2月15日,新生代小将苏翊鸣帅气飞跃,摘得单板滑雪男子大跳台金牌,为上了一份元宵节大礼。这个春节,大多数体育迷都围坐在电视机前,观赏精彩的冬奥赛事。各类速度与激情的冰雪竞赛在给观众带来一场又一场视觉盛宴的同时,也让大家忍不住好奇:精彩瞬间稍纵即逝,摄影师究竟如何捕捉到这些震撼感官的镜头呢?

答案是数字孪生场馆模拟仿真系统(Venue Simulation System,简称“VSS系统”)的应用,该系统由北京电影学院、视伴科技、英特尔等机构联合打造。这是奥运赛会历史上首次使用虚拟场馆仿真方式进行运行设计和转播规划的系统平台,它的应用标志着奥运办赛历史上首次突破空间限制进行赛事筹备,也让多方远程协作进行奥运赛事筹备规划与运行设计的理念成为了现实。

(图为北京电影学院未来影像高精尖创新中心虚拟制作实验室)

冬奥赛事转播难在哪儿?

奥运赛事的转播信号是由奥林匹克广播服务公司(Olympic Broadcasting Services,简称“OBS”)统一制作,一般会委托全世界各大电视台和供应商提供转播技术服务和制作服务。此次北京冬奥会也不例外。日前,奥林匹克广播服务公司透露,北京冬奥会已经成为迄今收视率最高的一届冬奥会,在社交媒体上多达20亿人次关注这一盛事。

奥林匹克广播服务公司首席执行官伊阿尼斯·埃克萨科斯此前表示:“对一届奥运会来说,涉及电视转播所需要的工作,其复杂程度堪比组织运动会本身。”据了解,北京冬奥会上,负责广播电视信号制作的团队总人数超过4000人,他们来自超过60个国家和地区。让这么一支庞大的队伍高效运转,挑战非同一般。

就像拍电影一样,冬奥会的转播讲究镜头语言,需要通过在虚拟仿真场馆中反复“排演”,才能提前做好“功课”,避免在转播过程中出现不必要的失误。“相较于电影拍摄,赛事转播的复杂度更高。电影有剧本、有导演,演员按部就班地呈现设定好的内容即可,赛事转播却不然。运动员的表现、观众的表现皆是未知数,随机性很高,这给赛事转播带来了极大的挑战。”北京电影学院未来影像高精尖创新中心虚拟制作实验室主任、场馆仿真系统研发负责人王春水对《中国电子报》记者表示。

“像冬奥会这样的国际赛事对媒体转播的要求非常高,需要提前去做大量的转播规划与设计。运动员在赛道上比赛的全过程如何能够完整呈现,人物表情能不能抓住,构图怎样确保完美,甚至运动员背后广告牌上的字是否完整等问题都需要仔细考量,这并不是一件容易的事情。”视伴科技(北京)有限公司总裁韩坚在接受《中国电子报》记者采访时谈道。

(图为VSS系统工程师团队在MMC主媒体中心使用系统进行筹备支持工作)

受北京冬奥组委领导的指导和委托,VSS系统开发历经5年。自2017年以来,北京电影学院科研团队在前期研究基础上对大型赛事运行规划工作引入数字孪生概念进行验证,并结合自身研发优势,对场馆仿真系统研发的关键核心技术进行攻关。核心技术逐步攻克的同时,项目合作企业视伴科技(北京)有限公司对冬奥场馆仿真系统及针对转播机位方案规划和形象景观规划需求的两个专用仿真系统平台进行了产品化开发,并建立了面向冬奥赛事仿真模型资产复用需求的三维模型资产库,满足了本届冬奥赛事筹备所需的虚拟仿真环境基础搭建要求。而奥运会全球TOP合作伙伴英特尔为系统开发提供的强大底层算力技术支持和落地应用推动,使系统开发阶段避免了将复杂场馆与活动过程三维可视化、动态化、参数化时算力不足的困境,最终将VSS系统从科研项目转化应用为2022北京冬奥正式服务技术。

赛事转播的隐形“规划师”

在本次冬奥会赛事转播规划过程中,VSS系统基于数字孪生技术,通过实地扫描对12个竞赛场馆及4个非竞赛场馆进行了1:1高还原度3D仿真建模,让转播团队可以脱离空间、时间限制,在与物理环境完全一致的虚拟场馆中反复进行排演、完善转播方案细节,以呈现最佳的转播效果。

(图为VSS系统中对冬奥场馆的高真实度仿真还原)

记者亲身体验了北京冬奥会虚拟仿真场馆。带上VR设备后,体验者视角可在虚拟场馆内自由行走,并可进行360°自主切换视角。来到首钢滑雪大跳台上,还能看到一位运动员正在跳台上反复飞跃滑行。“北京首钢滑雪大跳台裁判塔附近的转播机位就是根据VSS系统实验后设置的,最后比赛中的实际转播镜头和系统设计好的预演效果如出一辙。”旁边的一位工作人员骄傲地向记者介绍道。

