城市地球館的燈光效果及系統(tǒng)方案

胡燕燕

（上海戲劇學(xué)院， 上海 200040）

2008年末，筆者接受上海復(fù)旦上科多媒體有限公司的邀約，加入了2010年上海世博會(huì)主題館中城市地球館的工作團(tuán)隊(duì)，主要承擔(dān)場(chǎng)館效果燈光及系統(tǒng)深化設(shè)計(jì)的任務(wù)。地球館的總策劃方為德國(guó)的柏林德立策劃公司，德國(guó)人縝密的邏輯思維和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度給筆者留下深刻的印象，整個(gè)工作過程讓筆者受益良多。借本文對(duì)城市地球館的設(shè)計(jì)工作做個(gè)總結(jié)，將這次難得的工作經(jīng)歷與業(yè)內(nèi)同仁分享。

1 城市地球館的主題及展館設(shè)計(jì)理念

“哪里有危險(xiǎn)，哪里就有救贖”，這是德國(guó)18世紀(jì)詩人弗里德里?！ず蔂柕铝值囊痪涿?，也是城市地球館所要傳達(dá)的哲學(xué)理念。2008年城市居民數(shù)量在歷史上第一次超過農(nóng)村居民，而且這個(gè)增長(zhǎng)仍以迅猛的速度繼續(xù)著。城市地球館的主題是表現(xiàn)地球城市化所帶來的環(huán)境污染、材料分解、交通運(yùn)輸和城市基礎(chǔ)設(shè)施的問題。一方面，工業(yè)產(chǎn)品和城市發(fā)展對(duì)生物界造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染和無法彌補(bǔ)的損失，另一方面，如今的城市又是政治、技術(shù)創(chuàng)新和知識(shí)累積的中心?！俺鞘屑仁菃栴}的制造者，又是問題的解決者”，這兩個(gè)既對(duì)立又相互呼應(yīng)的命題，融化滲透在整個(gè)場(chǎng)館展示的結(jié)構(gòu)中。

俯瞰地球館，其內(nèi)部是一個(gè)圓形的盤旋式通道結(jié)構(gòu)，這是由一個(gè)上升螺旋和一個(gè)下降螺旋所組成的雙螺旋結(jié)構(gòu)。場(chǎng)館設(shè)計(jì)構(gòu)思引入了中國(guó)傳統(tǒng)道家思想的“陰陽五行”概念，體現(xiàn)了宇宙萬物都處在不斷變化和發(fā)展中，五行相生相克，陰陽在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。整個(gè)展館共分為五個(gè)章節(jié)：（1）序曲：城市蔓延，世界的孩子；（2）危機(jī)之道；（3）藍(lán)色星球；（4）解決之道；（5）尾聲：

天下一宇，走向光明。參觀者可身臨其境地目睹地球所遭受的破壞，經(jīng)歷星球危機(jī)的意識(shí)覺醒，接著開始為地球的可持續(xù)發(fā)展做出努力，探索國(guó)際性的解決方案及最佳實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

2 燈光效果設(shè)計(jì)及系統(tǒng)解決方案

2.1 燈光的整體設(shè)計(jì)構(gòu)思與原則

地球城市化是本館所表現(xiàn)的主題，大都市夜晚流光溢彩的霓虹和廣告燈箱、林立的樓宇和路燈、萬家燈火、璀璨的建筑照明等最能體現(xiàn)城市燈光的特征，因此，我們提取了城市夜景照明的部分元素作為貫穿整個(gè)地球館的燈光元素，以不同的形式出現(xiàn)在各部分展項(xiàng)中，展示主體有圖文的部分以自發(fā)光即內(nèi)透光為主，重點(diǎn)照明及氣氛渲染以外部投光為主。

