摘要: 本文全面介绍了上海世博园区的夜景照明总体规划、园区场馆的照明科技与灯光艺术以及世博数字媒体界面的创新设计与实现过程。反映了世博园区的夜景照明，通过创意设计和技术理念的演绎，不仅带给参观者前所未有的视觉体验，也让人们充分感受照明科技带给人类的创意生活。
关键词:世博之光 光述文化
从技术到艺术世博会历来被看作是人类科技创新的最大盛会。
自1851年伦敦第一届世博会开始的160年来，人类几乎所有的重要发明都始于世博会，人工电光源的发展也不例外。正是1873年在多瑙河畔的维也纳世博会，电动机的发明让人类迎来了电气化时代。1878年巴黎世博会，因为爱迪生的诸多发明而精彩，明亮的白炽灯泡被安装在刚刚落成的埃菲尔铁塔上，将整个世博会园区照得晶莹透亮，从此人工光源点亮了世界。
1939年在纽约和洛杉机举行的世博会上，展示了第一个实用荧光灯，从那以后，荧光灯的效率逐步提高并得以大规模应用。而2010年中国上海世博会，观众将看到继白炽发光和气体发光之后的又一次照明技术革命--固态发光，世博园区将首次形成目前世界上规模最大的LED照明技术的集成应用。
通过世博场馆的建设和展示设计，参观者可以直接领略到世博会如何用照明科技与灯光艺术诠释“世博，让生活更美好”这一主题，更可领略到对人类科学、技术、文化、艺术、教育等各个领域产生的直接推动。
一、世博之光，城市霓裳--上海世博园区夜景照明总体规划对世博园区进行夜景照明的专项规划可以追溯到1915年旧金山巴拿马太平洋世博会，由通用电气公司（General Electric,GE）负责整个世博园区的照明。他们的夜景设计成就了本届世博会，使世博会的精彩得以在日落后继续。
上一届2005年日本爱知世博会的夜景照明规划由资深照明设计师石井干子负责，园区的夜景通过现代照明技术，力图传递日本传统的光文化，强调绿色照明、节能环保、与自然共生的规划理念。
2010年中国上海世博园区的夜景照明总体规划工作由同济大学承担，设计团队自2006年开始介入世博会的工作。世博园区夜景照明规划工作以先期开展的一系列世博科研成果为基础，通过对世博园区夜间功能定位的分析与研究，提出了世博园区夜景照明的规划原则。规划中重点解决了世博园区景观光环境实现高效节能的途径和手段、体现上海世博特征的景观艺术照明的原则和方法、制定世博园区光环境建设的相关设计标准和管理准则。
世博会历来都是世界各国展示技术实力、文化形象与美学理念的一个重要窗口。在夜景照明总体规划中，着重解决如何演绎上海世博主题、构建高效节能的园区夜景照明系统、夜景照明的分区、功能照明和景观照明的关系、场馆主题诠释与夜景形象塑造、科技与创新理念应用、视觉舒适与光污染控制、世博会开闭幕、会中和会后的照明模式及分级等问题。
规划完成了世博园区夜景照明分区与场馆建筑物照明亮度分级、世博园区色温与色光动态照明控制。为了更好地指导上海世博园区夜景照明设计，除了完成世博园区的总体照明规划之外，还进行了以下各部分的分项规划，并形成了世博园区照明创新技术应用、高效节能照明技术应用、道路系统照明、场馆建筑夜景照明、公共空间照明、绿地景观照明、标识系统照明、城市最佳实践区照明等8项分项规划及导则，用于指导上海世博园区夜景照明设计方案阶段、工程招标阶段和方案深化阶段的工作开展。
世博园区夜景照明的规划与实施，具有以下显著的特点：
