科技冬奥与转播创新——兼论北京冬奥会对体育赛事转播的未来影响

北京冬奥会建立了一整套具有多用性、结构化和可管控的转播制作体系，正在从自有独立系统逐步转向高速混合云系统，可以支持包括广播电视、数字媒体和社交媒体在内的多样化工作流程。在北京冬奥会期间，奥林匹克转播服务公司（OBS）与包括中央广播电视总台在内的全球近30家电视转播制作机构的信号制作团队和技术支持团队进行合作，分别承担了北京、延庆、张家口三个赛区全部竞赛项目（包括场馆赛事直播、城市景观信号和其他辅助信号），以及开闭幕式和颁奖仪式的公共信号制作任务。OBS提供了HD、UHD和IP三种国际公共信号包的标准服务，首次在奥运会全面提供4K+HDR公共信号，包括所有赛事信号和风景摄像机画面，以及提供了相当数量的8K赛事公共信号，仅有少量专业视频源、花絮信号和回放信号为1080P SDR信号；音频制作全面采用5.1.4沉浸式全景声音频制作技术，适配超高清视频制作提供更逼真、更立体的声音体验；IP信号包采用SMPTE 2022-2标准进行压缩；UHD超高清制作采用SMPTE ST2110标准，UHD信号传输将基于新型IP构件，兼容全IP和ST2110标准，并同时提供传统12G接口及IP接口；另外提供了更具适配性的面向数字媒体的内容解决方案和信息服务支持。

1、信号制作新应用

与此前的冬奥会相比，北京冬奥会利用最新和最多的科技手段，提供了前所未有的现场转播和全方位覆盖的赛事报道，使北京奥运会成为电视转播收视率最高和数字化互动最广泛的一届奥运会，在转播时长、技术能力、制作方式等多方面都书写了新的记录。北京冬奥会提供了15个大项全部比赛项目的4K+HDR信号制作，并且提供了4个竞赛项目及2项仪式的8K公共信号，针对开闭幕式、颁奖仪式，以及大道速滑、短道速滑、花样滑冰、滑雪大跳台等项目进行8K制作或直播；还采用4K超高清摄像机拍摄提供11路城市风景画面的视频信号。另外还采用了VR直播、AI编辑、运动捕捉、全景拍摄等多种制作及呈现方式，在信号制作中提供了更多特殊视角和特殊效果的画面和镜头，大大增强转播信号的可视性与信息量。

2、数字媒体新服务

在新媒体移动端和内容数字化逐渐成为主流的时代，北京冬奥会大力促进向数字内容的快速过渡，所提供的数字内容支撑（Digital Content Solutions）是在满足通常公共信号直播业务之外，针对加强数字内容的解决方案。包括更具适配性的数字媒体解决方案服务包和“内容+”服务，提供视频实时回放、短视频、竞赛日程、运动数据等各类信息，并通过云编辑工具获取赛事视频为新媒体端提供更多的内容支持。其中，奥运视频内容播放器（Olympic Video Player）支持基于APP及内容数据的定制化服务；Content+新媒体视频推送服务增加了视频切片功能，可支持社交媒体实时发布；体育短视频服务（Sports Clips Service）涵盖所有的项目等，特别重点增加点播内容等个性化制作，这些都极大强化了对于数字社交媒体的重视和支持力度。

3、传输技术新功能

北京冬奥会是首次实现5G网络全覆盖的冬奥会，在全部比赛场馆和奥运交通干线均提供了5G无线移动传输覆盖。首次实现基于5G切片技术的超高清视频转播，在传统基带和IP传输基础之上，提供了具备支持广播级能力的CPE和AV解码器等设备条件，创造性地在奥运会上把5G网络切片、NPN等多项技术地应用于赛事转播。在北京冬奥会上使用了约30台支持5G传输的摄像机用于多个项目的现场直播，在高山滑雪、越野滑雪、冰壶等项目中，运用5G摄像机为多项转播制作提供了极大的灵活性。中央广播电视总台在京张高铁建立5G直播演播室，依托5G技术加持进行5G+超高清移动直播，这是全球首次在时速350公里的高铁列车上实现超高清的长时间稳定传输，5G技术已经达到了可以真正满足进行规模化移动直播和赛事制作的实用程度。