展館的五個(gè)章節(jié)是以起承轉(zhuǎn)合的節(jié)奏層層推進(jìn)的，先以“城市蔓延”表現(xiàn)1 800年來城市的發(fā)展進(jìn)程，引起參觀者的好奇心；再以“危機(jī)之道”拉動(dòng)情節(jié)張力向上發(fā)展，以“水、火、金、木、土”五行相克的順序?yàn)榫€索，講述城市對(duì)地球資源的貪婪和掠奪；參觀者在經(jīng)歷了一系列震撼人心的圖像和數(shù)據(jù)后，走到了圓形結(jié)構(gòu)的頂端，視野豁然開朗，中心展項(xiàng)“藍(lán)色星球”映入眼簾，五行的轉(zhuǎn)變?nèi)谌肓巳虻慕煌?、?shù)字化、通訊及能量等主題，在直徑長(zhǎng)達(dá)40 m的半球結(jié)構(gòu)上，以多媒體的形式向觀眾展開一個(gè)交互關(guān)聯(lián)的視聽空間，讓參觀者保護(hù)地球的意識(shí)達(dá)到高峰階段；從展館頂端盤旋而下，“解決之道”以生態(tài)桃花源的面貌向參觀者介紹保護(hù)地球的國(guó)際性的解決方案及最佳實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，按照五行相生的順序排列，三維仿生學(xué)結(jié)構(gòu)和城市剪影交錯(cuò)排布，將觀眾引入到地球的內(nèi)部；“天下一宇”是在半球內(nèi)部穹頂上播放視頻影像，是對(duì)“危機(jī)之道”和“解決之道”的核心總結(jié)，同時(shí)引發(fā)參觀者的思考，帶著希望和信心走向光明，離開展館。

館內(nèi)展示燈光的節(jié)奏也是緊緊圍繞著這五個(gè)章節(jié)，分別從色彩、亮度、方向及圖案等方面進(jìn)行藝術(shù)設(shè)計(jì)上的布局，力圖使燈光從視覺上能夠準(zhǔn)確傳達(dá)展示的主題，與展示空間融為一體。

根據(jù)展示情節(jié)的發(fā)展，指導(dǎo)燈光設(shè)計(jì)的主要原則是由暗及明、由冷及暖、由點(diǎn)及面的節(jié)奏進(jìn)程。根據(jù)五行的屬性及在展區(qū)內(nèi)所代表的元素，設(shè)計(jì)者為五行定義了五個(gè)類別的色系，在“危機(jī)之道”及進(jìn)入每個(gè)五行元素的通道里加以貫徹實(shí)施：水區(qū)——藍(lán)/藍(lán)紫；火區(qū)——紅/橙/紅紫；金區(qū)——金屬色/金/銀；木區(qū)——綠；土區(qū)——黃/褐/棕色。

2.2 主要展區(qū)的設(shè)計(jì)方案及效果體現(xiàn)

2.2.1 篇章一：城市蔓延、世界的孩子

“城市蔓延”和“世界的孩子”是地球館的序篇部分，色彩基調(diào)以深藍(lán)和灰白為主。

“城市蔓延”展區(qū)（見圖1）的頂部是一幅巨大的藍(lán)色的世界地圖，嵌入了70多顆白色LED，每顆LED對(duì)應(yīng)的位置都是世界上人數(shù)最多的城市之一，共分由少到多的三組變化，分別表現(xiàn)的是19世紀(jì)、20世紀(jì)及21世紀(jì)世界上超大都市數(shù)量及分布。展區(qū)入口的左側(cè)墻面上是21個(gè)大城市名字的燈箱，右側(cè)墻面是城市天際線。地面上立有21個(gè)自發(fā)光的有機(jī)玻璃信息球，記錄了21個(gè)大城市的歷史或現(xiàn)在，以及城市的人口變化數(shù)據(jù)。展區(qū)頂部有幾十個(gè)懸垂下來的發(fā)光球體，配合音效，體現(xiàn)一天之內(nèi)晨昏交替的城市街道場(chǎng)景，球體內(nèi)部用的是白熾燈泡，發(fā)出暖黃色的柔和光線，有萬家燈火的含義。此外，在頂部間或懸垂下來幾個(gè)自轉(zhuǎn)鏡面球，反射發(fā)光球體的光線，產(chǎn)生一定的動(dòng)態(tài)效果。

