“奥运有我”:石家庄人为水立方增光添彩

    国家游泳中心“水立方”自揭开神秘面纱后，以其纯净柔美的姿态、亦梦亦幻的景观吸引了世人的目光，令人叹为观止，国外媒体称它“美得就像来自天外”。水立方的美丽与石家庄有着紧密关联。石家庄人是如何扮靓水立方的？水立方的光影奥妙何在？水立方背后有着怎样不为人知的故事？近日，记者走近水立方景观照明设计师——中电集团十三所高级工程师朱晓东和他的同事，就人们热切关注的问题寻找答案。

    十三所结缘水立方

    “当我看到水立方的钢架的那一刻，就好像一位服装设计师，终于寻觅到最中意的模特一样，我一眼认准它就是LED照明最好的载体。”谈起初次见到水立方时的情景，朱晓东记忆犹新。

    2006年8月，为推动我国半导体照明技术的应用和实践，科技部邀请6名业内专家，考察6个奥运场馆，目的是从中挑选出最适合采用LED照明的场馆。朱晓东位列其中。

    随着考察的深入，朱晓东和另外5位专家发现，常规性建筑物根本不能良好地表现LED的魅力。在他们的心里，不仅仅是LED成就了水立方，同时，水立方也为LED照明技术提供了最好的展示平台。“就照明来说，水立方是独一无二的。”

    十三所作为国内最早进行半导体照明研究的科研院所，随后组织了一支30余人的攻坚团队，投入到国家863计划课题“国家游泳中心半导体照明规模化系统集成技术研究”项目中。

    为水立方插上艺术翅膀

    让膜结构的水立方使用LED景观照明，是一个非常具有挑战性的课题。最初决定在水立方内采用LED照明技术时，一位国家级光学领域的权威专家曾提出质疑，膜墙体是否会造成“光照不均匀”的效果。对此，朱晓东并未予以否认，“光照不均匀这一说法并没有错，但是，对于水立方这个以鼓起的膜为墙、全身透着艺术美感的建筑来说，光照的不均匀不但不会影响整体效果，反而会增加水立方的艺术表现力。”朱晓东的坚持得到了科技部的认可，水立方景观照明的成功实践已经说服了所有人。

    “因为水立方拥有复杂的结构，墙体又全部由膜来组成，因此，传统的照明方式根本不适用，外立面投射不可能照亮水立方，内立面投射只能照出大片亮光，这就不足以表达建筑设计的思想，所以，只有LED照明技术能够支撑起建筑设计师为水立方设定的风格。”朱晓东解释道，LED即发光二极管，因为它本身能够发出有色光、功耗小，又能独立控制，因此，是LED实现了水立方的灵动和透彻，是它为水立方插上了艺术的翅膀。

    “耗资数千万元的水立方景观照明工程，由于建筑理念和LED表现能力的完美组合，工程完工后，这座建筑也因此增值无限。”朱晓东对半导体照明的成功实践，非常欣喜。

    不经意的“灯火阑珊”

    据说，水立方能呈现小鱼嬉戏水中的画面：一条小鱼在水中游弋，从近到远“淡入”指定区域，再从远到近在“泡泡”结构中穿梭……“确实，这种轻松、有趣的手法正是体现水立方这一大型水上运动建筑结构的绝佳设计。”说到这个创作，朱晓东极其自豪。

    这个创作源自一个理解偏差的误会。水立方的景观照明分为两部分，一个是外表面“泡泡”的部分，另外一部分是藏在泡泡墙中间的2000平方米的实景展示屏。在水立方照明用灯具招商时，一家厂商理解发生偏差，带来了这块巨大显示屏。在试“灯”过程中，屏幕出人意料地模拟出鱼儿游弋的场景：用泡泡墙做出水的效果，显示屏上做出鱼的画面，这样一来，前面有灯，后面有屏，两者处于不同的层面，小鱼看上去就如同在水中自由游动。

    而此前，为实现这一场景，研究团队已经用了6个月时间试验了很多方法，比如设计了激光电视、巨型投影幻灯等方案，效果都不太理想。朱晓东说：“这就好比你描述了一本杂志，而有人却按照自己的理解拿出了一叠报纸，而这时，你发现那正是你昼思夜想的东西 。”看来自然科学不仅有结构严谨的逻辑，也还有许多不经意的“灯火阑珊”。

    朱晓东告诉记者，这块屏幕是中国最大的单体显示屏，是由3个16：9 的屏幕拼接起来的一个超长屏。“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。”由于显示屏足够大，泳池的长度和显示屏的长度可以一致,屏幕可以按照1：1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，这块实景显示屏已经安装完毕。它将时时显示赛场信息，并为景观照明系统提供其它特殊的表现效果。

