从年初的北京冬奥会，到年末的卡塔尔世界杯，2022年见证了众多国际性大型体育大赛的举行。
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每一次体育盛会，不仅是运动员的竞技场，更是举办国文化、科技的演武场。2022年伊始，北京冬奥会如期举行，其开闭幕式的新意和审美惊艳了全球。
正如“双奥”开闭幕式总导演张艺谋所称，能呈现这样一场视觉盛宴，离不开科技的力量。
北京冬奥会开闭幕式一脉相承，不设大规模文艺演出，没明星没专业演员，以运动员为中心，像一个大Party一般，仍然保持“人少而不空，空灵而浪漫”的效果。
为了实现这一浪漫效果，开闭幕式中应用了燃料动能、屏幕显示、人工智能、5G、云计算、边缘计算、VR/AR、裸眼3D等数十种创新数字科技手段。
“神奇”冰五环背后的黑科技
开幕式上，冰立方缓缓被激光“雕刻”成晶莹璀璨的冰五环这一幕，让人直呼“神奇”。而这背后，其实是激光与3D视效结合的效果。
冰立方长22米、宽7米、高10米，是由LED屏组成的。冰立方总系统的重量达400吨，升降重量达180吨，升降载荷超过一般剧院大型升降台的8倍，是整个开闭幕式最大功率的驱动设备。
为此，中国航天科技集团有限公司所属单位采用了多级的折叠结构，使冰立方升降的最大速度可达每秒0.28米，完成整个升起过程，最短耗时43秒，运行误差只有正负1毫米。
五环本身也是一个LED屏，当它亮相的时候，位于看台4层的激光照射在冰立方上，对冰立方进行“雕刻”，随着冰立方上部的顶盖的下翻，配合着激光的“雕刻”，底部的五环缓缓上升，冰立方四面的LED屏一边缓缓下降，一边播放冰渣四溅的三维视觉效果，三方面完美配合，就形成了五环被一点点“雕刻”出来的视觉效果。
北京2022年冬奥会开幕式美术总监陈岩介绍称，“这一块冰我们是用LED组成的，它面积挺大，3万平米。最主要就是它的播控系统，各个方面都是技术。这个在2008年是做不到的，那么现在有5G、4K、8K的支持，所以我觉得恰恰就是在这个鸟巢里，我们完全是一个综合的展现，这是一个典型的科技和艺术的融合，我们只是把笔换成了技术，换成了科技。”
据业内人士介绍，实际上投影是更普遍的选择，但是因为张艺谋导演要求表现出“冰”的质感，LED屏对此无疑是最佳的容器。“但还从来没有哪一个大型国家级的活动，用过这么大面积的LED屏来做呈现，因为如果LED屏有技术故障的话，会黑掉一块，故障效果将非常明显。”
国产屏幕厂商京东方显然承担了巨大的压力和挑战。
据悉，此次开幕式上多种高科技的屏幕都是京东方供应，比如“雪花”形态主火炬台，由96块小雪花形态和6块橄榄枝形态的LED双面屏创意组成，采用双面镂空设计，嵌有55万余颗LED灯珠，整体硬件支撑到软件系统都由京东方自主研发设计。
还有铺满了整个鸟巢的巨大地屏，整体节目效果的实现背后都有这块屏幕的功劳，同样也是京东方出品，是目前全球最大的超高清地面显示系统，整体面积达10393平方米。
京东方采用多个8K+级分辨率的画面融合技术，超大规模的光学校正算法可对每个显示画面进行像素点级的光学校正，可呈现出100000:1超高对比度，3840Hz超高刷新率，以及29900x15096超高分辨率。
此外这套系统还采用了京东方自研的超大规模显示模组控制与同步技术，能够实时捕捉演员运动轨迹，实现画面与演员的无缝互动。它还经过五个月的高强度排演以及零下 30 摄氏度环境测试，从而确保在开幕式当天稳定运行。
航天级别的“防护服”
在京东方造出这块超级屏幕后，航天科技集团作为负责北京2022年冬奥会和冬残奥会开闭幕式主要的技术保障实施的单位，给这块屏穿上了一块“防护服”，以确保在最严苛的情况下，这块屏幕能够实现张艺谋导演的所有要求。
