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揭秘!3290块物联网终端点亮天安门广场,完成全世界难度最大的动态表演|国庆特辑

iot101君
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2019-10-07 21:55:29 来源: 人民日报、北京日报、新京报等

金水桥南,百里长街,3290名联欢群众演员跟着音乐的旋律,高举不时变幻色彩的光影屏,共同构成了“巍峨的长城”“飘曳的风筝”“展翅的和平鸽”“飘动的五星红旗”等主题巨幅动图。这3290块光影屏,也是3290块物联网终端,得益于屏幕、芯片、通信、数字仿真等先进技术的支持,这场可能是全世界难度最大的动态表演得以完美实现。

今年年初,承担70周年国庆联欢活动导演任务的导演组突然迸发了一个关于节目的绝妙创意,然而,创意的实现却需要一块块特殊的屏幕来支持。“这块屏不是简单的移动平板,而要散发出水墨画般的色彩光影感。”

浪漫的设想,终究在10月1日晚间的庆典上变为了现实。金水桥南,百里长街,3290名联欢群众演员跟着音乐的旋律,高举不时变幻色彩的光影屏,共同构成了“巍峨的长城”“飘曳的风筝”“展翅的和平鸽”“飘动的五星红旗”等主题巨幅动图。

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这3290块光影屏,也是3290块物联网终端,得益于屏幕、芯片、通信、数字仿真等先进技术的支持,这场可能是全世界难度最大的动态表演得以完美实现。

物联网技术,助力世界奇迹

相信当晚看过联欢表演的人们一定会对天安门广场上不断变换的“光影魔术”而感到无比震撼,那么导演头脑中的创意究竟是如何呈现在现场的呢?这首先离不开北京理工大学团队多年研发的数字表演与仿真技术。

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北京理工大学“数字表演与仿真技术”实验室,外人很少有人知道,但在大型艺术表演的创作圈里,他们可谓大名鼎鼎,几乎包揽了十年来国内一系列重大活动的数字仿真系统研发,比如2008年北京奥运会开闭幕式、60周年国庆游行联欢、九三阅兵、平昌冬奥会“北京八分钟”……这次也不例外。

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北理工数字表演与仿真技术实验室

整个实现过程是这样的,比如主创团队提出‘和平鸽’的创意画面,北理工团队首先将该画面用电脑数字模拟,置入二维场景中,拆解、细化成3290个模块(每个模块代表一个光影屏)。之后,按照和平鸽展翅翱翔的轨迹,确定每个模块的关键帧和时间点,据此为3290名演员制定队形变化、表演口令等训练手册。演员只需手举光影屏正确跑位,不需对屏进行任何操作。

也正是因为此,发光屏必须具备的功能就是能够自己播放,尽量减少演员对它的控制,因此屏幕上必须有内容存储系统、无线接收装置、播放器和无线激发系统等。

据报道,最后成品的光影屏来自于京东方,每一块光影屏上都有1024颗灯珠,每一颗都是“中国芯”,而灯珠的控制板则是由熙讯科技基于移柯通信LYNQ品牌智能模组M1507开发的。通过无线激发呈现存储器中的画面,最终,3290个光影屏共同构成流光溢彩的巨幅光影图案。

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然而,合格的物联网终端只是“万里长征第一步”,怎么解决屏幕同步可靠受控以及全部视频内容的同步快速接收才是更为关键的要点。据悉,原本盛典导演组设计的是4个节目,8分钟的演出,最后改为贯穿全场的90分钟,这个过程中,3290块显示屏必须做到一键激发,毫秒不差,难度可想而知。

这背后的秘密,来自光影屏背后的几组天线。其中的WiFi和4G天线,负责53G视频内容的下发和同步;另一组无线激发天线,则负责接收导演组的信号指令。为确保万无一失,天线一主一备,双收双发,最终保障了视频呈现的生动逼真、变幻无穷和无缝衔接。

承担盛典中通信保障任务的则是北京联通,工作人员需要在相当于足球场大小的范围内,让3290块屏幕通过4G网络在30分钟内完成海量数据更新!据介绍,该项技术保障尚属世界首次。它具备“四个难点”:一是无类似高话务保障经验;二是较小区域内终端高度密集;三是数据传输安全性要求高;四是并发下载业务量大。

为了完成任务,北京联通的上百名技术专家历时三个月研发,在主题表演使用中,最多3800多个终端在仅2/3的点位下就实现了45分钟内完成427G的数据并发下载,这也是在单位面积内并发数据下载量的世界首例。另外,联通还搭建了26个基站,搭建了专线网络,以保证通道安全和传输速度。

另一方面,京东方将可折叠LED(发光二极管)拼接阵列系统与异步信发系统结合,实现了短时间内将大规模视频内容快速下发到3290块屏幕,同时采用LoRa低延迟控制系统配合同步播放时间矫正技术,实现了视频画面同步。京东方还利用物联网解决方案对设备内的视频文件进行了MD5(信息摘要算法)双向密码校验,确保信息安全和保密内容万无一失。

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国庆夜京东方团队在天安门演出现场

然而,显示屏毕竟是电子设备,万一表演过程中发生故障、出现异常怎么办?对此,工程师介绍说,现场的候场区有16个技术保障小组,一旦出现问题,演员可以就近找到紧急维修站点。一块屏所有数据清零并重新注入,90秒内就可以完成。

物联网技术,影响物美领域

近年来,以物联网为代表的“黑科技”在舞美领域发挥着越来越重要的作用。

在2018年平昌冬奥会闭幕式上的“北京8分钟”期间,擅长使用“人海战术”表现宏大场面的导演张艺谋,摒弃此前的创作方式,在当日的演出中精简演员数量,大量采用科技手段——世界上最大却又最轻的熊猫木偶、可以与人共舞的机器人、可以实现透明图像显示的冰屏、先进的影视虚拟制作技术和数字表演与仿真技术……

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在2017年的格莱美上,碧昂斯的团队则利用全息投影技术为观众们营造出了一种炫美的神奇视觉效果。

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不只是表现形式,观众们观看表演的形式也发生了翻天覆地的改变。

2019年的春晚,主办方携手三大运营商及华为,首次通过5G网络向全国传播分会场的节目,形成“北京主会场+井冈山、长春、深圳分会场”的5G+4K超高清视频实时回传直播模式。在4G时代,网络回传时延在100毫秒以上,用于4K超高清视频直播时,画面会出现迟滞、拖尾等现象,观众会有眩晕感。5G网络时延则控制在20毫秒,将会大大缓解这一问题,让观众体验更佳。

除了5G+4K的超高清频道直播,5G网络和VR制作技术也将首次结合应用在电视融媒体节目的直播中。各个舞台现场布放的6目8K超高清全景摄像头采集现场信号,通过5G网络回传至融媒体平台,使用户可以突破以往平面直播的局限性,看到不一样的立体春晚。用户可以根据自己的喜好来选择观看视角,真正实现无延时、沉浸式、高清晰的虚拟体验。

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2019春晚深圳灯光秀

正如联欢活动总导演张艺谋感慨的那样:“大型的广场表演一定要与时俱进。只有科技的东西引入以后,才会让人有不一样的感觉,否则你永远是团体操。在这种大型演出中,我们不再纯粹借用过去传统的人海战术,而是用科技的手段,让它更靓丽、更现代,体现出科技感。”

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