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北京冬奧8K超高清的“練兵場(chǎng)”和“展示臺(tái)”

從標(biāo)清到高清，再到超高清4K、8K……北京2022年冬奧會(huì)，在為觀眾帶來(lái)身臨其境極致體驗(yàn)的同時(shí)，也將作為我國(guó)轉(zhuǎn)播技術(shù)的“練兵場(chǎng)”和“展示臺(tái)”。

中國(guó)電影電視技術(shù)學(xué)會(huì)轉(zhuǎn)播技術(shù)專委會(huì)專家委員陳辰，從雅典2004年奧運(yùn)會(huì)的技術(shù)切換者，到中央廣播電視總臺(tái)北京2022年冬奧會(huì)外場(chǎng)轉(zhuǎn)播項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，親歷了我國(guó)轉(zhuǎn)播技術(shù)的快速發(fā)展，見(jiàn)證了我國(guó)超高清應(yīng)用探索向世界第一方陣進(jìn)軍的時(shí)刻。

不久前，陳辰帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)進(jìn)入北京冬奧場(chǎng)館，開(kāi)始了架設(shè)和測(cè)試工作。由于前期準(zhǔn)備充分，此時(shí)的他并不覺(jué)得緊張，反而感到平靜。

       8K“看”冬奧

8K是目前世界上電視播出技術(shù)最高標(biāo)準(zhǔn)，8K電視節(jié)目畫(huà)面分辨率可達(dá)7680x4320像素，比4K超高清畫(huà)面增加了4倍的像素點(diǎn)，可以帶給觀眾更真實(shí)、更震撼、沉浸式的極致體驗(yàn)。

為實(shí)現(xiàn)“科技冬奧·8K看冬奧”的目標(biāo)，陳辰團(tuán)隊(duì)除了承擔(dān)北京冬奧會(huì)全4K超高清信號(hào)制作任務(wù)，還提供開(kāi)閉幕式、首鋼滑雪大跳臺(tái)的8K 公共信號(hào)制作，同時(shí)對(duì)花樣滑冰和短道速滑進(jìn)行8K內(nèi)容制播。

在陳辰看來(lái)，此次8K超高清技術(shù)得以在冬奧會(huì)中應(yīng)用，與此前4K技術(shù)的突破和應(yīng)用密不可分。

2019年，陳辰團(tuán)隊(duì)接到了一項(xiàng)重要任務(wù)——國(guó)慶70周年閱兵式的4K超高清直播。

“當(dāng)時(shí)的4K超高清技術(shù)投入時(shí)間短，對(duì)全世界而言都是一個(gè)新技術(shù)，我們必須保證它的穩(wěn)定性和先進(jìn)性。”陳辰說(shuō)。

為此，他們開(kāi)始了緊鑼密鼓的“邊測(cè)試邊建設(shè)”。一方面，開(kāi)展大量測(cè)試，及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)架構(gòu)和設(shè)計(jì)上的漏洞，保證技術(shù)穩(wěn)定性；另一方面，進(jìn)行轉(zhuǎn)播系統(tǒng)的工程建設(shè)，并保證轉(zhuǎn)播車(chē)車(chē)體建設(shè)的安全可靠。

閱兵式的轉(zhuǎn)播工作是不允許出現(xiàn)任何問(wèn)題。為了確保萬(wàn)無(wú)一失，他們經(jīng)常進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的密集測(cè)試，有時(shí)是從早到晚，有時(shí)是通宵達(dá)旦。經(jīng)過(guò)近半年的攻堅(jiān)克難，最終讓億萬(wàn)觀眾享受到一場(chǎng)身臨其境的4K超高清視聽(tīng)體驗(yàn)。

為切實(shí)實(shí)現(xiàn)“8K看冬奧”，2022年1月24日，中央廣播電視總臺(tái)8K超高清頻道開(kāi)播暨“百城千屏”公共大屏項(xiàng)目正式啟動(dòng)。北京冬奧會(huì)期間，總臺(tái)CCTV-8K超高清頻道將在北京和廣東有線電視網(wǎng)進(jìn)網(wǎng)入戶，并在全國(guó)數(shù)百塊超高清大屏上同步播出。

       高速精準(zhǔn)捕捉

參賽選手沖刺、爭(zhēng)奪、慶祝的瞬間，往往也是觀眾最激動(dòng)的時(shí)刻。這就需要能夠?qū)崿F(xiàn)快速精準(zhǔn)捕捉的特種攝像系統(tǒng)，尤其是在冬奧會(huì)的速滑比賽項(xiàng)目上。

在國(guó)家速滑館里，由陀螺儀軌道車(chē)和一個(gè)360米長(zhǎng)的U型軌道組成的大型設(shè)備，“包圍”著速滑館賽道。這就是名為“獵豹”的特種攝像系統(tǒng)，將完成速滑比賽的拍攝任務(wù)。

