二十余年前上映的電影《黑客帝國》中，有一個慢鏡頭被深深地刻在人們的腦海里：當脫膛的子彈高速沖向主角，主角向后仰身，子彈擦身而過。這個短暫得甚至不能用秒來計算的過程，最終被電影團隊用特效技術360度無死角地呈現。著名的“子彈時間”也由此而來。

北京大學博雅特聘教授陳寶權把“子彈時間”從電影后期搬到了體育比賽的轉播中。陳寶權是“科技冬奧”重點專項——冰雪項目交互式多維度觀賽體驗技術與系統項目負責人，“電影中‘子彈時間’這個畫面只有幾秒鐘，而且全部是后期完成的。我們把它用在了比賽的實時轉播上，實際上是一個非常大的挑戰。”陳寶權坦言。

北京大學博雅特聘教授陳寶權。受訪者供圖

在比賽中，全程實時的“子彈時間”在研發中有哪些困難？對于普通觀眾而言，這樣的技術與系統又將如何提升觀賽體驗？后冬奧時代，它又將如何發揮其作用？

任意視角自由觀賽，實時呈現是最大挑戰

打開手機里的APP，就看到了一場冰球比賽的畫面。與日常觀賽不同，在這個應用程序里，觀看者可以來回滑動、切換觀賽角度，甚至比人在比賽現場所能觀看到的角度還多，就像擁有了“上帝視角”一樣。

這樣獨特的觀賽體驗正是自由交互式技術的應用結果。“以往看比賽都是在固定的地方放幾臺相機拍攝比賽畫面，導播不停地切換機位，這樣就可以給觀眾呈現不同的視角。”陳寶權表示，傳統的觀賽模式下，觀眾所能看到的比賽畫面是統一的，也是相對固定的。

陳寶權介紹，“自由視角”技術下建立的交互式多維度觀賽體驗系統，則可以幫助觀眾實現全新的觀賽體驗，“在觀看比賽的過程中，你可以連續地改變觀看點位，選擇自己喜歡的角度去看同一場賽事活動。相當于每個觀眾看到的畫面，都是符合自己需求的，可以千差萬別。”

從比賽畫面拍攝、云端渲染，再到數據傳輸、平臺呈現，獨特的觀賽體驗背后，涉及畫面拍攝與制作、內容設計與生成、編碼與傳輸平臺、交互式智能終端與系統建設多個內容。

在陳寶權看來，項目最大的挑戰在于實時呈現比賽畫面。

“像電影特效都是后期制作完成的，可能一秒鐘的畫面需要幾個月的制作時間。但我們想在觀看比賽的時候能實時看這種效果，比賽轉播頂多有30秒的延時。”陳寶權表示，所有的內容都在要30秒之內完成，“對實時的要求很高。表面上看起來跟影視特效差不多，但實際上是一個巨大的挑戰。”

與此同時，體育比賽的特點對拍攝效率也有了更高的要求。

“拍電影要想實現這個畫面，可能就拍一個人，然后在他周圍架設密密麻麻幾十臺相機，而且相機還會離拍攝對象非常近。”陳寶權表示，與電影拍攝在狹小的空間里架設數十臺相機拍攝不同，比賽場地空間廣闊，要拍攝的對象也多了很多。

陳寶權解釋，一個標準的冰球比賽場地可能有兩百多米的跑道，“每個相機放置的位置叫一個視點。一個視點可能覆蓋10度，那在場地外環一周360度拍攝就需要36臺相機。36臺相機架設在跑道上，每個相機之間的間隔幾十米。這樣畫面就銜接不起來，會卡頓。那就需要多架設相機。”

但如何布置相機、布置多少個相機，這些都要精準計算。陳寶權表示，這其中既要考慮比賽場地大小，又要考慮相機所能覆蓋的拍攝范圍，同時還要兼顧傳輸畫面的數據量。

團隊在進行模擬測試。受訪者供圖

保障畫面流暢，利用虛擬相機“腦補”比賽畫面

不斷滑動切換觀看視角、放大縮小查看運動員動作……2021年12月31日，記者在北京大學前沿計算研究中心感受到了任意視角自由觀賽的神奇，也看到了視頻畫面的“行云流水”。

