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女子10米跳台决赛陈芋汐入水瞬间 新华社发 |
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美国女足晋级决赛现场 新华社发 |
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男子100米赛事，美国选手莱尔斯夺冠瞬间 新华社发 |
□克莉斯汀 巴黎奥运会已近尾声，看了那么多场比赛，你对奥运赛场上的事是否都已了如指掌？ 你知道全红婵的“水花消失术”是如何练成的？你知道潘展乐说“在这么难游的池子里打破世界纪录”，到底有多难？ 奥运赛场上不断被打破的世界纪录固然值得关注，你或许也应该留意一下，人类除了在生理上不断突破自我，其实在理论知识与科技方面也在不断寻求进步。 Q1 “水花消失术”是如何做到的？ 看跳水比赛时，很多人都知道，运动员入水那一刻溅起的水花大小，会直接影响到总成绩。一般情况下，运动员的入水速度越快，溅起的水花也会越高。溅起水花的大小和运动员身体的体积大小、入水时身体与水面的接触面积成正比。但全红婵是如何做到几乎每次入水都是“零水花”的呢？ 其实“零水花”的说法并不准确，因为任何东西入水时都会或多或少地泛起一些水珠，只是全红婵的入水动作十分轻盈、利落，溅起的水花很少并且很快消散，所以被大家说成“零水花”。用专业的说法，就是她入水时，水花压得好，入水迅速且角度垂直于水面，所以才能做到入水时几乎没有大面积飞溅的水花。 运动员要做好这个入水动作，也需要懂得流体力学的知识。比如，入水时，手臂要夹紧头部并靠近耳朵，手臂还必须要保持在身体的正中间位置，同时身体要调动每块肌肉尽量绷紧绷直，尽量保持躯干稳定的同时，也尽量不让身体部位因急速下坠和水面的冲击而发生偏移，导致与水面更多接触而产生更多的水花。 跳水运动员与游泳运动员还有个不同的地方是：游泳运动员在入水时通常是采用双手合十成“楔形”入水，这样能更加锋利地破开水面，前进的阻力也会更小；而跳水运动员入水时则通常是平掌入水，即一只手手掌放平朝前，另一只手抓住这只平掌的手背，这样能保持身体稳定，同时也可减少身体与水面的接触面积，减少水花溅起。因为当楔形物体入水时，由于不可压缩，接触到的水体会向阻力最小的方向运动，即向水面跃出，出现水花；而方形物体与水面碰撞时，受到撞击的水体主要是进行横向运动，在四周水的压力之下水花便可能无法跃出水面。 Q2 游泳运动员如何最大限度减少阻力？ 我们知道，在游泳池里，运动员会受到三种阻力：形状阻力、碎波阻力和兴波阻力、摩擦阻力。 三大阻力中，形状阻力占总阻力的50%-80%，兴波阻力和碎波阻力占总阻力的20%-30%，摩擦阻力不超过总阻力的15%。所以，形状阻力是游泳时阻力的主要成分。当运动员游速达到2米/秒左右时，形状阻力仍占总阻力的50%以上。 形状阻力就是运动物体前后的压强差所产生的压差阻力。当游速增加，形状阻力的绝对值也会增加。而身体纵轴越长，便越接近流线型，迎水截面积越小，压差阻力也会越小。 同时，游泳运动员的专业竞速泳衣都超级紧身，因为人的皮肤相较于海豚、海豹这类哺乳动物而言是很薄的，在水里活动时为了不让肌肉和脂肪乱动，泳衣最大限度地绷紧并贴合皮肤才可以尽量减少游泳时的形状阻力。因此，奥运会游泳场的解说员曾提到过，运动员在比赛前要穿上游泳衣其实并不是一件容易的事，有时没有队友帮忙，可能穿脱都很困难，包括男生的泳裤也是如此。 游泳运动员还要戴两顶泳帽——先戴一顶泳帽箍住头发，戴上泳镜后再戴一顶泳帽固定泳镜，同时让头部线条更圆滑，以减少前行阻力。 