万千颜色在一身 专家详解“水立方”光影之谜

水立方

　　“水立方”———被ETFE气枕包裹起来的梦幻建筑，由“巨型水分子”聚合起来的国家游泳中心———似乎在不经意间就矗立在了北京奥运中心区。白天，半透明的“泡泡”在阳光下熠熠生辉；夜晚，剔透的蓝色光芒从“泡泡”内溢出，使这座“水晶宫”顿时生动起来，有了表情。

　　当人们为这美景眩惑的时候，很少有人知道，这是墙体内数万个LED灯的功劳，更少有人知道，它们可以展现1600万种颜色！2008年8月8日晚8时，奥运会开幕式主火炬点燃的一刹那，它更将送给全世界一个变幻莫测的魅力美景。

　　4月3日，记者走进“水立方”LED(新兴半导体照明光源)景观照明工程的主研团队和质量保证团队所在地，位于石家庄的中国电子科技集团公司第十三研究所(以下简称“十三所”)，为读者探访扮靓“水立方”的幕后故事。

　　探访：走进“水立方”的光影世界

　　“水立方”可表现1600万种颜色

　　“‘水立方’建筑表现的是水分子的集合体，目前工作人员把灯光调试成蓝色，犹如海水般明净……但它的色彩却不只有湛蓝。”

　　说这话的是朱晓东，十三所LED照明专家，从事LED照明工作近十年，领导河北立德电子有限公司成为多项国家“863”重大课题及“国家游泳中心半导体照明规模化系统集成技术研究”的主研与技术支持团队，参与系统设计和主持“水立方”的LED及灯具、控制系统、系统可靠性的研究工作。

　　“它可以表现出1600万种颜色。”朱晓东说，“水立方”景观照明系统有红绿蓝三种基础色彩、10万个控制点、上百万个器件。他举例说，比如奥运开幕当天，广场上燃放烟花时，那些绚丽的火花也将出现在“水立方”的“泡泡”墙体上。这不是利用反光，而是通过摄像机和电脑控制显现的光影。

　　朱晓东说，通过颜色的变幻，“水立方”还可以表现深远的海水、春天里静静的湖面、晚霞中火红的水面等等。也可以模拟光在水中的折射和反射，表现“波光粼粼”。

　　据专家透露，在奥运会开幕时，“水立方”将呈现出变幻莫测的美景。“水立方”墙体上的每个“泡泡”里都装有数十个LED灯，这些灯可以通过颜色变化组合成各种图案。也许，当奥运主火炬在“鸟巢”点燃的一刹那，并肩而立的“水立方”将通体将变成沸腾的红色，映衬着中国人民火一般的热情。

　　最大实景屏1：1比例播比赛

　　在中国所有LED应用范例里，“水立方”是单体最大的建筑景观照明工程。而针对“水立方”的膜建筑结构，它又是全世界最大的、在膜结构上用LED进行建筑照明的项目。

　　“水立方”的景观照明分为两部分，一部分是外表面的“泡泡”部分，另外一部分则是在“水立方”南侧立面的基础上，竖起的一个2000平方米的实景显示屏。朱晓东告诉记者，它是中国最大的单体显示屏，由3个16：9的屏幕拼接起来。“‘水立方’建筑高31米，屏高25米，避开建筑的门，它几乎是一面墙。”

　　记者了解到，实景屏是藏在“泡泡”墙体中间的，外边看不见。由于显示屏足够大，泳池的长度和显示屏的长度可以达成一致，屏幕可按照1：1的比例，实景显示奥运赛事。“这种表现，从来没有一个演示系统演示过。”朱晓东说。

　　目前，实景显示屏已经安装完毕。

　　那条传说中的小鱼

　　“‘水立方’的灯光能使小鱼嬉戏水中。”这样的词汇屡见报端，然而，这条传说中的小鱼，究竟怎样才能在“水立方”这座大型建筑里轻松游弋呢？朱晓东向记者透露了其中的奥秘。

　　一条小鱼在水中游弋，远远近近地在“泡泡”结构中穿梭……这一设计看似轻松有趣，实则花去了研究团队整整6个月的时间。

　　“做出来了，而且是有物理景深的。”朱晓东说。他们利用了刚才说过的实景屏，屏藏在“泡泡”墙后面十几厘米处，“水”是“泡泡”墙的灯光做的，“鱼”则是实景屏做的。这样一来，前面有灯，后面有屏，两者就处于不同的层面，小鱼就可以自由游动了。

　　朱晓东说，最有意思的是，为了做出这条自由的小鱼，研究团队试验了很多方法，但真正的解决方案竟源于一个“理解偏差”。“这就好比你描述了一本杂志，而有人则按照他的理解拿出了一叠报纸，最后你发现，这报纸就是你昼思夜想的东西。”他说，正是这次“偏差”解决了困扰研究团队的技术难点。