4、云转播服务新能力

此次冬奥会将云直播作为标准服务提供给持权转播商，超过20家持权转播商使用OBS云直播在本土直接接收所有实时的奥运多边直播信号，OBS使用云直播不仅可以提供高清格式的信号，还可以传输超高清信号。OBS为各持权转播提供可支持直播应用的云平台服务，对所有技术设置进行了“云化”准备，在OBS云上部署了OBS API网关、Content+全信号数字媒体内容和其他基于云设计的各类服务，在IBC/ZBC可进行信号素材及数据文件的云存储和云编辑，可以支持内容制作分发与数字媒体应用。另外基于云转播平台的新闻发布会视频服务系统（Info-AV），提供了冬奥会所有赛事新闻发布会的直播、点播和下载服务。

三、特殊制作的场景应用与技术特点

1、AI时间切片三维回放

在首钢滑雪大跳台等比赛中，创新使用AI时间切片系统应用于8K公共信号制作，运用运动捕捉和时间切片技术，还原和解析运动轨迹和动作细节，完成运动姿态和技术动作的三维定格回放，实时精准还原了谷爱凌、苏翊鸣等挑战夺冠选手的高难技术动作。该系统基于AI深度学习算法，结合视觉暂留、图形图像及自动控制等技术构成AI图像处理系统，仅需15秒钟就可完成技术动作剥离运算和时间切片包装渲染，实现逐帧呈现和提炼放大“时间切片”数据的可视化效果，并可结合AR技术实现多种虚拟影像呈现，具有智能化、多样性和及时性等特点，充分满足电视直播的实时性要求。

2、运动数据跟踪

在冬季两项、越野滑雪等项目中，基于二维图像跟踪技术为每一名运动员创建“标签”，实时跟踪及动态识别运动员的位置移动、运动速度、已完成距离以及与领先选手的相对差距等数据信息。使用无线定位系统将采集到的数据信息与运动员“标签”相结合，并做成“运动员图钉”在电视画面中逐一标记。在高山滑雪、跳台滑雪项目中，采用运动数据跟踪技术并在滑降赛道上预设运动传感器，结合比赛动作采集起跳角度和实时风速，分析显示跃升速度、滞空高度等实时数据，提供更多背景数据帮助现场评论员和电视观众了解选手和分析比赛。

3、多摄像机位回放系统

在跳台滑雪、雪车雪橇、速度滑冰、冰球等10个比赛项目中部署了多摄像机位回放系统，并可提供多角度的动作回放，观众可以从任何角度近乎实时地观看技术动作和运动细节，以及支持任意运动时刻的随机暂停，以捕捉解读运动过程中的细腻瞬间。由多台相机组成的拍摄矩阵以相同距离固定在环形桁架结构上，矩阵中每一台相机通过远程遥控进行360度平移拍摄，其中在冰球比赛场馆就设置了120台相机。多机位拍摄系统将矩阵中所有相机拍摄的信号实时传输云制作平台进行拼接组合和实时渲染，并利用数字孪生和云计算技术进行全景画面的虚拟重建，形成以自由视角进行全时全景观看的连续画面，营造出非常接近真实环境的沉浸式观赛体验和现场氛围。

4、无人机等运动拍摄传输

结合北京冬奥会部分雪上项目的转播特点，采用了6台无人机对比赛情况进行俯空拍摄，提供凌空俯瞰和多维跨越的观赛视角，并可通过5G移动网络进行直播信号的实时回传。另外还在许多场馆部署了多部索道摄像机，成为跟踪拍摄运动速度和转换频率都比较快的冰上项目最灵活和最实用的运动机位，满足了全维度和全视角的转播需求。

