北京冬奧雖已收官，但有一幕卻讓冰雪運(yùn)動(dòng)的愛好者們久久難忘，那就是 2 月 12 日晚，中國(guó)隊(duì)?wèi){借 34 秒 32 的成績(jī)獲得北京冬奧會(huì)速度滑冰男子 500 米比賽金牌，并刷新了該項(xiàng)目奧運(yùn)紀(jì)錄的那一幕。

這枚金牌得來不易，破紀(jì)錄成績(jī)的背后，是中國(guó)運(yùn)動(dòng)員們無數(shù)個(gè)日日夜夜揮灑在冰場(chǎng)的汗水。

世界級(jí)比賽中，前幾名選手的差距往往只在毫秒之間。在奧運(yùn)賽場(chǎng)上，運(yùn)動(dòng)員的每一次蹬冰、每一次擺臂，都是對(duì)速度與精確的全力追求。

這是屬于中國(guó)的速度，從另一方面說，這也是屬于科技進(jìn)步的速度。

如果想要不斷追求技術(shù)動(dòng)作的完美，就必須在訓(xùn)練的過程中付出更多的努力。體育運(yùn)動(dòng)中，訓(xùn)練時(shí)提高發(fā)力、姿態(tài)等要素的精準(zhǔn)度，是提升訓(xùn)練效率的關(guān)鍵，更對(duì)運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)起到?jīng)Q定性作用。

但在傳統(tǒng)的訓(xùn)練過程中，教練更多是通過肉眼觀察和個(gè)人經(jīng)驗(yàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行指導(dǎo)，存在很大誤差。究其背后原因，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練數(shù)據(jù)采集和分析工作的缺失一直是個(gè)明顯的制約因素。

隨著 AI 應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，更多前沿技術(shù)正在走進(jìn)體育運(yùn)動(dòng)的訓(xùn)練場(chǎng)內(nèi)。英特爾 ? 3DAT 三維運(yùn)動(dòng)員追蹤技術(shù)就是這樣一個(gè)可以精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)地采集分析運(yùn)動(dòng)員生物力學(xué)數(shù)據(jù)，幫助運(yùn)動(dòng)員高效訓(xùn)練的工具，而它，也正是中國(guó)速滑隊(duì)備戰(zhàn)北京冬奧時(shí)，在訓(xùn)練中使用的一項(xiàng)「神秘黑科技」。

「3DAT」是什么樣的黑科技？

速度滑冰是一項(xiàng)歷史悠久的體育運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)員腳著冰鞋在冰面上滑行，借助冰刀的刀刃切入冰面形成穩(wěn)固的支撐點(diǎn)，通過兩腿輪流蹬冰、收腿、下刀，滑進(jìn)動(dòng)作以及全身協(xié)調(diào)配合向前快速滑行。

速度滑冰運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練時(shí)的動(dòng)作幅度很大，運(yùn)動(dòng)速度很高，且訓(xùn)練場(chǎng)地的空間范圍更大，一般周長(zhǎng)在 400 米左右。這意味著基于光學(xué)或傳感器的傳統(tǒng)動(dòng)作捕捉技術(shù)難以用于該項(xiàng)目的數(shù)據(jù)采集；同時(shí)，這兩種方法的應(yīng)用也受到經(jīng)濟(jì)成本的限制，很難滿足運(yùn)動(dòng)員的日常訓(xùn)練數(shù)據(jù)采集需求。

進(jìn)一步說，缺少數(shù)據(jù)就意味著缺少模型來實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的訓(xùn)練指導(dǎo)。隨著視頻采集和分析技術(shù)的發(fā)展，運(yùn)動(dòng)姿態(tài)數(shù)據(jù)處理和運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)分析已經(jīng)成為運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練階段競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)。

那么，有沒有一種高效、低成本且部署過程更簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)呢？

英特爾 ? 3DAT 運(yùn)動(dòng)員追蹤系統(tǒng)就是答案，它基于先進(jìn)的計(jì)算機(jī)視覺和 AI 技術(shù)，能從訓(xùn)練視頻源中提取速滑運(yùn)動(dòng)員的關(guān)鍵骨骼點(diǎn)信息、關(guān)鍵部位姿態(tài)、運(yùn)動(dòng)軌跡等進(jìn)行三維重建。隨后，3DAT 通過 AI 分析數(shù)據(jù)，生成運(yùn)動(dòng)員生物力學(xué)數(shù)據(jù)的參數(shù)集，這些參數(shù)集就是對(duì)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行評(píng)估、指導(dǎo)調(diào)整的重要依據(jù)。英特爾技術(shù)團(tuán)隊(duì)表示，以上總體過程最少只需要十幾分鐘，而如果只是進(jìn)行三維重建的話，其速度更是可以做到近乎實(shí)時(shí)。

3DAT 技術(shù)支持 1080P、4K 等畫質(zhì)，并以高于每秒 100 幀的速度解碼，支持多路視頻的同步采集以及多路視頻在后續(xù)數(shù)據(jù)處理過程中的同步處理、多路視頻生成 3D 姿態(tài)數(shù)據(jù)等。

