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 調整大小:【
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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———似乎在不經意間就矗立在了北京奧運中心區(qū)。白天，半透明的“泡泡”在陽光下熠熠生輝；夜晚，剔透的藍色光芒從“泡泡”內溢出，使這座“水晶宮”頓時生動起來，有了表情。
當人們?yōu)檫@美景�；蟮臅r候，很少有人知道，這是墻體內數萬個LED燈的功勞，更少有人知道，它們可以展現1600萬種顏色！2008年8月8日晚8時，奧運會開幕式主火炬點燃的一剎那，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“水立方”LED(新興半導體照明光源)景觀照明工程的主研團隊和質量保證團隊所在地，位于石家莊的中國電子科技集團公司第十三研究所(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“水立方”的光影世界
□“水立方”可表現1600萬種顏色
“‘水立方’建筑表現的是水分子的集合體，目前工作人員把燈光調試成藍色，猶如海水般明凈……但它的色彩卻不只有湛藍�！�
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，領導河北立德電子有限公司成為多項國家“863”重大課題及“國家游泳中心半導體照明規(guī)模化系統(tǒng)集成技術研究”的主研與技術支持團隊，參與系統(tǒng)設計和主持“水立方”的LED及燈具、控制系統(tǒng)、系統(tǒng)可靠性的研究工作。
“它可以表現出1600萬種顏色�！敝鞎詵|說，“水立方”景觀照明系統(tǒng)有紅綠藍三種基礎色彩、10萬個控制點、上百萬個器件。他舉例說，比如奧運開幕當天，廣場上燃放煙花時，那些絢麗的火花也將出現在“水立方”的“泡泡”墻體上。這不是利用反光，而是通過攝像機和電腦控制顯現的光影。
朱曉東說，通過顏色的變幻，“水立方”還可以表現深遠的海水、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“波光粼粼”。
據專家透露，在奧運會開幕時，“水立方”將呈現出變幻莫測的美景。“水立方”墻體上的每個“泡泡”里都裝有數十個LED燈，這些燈可以通過顏色變化組合成各種圖案。也許，當奧運主火炬在“鳥巢”點燃的一剎那，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。
□最大實景屏1：1比例播比賽
在中國所有LED應用范例里，“水立方”是單體最大的建筑景觀照明工程。而針對“水立方”的膜建筑結構，它又是全世界最大的、在膜結構上用LED進行建筑照明的項目。
“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”南側立面的基礎上，豎起的一個2000平方米的實景顯示屏。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成一致，屏幕可按照1：1的比例，實景顯示奧運賽事�！斑@種表現，從來沒有一個演示系統(tǒng)演示過�！敝鞎詵|說。
目前，實景顯示屏已經安裝完畢。
□那條傳說中的小魚
“‘水立方’的燈光能使小魚嬉戲水中�！边@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，遠遠近近地在“泡泡”結構中穿梭……這一設計看似輕松有趣，實則花去了研究團隊整整6個月的時間。
“做出來了，而且是有物理景深的�！敝鞎詵|說。他們利用了剛才說過的實景屏，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，研究團隊試驗了很多方法，但真正的解決方案竟源于一個“理解偏差”。“這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，這報紙就是你晝思夜想的東西�！彼f，正是這次“偏差”解決了困擾研究團隊的技術難點。
背景：半導體照明“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表現能力的完美結合，有人估算，工程完工后，這座耗資數千萬的建筑或將增值2億。
記者了解到，促成“水立方”使用LED技術的，是由科技部“836”半導體照明項目管理辦公室受科技部委托組織起來的專家團隊。2006年夏天項目立項前，一支6人組成的專家團隊到達幾個奧運場館進行了考察，朱曉東位列其中。從環(huán)境設計、建筑照明、半導體照明、人體舒適度等不同角度獲取數據，大多數專家認為，項目的最佳載體就是“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”，他堅信能做出令世界矚目的成果。同時他認為，“水立方”也給LED應用推廣打開了大門。在所有專家的認同下，專家組向“836”照明項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)技術解決的�！敝鞎詵|說，“水立方”將表現水分子能夠表現的一切特性�！啊⒎健瘮M人化，任何一種傳統(tǒng)光源都無法做到現在的效果，包括在建筑上鋪設點的密度、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，進行不同的變化組合，模仿各種情景，1600萬種顏色。而白熾燈要表現色彩效果，只能添加無數色片，在“水立方”這樣的建筑里是不現實的。
另據了解，“水立方”這個“示范性工程”將對其他類似工程提供有利經驗。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。”朱曉東說。不過，這種光源有很大的優(yōu)點，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到同樣的效果，節(jié)約了90%的能量�！�
據介紹，現在所說的LED是90年代中期開始發(fā)展的一種新型器件———新興的半導體照明光源，具備節(jié)能環(huán)保、光電轉換效率更高的優(yōu)點。早在十幾年前，十三所的光電子國家首席科學家梁春廣院士就積極倡導使用半導體照明，與項目的發(fā)起有著很深的淵源。
保障：十三所30余人的攻堅團隊
□一流團隊做“質�！�
“水立方景觀照明系統(tǒng)”集合了中國一流的專業(yè)團隊，在景觀照明質量保證方面也一樣。黃杰，十三所檢測中心主任、高級工程師，領導“國家半導體器件質量監(jiān)督檢驗中心”團隊，為“水立方”夜景照明做出質量保證。他表示，從技術上，質量保證團隊是拿著“一次成功”的質量控制概念和技術，為奧運“水立方夜景照明”做監(jiān)造和產品實驗驗證工作，從素質和經驗上都沒有問題。
該檢驗中心也是國家最高級別的檢測中心、實驗室之一。
黃杰說，“水立方景觀照明系統(tǒng)質量保證”是國家半導體器件中心牽頭，組織帶領其他4個不同領域的國家級專業(yè)機構進行層層把關，完成綜合性質量保證任務。他們共同承擔著“水立方”照明項目的質量保證和質量檢驗。另外，中心還將預計項目運行的壽命及狀態(tài)，“產品做不好是沒有時間返工的�！�
□十三所的奧運使命
據了解，十三所是國內最早進行半導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”半導體照明項目的專業(yè)所，在“水立方”景觀照明項目中，承擔了兩部分內容，由此形成了兩組、30余人的攻堅團隊。
記者了解到，十三所還承擔了奧運中心區(qū)的其他幾個重要的建筑項目，其中就有位于“鳥巢”與“水立方”斜對面的“玲瓏塔”，做的是技術設計和科研工作。
朱曉東和黃杰告訴記者，其實，“水立方”LED的故事也折射出了十三所的故事，折射出了團隊勇于進取、拼搏奮斗的故事———研究了這么些年，有這個實力，就要為奧運做一些事，為中國半導體照明的發(fā)展做點貢獻。
另外，他們還表示，“水立方”的項目建設經費是海外華人提供的，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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