5、虚拟图形技术分析

在冬奥会冰壶比赛项目的转播中，基于虚拟图形包装技术进行运动状态的可视化分析和场景化模拟，对比赛场景中的冰壶位置、接触碰点、相互距离、运动轨迹等进行数据比对和识别分析，为竞赛数据分析增加了一个新的技术维度。另外还在一些其他项目中也采用了虚拟分析和人工智能技术，通过动画合成模拟、增强现实（AR）制作等更多虚拟包装呈现方式，在转播中进行比赛场景预期和过程数据展示，通过形象直观的形式帮助观众理解比赛。

四、科技冬奥电视转播重点应用成果

在北京冬奥会期间开展了电视转播相关科技冬奥项目的重点示范应用，取得了一系列很有意义和价值的应用成果，并且在北京冬奥会电视转播规划与实施，以及助推智慧冬奥相关产业发展计划中，都发挥了非常重要的借鉴促进作用。围绕科技冬奥和转播创新的各种合作研发及和应用实践非常广泛，在此推荐介绍的就是其中一些对于发展引领和技术跨越具有典型意义和显著特征的代表性成果，打造出一批在“科技冬奥”环境背景下，体育转播应用创新的“中国方案”。

1、8K超高清转播制作

结合开展科技冬奥超高清8K数字转播技术与系统研究项目，围绕冬奥会8K制播、传输和呈现，在关键技术、平台构建与应用示范三个层面进行了大量研发实践，实施完成了8K制作全流程的技术验证以及8K信号IP远距离传输功能测试等许多关键环节，自主研发应用了全球首个面向8K及5G产业应用的视频编码标准AVS3，成为世界超高清视频技术领域首个面世的“中国标准”。北京冬奥会期间采用世界最新电视制播技术标准，调用多套顶级8K转播系统完成了多项赛事的8K公共信号制作。使用总台为冬奥会8K转播项目新建造的A级4K/8K超高清转播车（A6）承担冬奥会开闭幕式8K公共信号制作任务，使用2套大型4K/8K超高清箱载式EFP系统，分别承担速度滑冰和自由式滑雪/单板滑雪大跳台8K信号制作，与北京超高清协同中心合作调用一辆8K转播车，承担花样滑冰/短道速滑赛事8K转播任务。与此同时，在8K赛事信号制作基础上，大力增加8K品质节目及衍生内容制作，为“百城千屏”8K超高清推广以及总台8K超高清频道提供了珍贵的顶级赛事8K直播资源。

2、“百城千屏”推广活动

依托“百城千屏”8K超高清落地推广活动，完成8K超高清跨域传输示范平台的建设，形成覆盖全国30个省市有线电视前端的8K超高清跨域示范网，总台CCTV-8K超高清频道播出信号在北京、上海、广东、浙江等省份35个城市的120余块户外大屏播出落地呈现；研究8K节目传输及IP直播/点播传输方案，并进行8K超高清入户接收全链路技术测试；在8K图像显示技术及设备研制上突破超大分辨率显示技术瓶颈，研发成功具有自主知识产权的8K显示驱动技术。同时在冬奥会期间，世界超高清产业联盟（UWA）制定的首批共5项“百城千屏”视音频传播系统技术标准正式发布，上述标准已率先应用于“百城千屏”推广活动中。通过“百城千屏”全力呈现，借助“8K超高清频道+地标大屏”的融合衔接，构建起全新的空间媒体传播矩阵，打造集内容、平台、渠道、服务于一体的8K超高清媒体生态体系。

3、云转播服务平台

云转播平台是基于5G通信和智能云网能力的应用创新，把传统以现场为主的转播工作分为前端信号采集、云端传输处理和远程导播制作三个环节，实现了转播设备云端化和人员服务远程化。此次冬奥会基于云转播平台进行了自由式滑雪和单板滑雪等项目的转播制作，完成了电视端与网络端同时进行云上超高清信号直播与多版制作，云转播技术还可将子弹时间、自由视角、全景观赛等智能特效引入赛事转播中，通过灵活的摄像机信号采集、轻量化云导播和云端内容远程制作，形成了便捷化、低成本和专业级的视频转播服务平台。

