刘德华到底来没来？盘一盘牛年春晚的“牛”科技

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作者：科学加

一年一度的春晚落下帷幕，其中的黑科技你都看出来了吗？云舞台、四足机器人、裸眼3D、8K超高清…来回顾春晚上的“科技范儿”。

撰文/记者 赵天宇 编辑/刘昭

新媒体编辑/房永珍

每年大年三十，除了阖家团圆的年夜饭以外，一年一度的春节联欢晚会，必不可少的成为人们议论的焦点。除了精彩纷呈的节目内容以外，在舞台效果和视觉呈现上，央视春晚也在一直不断尝试科技创新，让春晚更具“科技范儿”。

穿越现实与虚拟的舞台特效、以假乱真的云舞台技术、唯美大气的创意演出、活力十足的机器人表演……2021年春晚的诸多“黑科技”，不仅让舞台效果更加炫酷逼真，更是艺术与科技的一次完美融合。

关键词：云舞台

首先要声明的是，刘德华并没有来到春晚现场，他是在香港完成了“云演出”。

今年因为疫情原因，一些明星演员虽然无法亲临春晚现场表演，但交互式摄影控制系统、全息投影技术的综合运用，刘德华、周杰伦等演员的完美“云出演”，给了观众意想不到的体验效果，甚至达到了“以假乱真”的效果。



▲刘德华与关晓彤、王一博“同台演唱”



▲周杰伦“亲临”春晚现场

怎样实现云舞台效果？首先是交互式摄影技术进行了前期拍摄，这种摄影技术，可以同步控制摄影机、拍摄物、灯光等，并且能按照设定好的运动轨迹进行拍摄。无法到春晚现场的演员，就可以用这套技术，在异地按照同样的轨迹对其进行拍摄，而且不会出现任何一丝的误差。



▲3D全息投影技术示意图

有了前期拍摄，还需要用全息影像合成技术，把演员们“投射”到舞台当中。全息影像技术，也叫虚拟成像技术，它利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像，最终展现在观众面前的，就是一个在空气中生成的，无比真实的幻象。

关键词：AI+VR裸眼3D

除了云舞台以外，今年春晚诸多节目都加入了创意元素——“酷炫”是不少网友对今年春晚舞台视觉呈现最直观的感受。

的确，从甄子丹、吴京的武术《天地英雄》，到李宇春的《山水霓裳》，再到周杰伦的《莫吉托》，歌手和演员在变幻莫测的虚拟场景和现实场景当中来回“穿梭”，满屏的唯美与梦幻感。

这一切的形成背后，离不开科技力量的支撑。过去电视屏幕上想要实现虚拟场景，必须使用蓝绿幕布抠图，不仅应用范围有限，成像效果也不够逼真。而如今有了“AI+VR裸眼3D”拍摄技术，演员就能与身边的虚拟元素，进行沉浸式互动。

我们也就看到了《天地英雄》当中高山流水、满天飞叶的舞台效果。



▲裸眼3D技术呈现满天飞叶的效果



▲周杰伦演唱《莫吉托》在场景当中来回穿梭



▲时尚走秀《山水霓裳》舞台效果大气唯美

所谓的裸眼3D，其实是利用视觉位移来“欺骗”视觉神经的。当人的两眼看到物体在视网膜上成像时，左右两面的影像结合起来，就会得到最后的立体感觉，而这种获得立体感的效应就是视觉位移。

在拍摄时，三面LED屏幕构建了可视化的虚拟三维空间，摄影师用两台摄影机模拟左右两眼的视觉位移差，分别拍摄两条影片，现场通过摄像机跟踪系统提供演员在虚拟三维空间的位置数据，通过VR渲染引擎在LED屏幕上实时呈现动态虚拟场景，再将这两条影片放映到屏幕上，最后两条影像经过大脑叠合后，我们就能看到具有立体纵深感的画面。



▲裸眼3D成像原理示意图



▲裸眼3D拍摄示意图

关键词：8K超高清

随着4K电视的普及，和8K电视的问世，今年央视春晚上 ，从舞台屏幕到转播信号，8K也成为了最亮点的元素之一。



▲8K背景大屏幕带来了清晰的显示效果

4K、8K最主要的区别就在于分辨率。4K分辨率，像素为3840×2160，达到820万个像素点；而8K分辨率，像素7680×4320，达到3317万个像素点，是4K分辨率的4倍。

为什么8k比4k更清楚？视频是图片运动的效果，所以图片数量直接影响了视觉效果。4K电视刷新率60帧/秒，但8K电视标准则强制刷新120帧/秒，让画面更接近于人眼所能识别的真实画面。



▲8k超高清屏幕带来了震撼的视觉效果

今年春晚当中，给观众留下最深印象的，当属舞台背后的大屏，这其实就是一块8k超高清屏幕。归功于8k清晰的显示效果，它配合舞台节目变化，给观众带来了不一样的视觉体验。

在电视直播方面，如果你家已经购买了8k电视，那么今年您在8K超高清试验频道，看到的就是一场8k直播的春晚。此外，在北京、上海、广州等10个城市公共场所的30多个8K超高清大屏及8K电视机，也同步播放了清晰度为8k的春节联欢晚会。



▲8K分辨率示意图

关键词：四足机器人

近几年来，机器人参与春晚表演逐渐成为“潮流”之一。今年机器人与刘德华、王一博、关晓彤一起表演的创意节目《牛起来》，无论是善于循转跳跃的“牛迥迥”还是喜庆十足的“拓荒牛”，这背后蕴含的正是“四足机器人”的一系列硬核技术。



▲参与表演的拓荒牛

四足机器人又被称为“机器狗”，相比较于传统的轮式机器人或者履带式机器人，它们具有很高的运动自主性，适应能力也很强。例如在“拓荒牛”身上，就有高性能实时主控系统、力控伺服驱动器、全动力学优化算法、激光雷达定位导航算法等多项黑科技，涉及的申请专利更是超过了2500件。



▲拓荒牛参与表演



▲牛犇犇在舞台上“旋转跳跃”

就机器人的发展过程来看，四足机器人是科技发展历史当中，必然出现的一个机器人形态。但受制于技术本身和市场需求，目前在国内，四足机器人大规模运用的时代还未到来。有分析研究认为，未来四足机器人在巡检、安防、物流运输领域都有很大的市场潜力。



▲四足机器人拆解示意图

另一方面，四足机器人集体亮相春晚的背后，折射出的正是国内智能机器人落地应用的发展之路。构建以技术为核心的全球竞争力，中国智造正在凭借开拓创新跑出“中国牛速度”。

关键词：虚拟歌手洛天依

在少儿歌舞《听我说》中，和月亮姐姐、王源一起演唱的，还有一位虚拟歌手洛天依。这也是虚拟歌手第一次出现在春晚舞台上。尽管是虚拟歌手，但不少观众也不由感叹“声音太好听”了。

洛天依是以Yamaha公司的VOCALOID3语音合成引擎为基础，所制作的全世界第一款VOCALOID中文声库和虚拟形象，也就是计算机技术合成的虚拟人。



▲虚拟歌手洛天依与真实演员同台演唱

虽然第一次来到春晚舞台，但近年来，洛天依在业内其实已经名气不小。除了电视演出之外，洛天依此前的线下演唱会也通过全息投影技术、实时动作捕捉技术，呈现了震撼的舞台效果，让虚拟和现实无缝衔接。甚至在与世界钢琴大师郎朗的合作中，洛天依不仅会唱更会弹，演绎的多首钢琴名曲，让古典音乐通过技术焕发出崭新的光芒。



出品：科普中央厨房

监制：北京科技报 | 科学加客户端

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