萬千顏色于一身 專家詳解水立方光影之謎
更新：2008-5-27 13:18:56 稿件：中國視聽網(wǎng) 調(diào)整大小:【
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“水立方”———被ETFE氣枕包裹起來的夢幻建筑，由“巨型水分子”聚合起來的國家游泳中心———似乎在不經(jīng)意間就矗立在了北京奧運(yùn)中心區(qū)。白天，半透明的“泡泡”在陽光下熠熠生輝；夜晚，剔透的藍(lán)色光芒從“泡泡”內(nèi)溢出，使這座“水晶宮”頓時生動起來，有了表情。
當(dāng)人們?yōu)檫@美景�；蟮臅r候，很少有人知道，這是墻體內(nèi)數(shù)萬個LED燈的功勞，更少有人知道，它們可以展現(xiàn)1600萬種顏色！2008年8月8日晚8時，奧運(yùn)會開幕式主火炬點(diǎn)燃的一剎那，它更將送給全世界一個變幻莫測的魅力美景。
4月3日，記者走進(jìn)“水立方”LED(新興半導(dǎo)體照明光源)景觀照明工程的主研團(tuán)隊(duì)和質(zhì)量保證團(tuán)隊(duì)所在地，位于石家莊的中國電子科技集團(tuán)公司第十三研究所(以下簡稱“十三所”)，為讀者探訪扮靚“水立方”的幕后故事。
探訪：走進(jìn)“水立方”的光影世界
□“水立方”可表現(xiàn)1600萬種顏色
“‘水立方’建筑表現(xiàn)的是水分子的集合體，目前工作人員把燈光調(diào)試成藍(lán)色，猶如海水般明凈……但它的色彩卻不只有湛藍(lán)�！�
說這話的是朱曉東，十三所LED照明專家，從事LED照明工作近十年，領(lǐng)導(dǎo)河北立德電子有限公司成為多項(xiàng)國家“863”重大課題及“國家游泳中心半導(dǎo)體照明規(guī)�；到y(tǒng)集成技術(shù)研究”的主研與技術(shù)支持團(tuán)隊(duì)，參與系統(tǒng)設(shè)計和主持“水立方”的LED及燈具、控制系統(tǒng)、系統(tǒng)可靠性的研究工作。
“它可以表現(xiàn)出1600萬種顏色�！敝鞎詵|說，“水立方”景觀照明系統(tǒng)有紅綠藍(lán)三種基礎(chǔ)色彩、10萬個控制點(diǎn)、上百萬個器件。他舉例說，比如奧運(yùn)開幕當(dāng)天，廣場上燃放煙花時，那些絢麗的火花也將出現(xiàn)在“水立方”的“泡泡”墻體上。這不是利用反光，而是通過攝像機(jī)和電腦控制顯現(xiàn)的光影。
朱曉東說，通過顏色的變幻，“水立方”還可以表現(xiàn)深遠(yuǎn)的海水、春天里靜靜的湖面、晚霞中火紅的水面等等。也可以模擬光在水中的折射和反射，表現(xiàn)“波光粼粼”。
據(jù)專家透露，在奧運(yùn)會開幕時，“水立方”將呈現(xiàn)出變幻莫測的美景。“水立方”墻體上的每個“泡泡”里都裝有數(shù)十個LED燈，這些燈可以通過顏色變化組合成各種圖案。也許，當(dāng)奧運(yùn)主火炬在“鳥巢”點(diǎn)燃的一剎那，并肩而立的“水立方”將通體將變成沸騰的紅色，映襯著中國人民火一般的熱情。
□最大實(shí)景屏1：1比例播比賽
在中國所有LED應(yīng)用范例里，“水立方”是單體最大的建筑景觀照明工程。而針對“水立方”的膜建筑結(jié)構(gòu)，它又是全世界最大的、在膜結(jié)構(gòu)上用LED進(jìn)行建筑照明的項(xiàng)目。
“水立方”的景觀照明分為兩部分，一部分是外表面的“泡泡”部分，另外一部分則是在“水立方”南側(cè)立面的基礎(chǔ)上，豎起的一個2000平方米的實(shí)景顯示屏。朱曉東告訴記者，它是中國最大的單體顯示屏，由3個16：9的屏幕拼接起來�！啊⒎健ㄖ�31米，屏高25米，避開建筑的門，它幾乎是一面墻�！�
