梦幻魔方

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  上海世博园企业联合馆有个别致而贴切的名字——“魔方”,这个名字不仅来自它的外形,更因为它像魔方一样变化万千。
  
  世博会开馆以来,每当暮色四合,华灯初上,世博园上海企业联合馆像巨大的魔方,上演着流光溢彩的灯光秀,作为每天闭馆前馈赠给观众的视觉盛宴。悠扬悦耳的音乐,配以光影交错的多媒体和灯光效果,在水雾的映衬下,这座生态智能建筑彻底变成梦幻之境。
  梦幻效果的诀窍出自一根根或长或短的聚碳酸酯透明塑料管,这些塑料管把造型别致的企业联合馆紧紧包裹,每到夜晚,塑料管里无数个特制发光二极管(LED)便发出不同颜色的光,通过色彩和光影的变换实现各种三维效果的展示,为参观者营造出独一无二的感官体验。
  外部尺寸42米×63米×19米的企业联合馆建筑物表面由LED系统覆盖着,57000平方米的LED方阵是目前世界上最大的,其中最长的灯管长达19米,或许也是世界第一了。
  夜晚的浦江之滨,色彩斑斓的世博园内,形态各异的建筑之所以能够在夜间大放异彩,大多是发光二极管的功劳。发光二极管也被称为LED,是2l世纪的一种新型光源,由于LED具有使用寿命长、节能、绿色环保等优势,所以它在照明和装饰领域独领风骚。
  2008年北京奥运会开幕式,当舞台上120米长的画轴徐徐打开,中华五千年的文化在画纸上一点点铺陈。其中的画纸就是拼在一起的几块LED显示屏。在这个巨大的屏幕上,导演浓墨重彩细心描绘着中华五千年的灿烂文明,让全世界直观地了解了中华源远流长的文化。
  这幅天衣无缝的巨大画轴,是整个奥运会开幕式众多艺术效果的重要载体。可以说如果没有这个画轴,导演的艺术构想将大打折扣。如此重要的任务,交给了总装备部工程设计研究总院,而总装备部工程设计研究总院的领导又把这项工作交给了常春泉高级工程师。
  常春泉说,这项工程技术比较繁杂,不是深度方面的难,而是广度上的难。也是赶鸭子上架,是第一次做地面LED工程,要求LED显示屏具有很大的抗压、抗踩踏性能。
  尽管常春泉工程师对LED有很深的研究,他又喜欢钻研,但如此大规模的地面发光二极管显示屏却是他从来没有接触过的。
  奥运会开幕式上使用的LED,~示屏与以往的LED显示屏在技术参数上大不相同。之前的LED显示屏太多是悬挂在墙上的,所以不会有抗压、抗踩踏的要求,而张艺谋导演提出的要求是,可以在屏幕上行驶汽车。
  普通家用轿车的重量一般是1.5吨左右,而开幕式中的匦轴重量就达到了3.5吨,比两辆汽车的重量还要多。为了满足LED显示屏的抗压要求,常春泉经过反复试验,最终采用了灯条拼接形式。LED显示屏的灯条外壳采用质量轻、强度高的铝镁合金制作,为了保证万无一失,常春泉还为所有的灯条都加装了高品质工程塑料面罩,通过一系列改装,整个画卷的显示面平整光滑,演员们可以毫无顾虑地在上面表演。
  然而抗压、抗踩踏只是对这块LED显示屏的要求之一。更重要的是,这块LED显示屏完全颠覆了以往形状单一,只显示固定播出内容的局限,而要和舞台上其他设备和人员互动,达到技术与艺术的融合。
  LED技术在奥运会开幕式各个环节得到了淋漓尽致的应用,所以开幕式结束后有人这样评价:这不仅是一场精美绝伦的开幕盛典,更是世界上发光二极管技术应用史上难忘的一刻。
  因为在奥运会开幕式中的成功应用,使LED使用技术达到了前所未有的高度。一时间,利用LED制造的显示屏成为众多演艺活动的新宠。造型各异的LED显示系统,雨后春笋般地出现在大大小小舞台上。
  各种各样的创意,各种各样的造型,LED显示屏的变化层出不穷。即便如此,像上海联合企业馆方案中的这个立体LED概念,国际国内还没有人提出过。
  LED大多用于平面的显示幕墙,但是企业联合馆的设计方却另辟蹊径,对LED的使用提出了全新的要求。他们要求LED显示屏要一改以往的平面造型,既要和场馆的外立面融为一体,同时又能够显示出三维立体图案,显示的内容还要和观众互动。这项要求对于工程设计者是一次极大的挑战。
  设计方提供给总装备部工程设计研究总院一张幻灯片,幻灯片上显示企业联合馆的建筑外墙和LED合二为一,清晰体现出设计方想要达到的在梦幻与现实间游走的艺术效果。
  常春泉说,这座建筑物的空间造型,是曲面的,有圆弧顶、过渡的异形曲面。设计要求用透明发光的塑料管把这座建筑物包起来,人们透过塑料管能隐约看到里边的建筑轮廓。如果晚上有活动,建筑物的照明与LED显示屏互动显示,能呈现出3D效果。
  常春泉看到这个设计创意之初,就有一种似曾相识的感觉。筹备奥运会时,他也想做个类似立体显示的装置。
  这个奥运会上未能实现的方案,一下子就激起常春泉的兴趣。对于醉心于自己专业领域的工程师来说,一个未能实现的方案,往往比任何东西更有诱惑力。