事實上，這些畫面并非全部都是相機拍攝而來。

陳寶權解釋，假設每一臺相機一個編號，畫面是由1號、2號、3號相機連接起來呈現的，要想實現360度無死角看清楚比賽，拍攝的畫面就要盡可能的多，這樣畫面才能流暢地連接起來，“但相機數量多了，傳輸的數據量就大了，傳輸、存儲壓力都會大，同時成本也會很高。”

如何兼顧畫面的流暢度與傳輸的數據量和成本？項目組成員選擇了在兩臺相機之間增加一個新視點，即設置一個“虛擬相機”，專門用來“腦補”兩臺相機之間可能的畫面，“1號相機拍到了鏡頭，2號相機也有鏡頭，我們就用‘虛擬相機’計算出來你可能會在1號、2號之間看到什么樣的場景。”

在播放時，這些由相機拍攝的畫面和虛擬相機“腦補”的畫面結合起來，即可實現畫面的流暢過渡。“那怎么保證‘虛擬相機’計算出來的畫面是準確合理的呢？”陳寶權解釋，項目組為其配置一個“聰明大腦”——其中的關鍵是對已拍攝畫面實施“三維重建”從而讓新視點的合成變得可能。

有了平滑流暢的畫面，接下來便是如何讓觀眾實際享受到這種流暢。對此，項目組開發了自適應編碼與傳輸技術，能夠根據用戶視點改變的意圖來預測下一步趨勢，進行有針對性的計算與數據傳送。

“通過實時預測，避免了簡單粗暴式的計算與數據傳輸，也保證了8K數據的高效供給用在流暢觀看這個剛性需求的‘刀刃’上。”陳寶權表示，所有的計算都在云端完成，“數據傳輸到云端，計算完成之后，再傳輸到觀看平臺上。”

第一次在國家體育館按照U型架設相機、測試冰球項目，第二次測試花樣滑冰項目；第三次在五棵松體育中心按照O型架設相機，測試冰球項目……2021年4月起，陳寶權和項目團隊成員在國家體育館、五棵松體育中心等不同場館，針對不同比賽項目開展了測試。

“每次測試都有一些不一樣。”陳寶權回憶，第一次主要測試直播，看畫面傳輸是否有問題，“剛開始每個相機的分辨率都設定在2K，后來慢慢提高到4K，這樣整體畫面會更清晰，當然這對計算能力還有數據傳輸都有了更高的要求。”

改進算法、智能追蹤，未來探索更多可能

場地水平度會影響相機的架設、分辨率會影響畫面質量……在一次次測試中，冰雪項目交互式多維度觀賽體驗技術與系統也在慢慢找到新的改進點。從2019年12月23日項目正式啟動至今，短短兩年多的時間，陳寶權帶領著團隊成員已經給項目畫上了近乎圓滿的句號。

陳寶權告訴記者，從系統升級的角度來講，未來機位可能會進一步減少，“相機中間的畫面可以利用這些相機畫面重建，那從50個相機減少到40個相機甚至更少，也可能實現重建，只不過這對算法的‘聰明程度’有更高的期待。”

此外，陳寶權提出，目前設置的相機焦點都定位在場地中央，未來可能利用智能相機設備實現焦點移動和追蹤，進而更清楚地展現某個運動員的風采，帶來更震撼的觀賽體驗。

“未來我們還可能在這個基礎上做另一種形式的呈現。”陳寶權播放了一段模擬運動員打冰球的視頻，“其實相當于做了一個運動員的‘替身’，這其中的動作也都是從真實的比賽中提取出來的。轉播相機可以滿場追著運動員移動，相比于現在相機的設置，位置更加靈活，拍攝到的畫面也更具吸引力。”

陳寶權表示，“倒不是說把這個給觀眾看，因為這畢竟是虛擬的，觀眾可能覺得沒有真實感，像游戲。但對于裁判或者對于教練來說，如果要做比賽分析、復盤，將非常有意義。”

還有不到30天，2022年北京冬奧會將拉開帷幕，陳寶權帶領著團隊仍在為系統不斷完善和升級。