第2期 2022/02/28
科技與體育的親密接觸 英特爾的黑科技帶來的新體驗
伴隨著冬奧賽事的落幕，北京2022年冬奧會畫下圓滿的句號，中國冰雪健兒以突破性的優異成績再一次創造歷史。
如果說筆者對這屆冬奧會的印象，那么科技奧運當之無愧，不管是開閉幕式還是賽場比賽，科技無處不在，綻放在每一個角落。智慧與科技的廣泛應用成為本屆盛會的一大亮點。
作為奧運會全球TOP合作伙伴，英特爾將一系列科技應用于冬奧會的文化呈現、體育訓練的方法革新、賽事場館的搭建運營、比賽實況的直播轉播等等方面，為體育賽事打造創新解決方案，創造了一個又一個精彩瞬間。
讓技術看得見 英特爾3DAT的神奇秀
相信每一個人對于北京2022年冬奧會的開幕式印象深刻，尤其在《致敬人民》和《雪花》節目中，演員與國家體育場的地面大屏系統的默契協同，讓觀眾真切感知到科技為藝術帶來的驚喜。
這背后是基于運行在第三代英特爾至強可擴展處理器上的3DAT三維運動員追蹤技術，以及針對開幕式場景定制開發的“基于AI的大型演出實時特效系統”，使得演員不需精準排練就能呈現完美的藝術效果。
英特爾3DAT三維運動員追蹤技術是一套復雜的系統，它由攝像機信息采集、數據分析、藝術效果渲染三大子系統構成，其核心算法是基于計算機視覺、AI的實時人體檢測和位置追蹤技術。
在實時性上，英特爾依靠的是來自邊緣計算系統的強大算力。攝像機將采集到的數據信號通過光纖傳輸到英特爾在國家體育場內搭載的第三代英特爾至強可擴展處理器的邊緣計算系統。第三代英特爾至強可擴展處理器，支持8通道DDR4，64條PCI EXPRESS 4.0通道，全面增強I/O吞吐量，為實時、大量、精準度要求高的圖形、影像處理和3D建模、數據分析，提供堅實基礎。同時在傳輸效率上，基于英特爾OpenVINO視覺工具套件進行開發，進而實現精準、流暢、實時的視頻數據讀取、預處理。從圖像采集識別、檢測和處理，只需要幾十毫秒的時間，真正做到了實時傳輸。
在北京冬奧會花樣滑冰表演滑上，一場科技與藝術相融的“光影演出”精彩上演。這場光影演出不僅僅是英特爾與清華美院的跨界合作，更是普通人與3DAT的藝術共創。
英特爾聯合合作伙伴收集來自普羅大眾的花滑運動素材，并通過英特爾3DAT技術將這些素材生成花滑運動的姿態、動作等數據模型。而這些數據模型經過了花樣滑冰表演滑節目中藝術化的處理，展示了所有中國人對冰雪運動的熱愛和自己的冰雪故事。
3DAT與光影演出的藝術碰撞從AI技術本源出發，可分為數據收集、模型構建、三維姿態輸出三部分。在數據收集階段，運行在第三代英特爾至強可擴展處理器上的3DAT技術就展現了大范圍的特點，依賴于先進的AI算法，只需要兩部拍攝設備就能準確地捕捉1800㎡花滑場地里運動員的動作細節，這讓3DAT設備的部署變得非常容易。
更為重要的是數據的采集不需要目標人群穿戴任何傳感器，這讓我們大量收集老百姓和花滑選手的數據信息成為了可能。英特爾把這些海量花滑運動的視頻圖像數據，通過3DAT技術生成三維人體運動數據，AI模型通過學習這些三維數據可以獲得人體運動的先驗常識。英特爾設計的神經網絡具備從粗到精漸進式的學習能力，先學習人體的宏觀特征，然后是局部動作細節的學習。另外模型具備很強的糾錯能力，通過嵌入人體運動先驗常識，AI模型能夠穩定預測輸出正確的三維姿態，保證節目效果。
除了在演出中的創新應用，英特爾3DAT三維運動員追蹤技術也被應用于運動員的日常科學訓練。
英特爾3DAT早已應用在中國速度滑冰隊、越野滑雪隊、鋼架雪車隊的運動員訓練中，用科技手段助力這些項目的運動員不斷突破。
3DAT把先進的人工智能和計算機視覺運動追蹤能力從實驗室帶到了體育競技。這一解決方案利用攝像機拍攝運動員進行訓練的過程，而運動員不必佩戴傳感器等影響運動效果的裝備，系統將視頻數據發送到云端，在內置英特爾深度學習加速技術的第三代英特爾至強可擴展處理器上進行分析，直接通過人工智能計算機視覺算法，從視頻源中，提取運動員的關鍵骨骼點信息、身體關鍵部位的姿態、運動軌跡和位置信息等，并進行三維重建。在三維模型重建的同時生成生物力學數據，輸出精準的運動表現分析。這些數據及分析可以幫助教練員制定科學正確的訓練方法，為運動員的日常訓練提供切實有用的技術支持。