4、超高速4K轨道摄像系统

“猎豹”超高速4K轨道拍摄系统搭载国产五轴陀螺稳定云台和超高清图像采集系统，以最高可达25米/秒的高于速滑运动员速度的更快速度，满足高速直道/弯道运动项目4K超高清直播要求，可灵活实现加速、减速、超越等拍摄需求，具备非常稳定的中近距离跟拍的运动连贯性和图像高质量。其轨道电机、陀螺减震、微波通讯等关键构件均采用国产设备，通过优化系统延时量、设置终端安全系统，以及解决高速运行大功率供电等多重技术手段，确保高速运行中最佳制动和即时响应。此外，与猎豹搭配使用的冰面锥桶摄像机拥有微型内嵌、无线传输和广播级画质等优点，以近距离仰拍方式捕捉运动员高速滑行姿态，4K鱼竿摄像机采用碳纤维材质搭载国产三轴陀螺稳定云台，以独特的运动视角展现并契合了大道速滑高速度、宽视野和多角度呈现的竞赛特点和转播魅力。

5、5G高铁直播演播室

5G高铁移动直播演播室基于5G端到端切片和高铁专网解决方案，将处于国际领先地位的5G网络技术、高铁技术、超高清视频技术这三大技术融为一体，在全球首次为奥运会提供了高速移动电视直播应用。经过近百次静态和动态测试攻克解决了诸多技术难题，对沿线400余个5G基站覆盖进行了网络整合与信号增强，实现了超长距离的5G信号稳定传输；采用全IP化、高度集成化及轻量化的技术构建，从视频、音频、舞美、灯光、网络传输到动力系统都进行了功能完善的集约化定制；在移动直播制作、信号分发调度、视频流传输解码等多个环节进行了优化完善，运用总台最新研发的双向低时延、实时同框互动和远程虚拟渲染等技术功能，呈现了在高速移动环境下远程实时、异地同框的互动直播。

6、场馆仿真系统

通过对于计算机图形、虚拟排演可视化等多项关键技术的研究攻关与转化应用，开发完成了在冬奥会转播规划和赛事运行设计中发挥重要作用的场馆仿真系统（VSS）。应用这一系统搭建了12个竞赛场馆和4个非竞赛场馆的三维数字仿真环境，并结合系统强大的竞赛运动轨迹及转播设备部署的仿真能力，进行转播机位规划设计、转播画面辐射范围、摄像机视角焦距和运动方式等实际转播应用场景的模拟及验证，通过反复切换比较多种不同设置方案以表现不同呈现效果，直观验证机位设置与景观景别的联动关系。依托这种数字孪生和虚拟仿真等技术方式，支持完成了冬奥会大量转播前期规划和场馆运行方案的设计工作。

 7、交互式VR转播与观赛技术

冰雪项目VR交互式和沉浸式转播与观赛技术是科技冬奥的一大亮点，应用8K、VR和自由视角技术创新冰雪运动的赛事转播。突破虚拟现实（VR）视频和自由视角视频节目拍摄、内容合成、高效编解码、自适应传输和交互式呈现等关键技术，建立了多路VR/360度全景节目的实时拼接渲染、编码传输系统，建立了端到端沉浸式全景节目服务平台，通过5G传输网络和云转播服务平台的支持，提供了1套交互式多维度观赛体验系统，支持全景式观赛的直播/点播要求，并支持视频图像的赛事信息融合，实现在有线电视网、电信网、5G网和互联网等平台的内容传输和接入服务。在“相约北京”冬奥会测试赛期间，对该系统进行了示范应用，进行了男子冰球测试赛等赛事的新媒体直播，为观众打造了强临场感的“沉浸式”观赛新体验。 