据北京冬奥组委开闭幕式工作部部长、国家体育场运行团队主任常宇介绍，“航天科技集团确实是拿我们国家火箭发射和运行太空站的方式，来运行整个开幕式的舞台装置。他们的倒计时检测、安全性评估，包括现场下的口令，都跟发射火箭相似。”
航天科技集团作为冬奥会开幕式的重要保障单位，共承担了地面舞台（含旗杆设备）、威亚、火炬、冰立方（含五环）、指挥监控、通信系统、地面显示系统、冰瀑、指挥中心、央视视频播放及VR、视频渲染机房等11个大项目。
如点亮鸟巢上空的主火炬燃烧系统，是由航天科技集团六院11所和101所研制。
据介绍，主火炬首次采用氢气燃料，要控制火焰颜色鲜亮可视；燃烧火焰既要呈现“飞扬”飘逸的微火造型，又要抗风（场外12级风、场内6级风）、抗雨（50毫米/小时）；冬奥会期间，主火炬持续处于燃烧状态，要保证氢气的不间断供应，实现电、控制信号的连续、稳定、可靠供应与传输。
航天科技集团技术团队利用运载火箭的氢燃烧控制技术，解决了氢气火炬环境适应性设计、氢气供给系统超大减压比设计等一系列技术难题，同时，解决了长期稳定燃烧、姿态控制、减控压等难题，确保系统安全可靠运行，充分体现主火炬的科技含量。
如面积达10522平米的地面显示屏背后，数万条信号在复杂的线路中飞快地传输。12所大道公司负责这套播控系统的建设。依托航天科技一院12所大道公司自有的工业互联网平台——长征云平台，数万个屏幕被串起来，温度、湿度、电压，它们的工作状态被时刻监控，一旦出现异常，就会立即报警。
各类新技术层出不穷
航天科技集团之下，还有许多承接任务的公司。据了解，来自北京的企业利亚德公司承担了冬奥会开幕式冰立方、南北看台屏和播放系统等装置生产、安装任务。而北京澜景科技被中国航天科技集团选择作为全场LED屏幕播控系统的供应商。
上万平方米的超大型LED屏，如何实现可靠、安全、稳定供电也是技术团队要解决的难题之一。利亚德负责人介绍称，公司在LED显示屏的配电系统设计中采用了双电源双电力模式，在每个LED单元箱体内配置一主一备两个开关电源，两个电源的工作模式为均流热备模式。正常供电时，每个电源带载50%的用电负荷，当其中一块电源故障时，另一块电源可立即带载100%的用电负荷，无切换断电延时。
北京澜景科技CTO李栋介绍，公司在冬奥会开闭幕式上应用的为播控系统Hirender全媒体总控系统，是一套软件系统，其一端对接投影机、LED屏、灯光、激光、音响等硬件设备，另一端对接的则是导演的需求，将导演的想法及设计出来的视觉素材呈现到显示媒介，起着打通和协调前后两端的重要作用。
如在冬奥会的开闭幕式中，所有视觉表达都是由澜景科技自主研发的软件来完成无缝对接播控，包括五环触发点亮，雪花台、冰立方、中国结等。焰火与激光表演的时间码也是根据澜景科技的播控时间码进行同步。
历届举办冬奥会开闭幕式的场馆都会遇到“低温开放环境温暖保障”的问题。北京冬奥组委和国家体育场，最终选定了北京创新爱尚家公司的石墨烯柔性热管理技术方案。
在此次冬奥会开闭幕式中，使用了石墨烯发热材料制作而成的加热座椅、加热沙发、加热桌子、加热地毯被应用在“鸟巢”中，实现温控管理。国家体育场“鸟巢”作为国际一流的大型半开放场馆，开幕式当天最低气温-6℃，闭幕式时气温-2℃，在-10℃的室外环境中，发热座椅可以在2分钟内发热。
据悉，迅速升温和热传导的同时，石墨烯发热材料既不会给电力系统带来额外负担，又能高效完成热保障任务，将整个“鸟巢”观礼台电力总需求控制在“鸟巢”整体电力负荷的0.098%。（北京时间财经 陈世爱）