記者了解到，實(shí)景屏是藏在“泡泡”墻體中間的，外邊看不見。由于顯示屏足夠大，泳池的長度和顯示屏的長度可以達(dá)成一致，屏幕可按照1：1的比例，實(shí)景顯示奧運(yùn)賽事�！斑@種表現(xiàn)，從來沒有一個演示系統(tǒng)演示過�！敝鞎詵|說。
目前，實(shí)景顯示屏已經(jīng)安裝完畢。
□那條傳說中的小魚
“‘水立方’的燈光能使小魚嬉戲水中。”這樣的詞匯屢見報端，然而，這條傳說中的小魚，究竟怎樣才能在“水立方”這座大型建筑里輕松游弋呢？朱曉東向記者透露了其中的奧秘。
一條小魚在水中游弋，遠(yuǎn)遠(yuǎn)近近地在“泡泡”結(jié)構(gòu)中穿梭……這一設(shè)計看似輕松有趣，實(shí)則花去了研究團(tuán)隊(duì)整整6個月的時間。
“做出來了，而且是有物理景深的。”朱曉東說。他們利用了剛才說過的實(shí)景屏，屏藏在“泡泡”墻后面十幾厘米處，“水”是“泡泡”墻的燈光做的，“魚”則是實(shí)景屏做的。這樣一來，前面有燈，后面有屏，兩者就處于不同的層面，小魚就可以自由游動了。
朱曉東說，最有意思的是，為了做出這條自由的小魚，研究團(tuán)隊(duì)試驗(yàn)了很多方法，但真正的解決方案竟源于一個“理解偏差”�！斑@就好比你描述了一本雜志，而有人則按照他的理解拿出了一疊報紙，最后你發(fā)現(xiàn)，這報紙就是你晝思夜想的東西。”他說，正是這次“偏差”解決了困擾研究團(tuán)隊(duì)的技術(shù)難點(diǎn)。
背景：半導(dǎo)體照明“找婆家”
□“一眼相中”水立方
LED照明與“水立方”是一對黃金組合。由于建筑理念和LED表現(xiàn)能力的完美結(jié)合，有人估算，工程完工后，這座耗資數(shù)千萬的建筑或?qū)⒃鲋?億。
記者了解到，促成“水立方”使用LED技術(shù)的，是由科技部“836”半導(dǎo)體照明項(xiàng)目管理辦公室受科技部委托組織起來的專家團(tuán)隊(duì)。2006年夏天項(xiàng)目立項(xiàng)前，一支6人組成的專家團(tuán)隊(duì)到達(dá)幾個奧運(yùn)場館進(jìn)行了考察，朱曉東位列其中。從環(huán)境設(shè)計、建筑照明、半導(dǎo)體照明、人體舒適度等不同角度獲取數(shù)據(jù)，大多數(shù)專家認(rèn)為，項(xiàng)目的最佳載體就是“水立方”了。作為偏重于LED照明專業(yè)的專家，朱曉東更是“一眼相中”，他堅(jiān)信能做出令世界矚目的成果。同時他認(rèn)為，“水立方”也給LED應(yīng)用推廣打開了大門。在所有專家的認(rèn)同下，專家組向“836”照明項(xiàng)目管理辦公室作了匯報。
“這條路只給LED開了門，‘水立方’的景觀照明是無法用傳統(tǒng)技術(shù)解決的。”朱曉東說，“水立方”將表現(xiàn)水分子能夠表現(xiàn)的一切特性�！啊⒎健瘮M人化，任何一種傳統(tǒng)光源都無法做到現(xiàn)在的效果，包括在建筑上鋪設(shè)點(diǎn)的密度、顏色，以及控制水平。”
朱曉東解釋說，LED可以在一個建筑上安裝10萬個燈，30萬個點(diǎn)，進(jìn)行不同的變化組合，模仿各種情景，1600萬種顏色。而白熾燈要表現(xiàn)色彩效果，只能添加無數(shù)色片，在“水立方”這樣的建筑里是不現(xiàn)實(shí)的。
另據(jù)了解，“水立方”這個“示范性工程”將對其他類似工程提供有利經(jīng)驗(yàn)。在2010年舉行的上海世博會，LED也將大放異彩。
□LED比白熾燈節(jié)能90%