五、冬奥会转播的技术启示及未来影响

从北京冬奥会的转播实践和应用回顾，我们可以感受和体会到电视转播技术形态的明显变化，信息化、网络化、移动化的深刻影响，开始改变着奥运会转播的工作流程与技术方式，北京奥运会彰显出奥运转播技术的这种飞跃。国际奥委会主席巴赫在北京冬奥会期间表示，这些技术会为未来赛事提供坚实基础，在未来的赛事当中这些技术也将获得更多的应用，相信中国的技术一定会对未来的奥运赛事做出更大贡献。

作为实施主导奥运会电视转播的奥林匹克转播服务公司（OBS），重视转播技术的快速变化以及持权转播商的应用需求，通过与历次奥运转播世界顶级团队持续合作的经验积累，以及观察了解持权转播商的需求调整来判断奥运转播以至体育传播行业的变化趋势，并对今后奥运会转播发展做出预测和调整，各类体育制作商对于赛事转播新技术和新渠道也都密切关注并积极参与，并在大型体育赛事转播的技术应用拓展方面进行了更多交流和对接。北京奥运会是体育转播技术应用和经验转化的一次重要的实践探索与理念跃升，这些都将在今后推进大型赛事转播活动的组织运行中形成较强的发展动能。

1、成熟技术使远程制作更具可行性

北京冬奥会是远程制作规模最大的一届冬奥会，经过前几届奥运会的磨合，更多的转播商已经比较适应和擅长进行大规模远程制作奥运赛事的技术方式，比如美国NBC已经是第5次通过远程制作完成奥运会报道，留在美国本土的制作人员是来到北京冬奥会现场工作人员的数倍，他们甚至放弃使用已经在IBC/ZBC预定好的演播空间。许多转播团队进行远程制作的工作流程和对接模式都已经非常成熟，此次北京冬奥会基于IP技术的云转播系统在远程制作中成功运用，为今后继续向远程制作模式不断优化拓展带来更多的想象空间。

2、人工智能将形成转播制作新特色

将人工智能技术应用于大型国际赛事的转播工作已经成为一种发展趋势，在未来几年内将通过AI算法提供更大的灵活性和可扩展性，为电视转播商进行视音频内容管理和使用提供更加高效准确的手段，北京冬奥会就全面应用了AI时间切片、自动媒体描述等技术。人工智能和机器学习在体育转播中的用途一直在不断扩大，运用人工智能技术已经开始尝试转播镜头的自动切换和画面选择，这意味着人工智能在电视直播流程中将扮演着更加重要的角色。

3、5G+8K制作日益成为主流化选择

随着5G组网的进一步优化和完善，长距离大范围的5G传输将更便捷可靠，大型赛事转播中的5G应用将成为一种综合效能配比很高的技术选择。4K/8K超高清等制作需求和应用场景，都高度依赖于5G网络的传输承载能力。在去年东京奥运会就有这样5G+8K的应用案例，第十四届全运会基于5G媒体专网完成了多场4K/8K超高清直播，北京冬奥会又在以往成功经验的基础上继续突破。从目前的发展趋势看，8K超高清和5G网络技术都已经日益成熟，围绕和适配5G+8K的制作技术正在迅速发展，最终将成为越来越多体育赛事转播的主流选择。 

4、平台多样化带动直播形态再竞争

创新的数字平台合作带动广泛的参与度，主流数字平台纷纷加入到北京冬奥会的合作中，数字媒体数量达到了冬奥会的最高纪录。央视频流媒体服务和移动应用程序就提供了1410小时以上的冬奥会直播与点播内容，抖音、推特、谷歌、YouTube等许多数字社交媒体在这次北京冬奥会期间都有非常可观的不俗表现，均获得了视频浏览量和应用点击量的明显增长，同时还获得了许多虚拟欢呼和大量快速涨粉，这都是北京冬奥会新媒体传播的一大亮点。显示终端的多样化是当今电视行业不容忽视的现实，多媒体多平台融合带来的多选择性，使得任何媒体希望锁定观众的想法都是很难做到的，观众碎片化和需求离散性是体育转播行业面临的一个现实挑战。电视转播会越来越重视观众的突出地位，将围绕他们不同需求设计体育直播制作的策略，许多新媒体公司和短视频平台有望参与更多的赛事IP传播，其发展前景和增长趋势非常明确，并且还在不断扩展。

