基于LED 照明技术的媒体立面设计[1]

　　1 引言

　　“媒体” ( media) 或称“传媒”或“媒介”，指传播信息的载体，即信息传播过程中从传播者到接受者之间携带和传递信息的一切形式和物质工具。虽然从这一概念出发，建筑表皮的媒体作用自建筑历史之初就存在，它以平面图形或立体雕刻的形式展示、传递着特定的信息。然而，当信息传播超越传统媒介，借助互联网、计算机等数字媒体以前所未有的速度蔓延，覆盖在我们生活的各个领域，带来了新一代的视觉媒体艺术复兴。而建筑作为人们生活生存的空间“容器”、居住的机器， 不可避免地也受到潮流的影响， 成为数字媒体艺术的一员。近年来作为逐步独立于建筑功能与建筑结构之外的建筑表皮，越来越多地承担起媒介的功能，渗透进各类符号和信息，具有强烈的后媒体特征，如数字化、双向交流、开放性。“媒体立面(media Facade)”指的就是基于当代数字技术的， 传达视觉信息，具有明显的数字媒体特征的建筑表皮。

　　实现媒体立面主要有两类技术手段，一类是采用实体构件形成信息图像，通过物理作用或环境影响，实现立面形态的变化传递信息， 如德国的FLARE-FACADE 或是瑞士温特图尔的TechnoramaSwiss Science Center。① 另一类则是由人工光构成视觉信号、传递信息，从而实现媒体表皮的技术手段，即本文所讨论的“媒体立面照明技术”。

　　2 媒体立面与LED 照明

　　较之实体构成的或静态或动态的媒体立面，媒体立面照明技术通过数字化照明手段创造了建筑界面与数字空间之间的新型联系方式。首先，媒体照明技术通过采用可调光光源，改变其亮度、色彩等因素，创造变化而连贯的图像，传达连续可变的视觉信息; 其次，通过数字控制技术，媒体立面照明技术将现实物质世界与数字世界相联系，将建筑表皮转化成媒体界面。这一媒体界面不同于个体用户使用的个人电脑，它面向公众，甚至整个城市人群，具有前所未有的开放性; 此外，它还提供了互动的可能性，允许人们对信息“回应”， 甚至可以由公共人群完成立面媒体表现内容与形式，较之传统的建筑表皮具有双向甚至多向交流的特点。

　　媒体立面照明技术为设计师们提供了强大的设计空间，更丰富的表达语汇。在那些杰出的媒体立面设计中，照明技术成为这些项目中有机的部分，很难界定哪些部分是纯粹的艺术创作，而哪部分又是完全的技术设计。媒体立面采用的照明技术、图像显示技术以及与建筑一体化设计，三个方面直接影响了最终效果，也对于媒体建筑的互动性和城市价值产生重要影响，是媒体立面的关键构成。

　　为实现可连续变化的视觉信息图像，媒体照明所采用的光源必须是可以调光或频繁开关的光源，可采用的光源有卤素灯、荧光灯以及LED。卤素灯虽然调光方便，可瞬时点亮，允许频繁开关，但其能耗较高，且使用寿命短，多应用于一些临时性的项目中。荧光灯通过可调光的电子镇流器亦可进行亮度上的改变，如需进行色彩变化则需要设置多个不同色彩的光源进行混光。而较之卤素灯和荧光灯，LED 光源体积小，因此提供更多的设计可能性，既可单颗LED 作为非常小的像素点，实现高精度图像; 也可以通过具体的节点设计，结合建筑立面材料实现低像素的图像;其色彩变化丰富，RGB LED ( 一颗LED 由红、绿、蓝三种颜色芯片构成) 可以实现单颗LED 的全彩变色，也可以分别由红色、绿色和蓝色的LED 进行混光变色，因此采用LED 照明的媒体立面不仅能通过明暗关系表现，还能通过色彩展现出更丰富的图像化信息; 此外，体积小巧也使得LED 照明灯具能更好地和建筑构件结合，实现高度的建筑化设计。在控制方面，LED 照明的媒体立面可实现图形导出式的控制方式，即通过控制系统将实际媒体立面的灯光演绎与控制平台的图形播放同步。并可以实现每一颗LED 灯具的亮度控制，系统解决新旧灯具亮度差异问题; 其能耗小，尤其作为可直接视看用的像素点LED 多采用为小功率的芯片，单颗芯片功率不到1W，即便数量多，相较传统的投光照明能大大减少照明能耗。