在“世界的孩子”展區(qū)（見圖2），除了標(biāo)題外，沒有使用任何外打燈光，整個(gè)展項(xiàng)主要依靠圖文燈箱的自發(fā)光作為展區(qū)照明的主體，方便觀眾集中注意力關(guān)注圖文主體，沿途在墻角鋪設(shè)隱蔽的LED光帶，作為觀眾路線引導(dǎo)。

2.2.2 篇章二：危機(jī)之道——水、火、金、木、土

圖1 “城市蔓延”展區(qū)

圖2 “世界的孩子”展區(qū)

圖3 火、金、木區(qū)之前的通道

“危機(jī)之道”按照五行相克的順序排列，進(jìn)入每個(gè)元素空間之前，參觀者都會(huì)先經(jīng)過一個(gè)代表這個(gè)元素的通道（見圖3），通道內(nèi)均有一個(gè)玻璃箱體構(gòu)成的鐘擺，擺錘勻速地來回?cái)[動(dòng)，一方面表現(xiàn)的是時(shí)間的流逝和緊迫性，另一方面比喻五行之間相生相克的運(yùn)動(dòng)著的能量。玻璃箱體的兩側(cè)上方各放置了一個(gè)45°～ 70°的變焦成像燈，切出略大于玻璃箱體的長(zhǎng)方形進(jìn)行主體部分照明，擺錘由內(nèi)裝的白色LED自發(fā)光，隨著擺動(dòng)，可以將觀眾的影子投射在墻面上，并且產(chǎn)生左右來回運(yùn)動(dòng)的變化。每個(gè)元素通道都按照五行所定義的顏色加以區(qū)分，如水區(qū)用藍(lán)色，火區(qū)用紅色，金區(qū)用冷灰色，木區(qū)用綠色，土區(qū)用黃色。

（1）水區(qū)

水區(qū)（見圖4）的左側(cè)是投影在波浪形曲面的視頻，地面上分布著4個(gè)代表不同地區(qū)水體污染的“水塘”，上方懸垂著參差的綠色水滴狀燈具，表面標(biāo)有解釋水體污染的化學(xué)公式。展區(qū)的中央立有一個(gè)巨大的圓形水柱，內(nèi)貯清水，水柱表面嵌著大小不一的水龍頭表示不同國(guó)家地區(qū)的水消耗量。展區(qū)頂面懸掛著形狀、角度不規(guī)則的鏡面，觀眾抬頭的話，就能從鏡面的多角度反射中看到水展區(qū)的不同樣貌。

水區(qū)的重點(diǎn)照明部分為水立柱和水塘，水立柱代表的是潔凈的水源和生命之泉，因此，用了淺藍(lán)色，且亮度比較高，聚光光源把水珠內(nèi)產(chǎn)生的氣泡和水波紋清晰地投射在水柱周圍的地面上，形成漣漪狀，與右側(cè)墻面的圖案相互呼應(yīng)。而水塘代表的是水體污染，因此，采用了幾種不同色調(diào)的灰來體現(xiàn)被污染的水源，亮度很低，造成昏暗晦澀的感覺，與明亮的水立柱形成亮度和色彩反差。

（2）火區(qū)

火區(qū)（見圖5）的主題是“我們?nèi)紵约旱奈磥怼保瑘?chǎng)景將城市設(shè)計(jì)成一個(gè)發(fā)著紅光的、吞噬著能量的、炎熱的充滿廢氣的生存空間。展示主體是幾個(gè)紅色的煙霧立柱雕塑，由層疊的片狀結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)排列而成，內(nèi)部安裝了LED光帶，以點(diǎn)陣的方式模擬出火焰躍動(dòng)升騰的效果。

火區(qū)的設(shè)計(jì)方案經(jīng)歷了數(shù)度修改，由于空間和預(yù)算的局限，最終確立為目前的方案。觀眾通道的左側(cè)外部有一片弧形的墻面，中心有一個(gè)圓形立柱將墻面一分為二，墻面為黑色，立柱為橙色。利用燈光將全球變暖的“氣候殺手”的形象投射在墻面和立柱上：鱗次櫛比的高樓大廈，冒著煙的工廠，摩肩接踵的高壓電塔等。根據(jù)時(shí)間的變化，立柱上投射的圖案會(huì)交替變化。雖然火區(qū)安裝的燈具數(shù)量不多，但是由于投射的圖案需要拼接，且燈具安裝位置條件不理想，增加了安裝和對(duì)光的難度。