  常春泉反复琢磨这个立体显示工程系统,并在网上搜到16厘米×16厘米×16厘米的一个类似小点阵模型,但是这个点阵相对于整个企业联合馆的巨大体积来说,实在是太小了,不能作为整个工程技术方案的参照。况且电脑无法模拟三维光效,仅靠文字介绍容易出现偏差,常春泉不知道他理解的LED外墙和设计方所要求的是否一致。
  常春泉要研发的透明塑料管子近5厘米粗,它的发光形态难以控制在电脑里又模拟不出来。所以他们比照这个大系统先做了个6米×6米×6米的局部实体模型。
  当上海企业联合馆的总设计师,美籍华人张永和先生看到这小型灯阵后,他当即确定说这就是他想要的效果。
  技术方案定下来了,下一步工作就是尽快招标,找到技术过硬的厂家,让他们着手制定生产方案。然而这时,一个更大的问题出现了。
  常春泉说,上海的评审专家们不理解我们要做的是什么,后来,请来光电协会的专家。我给他解释了一上午他才明白,因为他也没见过这类东西。
  企业联合馆的设计者提出了自己的设想,常春泉给这个类似天方夜谭的设想找到了解决方案,然而把方案变成现实,还需要艰苦的研发过程。为了保证产品的稳定性和可靠性,常春泉到上海和负责生产的厂家一起开始了艰难的技术攻关。
  常春泉说,第一步从发光的形态开始,第二步是芯片的控制方式,再是整个系统如何搭建,几种方案都定下来了。他们在9、10、11三个月里,与上海地区的很多相关工厂交流、讨论。到11月底建成6米×9米×4.5米的模型。这时,把能想到的软硬件方面的问题基本解决了。
  在所有的技术问题中,常春泉把LED的防水摆在了第一位,因为在奥运会开幕式筹备期间,由SOLED显示屏防水没有做好,而险些取消它的使用。
  常春泉回忆道:记得2008年6月15日以后,经常下大雨。在这之前,一部分大屏幕 已经调试得差不多了,看起来还挺稳定的。但雨季来了,没完没了地下雨。排练时演员在上面跳,画轴在上面压,显示屏有的地方裂开进了水,一通电,屏幕就烧了。
  几块拼在一起的LED大显示屏烧了一块,这是非常大的安全事故。而此时,已经是2008年6月15日,距8月8日奥运会开幕式只剩下不足两个月的时间。更重要的是,消防部门认为LED显示屏存在极大的安全隐患,他们建议,取消LED显示屏在奥运会开幕式上的使用。
  常春泉陷入前所未有的困境中,他一边要尽快把所有的LED显示屏返厂修理,一边还要组织专家对安全性重新论证。尽管经过北京市相关专家的讨论,决定保留LED大显示屏的使用,但是这件事给了常春泉一个教训。在此次企业联合馆LED显示屏的制作中,常春泉特别强调防水问题。
  常春泉说,在招标书中,我们特别提出这个问题,要求做红墨水试验,就是把屏幕在红墨水里泡36个小时,然后把LED显示屏切开,看进没进红墨水,这是很重要的一项检查。如果屏幕里没进红墨水,肯定没有问题。才可以算基本合格。
  每届世博会都持续展播6个月,而上海世博会开展后的6月、7月正是上海的多雨季节。所以,除LED本身防水要做得很好外,常春泉还特别在每一根塑料管的头部加了防水帽。戴了防水帽的塑料管在不影响播放效果的同时,也使LED的防水得到充分保障。
  除了防水,另外一个让常春泉头疼的问题就是如何防潮。上海的湿度比较大,而企业联合馆又特别添加了一套喷雾装置,虽然在喷雾系统的映衬下,灯光变得更加梦幻,但这样的设计,对LED的防潮提出了挑战。
  为了解决LED的防潮问题,常春泉在塑料管底口装上反光杯,反光杯上有微细的小孔,空气比较潮湿时,潮气就会由反光杯排解出去,保证系统的正常工作。在工程师们的努力下,终于将一根根发光管装到了不规则的企业联合馆外墙上。此刻万事俱备,只欠东风。只要把播放的内容做好,这个魔方就算大功告成了。
  4月初,常春泉和甲方、内容制作商一起商讨,讲解并使他们理解系统的工作原理。8月,他们做出了小样,虽然没有实际播放,但模拟想象已经出来了,他们将内容直接做成分片。所谓分片,是指把立体的影像分成很多层,一层称为一片。如果是平面的显示,它会把所有的像素都压扁,表现到一个平面上,而立体的影像,则是把平面拉成立体,表现在很多个平面上。
  通过电脑控制建筑物外墙的多层LED阵列,显示屏呈现出丰富的层次,这是以前使用LED技术无法实现的效果。除此之外,建筑物内部的形状由外部的LED光源提供各种颜色与强度的独立照明,将建筑方方正正的结构转变成引人入胜的有机整体。
  每当华灯初上,伴随着优美的音乐和迷蒙的水雾,企业联合馆整座建筑仿佛变成了拥有强大生命力的魔方,在璀璨闪烁的LED灯光里渐渐苏醒。所有观众都感受到了魔方的心跳,也感受到了科技带给每一个人的全新魅力。
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