2022北京冬奧會上，被全民感謝的，除了開幕式總導演“張emo”，就是4K高清攝像系統“獵豹”了。
尤其是在中國短道速滑運動員任子威赢得男子1000米金牌後，架設在國家速滑館“冰絲帶”内的“獵豹”，被認為是讓犯規行為無所遁形的大功臣。不過，打造了獵豹系統的央視很快出來辟謠了：
1. “獵豹”不是裁判系統，而是專門用于冬奧會速度滑冰賽事的轉播工作，也就是說專門給咱們廣大觀衆服務的。
2. 被網友調侃的“韓見愁”錄影機，捕捉到2月7日短道速滑男子1000米決賽中犯規動作的，其實是位于首都體育館的“飛貓”系統，由40台4K超高清攝影機陣列加上3台8K VR攝像頭組成，除了用于轉播，還能輔助判罰。
3. 真正為比賽判罰服務的裁判系統，是一套獨立架設在關鍵拍攝地點的專用錄影機，用以捕捉運動員的動作，這套系統的畫面并不是我們在電視上看到的直播畫面。
被全民感謝的“獵豹”，雖然無關判罰結果，卻憑借高速靈活的身姿，實時捕捉到精彩畫面，助力北京冬奧會成為曆史上收視最高的一屆冬奧會。
前不久舉辦的北京冬奧會每日例行新聞釋出會上，OBS首席執行官伊阿尼斯·埃克薩科斯透露，2022北京冬奧會，是第一次在冬奧會上使用UHD和HDR技術，也就是超高清和高動态範圍的4K技術來進行轉播和制作。在開賽第四天就已經有了6000多小時的内容，包括比賽本身，以及每場比賽後的運動員采訪，不同平台的媒體報道等等，在冬奧會的轉播史上創造了新紀錄。
從這個角度來說，無論是“獵豹”，還是“飛貓”，都是非常值得感謝的。
不過，正如高速錄影機能捕捉到那些肉眼都看不見的事物，高度還原比賽瞬間的高速攝像系統，其實是一個大型綜合科技工程，背後也存在着大量鮮為人知的技術創新，今天我們就來聊聊，那些同樣值得感謝的幕後科技英雄。
高速錄影機下的冬奧之最
早在2021年，“獵豹“系統就已經開始落地應用，并獲得國際奧委會奧林匹克廣播服務公司（OBS）的認可。這屆冬奧會能夠在轉播時長、内容制作方式上書寫新紀錄，高速錄影機顯然功不可沒。
作為一種能夠以小于1/1000秒的曝光或超過每秒250幀的幀率捕獲運動圖像的裝置，高速錄影機（High Speed Camera）因為成幀速率高，是以錄制後，存儲在媒體上的圖像以正常速度放映時，可以提供“超慢動作”的觀看體驗。
一經問世，其就得到廣泛關注，而且它其實在日常中并不罕見，比如在高速公路上負責測速，汽車制造中負責觀察撞擊測試，拍攝動畫特效等等……
既然應用廣泛，為什麼偏偏在此次冬奧中，高速錄影機如此引人注目呢？
比如冬奧會速滑比賽中，頂尖運動員速度能達到每秒近19.5米，如果用平時的手機或者微單拍到呼嘯而過的畫面，最後很可能隻有一大團模糊的色塊。而高速錄影機則可以在很短的時間内對快速移動的目标進行多次采樣，讓觀衆可以實時、清晰地看到肉眼都難以捕捉的精彩畫面。
“獵豹”系統則讓高速攝像頭在360米長的U型軌道上，以每秒25米的速度奔跑，實時跟拍冰雪運動，帶來更好的觀賽體驗。
有一說一，第一屆現代奧運會以來的100多年裡，攝影技術就和體育賽事緊密聯系在一起。1900年巴黎奧運會上，就使用了一種計時攝影的新技術，可以拍攝幾幀的畫面，進而分析運動員的動作。到了1952年，田徑賽事計時系統使用的狹縫相機，分辨率則達到了1/100秒。
除了像素的不斷進步，攝影裝置的功能也變得更加多元化，比如為了讓觀衆們看到水上運動的資訊，電影攝影師加勒特·布朗發明了“第一個垂直下降的錄影機系統”，可以拍攝水下53英尺的畫面，并在1996年奧運會上首次亮相。2008年和2012年的奧運會，則使用了鷹眼Hawk-Eye系統，來跟蹤球的軌迹，讓裁判快速準确地判斷球是在場内還是場外。2018年平昌冬奧會和2021年東京奧運會，英特爾則為田徑比賽引入新的計算機跟蹤系統，還通過8K清晰度的True VR攝像頭提供幾項賽事的VR觀看。