在 3DAT 的助力下，動(dòng)作捕捉告別了過去要使用專用或定制化采集設(shè)備，被采集者也需要穿戴傳感器的時(shí)代，即使是借助一部手機(jī)設(shè)備拍攝的訓(xùn)練視頻，任何人都能夠清楚地了解到，運(yùn)動(dòng)員的身體正在進(jìn)行著怎樣的運(yùn)動(dòng)，以及如何可以使其達(dá)成更好的競(jìng)技表現(xiàn)。

以速度滑冰項(xiàng)目的起跑階段為例，3DAT 技術(shù)在運(yùn)動(dòng)員全身定義了 23 個(gè)動(dòng)作捕捉點(diǎn)，可以生成運(yùn)動(dòng)員的步頻、蹬冰（Push off）時(shí)間、懸空（Air time）和地面（Ground time）時(shí)間、膝關(guān)節(jié)角速度、起跑角速度等一組參數(shù)集，以此分析起跑姿態(tài)對(duì)速度的影響：

而到了直道加速階段，3DAT 可以得到核心關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)角度和角速度，以及運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)心的軌跡和加速度，幫助運(yùn)動(dòng)員分析姿態(tài)對(duì)蹬冰質(zhì)量和效率的影響：

在精準(zhǔn)分析運(yùn)動(dòng)姿態(tài)、聚合運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，教練員可以在 3DAT 技術(shù)的支持下整理并提出科學(xué)訓(xùn)練計(jì)劃和專業(yè)策略，有效提升訓(xùn)練效率；在分析動(dòng)作和運(yùn)動(dòng)軌跡的基礎(chǔ)上，這一系統(tǒng)還可以在若干秒計(jì)算中實(shí)時(shí)處理、校驗(yàn)、統(tǒng)計(jì)和分析復(fù)雜而龐大的訓(xùn)練數(shù)據(jù)信息，生成骨骼分析報(bào)告和圖表，為教練員指導(dǎo)提供詳細(xì)概述，制定更科學(xué)的訓(xùn)練計(jì)劃。

3DAT 強(qiáng)大能力背后的技術(shù)底座

3DAT 系統(tǒng)能夠?yàn)檫\(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練提供如此高效的幫助，得益于背后第三代英特爾 ? 至強(qiáng) ? 可擴(kuò)展處理器的強(qiáng)大支撐。使用者利用攝像機(jī)拍攝運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行訓(xùn)練的過程，然后將視頻數(shù)據(jù)發(fā)送到就近部署或在云端部署的、搭配該款處理器的服務(wù)器，就可在該處理器集成的英特爾 ? 深度學(xué)習(xí)加速技術(shù)的幫助下，加速運(yùn)動(dòng)員三維運(yùn)動(dòng)信息的重建和進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

具體來說，3DAT 系統(tǒng)具備時(shí)效快、無干擾、高精度、大范圍四大優(yōu)勢(shì)，這大大提高了數(shù)據(jù)生成的效率和準(zhǔn)確率。

英特爾 ? 3DAT 技術(shù)可以做到當(dāng)日視頻當(dāng)日出數(shù)據(jù)，教練有需要現(xiàn)場(chǎng)即時(shí)出數(shù)據(jù)，讓數(shù)據(jù)具有時(shí)效性。第三代英特爾 ? 至強(qiáng) ? 可擴(kuò)展處理器，支持 8 通道 DDR4，64 條 PCI EXPRESS 4.0 通道，全面增強(qiáng) I/O 吞吐量，能實(shí)時(shí)處理、校驗(yàn)、統(tǒng)計(jì)和分析復(fù)雜而龐大的訓(xùn)練數(shù)據(jù)信息。英特爾 ? 傲騰? 技術(shù)提供充足的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量的同時(shí)，可憑借低時(shí)延特性確保數(shù)據(jù)處理效率。英特爾 ? Scalable Video Technology 則支持對(duì)攝像設(shè)備采集的大量視頻進(jìn)行高效編碼，確保生成報(bào)告或者視頻播放的低時(shí)延。

同時(shí)，由于運(yùn)行在第三代英特爾 ? 至強(qiáng) ? 可擴(kuò)展處理器上的 3DAT 技術(shù)采用了先進(jìn)的 AI 和計(jì)算機(jī)視覺算法，運(yùn)動(dòng)員也不再需要穿戴傳感器等影響運(yùn)動(dòng)效果的裝備，系統(tǒng)可以直接從訓(xùn)練視頻中提取數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，做到對(duì)正常訓(xùn)練的零干擾。

總的來說，基于第三代英特爾 ? 至強(qiáng) ? 可擴(kuò)展處理器提供的強(qiáng)勁算力，視頻數(shù)據(jù)讀取、預(yù)處理、缺失幀修復(fù)、運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)生成等圖像處理可以更精準(zhǔn)、高效，測(cè)量達(dá)像素級(jí)精度。3DAT 基于英特爾 ? OpenVINO? 視覺工具套件進(jìn)行開發(fā)，能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、流暢、實(shí)時(shí)的視頻數(shù)據(jù)讀取、智能分析處理，人體三維運(yùn)動(dòng)信息提取等。英特爾 ? 至強(qiáng) ? 可擴(kuò)展處理器集成的英特爾 ? 深度學(xué)習(xí)加速技術(shù)，則能顯著提升深度學(xué)習(xí)推理和訓(xùn)練的性能，讓模型的生成和應(yīng)用更加高效。