右側(cè)墻嵌了許多排煙管道，利用紅色LED洗墻燈將管道內(nèi)部的墻面打亮，透過排煙管道，觀眾可以看到紅光透射出來。

（3）金區(qū)

金區(qū)（見圖6）被設(shè)計(jì)成一個(gè)廢棄坑道的樣子，弧形頂面有一道不規(guī)則的裂縫，象征地球的傷口。裂縫里是背投影像，表現(xiàn)的是機(jī)械挖掘的畫面，挖土機(jī)、齒輪、鉆頭在繁忙地工作著，嘈雜、尖銳、刺耳的音效造成了坑道內(nèi)令人局促不安的感覺?？拥纼蓚?cè)是圓形舷窗，內(nèi)部為自發(fā)光燈箱結(jié)構(gòu)，展示的內(nèi)容為各種挖礦、開采的照片，地面中線位置為一排沙漏，內(nèi)置與兩邊舷窗內(nèi)采礦照片相對(duì)應(yīng)的所采的礦石。

整個(gè)金區(qū)沒有使用任何外部投射的燈具，而是采用了展項(xiàng)自發(fā)光的形式，如沙漏、舷窗等。

（4）木區(qū)

木區(qū)（見圖7）體現(xiàn)的是城市森林和物種的消失，一幢幢做成摩天大樓形狀的長(zhǎng)方體燈箱錯(cuò)落地?cái)[在展區(qū)內(nèi)，右側(cè)墻面是瀕危物種的圖表，由于燈箱體積比較大，發(fā)光面也非常大，所以燈箱本身所發(fā)出的光線就足以將周圍的墻面圖文打亮，因此，這個(gè)展區(qū)也未設(shè)置其他的外部投射燈具。

（5）土區(qū)

圖4 水區(qū)的燈光效果

圖5 火區(qū)的燈光效果

圖6 金區(qū)的燈光效果

城市吞食資源、制造垃圾，土區(qū)（見圖8）將觀眾置身于一個(gè)充斥著生物、塑料、電子、化學(xué)垃圾的垃圾場(chǎng)內(nèi)，中心矗立著兩個(gè)垃圾反應(yīng)箱，箱體上部的LED顯示屏中顯示著各國(guó)垃圾產(chǎn)生的數(shù)據(jù)及各種垃圾降解需要的周期。

兩個(gè)垃圾反應(yīng)箱采取的是兩種不同的照明形式。第一個(gè)反應(yīng)箱利用展項(xiàng)本身結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，在周圍豎立的圓形圍欄中內(nèi)嵌LED條帶，照亮內(nèi)部懸掛的電子垃圾，通過反應(yīng)堆頂面和底面的鏡面多重反射，形成一個(gè)無限延展的空間；第二個(gè)垃圾反應(yīng)箱是封閉式的，內(nèi)部有許多輪胎、鋼管之類的垃圾堆，需要通過燈光將這些垃圾的剪影投射在磨砂玻璃的表面，因此，設(shè)計(jì)者在箱體的頂面開設(shè)了6個(gè)孔，安裝了6個(gè)短筒PAR64，由于投射距離太短，除了使用寬光束的燈泡外，另加了柔光紙以擴(kuò)大投射面積，按照不同的角度進(jìn)行投射，并依照時(shí)間的推移，產(chǎn)生此起彼伏的明暗變化。

兩側(cè)墻面的“垃圾場(chǎng)”采用嵌入式金鹵泛光燈進(jìn)行均勻照明。

2.2.3 篇章三：藍(lán)色星球——意識(shí)轉(zhuǎn)變（中心展項(xiàng)）

“藍(lán)色星球”是地球館的中心展項(xiàng)（見圖9），也是整個(gè)場(chǎng)館中最重頭的部分。展項(xiàng)由一個(gè)直徑為28 m的球冠和直徑為40 m的不規(guī)則鏤空的環(huán)形紗幕構(gòu)成。球冠表面由多臺(tái)大功率投影機(jī)組成，通過影像拼接融合，完成球幕電影的表現(xiàn)。而燈光的主要“戰(zhàn)場(chǎng)”在球冠周圍的環(huán)形紗幕上。