策略层面：高效节能的城市照明示范；文化层面：世博园区历史遗迹的生态保护型照明模式；技术层面：第一次大规模的在世博园区集成应用半导体照明技术；人文层面：通过灯光艺术与人的互动体验，让参观者享受照明科技所带来的创意生活；产业层面：对“中国制造”产品的最大化应用。
二、光述文化，闪亮世博--园区场馆的照明科技与灯光艺术2010上海世博会是一个设计创新和科技应用的大舞台，各场馆通过设计的创新以及科技的亮点来展示企业、城市乃至国家的技术实力与文化特色。当夜幕降临之时，各个场馆的夜景渐渐被点亮，各具特色的场馆竞相展示着自己的“光”魅力，其中不乏有构思巧妙的创意，更有各种新技术的应用，恰如其分地演绎了“用技术的手段实现艺术的效果”这一照明科技的真谛。
1.场馆的主题演绎与灯光表达世博场馆的建筑设计表现了企业、城市和国家的技术实力与文化特色，而场馆的夜景照明则更是强化了主题，演绎了内涵。
荷兰馆的“欢乐街（Happy Street）”概念，将LED点光源直接装饰在建筑的表面，通过明亮闪烁的视觉效果来表达荷兰馆在夜间“张灯结彩”的欢乐气氛。而法国馆利用灯光营造出建筑漂浮在水面之感，在斜向交叉的白色玻璃纤维加强混凝土网络间放置用灯模拟的“蜡烛光”表达了“感性城市” 的浪漫情调。诸如此类的灯光表达与场馆主题演绎还有波兰民间剪纸艺术的光影表达、世界气象馆的灯光与喷雾的结合、中国馆红色外墙的夜景灯光强化、丹麦馆的童话般的灯光等等。
2.半导体（LED）照明技术近年来半导体照明技术的迅速崛起，促进了LED在建筑中的应用，给创新设计带来更大的空间。基于半导体照明技术的建筑化应用是最受设计师推崇，也是最具艺术表现力的方向。
如被称为“种子圣殿”的英国馆，是由60686根长7.5米的亚克力棒“触须”组成，在每根触须中都安装有一个细小的LED光源，所有的发光触须在风中轻微摇动，营造出璀璨迷人的光影盛宴。世博中心的外立面竖向构件，暗藏LED光源，配合媒体视频的播放实现了动态变幻，入口大厅的巨大LED显示屏采用P18结构的透视技术，在功能性照明中也尝试了在一个2000平方米中型会议厅中使用了半导体照明技术。
爱尔兰馆的外装饰材料采用阳光板，这种高分子有机材料对光线的穿透和承载方面有很大的优势，阳光板的一端安装有体积很小的线性LED灯具，通过控制LED颜色的组合和变化，实现了爱尔兰馆“城市空间”的多样性。世博轴中大量采用了LED照明技术，其中张拉膜结构中采用的LED智能投光灯，阳光谷上采用了LED智能星光灯，并集合大型LED分布式控制系统，达到了较为丰富的视觉效果。另外，中国馆、主题馆、世博文化中心和诸多外国馆也都采用了半导体照明技术。
3.新材料的应用近来有许多建筑师热衷于选用具有独特光线传输特性的新材料，作为建筑设计中的创意元素，使得整个设计工作变得更具挑战性。本届世博会的场馆建筑尝试采用了多种新材料，营造出了丰富的视觉效果。
如意大利馆外墙采用的透光混凝土，芬兰馆是由无数利用废纸和塑料特殊加工的白色鱼鳞状片高分子复合板构成的冰壶，国际信息发展网馆的“液体玻璃”全玻璃外墙，日本馆则是由内藏非晶硅太阳能板的ETFE膜双重pillow构造覆盖，这层含太阳能发电装置的超轻“膜结构”,让日本馆成为一座会“呼吸”
的展馆，在白天所发的电可用于夜间场馆的LED与有机EL的照明。另外还有城市最佳实践区中部展馆B3馆采用的阳光板、世界气象馆采用的白色PVC膜与喷雾的结合、中国航天馆采用双层PVC膜、挪威馆采用帐膜材料、太空家园馆采用的通透性织物幕墙、石油馆浅蓝色的PC管道以及上海企业联合馆利用废旧光盘制成的透明塑料管等等。