(图为谷爱凌比赛转播实景画面与VSS系统仿真模拟画面对比)

有了VSS系统的助力,赛事转播规划与设计事半功倍。韩坚在采访中分享了一个小故事:“高山滑雪项目的赛道设在山坡上,旁边就是陡峭的悬崖。很多转播机位不得不架设在悬崖之上。传统转播方案设计工作需要由导演或内容制作负责人先在平面图纸上设计转播机位以及转播方案,再由专业人士携带设备、翻山越岭地去进行实景勘测、验证方案,成本和危险性比较高,效率却很低。VSS系统让他们可以在三维空间内反复测试转播方案,机型选择、机位设计、焦距和视角调试等动作皆可线上完成,足不出户即可最大程度地以数字化形式还原内容制作团队的工作流程,节约了大量的时间、人力、物力成本,提高了筹备效率。”

不止是场地,VSS系统还提供赛时情况的仿真模拟。王春水举例说道:“像冰球比赛,我们可以在虚拟仿真场馆里面模拟出来,可以真实看到两支队伍在现场比赛的场景,这样转播团队在设计现场时更有依据,也更有画面感,不用再对着空场地去构思。” VSS系统就像是一位运筹帷幄的“规划师”,隐藏在转播团队身后,帮助他们出谋划策、化繁为简。

(图为VSS系统支持转播方案设计及方案预演)

贯穿冬奥设计运营全流程

在此次采访过程中,记者更是从研发团队口中获悉了许多VSS系统背后的故事。比如,针对赛事场馆模型复杂度极高难以高效建模的问题,团队齐心协力研发了基于平面设计图纸的三维场馆模型智能辅助建模技术工具,实现高度规则化场馆建筑的高效语义化建模,进而为大型赛事活动规划与运行设计仿真奠定场馆三维模型数据基础。

再比如,冬奥筹备中,形象景观设计方案制定时,需要进行可行性验证,但考虑到物料、人力的成本,不可能将所有的形象景观物料布置在现场进行验证。研发团队为形象景观部门提供了相关技术工具,可直接在系统内对应的位置进行形象景观摆放,并能灵活切换多种不同方案以展现不同效果。而通过系统导出的视频,则可以更立体直观地对方案效果进行展示,在节约人力、物力的同时,还能为最终决策提供参考。

(图为2021NOC(国家代表团大会)期间VSS系统支持60多个国家代表团开展线上考察活动)

与此同时,VSS系统还扮演着“协调警官”的角色,贯穿整个奥运设计运营流程之中,为冬奥现场的媒体运行、防疫分区、安保、外联等工作提供有力支撑。截至目前,VSS系统已应用涵盖北京2022年冬奥会12个竞赛场馆,以及4个非竞赛场馆(主媒体中心,北京冬奥村、延庆冬奥村、张家口冬奥村)。系统从应用至今,共参与各业务领域各型会议100余次,制作转播规划方案30余个,形象景观设计方案12个,服务了67个国家(地区)NOC代表团、17个NPC代表团,外方参与人员超过200人……通过视频展示、系统线上虚拟踏勘等方式为冬奥及冬残奥会的筹备提供了重要技术及设计验证支持。

从体育赛事向其他场景延伸

韩坚表示:“视伴科技致力于发展活动数字孪生技术,并将其拓展应用到包括赛事、场馆、影视、会展等各领域。VSS系统在冬奥赛事的成功应用,为各行各业打开了一扇通往活动数字孪生世界的瞭望窗口,初步感受到未来技术的强大威力。公司期待与产业链合作伙伴一起,充分挖掘活动数字孪生的巨大价值,助力行业发展。”

在2022年1月19日北京冬奥组委面向全社会发布的《北京2022年冬奥会和冬残奥会遗产报告集(2022)》里,VSS系统名列奥运经济遗产分册中“科技冬奥”板块第三类首位。奥林匹克广播服务公司主席雅尼斯更是将该系统评价为“拥抱未来的技术”。

据王春水介绍,该系统将依托“科技+内容”的组合,应用于更多大型体育赛事、文娱活动、影视拍摄、教育教学场景中,甚至未来有可能会与元宇宙概念相结合,以游戏场景为突破口进入C 端市场。他说:“预言未来的最好方式就是去创造它!五年前,我们有一个梦想,看到了一个未来;五年来,我们通过自己的努力,一步一步实现了它,这个过程虽然艰辛但是乐趣无穷!现在,我们看到了更加长远的未来,也将以最大的热情去继续实现梦想,创造未来!”