可以說，奧運會本身也是攝影技術的賽場。而北京冬奧會期間，高速錄影機之是以能夠讓大衆為之自豪，正在與其展現出的技術創新能力：
1. 更清晰。
以往高速錄影機的使用場景，比如高速公路、科學實驗等，往往應用的是低分辨率的照相機快照，而非高清晰度攝像，回放畫面難免有點模糊。而此次北京冬奧會的轉播畫面大多都是4K超高清畫質。
“獵豹”全稱就是“超高速4K軌道錄影機系統”， 技術标準是每秒25米的速度，相當于90公裡的時速，在360米長的U型軌道上奔跑，密切跟蹤運動員，清晰地拍攝下運動員的一舉一動，高清畫質讓轉播效果更具沖擊力和沉浸感。這也是曆史上首次對奧運會進行全4K的信号制作與直播。
除此之外，8K作為一項屬于未來的電視轉播标準，也在北京冬奧會上的部分重要比賽中引入。
2. 更實時。
“來，讓我們看看南韓隊是怎麼摔的？”2月5日，北京冬奧會短道速滑混合團體接力決賽已經結束，解說員王濛剛剛說完這句話，下一秒電視上就出現了賽事畫面中的高清回放。
更即時的觀賽體驗，也是此次北京冬奧會的特别體驗。
去年東京奧運會上，日本埼玉超級競技場的正常籃球賽，也使用了高速錄影機拍攝的子彈時間技術系統，通過38個攝像頭來提供360度視角和旋轉視角。但這一技術僅限于重播，還不能用于實時直播。
而此次北京冬奧會上，得益于攝像系統的穩定，以及5G技術的支援，可以實時處理并輸出海量高清視訊資料，進而實時把360度視角的畫面帶給觀衆。
3.更智能。
作為迄今為止技術最先進的冬季奧運會，2022北京奧運會也通過更智能的攝像系統，幫助運動員、裁判等降低作業難度。
在賞心悅目的花樣滑冰賽事中，因為動作複雜，外行觀衆往往很難完全了解發生了什麼，也十分考驗解說員的專業能力。我們看到在花樣滑冰賽場上，冰面周圍部署着運動傳感器和攝像頭網絡，可以提供跳躍的高度、距離和複雜性的詳細分析，除了幫助運動員們更好地分析競技政策、優化動作，也可以為觀衆提供更全面的資訊，同時減輕裁判的壓力。
在張家口分賽區，北京冬奧會也吸取了平昌冬奧會在高山滑雪拍攝的難題，由北京理工大學開發的“高速運動目标跟蹤拍攝系統”，可以通過高速攝像頭，記錄下時速高達170公裡的高山滑雪程序；而自動跟蹤系統，則快速鎖定滑行中的運動員，降低人工拍攝的難度；通過多台錄影機組成的矩陣，能夠将動員自山頂滑下的全過程都拍到，即使是人迹罕至、拍攝環境惡劣的運動，也能夠被精彩地呈現到觀衆面前。
攝影技術的不斷創新，改變了我們欣賞冬季冰雪運動的内容、方式和效果，自然讓2022北京冬奧會格外引人注目。
相機背後的技術鍊條
當然，新技術總會伴随着新挑戰。是以，高速錄影機系統以及其他攝像技術能夠成功且精彩地發揮作用，改變奧運會的舞台，需要強大的團隊作戰。
一套完整的高速成像體系，是一條由技術串連而成的鍊條：
1. 終端裝置。
高速錄影機要捕捉人類肉眼看不清晰的瞬間動态過程，跟上快速且不可預測的物體，并且在複雜的室外光照環境下都能夠穩定發揮作用，對光學裝置的要求很高。分辨率、感光度、元器件尺寸等，都對性能有着較大的影響。
雖然高速錄影機不像光刻機那樣“卡脖子”，但對生産環境、生産線裝置精度等都有一定的要求。歐美日國家起步更早、技術積累更高，目前，全球領先的高速錄影機企業主要集中在美國、日本以及歐洲。《2021年全球及中國高速錄影機産業深度研究報告》顯示，頭部企業包括美國的Vision Research、Integrated Design Tools、Monitoring Technology，日本Photron、NAC，德國PCO AG、Mikrotron GmbH以及瑞士AOS Technologies等。
