后，是英特尔以基于英特尔®至强®可扩展处理器的3DAT技术，联合第三方专业团队定制开发了“基于人工智能技术的演出实时特效系统”。这套系统系统利用捕捉系统提供的位置信息，把预先设计好的视频效果，精准呈现在演员脚下，形成如影随形的效果。
国家体育场架设4台摄像机进行拍摄，随后将视频信号送到边缘计算系统中进行三维信号重建及渲染，随即将生成的艺术形象呈现在LED大屏上，并以强大算力确保演员与大屏中艺术形象互动的实时性与流畅性。
在覆盖范围上，英特尔依赖于先进的AI算法专门设计开发了多个人体检测AI模型，可以稳定精准识别场中上百名演员，最终利用多相机标定结果实时输出他们的真实位置信息，只采用了4台摄像机就做到了覆盖全场并完成信息采集。在实时性上，摄像机将采集到的数据信号通过光纤传输到英特尔在国家体育场内搭载了第三代英特尔®至强®可扩展处理器的边缘计算系统上，它的强大算力可满足实时、大量、精准度要求高的图形、影像处理和3D建模、数据分析需求。而在传输效率上，“基于人工智能技术的演出实时特效系统”通过英特尔®OpenVINO™视觉工具套件进行开发，通过Intel DL Boost技术使能，进而实现精准、流畅、实时的视频数据读取和处理，从图像采集、识别到检测和处理，只需要不到几十毫秒的时间。
除了开幕式的表演，AI自动跟拍机器人人脸识别、AI裁判、自动驾驶汽车AI手语主播还有多语种的AI问答系统在整个赛事期间的不同岗位提供了服务。
边缘计算：“猎豹”和“仓鼠”
在本届冬奥会的各个赛场，大量物联网终端设备被部署到“边缘“，它们不仅为赛事顺利进行提供大量重要数据，还为增加比赛公正性，以及改善用户体验发挥了重要作用。
超高速4K轨道摄像机系统“猎豹”图片来源：中国工业和信息化部无线电管理局 http://www.srrc.org.cn/
超高速4K轨道摄像机系统“猎豹”。在冰立方赛场“冰丝带”工作的“猎豹”是中国中央广播电视总台历时5年研发的超高速4K轨道摄像机系统，专门用于冬奥会速度滑冰赛事的转播工作。在速度滑冰比赛中，一般运动员的时速可达50公里，顶尖运动员甚至可达70公里，而“猎豹”的最高时速可达90公里，基本与野生猎豹同速，足以胜任短道速滑项目的边缘机器视觉的任务。
通过400MHz频段的无线遥控，摄影师可以对“猎豹”的运动进行调节，实现对运动员的追赶、跟随甚至超越，捕捉更多生动瞬间。此外，借助5G网络的无线图像传输信号，即使在高速运动过程中，“猎豹”拍下的高清画面也能被实时传递到制播中心，任何违规的动作细节都无法逃过“猎豹“的眼睛，凭借”猎豹“提供的证据，裁判组可以进行场外判决，维护比赛的公平性。5G网络“低时延”和“大带宽”的特性在”猎豹”身上得到体现。。
一些喜欢在短道速滑项目上用小动作获益的队伍，在“猎豹“的眼下现出了原形，直呼判罚太严。
除“猎豹”外，“冰丝带“冰面上隐藏着另一种无线摄像机——冰面锥桶摄像机。它由摄像机、电池和无线发射装置三部分组成，被放置于标记赛道的红色锥桶中，就像一只在锥桶上打了个洞并从中探出头来的仓鼠。
“仓鼠“摄像机 图片来源：中国工业和信息化部无线电管理局 http://www.srrc.org.cn/
摄像师可以通过无线遥控来控制这只“仓鼠”以仰视的角度拍摄下运动员迎面冲击而来、高速滑过的画面，并通过5.2GHz频段，带宽为40MHz的无线信道高质量、无时延地传输到制播中心，快速包装成观众看到的节目，为观众身临其境的感觉。
大量部署在边缘的设备，为比赛提供了更佳的观赏性。
冬奥收视再创记录
国际奥委会电视和营销服务首席执行官兼常务董事蒂莫·卢姆在新闻发布会上解释了北京冬奥会在各国的关注度。
在“超级碗”(美国职业橄榄球大联盟)之后，在2月13日对北京冬奥会的报道观看人数达到了2018年平昌冬奥会开幕式以来的最高纪录。截至2月11日，北京冬奥会在NBC的流媒体平台Peacock上的观看时间已经超过20亿分钟，收看人次超过1亿人，使其成为在美国数字平台上观看时间最长的一届冬奥会。加拿大的情况也类似，有超过一半的人口通过加拿大广播公司观看了北京冬奥会。大多数欧洲国家，平均有一半或3/4的人口通过各种形式观看了北京冬奥会。
《日本经济新闻》报道称，本届冬奥会包括三个赛区的赛场，以及连接赛场的道路、高铁在内的整片区域均被5G信号覆盖。
针对奥运会场地中的重要交通线路京张高铁，运营商在全程全网部署了3.5G 200M网络；通过8T8R小区合并技术，减少了基站间切换的次数，提高了网络性能；同时对高铁线路配置独立载波及专属频点，确保直播通道畅通无阻，实现了演播室用户与其他用户的精准隔离。值得注意的是，中国联通还通过先进的5G切片运营平台，为京张高铁设计了5G端到端切片，确保极致观赛体验。
意大利国家广播电台在报道中说，北京和张家口之间运营的高铁，使运动员、记者和观众得以方便地穿梭两地。列车上有中国最新的5G网络，乘客可以在列车上收看4K高清影像，媒体记者也能传输高质量新闻画面。
国际奥委会主席托马斯·巴赫在新闻发布会上表示，本届冬奥会的数字转播、通讯和科技令人惊喜，它们将会促进奥林匹克运动的未来发展。
这些不仅是对东道主的肯定，同时也是对5G、AI以及边缘运算等科技在赛事中表现的肯定。借助奥运会的成功举办，全世界各地的用户切实感受到了这些新科技的力量，这也将成为它们真正走向未来的起点。
参考资料网站：