　　LED 的诸多特点使其在媒体立面照明上具有明显的技术优势，适应性也更高，因而已成为媒体立面照明的首选，被越来越多地应用。甚至可以说是LED 照明技术的飞速发展从某种程度上促进了媒体立面的广泛应用。

　　3 媒体图像显示的视觉要素

　　3. 1 解析度

　　一个媒体立面的构成究竟需要多少个像素点?也许根本就没有标准答案。可以是鹿特丹KPN 大厦的900 个像素点， 也可以是奥地利UNIQA 大厦的180000 个像素点，或是澳门Grand Lisboa 大厦的一百万个像素点。( 图1 ～ 图3) 虽然更高的解析度意味着可以有更清晰、更多的细节表现，但高像素并不一定是必须的。解析度更高、投资更大的GrandLisboa 大厦在艺术效果上却显然并没有超越UNIQA大厦。只有900 个像素点的KPN 大厦通过通过多媒体设计人员的巧妙编排以及网络开放式互动设计，在建筑迎河立面上同样形成了丰富而有趣的表现内容，图形、文字、动画、电脑小游戏等等，成为引人入胜的城市景观。媒体立面不同于电子显示屏，解析度也绝非媒体立面艺术效果的决定因素，应根据具体的建筑特点以及视看需求合理地选择像素点的数量和密度。

      3. 2 像素尺寸和间距

　　像素点的构成可以是一个独立控制的光源，也可以是一个承载光的表面。因此，像素点的尺寸变化幅度也非常大， 可从1、2 平方米的一扇窗户到1、2 平方毫米的一颗LED。由于媒体内容是由单个像素点构成的，像素点的尺寸会直接影响媒体立面的图像构成，以及观看者对于媒体信息的获取。通常大的像素点对应较低的解析度，同时也要求观察者从较远的距离观看，才能将一个个孤立的像素点联系起来，感受到整体的图像。

　　如果媒体立面的像素点直接由单个照明灯具构成，LED 能实现尺寸最小的像素点，然而相应地获得同样尺寸的媒体立面，就需要更多的LED，造价也就更高。因此，可以考虑采用建筑构件作为承载光的表面，如窗户上的遮阳帘、遮阳构件，甚至专门的立面板材，也能取得事倍功半的效果。如伦敦Richard Desmond 儿童眼科门诊部(Richard DesmondChildren's Eye Centre) 的水平向的三角形遮阳板、首尔galleria 商场的镀膜玻璃圆盘，高雄大立精品店的镀点玻璃，或者是纽约新世贸的立面金属网，都利用建筑自身的构件结合照明设计形成别具特色的像素点，呈现出的整个媒体立面形态也具有更为鲜明的个性特征。( 图4 ～ 图7)

　　3. 3 亮度

　　各种人工光源中，只有LED 在日光直射下也是可见的。因此，媒体立面如需在日间表现时，应考虑采用可直视型LED。然而，太高的亮度在夜间可能会对周边环境及交通带来不利影响，反而需要根据情况将LED 亮度适当调低。尤其是处于近人尺度的部分，过高的亮度甚至会造成失能眩光。如果在发光面前采用某些特殊材料进行遮挡，可适当降低其表面亮度，甚至产生部分混光的效果。如芝加哥千禧年公园(Chicago's Millennium Park) 皇冠喷泉，其显示屏前的玻璃砖墙面柔化了LED 颗粒的表面亮度，使得人们在夜晚即便在很近的距离活动时也不至于感到其图像过于刺眼。( 图8)

　　媒体立面像素点的亮度选择是个复杂的问题，既要考虑周围环境的亮度水平，又要考虑人们的视看距离，此外，媒体立面的尺寸大小，以及构成像素点的疏密程度都会对最终的视觉感受产生影响。因此，现场试验及安装时的调试都是非常必要的。