    最期待奥运开幕式

    “奥运会开幕式那一天，水立方要让全世界目光凝视3秒钟。”朱晓东说。

    “水立方建筑表现的是水分子的集合体，它可以表现出1600万种颜色。”他解释说，水立方景观照明系统有红绿蓝三种基础色彩、十万个控制点、上百万个器件。比如奥运开幕式，配合广场上放的烟花，将通过摄影机“变回”到水立方的“泡泡”墙体上，呈现出与实景烟花相应的颜色，表现出热情、绚烂的花火。当然，这不是利用反光，而是通过电脑控制显现的光影。

    目前，水立方只向世人展现了蓝色的一面，就已令众人惊艳。水立方还可以模仿出深远的海水、春天里静静的淡水湖水面，还有水在晚霞中沸腾的火红场景，组合变换出各种各样美轮美奂的“表情”。水立方可以模拟光在水中的折射、透射和反射，模拟水下光感、波光粼粼的水面，将从视觉上给人以进深感。

    “水立方到底有多美，还要等到奥运会开幕式那天才见分晓。”朱晓东满怀期待地说，“建筑设计给了水立方骨骼，而LED景观照明就是它的精魂，目前，我们仍在不断改进水立方的景观照明设计，相信到开幕式那天，水立方一定会令大家震惊！”

    有关水立方照明“N之最”

    全球的媒体和运动员都在关注着“水立方”，它是全球奥运场馆里，夜景表现能力最强的建筑，而且是唯一的全部采用LED做景观照明的奥运场馆。

    在中国所有LED应用范例里，它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，它又是全世界在最大的膜结构上，用LED形成的建筑照明项目。

    另外，在此科研课题的自主创新技术方面，也非常出色。此科研项目跟绝大部分科研项目有差异，它是在“集成技术”上创新，而不是单一方向技术创新，通过先进的技术集合达到合力的最大化。其中包括LED照明技术，以完成对特殊膜结构照明；传输技术，即用二代互联网技术IPV6，由于要把一个表现的东西送达到数万个点上，而且变化速度很快，所以要满足宽带大数据流的传输；切换场景技术，实现设计当中的变化等等。

    朱晓东介绍说，“水立方”课题的设计目标不仅要交给国家一个全世界人都没见过的奥运建筑，还将由此过程产生管理创新和技术创新的成果，集合制造、应用、设计、检测等一流的专家团队，为世界应用LED总结经验，做出贡献。

    为景观照明做质量保证

    “水立方景观照明系统集合了中国一流的专业团队，在景观照明质量保证方面也一样。”黄杰表示，质量保证团队是拿着“一次成功”的质量控制概念和技术，为奥运“水立方夜景照明”做监造和产品实验验证工作的。

    据介绍，做这套质量保证工作的是依托于十三所的“国家半导体器件质量监督检验中心”，也是国家最高级别的检测中心、实验室之一。中心在不同行业具有相应资格，它也是信息产业部半导体器件质量监督检验中心、中电科技半导体器件可靠性中心。

    检测中心主任黄杰说，“水立方景观照明系统质量保证”由国家半导体器件中心牵头，组织带领其它4个不同领域的国家级专业机构进行层层把关，完成综合性质量保证任务。他们共同承担着水立方的质量保证和质量检验，使水立方景观照明项目在质量上达到设计要求的任务。

    另外，中心还将预计项目运行的寿命及状态。“产品做不好是没有时间返工的。” 黄杰说，中心派出了专业技术人员到生产厂家进行监造，并抽样检测，做可靠性评价。每个LED灯具必须通过加速寿命的实验方法，推算持续亮灯5万个小时才能合格。

    除承担水立方建筑照明的技术支持和质量保证任务外，十三所还承担了奥运中心区的其他几个重要的建筑项目。其中，有位于“鸟巢”与“水立方”斜对面的“玲珑塔”，做技术设计和科研工作，还为国家体育馆制定验收标准等。

    根据项目进展情况，目前，十三所还在做项目研究、质量保证等工作，而且他们的工作还将一直持续下去，直到奥运会开幕前——2008年8月8日晚上8时。

    在采访的最后，朱晓东和黄杰告诉记者，其实，“水立方”的故事折射了十三所的故事，这支近40个人的团队勇于进取、积极奋斗的故事正是十三所人创新精神的体现。“水立方”的科研经费和项目建设经费是海外华人提供的，他们会用自己的实力给捐款人一个满意的交代。

    十三所“水立方”景观照明关键人物

    中电集团十三所，是国内最早进行半导体照明研究的科研院所，国家863 LED重大课题落户于此。十三所是唯一参加“水立方”半导体照明项目的专业研究院所，主持了LED光源及灯具、可靠性研究两个子课题，参与研究了景观照明技术、照明控制系统两个子课题。在水立方景观照明项目中，承担了两部分内容。由此形成了2组、30余人的攻坚团队。

    朱晓东：中国电子科技集团公司第十三研究所LED照明（新兴半导体照明光源）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重大课题以及“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，参与系统设计及主持led、灯具、控制系统、系统可靠性的研究工作。

    黄杰：中国电子科技集团公司第十三研究所测试中心主任、高级工程师。领导“国家半导体器件质量监督检验中心”检测团队，为水立方夜景照明做出质量保证。