2024巴黎奥运会男子100米自由泳决赛上，中国选手潘展乐在勇夺金牌后，感言“在这么难游的池子里打破世界纪录”是件不容易的事，让人们关注到巴黎奥运会的游泳池深度只有2.15米，而不是2008年北京奥运会水立方里的泳池深度3米。理论上，泳池越深，在同样的扰动条件下表面波浪就越小，来自池底的反弹水波干扰对运动员的影响也会越小。各种泳姿，尤其是自由泳和仰泳，为了减少阻力，都是以减少身体起伏为目标。这自然就是为了减少碎波阻力和兴波阻力。 有趣的是，早在1989年10月，美国《体育健身医疗科研杂志》上曾发表过一篇论文还专门讨论了体毛对游泳成绩的影响。论文中称，研究人员在对比了剃掉了手臂、腿部和躯干等暴露部位的毛发与没剃的游泳运动员在蛙泳时的表现，发现去除体毛确实可以减少游泳阻力。所以，游泳运动员身上通常看不到一点体毛，可并不只是为了好看。 Q3 “子弹时间”特效有啥不一样？ 奥运会体操等赛事重播时的“子弹时间”特效呈现，也让观众大饱眼福。 “子弹时间”是一种基于AI增强的摄影技术模拟变速特效，依赖于多摄像机阵列的同步拍摄，以及云计算资源处理、AI算法优化等技术协同，为观众呈现高自由度的视频回放，让现实画面像以慢动作镜头甚至定格镜头呈现，让观众得以看清运动员的每一个动作。其震撼效果在于打破了时间和空间的常规感知，可实现360°无死角回看细节，为观众带来更加沉浸式观赛体验。 这种特效首次广为人知还是在电影《黑客帝国》中，如今在体育赛事的转播中也发挥着重要作用。 巴黎奥运会上的AI技术，还解决了针对小目标跟踪的难题：通过更加精良的设备及针对性算法优化，实现了复杂场景下高速运动的小目标物体的检测和跟踪算法能力。比如通过AI镜头，我们能清晰地看到射箭运动中箭矢的运动轨迹——箭矢在发射出去后，平均速度可达67米/秒，且直径仅有5毫米不到，其飞行轨迹存在动态弯曲和摆动，也会增加了画面捕捉难度，同时在70米×20米室外大场地举办的射箭比赛还会面临各种天气状况，视觉识别干扰大。但本次转播过程中，通过AI算法融合得出高精度空间3D坐标，实现了多元视觉特效的精准叠加，甚至能将箭矢的运动变轨也进行细致的数字化呈现。 Q4 紫色跑道、带芯片足球……“高科技”无处不在？ 除了AI解说、“子弹时间”画面等高科技的呈现，巴黎奥运会上还有一些值得关注的细节也有满满的科技范。 巴黎奥运会田径赛场上的紫色跑道。紫色本身是光频较高的颜色，据说主办方是为了让通过电视远程观看奥运会的观众能更好地看到赛场上运动员的表现，才将跑道设计成紫色调：运动员实际比赛区是浅紫色，裁判等工作人员驻留区是深紫色。 跑道最大亮点还在于“环保”。跑道是用含有丰富碳酸钙成分的地中海废弃贝壳等环保材料制作的，以区别于以往由矿物开采时产生的碳酸钙制成的弹性地面材料跑道，这是因为主办方认为，矿物开采会增加碳排放。 跑道中约50%由回收材料或可再生材料制成，它有两层不相同的固体橡胶成分，呈现凹凸式花纹而非颗粒状。这种设计能使跑道在没有牵引涂层或部分内嵌橡胶颗粒的情况下，弹性和防滑性更好。跑道底层还配备充气腔，当运动员的脚撞击跑道表面时，充气腔被压缩，还能吸收冲击力和振动；当运动员的脚离开地面时，压缩的充气腔又会恢复至原状，助力运动员蹬地发力。 巴黎奥运会足球比赛的官方用球，据说其内胆中植入的芯片1秒内能做500次识别动作，极大地提升了足球状态和轨迹信息的精确度。这样的足球能辅助裁判判断运动员是否有手球、越位等犯规行为，有效提升裁判对比赛关键动作判罚的准确率和透明度。因为芯片传感器的数据传输速度比体育场使用的摄像机快10倍，可通过与摄像机数据相结合，更准确地跟踪到球与球员身体是否有碰撞。 此外，为了保护运动员在肢体动作较大的比赛过程中不被拍到不雅照片，部分运动员的队服也用到了一些新型面料防止“走光”。这种新型面料包括吸收型防红外面料和反射型防红外面料，主要是针对红外辐射进行了特殊处理，减少物体被红外相机直接捕捉的机会。
