8K超高清的“練兵場”

編者按:

奮進的中國再度點燃激情與夢想的圣火，世界翹首以待的北京冬奧會于2月4日開幕。

“水立方”變身“冰立方”、“百米級、分鐘級”精準氣象預報、國家速滑館世界跨度最大的單層雙向正交馬鞍形索網屋面、5G信號覆蓋所有場館、8K比賽畫面實時傳輸……科技冬奧是北京2022年冬奧會和冬殘奧會的主要特色，是體現我國綜合國力的舞臺，更是實現高水平科技自立自強的舞臺。

中國科協網開設“科技冬奧的背后故事”專題，挖掘冬奧高科技的幕后故事、幕后英雄，展現中國科協所屬全國學會及廣大科技工作者在“科技冬奧”中的拼搏、奉獻、創新、超越，記錄科技工作者助力北京冬奧冰雪史詩的感人故事。

從標清到高清，再到超高清4K、8K……北京2022年冬奧會，在為觀眾帶來身臨其境極致體驗的同時，也將作為我國轉播技術的“練兵場”和“展示臺”。

中國電影電視技術學會轉播技術專委會專家委員陳辰，從雅典2004年奧運會的技術切換者，到中央廣播電視總臺北京2022年冬奧會外場轉播項目負責人，親歷了我國轉播技術的快速發展，見證了我國超高清應用探索向世界第一方陣進軍的時刻。

不久前，陳辰帶領團隊進入北京冬奧場館，開始了架設和測試工作。由于前期準備充分，此時的他并不覺得緊張，反而感到平靜。

8K“看”冬奧

8K是目前世界上電視播出技術最高標準，8K電視節目畫面分辨率可達7680x4320像素，比4K超高清畫面增加了4倍的像素點，可以帶給觀眾更真實、更震撼、沉浸式的極致體驗。

為實現“科技冬奧·8K看冬奧”的目標，陳辰團隊除了承擔北京冬奧會全4K超高清信號制作任務，還提供開閉幕式、首鋼滑雪大跳臺的8K 公共信號制作，同時對花樣滑冰和短道速滑進行8K內容制播。

在陳辰看來，此次8K超高清技術得以在冬奧會中應用，與此前4K技術的突破和應用密不可分。

2019年，陳辰團隊接到了一項重要任務——國慶70周年閱兵式的4K超高清直播。

“當時的4K超高清技術投入時間短，對全世界而言都是一個新技術，我們必須保證它的穩定性和先進性。”陳辰說。

為此，他們開始了緊鑼密鼓的“邊測試邊建設”。一方面，開展大量測試，及時發現系統架構和設計上的漏洞，保證技術穩定性；另一方面，進行轉播系統的工程建設，并保證轉播車車體建設的安全可靠。

閱兵式的轉播工作是不允許出現任何問題。為了確保萬無一失，他們經常進行長時間的密集測試，有時是從早到晚，有時是通宵達旦。經過近半年的攻堅克難，最終讓億萬觀眾享受到一場身臨其境的4K超高清視聽體驗。

為切實實現“8K看冬奧”，2022年1月24日，中央廣播電視總臺8K超高清頻道開播暨“百城千屏”公共大屏項目正式啟動。北京冬奧會期間，總臺CCTV-8K超高清頻道將在北京和廣東有線電視網進網入戶，并在全國數百塊超高清大屏上同步播出。

高速精準捕捉

參賽選手沖刺、爭奪、慶祝的瞬間，往往也是觀眾最激動的時刻。這就需要能夠實現快速精準捕捉的特種攝像系統，尤其是在冬奧會的速滑比賽項目上。

在國家速滑館里，由陀螺儀軌道車和一個360米長的U型軌道組成的大型設備，“包圍”著速滑館賽道。這就是名為“獵豹”的特種攝像系統，將完成速滑比賽的拍攝任務。

速滑比賽中，運動員平均速度約50公里/小時，有些運動員極限速度可達70公里/小時，而“獵豹”可實現90公里/小時的高速跟蹤拍攝。

中央廣播電視總臺特種設備科負責人趙偉說，之所以叫“獵豹”，是因為它高速和敏捷，不僅能實時跟蹤運動員，還能在運動員彎道爭奪時，快速從其身后超越，捕捉精彩畫面，并完成瞬間加速和減速等動作。

實際上，趙偉參與了很多特種攝像設備的研制，但“獵豹”是比較特殊的，因為以往賽道主要是直線型的，而速滑比賽是U型彎道，這對特種設備有著更“苛刻”的要求。

他介紹說，直線賽道攝像系統主要有兩種實現途徑。一種是通過電動機直接驅動軌道車輪高速運轉，進而帶動軌道車上的攝像機完成拍攝任務，但由于高速軌道截面積小且光滑，摩擦系數無法支持輪系的頻繁加減速動作，容易造成軌道車彎道打滑。

另一種方法是牽引式，在軌道端頭放置電動機，通過纜繩拉動載有攝像機的軌道車來回穿梭，但這種方法也難以實現彎道拍攝需求。

最終，他們將整個軌道系統設計成一套感應式直線電動機，軌道車成為電動機的初級，通過電磁力驅動承載陀螺儀攝像機的軌道車實現敏捷的加速和減速。

“獵豹”特種攝像系統  受訪者供圖

從進口到自主研發

當時國際上已經有一臺可以實現U型賽道攝像的特種設備，但在趙偉看來，研發我國自主的特種攝像設備更具有重要意義。

“一方面，作為國家媒體，中央廣播電視總臺應該起到技術引領作用。另一方面，速度滑冰的電視轉播技術，可以說是冰上項目轉播的‘天花板’，這將在國際舞臺上展示我國電視技術水平。”

經過兩年多的研發，“獵豹”終于成型。研制出來的特種設備需要在模擬賽道上測試參數，但360米的U型賽道需要1萬多平米的場地，而且“獵豹”屬于精密設備，不能“風吹雨淋”，必須選擇室內場地，高昂的試驗成本難壞了他們。

最終，在中央廣播電視總臺的支持下，他們在臺里的地下車庫一層搭建了270米的U型測試軌道。

趙偉說，“作為一名技術人員，我希望研發的成果能發揮出價值，不辜負臺里的信任”。趙偉1987年就進入中央廣播電視總臺工作。當時我國的電視設備主要源自進口，甚至有些轉播車上的螺絲釘也是進口。這深深觸動著趙偉。

30多年來，每當他與團隊看到新技術和新設備時，總會思考如何把新技術用在自己的設備上，研發出我國自己的系統，“這是我們電視科技工作者的分內之事”。

“我們作為冬奧會的科技工作者，要把自己的工作做到最佳狀態，也要讓設備呈現出最佳效果。這就是對冬奧會最好的詮釋。”趙偉說。