头灯摄像系统
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牛年春节即将来临，中央广播电视总台2021年春晚就要向全球进行直播。自2020年以来，中央广播电视总台依托国重实验室全面推进5G、4K/8K、AI、AR/VR等新技术的创新应用，并围绕2021年春晚8K/4K/HD直播、新媒体传播、舞美效果、安全播出等开展针对性的技术创新。
近两年来，总台以北京冬奥会8K转播为目标，全面推进8K超高清电视科技创新，现已研发了制作、播出、传输和呈现全链路试验系统，包括：8K超高清演播室系统、8K后期制作系统、8K电视IP主控交换调度系统、8K频道播出系统、8K AVS3编码系统、8K IP电视集成分发系统、8K AVS3解码机顶盒和8K大屏播放系统，具备了开展8K超高清电视频道试验8K直播的条件。
同时，总台联合四大运营商将春晚8K超高清电视信号传送到北京、上海、深圳、成都、海口等10个城市公共场所，共有30多个8K大屏幕或8K电视机同步播出，这些公共场所包括北京国家大剧院、上海国际传媒港、深圳福田星河广场、成都春熙路商业街等，在这10个城市的市民都可以通过这些公共8K大屏体验到8K春晚绚丽多彩的视觉盛宴。
为制作2021春晚8K PGM信号，在春晚演播大厅布置了9台8K摄像机，在8K导控室部署了8K播放服务器和字幕包装设备，通过8K演播室系统输出主备两路春晚8K PGM信号。除夕之夜，总台将通过8K超高清电视试验频道进行8K春晚直播。这是世界首次在8K超高清电视频道进行的8K直播。之后，8K超高清电视试验频道还将重播2021春晚。
为提升VR全景视频沉浸式视听体验，总台全面提升了VR视频和三维声制作水平。在春晚演播大厅部署6套超高清VR摄像机，并配备专业的三维声采集技术设备，通过5G技术将高质量VR内容回传至现场VR渲染系统，实现多机位和提前制作好的VR视频的切换，三维声音频也按照时码同步制作，实时输出了VR视音频的PGM信号。今年“VR+三维声”春晚将在总台“央视频”、“央视文艺”新媒体平台直播。
这是总台首次开展“VR视频+三维声”的新媒体直播，实现了三维影像和三维音频完美融合呈现，三维声的声场随VR视频观看视角而变化，为观户提供极致的沉浸式视听体验。
此外，2021春晚将首次采用总台研发的智能切换和多主体智能追踪技术，通过AI学习算法对拍摄人物与场景状态进行智能分析，自动裁切生成特定人物集锦，实现2021春晚在“央视频”和“央视文艺”的多视角观看。
第三方面创新，2021春晚采用伴随制播模式实现4K智能直播，并将在上海国际传媒港融媒体影院首次进行4K影院直播。
2021春晚采用4K伴随HD制播模式实现春晚4K智能直播。春晚演播大厅的摄像机，以及春晚导控室的播放服务器、包装虚拟均同步输出HD和4K视频信号，分别接入HD制作系统和4K制作系统，采用总台研发的虚拟切换技术，4K制作系统随着HD制作系统智能联动，自动智能输出4K PGM信号，除夕之夜，CCTV-4K频道春晚将直播4K春晚。
为响应国家就地过年的号召，总台将在上海国际传媒港融媒体影院直播2021春晚，这将是春晚首次实现4K春晚影院直播。总台上海总站将邀请留沪过春节的农民工相聚总台上海传媒港融媒体影院共度新春佳节。
上海国际传媒港融媒体影院9个影厅均与总台电视总控实现互联互通，4K超高清电视影院直播将在这个融媒体影院成为常态，今年的欧洲杯足球赛和东京奥运会精彩赛事都将在这里进行4K影院直播放映。
第四方面创新，黑科技融入2021春晚节目策划和制作，创新了节目制作方式，提升了节目视觉效果。
AI+VR裸眼3D拍摄技术是总台国重实验室2020年的科研项目。AI+VR裸眼3D拍摄技术是以三面LED屏幕构建了可视化的虚拟三维空间，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，演员能够根据屏幕画面，与身边的虚拟元素可以进行沉浸式互动，打破了传统虚拟制作抠像技术限制，实现了虚拟空间与现实世界的无缝衔接。
为提升节目视觉呈现效果，2021年春晚将首次采用AI+VR裸眼3D演播室技术，通过渲染引擎制作千变万化的全景虚拟场景，使得演员突破传统舞台空间呈现形态，打造新颖炫酷、科技感十足的春晚精品节目。
按照2021春晚节目设计，总台联合华为公司在春晚演播大厅搭建自由视角拍摄系统，以100台4K摄像机组成的1个圆环型4K拍摄阵列和1个螺旋形4K拍摄阵列，对节目主体演员进行360度的环绕拍摄，获得三维视角任意旋转且平滑连续的视频，编导根据节目呈现效果选择最佳视角，生成“时空凝结”般的精彩瞬间视频，并用于春晚节目制作，以360度的旋转视角对演员的动作进行全面展示。
2021年春晚将采用交互式摄影控制系统实现春晚节目的两地制作。由于疫情原因，个别明星演员无法来到春晚现场表演，通过交互式摄影控制技术，将摄像机的运动轨迹和实时拍摄的画面传输到异地，在异地按照同样的轨迹对明星进行拍摄，再将拍摄的视频与春晚现场画面进行合成，完成春晚节目的特效制作，从而完成个别明星演员无法到达现场的节目制作。
2021春晚使用了多套特种摄像系统，有2套轨道机器人、2套索道、1套伸缩摇臂等7套特种摄像系统，有5个讯道具备虚拟实时渲染功能。
每个节目都采用了特种设备拍摄的镜头，有14个节目采用了虚拟场景制作。春晚现场4K超高清AR虚拟技术，实现了4K和HD的虚拟同步制作，满足了HD和4K同步播出的要求。特种拍摄和实时虚拟渲染制作的完美结合应用，极大地提升2021春晚节目的包装效果。
第六方面创新，“控管监”大屏幕播放系统功能全面提升，确保了2021春晚海量超高清舞台视频同步安全播放。
今年春晚舞台主屏采用61.4米x12.4米的8K超高清巨型大屏幕，以春晚演播大厅的中心为圆心弧形布置;在观众席后区和上方，由154块屏幕构成超高清大屏幕;与舞台主屏、升降舞台LED屏和装饰冰屏融为一体，构成一个穹顶演播空间，春晚演播大厅LED屏幕总面积达4691平方米。创新的舞美设计，使得台上台下融为一体，将现场观众互动融入其中，也让“云”观众做客春晚现场。
今年春晚舞美首次采用8K超高清视频进行呈现，整个演播大厅随物赋形、千姿百态、姹紫嫣红，总台自主研发的大屏“控管监”播放系统可对120路超高清视频进行裁切、合成和同步安全播放。
央视春晚是艺术与科技相融合的一次盛会，总台将最新的媒体科技创新成果应用到2021春晚节目创作，希望能给广大观众带来赏心悦目的体验，为全球华人奉献一场成功、难忘、精彩的春节联欢晚会。
