n项目来源
国家重点研发计划“科技冬奥”重点专项项目
n项目简介
项目面向冬奥赛事观众互动体验需求，研发云端媒体创编、资源分发、无线群控、可穿戴发光终端及手机互动系统，实现音乐、灯光、视频与大规模观众终端协同呈现，并在2022年北京冬奥会、冬残奥会开展示范应用，提升赛事沉浸式互动体验。
n研究内容
面向冬奥赛事观众互动体验需求，围绕云端创编、资源分发、视听控制、互动终端和系统集成开展五项研究：研发体育展示媒体云端创编与管理平台；构建面向大规模移动终端的互动资源分发系统；研发可穿戴发光设备视听控制系统；研制可穿戴发光设备和手机中间件APP，实现观众席动态图案互动展示；开展系统集成与示范应用，在冬奥测试赛及2022年北京冬奥会、冬残奥会期间提升观众互动体验。
图1 研究内容和技术路线
n主要研究成果
（1）面向体育展示及观众互动的沉浸式虚拟预演系统
面向场馆体育展示和观众互动效果评估，研发沉浸式虚拟预演系统，高保真复原现场观赛环境，支持观众席互动及大规模声、光、影效果实时预演，并可通过虚拟现实眼镜进行体验评估。系统对场馆观众席和场地进行精确建模，模拟灯光、材质及音响声场，同时支持视频终端、可穿戴终端和转播机位等观赛元素的仿真。
（2）云资源创编管理平台
面向场馆大规模互动发光终端点阵视效的同步展示需求，研发多终端互动视效云端制作与呈现技术。基于场馆3D精准建模，将观众席座位按实际坐标映射为虚拟点阵画面的像素，并实现云端虚拟空间与场馆物理空间的精准映射。结合音响、大屏、灯光等展示要素，实现视效内容的虚实互动编排和数字化仿真，覆盖创意设计、效果测试及落地实施全过程，提升体育展示云资源创编效率。
（3）基于物联网的大规模移动终端数据分发与交互技术研发
面向赛事现场大规模移动终端集中接入和互动需求，研发基于物联网的数据分发与同步交互技术。将终端映射为显示像素，通过精简数据帧、文件压缩及跨平台内容分发机制，实现互动资源高效下载和大规模终端同步播放控制。针对多运营商网络环境，采用内容分发下沉机制缓解网络拥塞和服务器负载。研发云端交互控制协议和监控平台，支持百万级终端并发连接，实现终端状态监控、指令下发、时间同步、资源管理、参与人数统计和运行日志等功能，保障大规模互动场景稳定呈现。
（4）面向大规模可穿戴发光设备点阵的无线群控技术研究
面向冬奥场馆上万名观众可穿戴LED设备群控需求，研究大规模无线分组控制技术。通过以太网连接控制系统与多台基站，无线连接基站与观众终端，构建基站、座椅与可穿戴设备映射关系，实现区域化分组控制。研究控制数据二级分发与拆包策略，以及频段和传输速率自适应机制，提升大规模LED点阵控制数据的分发效率和刷新性能。
（5）发光终端定位与互动控制技术研发
面向体育场馆观众互动展示需求，研发可穿戴发光设备主动定位、智能终端及手机互动控制技术。通过坐席标签、二维码及超宽带定位，实现观众、表演者及发光终端精准定位，并将位置坐标作为互动控制参数。研制手环、发光棒、发光帽等多种低功耗可穿戴发光设备，支持无线群控和多色显示；同时开发安卓、iOS手机发光触发中间件，实现屏幕、闪光灯与媒体文件按时间码同步播放、资源分发、状态反馈和动态拼图展示，支撑大规模观众沉浸式互动呈现。
n应用示范情况
云端互联观众互动体验系统应用于2022年北京冬奥会国家体育馆和五棵松体育中心共38场冰球比赛的赛前体育展示环节，其中国家体育馆15场、五棵松体育中心23场。
系统通过云端内容创作、无线群控及声光影协同控制技术，实现音乐、灯光、视频和荧光棒的同步互动呈现。现场约7000支荧光棒均配备无线群控接收芯片和RFID芯片，并与座椅标签绑定，可独立呈现256种颜色。在系统统一控制下，荧光棒与音乐、灯光、视频协同联动，形成声、光、影、端一体化展示效果，营造热烈、温暖的赛事氛围。相关成果受到社会广泛关注，并获得央视网等多家媒体报道。
图2 赛事现场系统应用效果图
图3 央视新闻频道对系统应用情况的报道
图4 北京2022年冬奥会官方公众号的报道
图5 体育互动展示沉浸式虚拟预演系统预览赛时动画
图6 氛围动画、冰面投影、特殊灯光等协调使用效果图
图7 项目组师生在五棵松体育中心部署荧光棒
图8 项目组师生在国家体育馆为荧光棒充电