2022年2月7日，#谢谢猎豹#的话题冲上微博热搜。网友齐喊让我们一起谢谢猎豹，让某些技术犯规无处可逃。那这个让中国网友十分喜爱的冬奥神器到底是什么来头呢？
央广出品，必属精品
“猎豹”系统是中央广播电视总台历时5年研发的“超高速4K轨道摄像机系统”，这是一款特种设备，专门用于冬奥会大道速滑比赛转播。
作为中央广播电视总台特种设备科的负责人，2021年赵伟带领着他的团队测试一款特种摄像系统，这个由陀螺仪、轨道车和360米长U型轨道一起组成的庞大设备，占据了国家速滑馆赛道的最外侧，它有一个特殊的名字——“猎豹”摄像机系统。
“猎豹”摄像机系统名副其实，它拥有“猎豹”般的速度。在冬奥会速滑比赛中，运动员速度可达到15到18米/秒，约等于50公里/小时，顶尖运动员速度可达70公里/小时。
而猎豹能够跑得如此之快，与背后的两个搭档，“云台手”和“飞行师”密不可分。
猎豹拥有两个“云台手”，右手控制摄像机俯仰与方位，左手控制摄像机的推拉与聚焦，包括控制画面的放大与缩小。事实上，正如无人机骨子里机械人技术，云台技术其实与机械臂也十分相似。云台可以通过自稳算法，拍出稳定的影像；也可以通过经调校的摇捍操作，让我们拍出比手持相机更顺滑的运镜动作，除了拍得更稳，也可以拍得更流畅顺滑。
猎豹的“飞行师”，通过调整控制摇杆，来实现对猎豹的速度控制。大道滑冰运动员的速度约为15米/秒，为了实现对运动员速度的超越，他们把猎豹最高速度定到了27米/秒，约为90公里/小时。
同时，“猎豹”可以高速转身的秘密，在于其下方的四对“侧抱轮”，将它紧紧地抱在轨道上，转弯的时候，侧抱轮提供侧向的力，电机提供向前的力，实现高速转弯。
科技赋能，智慧观赛
超高速4K轨道摄像机系统是中央广播电视总台历时5年研发出来的一款特种摄像设备，专门用于冬奥会速度滑冰赛事的转播工作。2021年3月，在“相约北京”测试赛上，“猎豹”首次亮相就惊艳无比，它具有4K高清捕捉能力，让运动员的一举一动均逃不出“猎豹”的眼睛。它紧跟着400米跑道上风驰电掣般飞奔的运动员们，因此传来的电视直播画面也极具视觉冲击力，运动员比赛过程中竭尽全力的夸张姿态与冲线瞬间的兴奋表情一览无余，无一遗漏。
“超高速4k轨道摄像机系统”设计技术标准是更高的25米/秒，约等于90公里/小时，不仅能实时跟踪运动员的位置，还可以根据转播需求，实现加速、减速、超越等动作，灵活捕捉比赛画面。
超高清，全国产，猎豹系统的技术突破
之前超高速摄像机基本依赖于进口设备，与高速相机最大的区别在于超高速摄像机极短的曝光时间、纳秒时间分辨率和纳秒级触发精度、纳秒级的帧间间隔时间以及数千倍的增益。而高速相机一般只能达到毫秒或微秒级，增益也是从几倍到数十倍左右。
超高速摄像机作为一种有着尖端科学技术含量的设备，在全球范围内能够生产出优质超高速摄像机的厂家并不多，高速摄像机要捕捉人类肉眼看不清晰的瞬间动态过程，跟上快速且不可预测的物体，并且在复杂的室外光照环境下都能够稳定发挥作用，对光学设备的要求很高。分辨率、感光度、元器件尺寸等，都对其性能有着较大的影响。
虽然高速摄像机不像光刻机那样“卡脖子”，但对生产环境、生产线设备精度等都有一定的要求。欧美日国家起步更早、技术积累更高，目前，全球领先的高速摄像机企业主要集中在美国、日本以及欧洲。《2021年全球及中国高速摄像机产业深度研究报告》显示，头部企业包括美国的Vision Research、Integrated Design Tools、Monitoring Technology，日本Photron 、NAC，德国PCO AG、Mikrotron GmbH 以及瑞士AOS Technologies等。
但中国这次在冬奥赛场上用来大道速滑比赛转播的猎豹摄像系统完全由中央广播电视总台自主研发。
“猎豹”超高速摄像头还内置了我国自主研发的5G通信模块，可以让多个摄像头组成一个时间段，实现立体成像技术。4K画质和快速跟拍，不仅可以记录现场的每一刻，也可以让犯规行为无处遁形。
超高速摄像技术的应用和前景
随着科学技术的发展，许多事件的发生往往只有一瞬间的过程，而这些过程通过人眼或普通成像技术无法察觉。高速成像技术便可以通过高速视觉相机将这些瞬间的过程和细节记录下来并对其进行分析。目前，高速视觉相机的采集速度从每秒上百帧到上万帧图像，曝光时间最短可达纳秒级，可以提供丰富的过程图像和完整的细节信息，现已广泛应用于生物医学、体育医疗、材料研究、流程工艺、车辆测试或军事等领域。
2022年北京冬奥会，可以说是一次展现中国科技的盛会，各种高科技频繁亮相。无论是北京冬奥会智慧餐厅，还是身披“瑞雪迎春”涂装的新奥运版复兴号5G智能动车组，亦或是北京冬奥会开幕式上的一系列高科技，都让我们看到了中国正在加快成为科技大国的步伐。央视自主研发的“猎豹”走红，随着日常应用规模的扩大，或将带动中国高速摄像机产业链的不断升级。