“要達(dá)到這種效果，LED是惟一可以選擇的光源，而不是眾多光源中的優(yōu)秀光源�！敝鞎詵|說。不過，這種光源有很大的優(yōu)點(diǎn)，就是比較節(jié)能，在彩色光的狀態(tài)下，效率會比白熾燈高出近10倍。“從單體上看，就是用十分之一的能量就能達(dá)到同樣的效果，節(jié)約了90%的能量�！�
據(jù)介紹，現(xiàn)在所說的LED是90年代中期開始發(fā)展的一種新型器件———新興的半導(dǎo)體照明光源，具備節(jié)能環(huán)保、光電轉(zhuǎn)換效率更高的優(yōu)點(diǎn)。早在十幾年前，十三所的光電子國家首席科學(xué)家梁春廣院士就積極倡導(dǎo)使用半導(dǎo)體照明，與項(xiàng)目的發(fā)起有著很深的淵源。
保障：十三所30余人的攻堅(jiān)團(tuán)隊(duì)
□一流團(tuán)隊(duì)做“質(zhì)�！�
“水立方景觀照明系統(tǒng)”集合了中國一流的專業(yè)團(tuán)隊(duì)，在景觀照明質(zhì)量保證方面也一樣。黃杰，十三所檢測中心主任、高級工程師，領(lǐng)導(dǎo)“國家半導(dǎo)體器件質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心”團(tuán)隊(duì)，為“水立方”夜景照明做出質(zhì)量保證。他表示，從技術(shù)上，質(zhì)量保證團(tuán)隊(duì)是拿著“一次成功”的質(zhì)量控制概念和技術(shù)，為奧運(yùn)“水立方夜景照明”做監(jiān)造和產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證工作，從素質(zhì)和經(jīng)驗(yàn)上都沒有問題。
該檢驗(yàn)中心也是國家最高級別的檢測中心、實(shí)驗(yàn)室之一。
黃杰說，“水立方景觀照明系統(tǒng)質(zhì)量保證”是國家半導(dǎo)體器件中心牽頭，組織帶領(lǐng)其他4個不同領(lǐng)域的國家級專業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行層層把關(guān)，完成綜合性質(zhì)量保證任務(wù)。他們共同承擔(dān)著“水立方”照明項(xiàng)目的質(zhì)量保證和質(zhì)量檢驗(yàn)。另外，中心還將預(yù)計項(xiàng)目運(yùn)行的壽命及狀態(tài)，“產(chǎn)品做不好是沒有時間返工的�！�
□十三所的奧運(yùn)使命
據(jù)了解，十三所是國內(nèi)最早進(jìn)行半導(dǎo)體照明研究的科研院所，國家“863”LED重大課題落戶于此。它也是惟一參加“水立方”半導(dǎo)體照明項(xiàng)目的專業(yè)所，在“水立方”景觀照明項(xiàng)目中，承擔(dān)了兩部分內(nèi)容，由此形成了兩組、30余人的攻堅(jiān)團(tuán)隊(duì)。
記者了解到，十三所還承擔(dān)了奧運(yùn)中心區(qū)的其他幾個重要的建筑項(xiàng)目，其中就有位于“鳥巢”與“水立方”斜對面的“玲瓏塔”，做的是技術(shù)設(shè)計和科研工作。
朱曉東和黃杰告訴記者，其實(shí)，“水立方”LED的故事也折射出了十三所的故事，折射出了團(tuán)隊(duì)勇于進(jìn)取、拼搏奮斗的故事———研究了這么些年，有這個實(shí)力，就要為奧運(yùn)做一些事，為中國半導(dǎo)體照明的發(fā)展做點(diǎn)貢獻(xiàn)。
另外，他們還表示，“水立方”的項(xiàng)目建設(shè)經(jīng)費(fèi)是海外華人提供的，他們也一定會盡自己的力量給資助者一個滿意的交代。
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