球幕投影的燈光方案數(shù)易其稿，最初按照德方的要求，只需要把紗幕用綠色燈光照亮即可，不想讓紗幕搶奪觀眾的視線。后來考慮到6分鐘的影片播放過程中，巨大的環(huán)形紗幕若沒有變化，未免使球幕投影顯得呆板孤立，因此，需要燈光渲染配合視頻內(nèi)容，表述主題思想。經(jīng)過多次討論，最終決定用電腦圖案燈作為主要照明設(shè)備，完成紗幕的藝術(shù)表現(xiàn)。

球冠頂部，也就是地球館的最高點(diǎn)，是一個(gè)高14 m的環(huán)狀馬道，投影機(jī)安裝在馬道內(nèi)側(cè)，電腦燈安裝在馬道外側(cè)。為了切合視頻內(nèi)容，設(shè)計(jì)者精心繪制了15套圖案片，替換了原有的出廠標(biāo)配。

配合球幕視頻中的五行元素和動(dòng)態(tài)畫面內(nèi)容，挑選出最匹配的圖案，細(xì)膩地調(diào)節(jié)每一臺(tái)燈的色彩，使得畫面層次豐富多變。由于馬道承重和空間位置問題，燈具數(shù)量比較少，未將整個(gè)紗幕完全打滿，而且需要通過半數(shù)燈具交替淡出淡入完成兩個(gè)圖案間的轉(zhuǎn)換，也就是說，一個(gè)圖案的轉(zhuǎn)換要拆解成兩步完成，好在光斑位置分布得當(dāng)，并沒有讓觀眾產(chǎn)生突兀的感覺，反倒是這種柔和的、悄無聲息的變化，為整個(gè)球幕投影增添了幾分靈動(dòng)氣息。

2.2.4 篇章四：解決之道——生態(tài)桃花源

“解決之道”是地球投影空間的延伸（見圖10），通道兩邊錯(cuò)落擺放著許多形態(tài)各異的三維仿生學(xué)結(jié)構(gòu)模型，體積大小不一，大的高達(dá)五六米，銀色亞光表面，中空結(jié)構(gòu)，穿插著眾多拯救地球的可持續(xù)性方案。側(cè)墻上是連續(xù)的城市天際線剪影。

“解決之道”主要采用的是點(diǎn)面結(jié)合的照明方式。單個(gè)三維仿生學(xué)結(jié)構(gòu)用光斑可切割的成像燈從多個(gè)角度投射，利用角度和亮度的差異增強(qiáng)仿生學(xué)結(jié)構(gòu)的立體感，基本上每個(gè)仿生學(xué)結(jié)構(gòu)都有3～4個(gè)燈從不同的角度加以照明。為了使銀色的表面色彩能夠得到正確體現(xiàn)，在燈前加裝了雷登82B的色紙，升高出射光線色溫，使銀色表面看上去干凈、純正。

墻面上的城市天際線剪影及標(biāo)題文字基本采用面的形式照明。使用了500 W的菲涅耳螺紋聚光燈作為主要照明燈具。

圖7 木區(qū)的燈光效果

圖8 土區(qū)的燈光效果

圖9 “藍(lán)色星球”的投影及燈光效果

圖10 “解決之道”的燈光效果

2.2.5 篇章五：天下一宇

“天下一宇”位于“地球”的“內(nèi)部”，即觀眾走到了地球的里面，仰望的是一個(gè)巨大的穹頂。穹頂上是一個(gè)巨型的360°凹面球幕電影。這個(gè)部分除了穹頂?shù)撞恐車囊蝗τ^眾引導(dǎo)燈帶，未使用任何燈光設(shè)備。