4.数字媒体界面与互动技术半导体照明及相关技术的快速发展，使得基于LED的数字媒体界面与互动技术更加容易实现，更具优势。LED光源色彩的丰富性、显示的数字化控制等特点是传统光源所无法比拟的。数字媒体界面是一种媒体艺术传播的载体，它通过软件程序的数字化编排，以及与LED显示模块的结合，对图形、视屏等视觉内容进行显示和表达，更具艺术性和技术性。互动技术则是基于触发与感应装置以及控制系统的技术，更强调参与性和互动性。如世博轴阳光谷的基于Bus Y总线控制技术的智能LED星光灯点阵，可以实现“手势互动”和实时视频信号播放、庆典广场的压力感应交互式LED光砖、世博文化中心西和南两个入口大厅的带有光介质层的LED数字媒体界面、石油馆的数字信息灯光立面、国家电网馆的六面体LED模块全屏幕空间、德国馆的由40万颗LED构成带有磁力感应的“金属球”互动装置、台湾馆的100万颗LED组成的“天灯”球状显示屏、瑞士馆的智能LED帷幕、新加坡馆的互动“音乐盒”以及“和谐塔”的气象跟踪LED灯光等等。
5.自然光利用与光伏光热技术自然光利用是最环保的技术手段，在建筑中引入自然光，不仅为建筑增添自然情趣，还能节约人工照明电耗。自然光利用涉及到对自然光的过滤、控制以及人工光的实时补给等问题。自然光的光伏光热技术是利用晶硅板等材料吸收太阳能，并将光能转化为电能或者热能得以利用。如“飞碟”造型的世博文化中心，上下面都开设有尺寸不一的圆形采光孔，将自然光引入室内公共空间；主题馆展面上安装有世界最大的建筑一体化太阳能光伏发电板，系统总装机容量约2.8兆瓦。屋面一体化的太阳能电池组件构成有规律的图案，其中部分屋面采用了透光型太阳能光电板，既能发电，又能透过光线为建筑内部提供自然光。另外，还有许多场馆利用透光或半透光的材料对自然光加以利用，或对光伏光热技术的建筑化利用，营造光影相互交织的艺术效果。
本届世博会场馆建筑的照明技术与创意设计的结合，不仅仅局限于以上所述的几个方面，还有多种基于照明技术的光艺术表现，如本届世博会的城市最佳实践区的来自法国罗阿大区的灯光秀、中国馆中国红的选择问题等。
三、同舟共济，追梦创意--世博数字媒体界面的创新设计与实现基于半导体照明技术的媒体界面是近年来在建筑设计领域兴起的一种具有数字化、可变化、可交流互动的当代艺术形式。LED作为照明领域最具数字媒体特征的照明技术，已成为媒体界面设计的首选。同济大学建筑与城市规划学院视觉与照明学术团队通过国家、省部级等一系列半导体照明与世博应用课题开展了此相关的科研工作，并先后承担了上海世博园区夜景照明总体规划、世博文化中心的室内外照明设计，其中位于世博文化中心西、南两个入口大厅的LED数字媒体界面的创新设计，成为最有特点和挑战性的工作。该创意设计与实施直接来源于设计专业的教学基地--建筑光环境实验室，多年来教师秉承实验性教学的发展方向，不仅将该实验室建设成为学术研究的实验基地，也成为技术创新的研发基地。为此通过课堂教学和装置作业，先后共有近70名本科生、研究生参与了该项世博工程的设计与实验工作。凭借他们的聪明才智与创新才华，经过近两年的辛勤工作，设计创意以实验为基础，教学相长，不仅探索出一种新的教学思路，也开拓了一种新的实验性设计方法。