5、VR/AR转播需求增长将更加迅猛

在东京奥运会上，我们可以地看到360度自由视角/多视角、VR/AR沉浸式视频等强互动体验转播方式的集中应用体验转播方式的集中应用，利用5G双千兆网络的承载支持实现了多次直播实践。在北京冬奥会上OBS与全球奥林匹克合作伙伴英特尔公司共同合作，首次在冬奥会比赛现场采用8K虚拟现实方式进行采集、制作和分发电视转播信号，制作了约80小时的8K+VR内容，开闭幕式团队还通过引入AR制作，唯美呈现出晶莹雪花翩翩飘舞温暖凝聚，以及吉祥红丝带飞入鸟巢浪漫变幻中国结等感人场景，使电视观看体验和呈现效果大幅增强，成为最具沉浸感的一届冬奥会。随着5G组网的规模化部署，VR/AR等高新视频在体育转播领域将会进入爆发期，可以预计在今后不久的多个体育盛会上，支持VR/AR等观看方式的互动式、智慧型的直播形态会迅速增加并大放光彩，实现“多维度空间互动+沉浸式体验”的个性化直播场景。

6、虚拟化云协同是未来发展新重点

得益于ICT技术的快速发展和领先能力，从东京奥运会等大型赛事开始，虚拟化就开始越来越多地融入到电视转播实施过程中，基于云架构的工作流程为电视转播商提供了高度复杂和选择丰富的制作方式和转播手段，设备资源的虚拟化大大减少了空间和成本，并使转播制作流程更加高效。在全运会等大型赛事所采用的基于中心平台+边缘云节点一体化框架的“云边端”智慧转播解决方案，为今后将要到来的体育盛会做好了技术储备。可以预见未来的奥运会将可能会把所有的转播业务流和信息流全部转移到云端，平台虚拟化将成为未来奥运电视转播发展的一个重要方向。

六、结语

巴赫主席和国际奥委会给予北京冬奥会高度评价，对于“双奥之城”的北京再次给予“无与伦比”的盛赞，巴赫主席还在北京冬奥会期间先后两次接受中央广播电视总台的独家专访，赞扬总台对于北京冬奥会的转播报道达到了前所未有的规模和成功，为奥林匹克运动做出了巨大贡献，为全球广泛的电视转播增光添彩。

通过举办一届“精彩、非凡、卓越”的奥运盛会，为经济社会各方面发展留下重要遗产并提供持续动力，是一个大思考和大战略。北京冬奥会的谢幕并不是所有任务的最终完成，古人说：庸者谋事，智者谋局，通过举办北京冬奥会追求的肯定不是一时一域的表面热闹，瞄准的一定是推动促进可持续发展的整体和全局。科技冬奥示范应用只是过程而非目的，面向应用、面向产业、面向赛后是北京冬奥会电视转播创新实践的根本目标，也是留给每一个冬奥人长久的课题和任务，在后奥运时代如何正确理解“一起向未来”的深刻内涵，怎样才能把科技冬奥这一创新高地和共享生态的前进势能全部激发出来并将惠及百姓生活，尤其要充分认识到、总结出并且利用好北京冬奥会宝贵财富的真正价值，这是我们必须解答好的宏大课题和关键答卷，要完成好这份重要的作业并不简单。“奥运会是对过往的尊敬，对未来的信仰”，也许这就是成功举办北京冬奥会给予我们最大的启示。