速滑比賽中，運(yùn)動(dòng)員平均速度約50公里/小時(shí)，有些運(yùn)動(dòng)員極限速度可達(dá)70公里/小時(shí)，而“獵豹”可實(shí)現(xiàn)90公里/小時(shí)的高速跟蹤拍攝。

中央廣播電視總臺(tái)特種設(shè)備科負(fù)責(zé)人趙偉說(shuō)，之所以叫“獵豹”，是因?yàn)樗咚俸兔艚荩粌H能實(shí)時(shí)跟蹤運(yùn)動(dòng)員，還能在運(yùn)動(dòng)員彎道爭(zhēng)奪時(shí)，快速?gòu)钠渖砗蟪剑蹲骄十?huà)面，并完成瞬間加速和減速等動(dòng)作。

實(shí)際上，趙偉參與了很多特種攝像設(shè)備的研制，但“獵豹”是比較特殊的，因?yàn)橐酝惖乐饕侵本€型的，而速滑比賽是U型彎道，這對(duì)特種設(shè)備有著更“苛刻”的要求。

他介紹說(shuō)，直線賽道攝像系統(tǒng)主要有兩種實(shí)現(xiàn)途徑。一種是通過(guò)電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)軌道車(chē)輪高速運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)軌道車(chē)上的攝像機(jī)完成拍攝任務(wù)，但由于高速軌道截面積小且光滑，摩擦系數(shù)無(wú)法支持輪系的頻繁加減速動(dòng)作，容易造成軌道車(chē)彎道打滑。

另一種方法是牽引式，在軌道端頭放置電動(dòng)機(jī)，通過(guò)纜繩拉動(dòng)載有攝像機(jī)的軌道車(chē)來(lái)回穿梭，但這種方法也難以實(shí)現(xiàn)彎道拍攝需求。

最終，他們將整個(gè)軌道系統(tǒng)設(shè)計(jì)成一套感應(yīng)式直線電動(dòng)機(jī)，軌道車(chē)成為電動(dòng)機(jī)的初級(jí)，通過(guò)電磁力驅(qū)動(dòng)承載陀螺儀攝像機(jī)的軌道車(chē)實(shí)現(xiàn)敏捷的加速和減速。

“獵豹”特種攝像系統(tǒng)  受訪者供圖

       從進(jìn)口到自主研發(fā)

當(dāng)時(shí)國(guó)際上已經(jīng)有一臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)U型賽道攝像的特種設(shè)備，但在趙偉看來(lái)，研發(fā)我國(guó)自主的特種攝像設(shè)備更具有重要意義。

“一方面，作為國(guó)家媒體，中央廣播電視總臺(tái)應(yīng)該起到技術(shù)引領(lǐng)作用。另一方面，速度滑冰的電視轉(zhuǎn)播技術(shù)，可以說(shuō)是冰上項(xiàng)目轉(zhuǎn)播的‘天花板’，這將在國(guó)際舞臺(tái)上展示我國(guó)電視技術(shù)水平。”

經(jīng)過(guò)兩年多的研發(fā)，“獵豹”終于成型。研制出來(lái)的特種設(shè)備需要在模擬賽道上測(cè)試參數(shù)，但360米的U型賽道需要1萬(wàn)多平米的場(chǎng)地，而且“獵豹”屬于精密設(shè)備，不能“風(fēng)吹雨淋”，必須選擇室內(nèi)場(chǎng)地，高昂的試驗(yàn)成本難壞了他們。

最終，在中央廣播電視總臺(tái)的支持下，他們?cè)谂_(tái)里的地下車(chē)庫(kù)一層搭建了270米的U型測(cè)試軌道。

趙偉說(shuō)，“作為一名技術(shù)人員，我希望研發(fā)的成果能發(fā)揮出價(jià)值，不辜負(fù)臺(tái)里的信任”。趙偉1987年就進(jìn)入中央廣播電視總臺(tái)工作。當(dāng)時(shí)我國(guó)的電視設(shè)備主要源自進(jìn)口，甚至有些轉(zhuǎn)播車(chē)上的螺絲釘也是進(jìn)口。這深深觸動(dòng)著趙偉。

30多年來(lái)，每當(dāng)他與團(tuán)隊(duì)看到新技術(shù)和新設(shè)備時(shí)，總會(huì)思考如何把新技術(shù)用在自己的設(shè)備上，研發(fā)出我國(guó)自己的系統(tǒng)，“這是我們電視科技工作者的分內(nèi)之事”。

“我們作為冬奧會(huì)的科技工作者，要把自己的工作做到最佳狀態(tài)，也要讓設(shè)備呈現(xiàn)出最佳效果。這就是對(duì)冬奧會(huì)最好的詮釋。”趙偉說(shuō)。

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