1.实验性设计--以科研带动教学，注入创新理念根据世博文化中心的照明设计概念，西、南入口大厅作为主要的集散区域，从视觉与光照的角度系统给予观众明确的方向感和空间界定，并使用一些彩色光调节氛围。设计的出发点是以LED屏幕构成艺术界面作为大厅的视觉焦点。该数字媒体界面先后经过了两年的探索，历经三个阶段最终得以实现。第一阶段：向学生布置制作LED屏幕构成艺术的作业，挑选一些较为优秀的作业在实验室LED屏幕进行实验展示。第二阶段：在实验室展示的两个学生作业获得世博文化中心业主的认可，拟应用在其场馆的两个入口大厅。第三阶段：在两个入口大厅的施工现场，实验室教师、学生与LED生产企业、现场施工人员一起对艺术装置进行安装调试。
本研究课题涉及多个学科领域的交叉，它涉及半导体技术、材料科学、建筑构造方法、视觉与视知觉理论、图像显示技术、媒体技术以及建筑一体化等多个领域。研究的主攻关键是将半导体照明技术和图像动态组合技术应用于建筑设计中，建立一套独具创新的媒体界面的建筑化集成方法。
为了提升媒体界面的建筑化设计水平，改变目前LED媒体界面的单一表达方式，加强LED与建筑构造做法的有机结合，丰富建筑界面的视觉设计，通过实验研究提出：1、基层LED发光点阵像素间距、光学参数及控制方式；2、光介质层材料的构造形式和光学特性；3、成像界面的亮度、色度等光度特性；4、优化动态图像媒体界面的像质和视觉艺术效果。
生成方法及构造系统--以建造实现设计，探索创新实践在进入世博文化中心的西入口观众可以看到大型数字媒体作品--东方之梦。该媒体界面构造系统是由均质LED基层、塑料薄膜光介质层以及磨砂玻璃图像承载层构成。LED基层是由间距为40mmX40mm的LED发光点阵构成，LED发光点阵的功率为200W/m2、刷新频率≥120度，然后通过LED控制器控制LED发光点阵的亮度、色彩变化；塑料薄膜光介质层是由白色半透明塑料薄膜与黑色塑料薄膜（作品中实际使用黑白塑料袋）共同铺置，黑白相间的纹理则可根据表达的艺术效果而定，其面积应与LED基层覆盖区域保持一致；磨砂玻璃图像承载层是普通玻璃经过磨砂处理。
LED屏幕变幻的动画以及塑料袋自身形成的图案，两者有机结合，并经过磨砂玻璃使得影像产生朦胧美，犹如中国传统的水墨画。
在南入口观众可以看到另一数字媒体艺术作品--绽放。该界面的LED基层与玻璃承载面与上述相同，而光介质层使用马口铁刻模压制。马口铁本身不透光，刻制后拉伸花纹中心，使其突出0--5厘米形成缝隙，光从背面透过缝隙射出，最终在磨砂玻璃上呈现出绽放的玫瑰花图案。
不同于现有的媒体界面，该设计采用低像素、大间距LED为基层，增加一个中间构造层次--光介质以及表面的成像材料，共计三个构造层次，进行建筑化设计与组合。该设计打破了平面媒体LED显示屏单一的界面模式，使显示内容更丰富，整体效果更好，屏幕造价更经济，制造工艺和控制系统便捷，也克服LED灯点直接暴露于屏幕表面、表面亮度高、容易产生眩光等缺点。该媒体界面的构造系统具有全彩色、可靠性高、亮度可调节、可拼接使用、使用寿命长、环境适用能力强、功率小、耐冲击、性能稳定等优点，能创造出更加富有艺术气息的视觉效果。
“创新，点亮梦想”,万众期待的上海世博会已经开幕。身处世博园区，通过非凡的创意设计和极富魅力的技术理念演绎，参观者将感受到前所未有的视觉体验。科技与艺术结合的现代视觉传播手段和大量互动性参与，上海世博之光将吸引众人趋之若鹜，让参观者充分享受照明科技带给人类的创意生活。
上海世博会也将是一本生动的教科书，告诉世人饕餮的视觉景象背后是人类伟大的科技进步。上海世博会也将肩负重任，助力中国城市照明开创低碳照明、绿色环保、高效节能的新纪元。