打破時空的極致冬奧“元宇宙”體驗
如果說去年哪個詞最火，元宇宙（Metaverse）肯定是首選。元宇宙（Metaverse）是利用科技手段進行鏈接與創造的，與現實世界映射與交互的虛擬世界，具備新型社會體系的數字生活空間。元宇宙本質上是對現實世界的虛擬化、數字化過程，需要對內容生產、經濟系統、用戶體驗以及實體世界內容等進行大量改造。
在本屆冬奧會上，英特爾聯手合作伙伴打造的運行在第三代英特爾至強可擴展處理器上的VSS數字孿生場館模擬仿真服務，通過虛擬現實、人工智能、計算機圖形學等相關前沿技術，將北京冬奧會的12個競賽場館、3個奧運村、主媒體中心進行數字化、動態化、三維化，提供場館內、外及活動元素的精準仿真，用孿生的虛擬三維世界輔助現實世界的運行，讓工作人員可以在虛擬世界中如同身臨其境地高效協同辦公。
英特爾VSS數字孿生場館模擬仿真服務讓運營者們無需親臨現場，在多終端就可以操作系統，各個領域的運營者們可以在同一個三維世界中，實現場館空間規劃、運行設計及細節管理。
無論是前期的3D建模，還是將三維世界推送到PC、PAD等終端，再到多端協同工作，英特爾強大的計算力、軟件及AI能力都起到了至關重要的作用。基于第三代英特爾至強可擴展處理器，強大的性能確保了3D建模、渲染的效率，同時全面優化多樣工作負載，不僅實現了便捷的遠程協作，而且讓整個系統的管理更為便捷。英特爾OneAPI及基于至強的AI開發套件，大大提升了3D重構的速度。英特爾Media SDK視頻壓縮與編解碼技術，確保信號推流到終端時，在不同終端上的顯示都精準、一致。
轉播，是所有大型國際賽事的重中之重。在觀眾收看體驗方面，英特爾用于廣播行業的8K 360度VR技術平臺是以第三代英特爾至強可擴展平臺為基礎的創新，通過與相關轉播商合作，為觀眾提供更清晰更實時更沉浸的遠程觀賽體驗。由于現場多臺VR錄像設備的部署，觀眾可以通過VR頭顯、手機和PC等各種尺寸的屏幕觀看冬奧比賽，自由選擇不同的視角進行觀賽，獲得360度高清全景觀賽畫面。獨特的沉浸式體驗和強烈的現場感，使觀眾可以如身臨其境般感受現場的氣氛。它將觀眾迅速帶入賽事場景，與運動員在一起，更極致地分享體育精神與勝利時刻。
8K直播必須依靠高性能的視頻編碼。英特爾SVT（Scalable Video Technology）可擴展視頻軟件技術，其三維度優化，尤其是在時域（前后幀的依賴關系）、空域（畫面中的不同部分）和編碼流程上可實現了并行化，可以將視頻編碼任務靈活的分配到第三代英特爾至強可擴展處理器上，并且對AVX-512高級矢量擴展指令集做了專門的優化。實現延遲和視覺質量的最佳平衡。通過SVT的高效處理和編碼，在不改變畫質的情況下，8K視頻碼率可以顯著性降低，有效緩解網絡傳輸帶寬壓力，滿足通過5G或IPTV實時收看的條件。
根據360全景視頻特點，特定時刻的用戶視角通常只占據全部圖像中一小部分區域，如果對全景圖像進行8K的傳輸和解碼，會造成了極大的網絡和計算資源的浪費。英特爾開放視覺云的OVC360技術采用“tiled”瓦片化的視頻處理方式，也就是將圖像切分成若干“瓦片”進行傳輸，只當客戶端旋轉視角時，可以自主從云端獲取對應視角的視頻內容進行渲染，傳輸觀眾看到的部分。這樣既減輕了對觀眾設備的要求，又可將傳輸8K 360度直播所需的帶寬大大降低，避免延時/卡頓，確保視頻的流暢及高質量播放，實現2K的設備8K的體驗。
除了上面提到的創新技術應用，英特爾還在北京冬奧會（冬殘奧會）運動員娛樂中心基于5G＋邊緣計算技術（MEC）解決方案，打造了獨具創新科技的沉浸式體驗內容。
在通勤方面，英特爾子公司Mobileye在超過500輛為運動員、技術官員、媒體等提供的公交大巴上搭載了Mobileye 8以及專為城市大型車輛設計的Shield＋4。這些能夠實時發出警告的人工智能安全系統，利用計算機視覺技術，扮演輔助駕駛角色，持續掃描前方路面，一旦行人或騎車人進入危險區域，系統會實時發出視覺和聲音警報，提醒司機采取行動。
結語
是體育盛事，更是科技盛宴。
數字技術是未來全球產業發展的大勢，其正在為體育產業帶來無限可能性。
本文章選自《AI啟示錄》雜志，閱讀更多雜志內容，請掃描下方二維碼