最后，3DAT 技術(shù)還讓整個(gè)系統(tǒng)及應(yīng)用的部署變得更容易，也可以很便捷地跟隨隊(duì)伍轉(zhuǎn)場(chǎng)訓(xùn)練和比賽。運(yùn)行在第三代英特爾 ? 至強(qiáng) ? 可擴(kuò)展處理器上的 3DAT 技術(shù)可實(shí)現(xiàn)大視野數(shù)據(jù)采集，得益于先進(jìn)的 AI 分析模型，即使是寬闊的速滑冰場(chǎng)也只需要部署 2-4 臺(tái)攝像設(shè)備，所采集的視頻素材就能夠支持生物力學(xué)數(shù)據(jù)模型的生成。

3DAT 的價(jià)值，不止于體育

英特爾技術(shù)團(tuán)隊(duì)介紹說，除了以上應(yīng)用優(yōu)勢(shì)外，3DAT 系統(tǒng)另一大特點(diǎn)就是具備很高的通用性，面向不同的項(xiàng)目只需要簡(jiǎn)單的適配過程，大概需要 5 萬張左右圖片即可訓(xùn)練出針對(duì)性的 AI 模型，隨后就可用于采集和分析空間定位和三維姿態(tài)等信息進(jìn)行參考。

在冬奧的開幕式上，3DAT 技術(shù)也參與打造了一場(chǎng)人文與科技的視覺盛宴。英特爾聯(lián)合第三方專業(yè)團(tuán)隊(duì)定制開發(fā)了「基于人工智能技術(shù)的演出實(shí)時(shí)特效系統(tǒng)」，將 3DAT 技術(shù)應(yīng)用在《致敬人民》和《雪花》兩個(gè)節(jié)目中，在開幕式現(xiàn)場(chǎng)僅通過 4 臺(tái)攝像機(jī)就覆蓋了全場(chǎng)，并讓演員與現(xiàn)場(chǎng)鋪設(shè)的大屏實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)互動(dòng)，成功打造出了美輪美奐的觀賞效果。

為了確保演員與大屏中藝術(shù)形象互動(dòng)的實(shí)時(shí)性與流暢性，英特爾技術(shù)團(tuán)隊(duì)將算法改進(jìn)到能夠更好利用英特爾 ? 深度學(xué)習(xí)加速技術(shù) INT8 加速能力的狀態(tài)，加上 pipeline 的時(shí)延優(yōu)化，最終僅在四顆第三代英特爾 ? 至強(qiáng) ? 可擴(kuò)展處理器的支持下，就將攝像機(jī)到 AI 處理的時(shí)延降到了 50 毫秒以下。

在這一屆冬奧的 開幕式和備戰(zhàn)訓(xùn)練中 ，3DAT 技術(shù)展現(xiàn)出了巨大的價(jià)值和潛力。未來，英特爾希望 3DAT 技術(shù)走向更廣泛的場(chǎng)景，即在所有需要?jiǎng)幼髯粉櫟膽?yīng)用場(chǎng)景中進(jìn)行推廣，實(shí)現(xiàn)「無門檻化應(yīng)用」。

以體感游戲?yàn)槔?DAT 技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)將物理世界中的動(dòng)作數(shù)字化，人在物理世界中的每一個(gè)動(dòng)作，都可以準(zhǔn)確轉(zhuǎn)化為游戲中的動(dòng)作，同時(shí)還能讓這種轉(zhuǎn)化有更短的時(shí)延，實(shí)現(xiàn)更加絲滑、流暢的游戲體驗(yàn)。再以線上購(gòu)物試衣鏡應(yīng)用為例，有了 3DAT 后，試衣的效果將不再是將衣服的圖像呆板地貼在你的數(shù)字照片或影像上，而是能實(shí)時(shí)識(shí)別你的動(dòng)作姿態(tài)，展示出類似真實(shí)穿著的效果。

當(dāng)然，我們就更不用提，也許在不久后的一天，每個(gè)人用一臺(tái)普通的智能手機(jī)搭配 3DAT，就可以對(duì)自己的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)進(jìn)行打分和策略分析了。

到那時(shí)，這項(xiàng)曾在北京冬奧會(huì)上大放異彩的「黑科技」就不再只是一項(xiàng)與專業(yè)體育運(yùn)動(dòng)密切相關(guān)的 AI 技術(shù)了，它將更像是我們與元宇宙，與數(shù)字世界同步的一個(gè)關(guān)鍵接口。

本文來自微信公眾號(hào) “機(jī)器之心”（ID：almosthuman2014），作者：Synced，36氪經(jīng)授權(quán)發(fā)布。