3 控制系統(tǒng)架構(gòu)及現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)執(zhí)行

通常，舞臺(tái)演出燈光程序都是由人工實(shí)時(shí)控制的，城市地球館的技術(shù)運(yùn)營(yíng)要求實(shí)現(xiàn)無人控制的目標(biāo)，為此，我們采用了一套以以太網(wǎng)絡(luò)傳輸為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)調(diào)試階段的靈活性和運(yùn)營(yíng)階段的無人化管理。

以較為復(fù)雜的多媒體項(xiàng)目“藍(lán)色星球”為例，燈光控制系統(tǒng)主要是解決燈光、音頻、視頻的同步以及實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)熱備份的問題?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖見圖11。

總控的核心部分是Medialon的表演控制器，由其分別控制視頻和音頻多軌機(jī)，再由多軌機(jī)給出SMPTE time code，在燈光控制臺(tái)及備份設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)燈光程序變化與前兩者的同步。燈光控制系統(tǒng)采用了COMPULITE的Vector Oringe控制臺(tái)作為主控臺(tái)，Vector Node重放單元作為從屬備份控制，兩者同時(shí)經(jīng)由eSync接收軌機(jī)發(fā)出的遠(yuǎn)程同步控制信號(hào)（time code）。燈具安裝在離地面14 m高的環(huán)形馬道上，360°均勻分布，為了減少控制線路的數(shù)量和距離，以90°角為單位將放大器放置在馬道的4個(gè)方位，方便電腦燈DMX512信號(hào)的接入，放大器均與Ethernet-to-DMX轉(zhuǎn)換器E-port連接。主控臺(tái)、重放單元、E-port以及eSync都接入網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，由于主控臺(tái)和重放單元同時(shí)接收同步控制信號(hào)，也同時(shí)對(duì)E-port輸出兩個(gè)相同的程序控制命令，因此，當(dāng)主控臺(tái)發(fā)生故障的時(shí)候，重放單元依然可以同步接收time code，不間斷地發(fā)出燈光程序指令，完成真正意義上的程序熱備份。

控制系統(tǒng)的合理配置，不僅在場(chǎng)館運(yùn)營(yíng)的時(shí)候?qū)崿F(xiàn)了無人化管理，而且在調(diào)試編程階段，配合無線路由器靈活組合應(yīng)用，大大提高了現(xiàn)場(chǎng)程序編輯的便捷性?！八{(lán)色星球”是一個(gè)巨大的球冠，現(xiàn)場(chǎng)編輯程序的時(shí)候，受視野的局限，設(shè)計(jì)師無法看清楚球冠對(duì)面的內(nèi)容，按照以前傳統(tǒng)的方式，每編輯一個(gè)程序就要推著控制臺(tái)環(huán)球一周，試想面對(duì)這樣一個(gè)直徑40 m的大球，要完成所有的程序編輯將會(huì)消耗大量的時(shí)間和體力。因此，在程序編輯階段，把E-port臨時(shí)放置到馬道，與控制臺(tái)一起接入無線路由器，通過筆記本電腦上的Vector on PC離線編輯器，實(shí)現(xiàn)便攜式操作，設(shè)計(jì)師可以在任意位置進(jìn)行觀察和修改，大大提高了工作效率。

城市地球館的燈光控制系統(tǒng)以較小的投入完成了無人化管理和實(shí)時(shí)熱備份的任務(wù)，并且通過設(shè)備的靈活組合，搭建便捷的工作平臺(tái)，以省時(shí)、省力、高效的工作方式體現(xiàn)了藝術(shù)設(shè)計(jì)構(gòu)思。

4 結(jié)語

筆者在城市地球館的燈光設(shè)計(jì)工作前后歷時(shí)一年半，在專業(yè)知識(shí)方面收獲良多，片言只字無法將這個(gè)項(xiàng)目的眾多經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)完整總結(jié)。借用荷爾德林的一句詩“人，詩意地棲居在大地上”，將城市地球館的美好愿望寄予其中，向所有為地球館建設(shè)貢獻(xiàn)過力量的工作者們致敬！

圖11 燈光控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