央視自主研發的“獵豹”走紅，随着日常應用的規模擴大，或将帶動中國高速錄影機産業鍊的不斷更新。
2. 存儲系統。
超高清高速錄影機，意味着高分辨率的圖像不斷生成，産生的檔案更大，是以資料量也是驚人的。尤其是奧運場館還遍布多個賽區，需要實時傳輸異地資料。
北京冬奧會的存儲系統合作夥伴目前不得而知，在東京奧運會使用的則是戴爾Dell EMC PowerScale系列，将日本的兩個 NBC制作場地所産生的PB級資料，統一遠端存儲在位于美國的檔案系統上。
3.實時轉播。
獵豹在運作時，會根據随比賽節奏随時啟停、加速、減速，産生的電力負荷也會實時波動，不能因為電力緊缺而罷工。是以此次冬奧會期間，為了保證“獵豹”以最大能力工作，電力保障團隊還專門為它加裝了專用變壓器，能夠适應用電負荷的突然變化，同時配備了備用電源，確定高可靠供電。
而“獵豹”拍下的畫面，也得益于5G網絡的廣泛覆寫，實作了海内外的超低延時直播、連線。此次冬奧場館在傳統5G網絡的基礎上，還引入了200M載波聚合、超級上行、網絡切片等新功能特性，提供更優的5G網絡體驗。
同時，作為奧運史上首次實作全面上雲的一屆，北京冬奧會也讓一檔依賴大量制作的體育娛樂節目，演變成了可以在雲上輕松制作的無數個簡短、多元的節目，由人們随時随地自由觀看。
通過雲端遠端制作内容，并及時傳輸，很多記者不需要到賽事舉辦地就可以制作并産出賽事相關内容，适配不同平台的使用者喜好。這也使得很多海外觀衆通過YouTube和Tik Tok、臉書、Instagram等平台，及時收看到賽事精彩内容。緬因大學媒體曆史學家邁克爾·索科洛（Michael Socolow）認為，考慮到數字平台的數億浏覽量，北京冬奧會最終将成為美國曆史上觀看次數最多的視訊賽事之一。加上對中國的廣泛興趣，北京奧運會可能成為世界曆史上觀看次數最多的視訊節目。
4. 軟體分析。
除了實時賽事轉播之外，通過高速錄影機捕獲的大多數視訊，都要上傳到伺服器上，運用特定的軟體進行分析處理，服務于各種不同的應用場景。
在比賽期間，以往判罰主要基于裁判人為的主觀意識，出現纰漏/錯看等情況，通過智能動作視覺跟蹤評估系統，可以為裁判提供必要的動作捕捉、評估和标準，進而判斷動作是否符合競賽規則。此次冬奧會期間，立方場館内就部署多路高清攝像頭，引入“冰壺運動軌迹捕捉”技術，對冰壺軌迹進行實時監測與捕捉，并通過渲染投射到場内大屏上。
在日常訓練中，這些賽事視訊大資料也可以被用于不斷改進運動員訓練，提高比賽成績。目前常見的運動分析系統之一，就是基于多個半自動高清錄影機的視訊系統（VID），記錄下運動員在訓練中難以察覺的動作細節，再通過智能圖像處理技術輔助分析。
冬奧會期間，就使用了“3D+AI”技術，對首鋼大跳台進行在1∶1的三維重建與虛拟還原，同時通過AI對視訊進行摘要、動作抽取等處理，快速進行歸納整理，讓觀衆輕松且沉浸地看懂比賽。
以前，大家感覺高速錄影機的方式，更多可能是在超速交罰單的時候。這次冬奧會，或許是高速錄影機在娛樂媒體、體育等領域，距離大衆更近的一次。從産業應用走向大衆視野，高速錄影機帶來的更公平、更安心、更精彩的觀賽體驗，何嘗不是中國科技産業舉重若輕的一個縮影。
從硬體裝置、傳輸管道，再到軟體系統，每一個環節的技術突破，每一個相關産業的奮勇争先，共同支撐起了不一樣、高标準的奧運會。
體育競技背後，是一場同樣激烈而精彩的全方位科技競技。