上海世博会开幕式演艺技术简析

上海世博会事务协调局活动部助理部长 陈沅恺

历时184天的2010 年上海世博会已成功落下帷幕，这是第一次在发展中国家举办的世博会，所取得的骄人成绩足以令国人雀跃，令世人瞩目。众所周知，世博会具有三大功能：展示、论坛和活动。整个世博会期间，共举办了约23 000场文化演艺活动，亮点纷呈、喝彩不断。其中，最受瞩目的无疑是凝聚了国内外一批大型活动专家、导演历经3年心血创意策划而成的世博会开幕式。

1 概况

上海世博会开幕式于2010年4月30日20:10举行，时长近2小时。开幕式主题是“中国世博欢迎你，全球五洲同欢庆”，演出分为室内和室外2个部分。

开幕式室内部分在世博文化中心举行，内容包括官方仪式和文艺演出，共75分钟，共分“相约上海”、“江河情缘”、“世界共襄”和“致世博”四个篇章。室内部分结束后，中外领导人转场至世博文化中心二楼观光平台，其他来宾转场至世博轴北端庆典广场，共同欣赏室外部分的表演。

开幕式室外部分在“两桥两岸”和江面水域举行，内容为灯光喷泉焰火装置表演，共30分钟。“两桥”是指卢浦大桥、南浦大桥，“两岸”是指园区黄浦江两岸。组织者把“两桥两岸”及其合围的水面区域，形象地称为“四围之合”。“四围之合”示意图见图1，这“四围之合”之地，就是室外表演的天然舞台，两桥合围、景观自成、江岸辉映、独具一体。表演分三个篇章：“中国欢迎你”、“欢聚在世博”和“世界同欢庆”。图2和图3分别是开幕式官方仪式文艺表演现场图及舞美效果图。

图4（12～13页）为开幕式现场全景图。

2 室内表演技术简析

2.1 舞台

开幕式室内表演的舞台是一个立体、超宽、天地呼应、结合多媒体投影呈现的生态型舞台，拥有辉煌的盛典特色、灵动多变的艺术性和多重科技元素组合等亮点。舞台面积巨大，约1 000 m2，占据了整个世博文化中心三分之一的观众席和二分之一的大地板。整个舞台由主舞台、圆形副台、合唱台和液压升降台4个部分组成。

图1 “四围之合”场地示意图

图2 开幕式官方仪式文艺表演现场图

图3 开幕式官方仪式文艺演出舞美效果图

（1）主舞台为钢架结构加复合木质地板，设计宽度为42 m，深度为21 m。其中一层平台高1.2 m，二层平台高2.3 m；

（2）圆形副台有2个，分别设在主舞台的两侧，设计直径为10 m，高2 m；

（3）合唱台共有12 级台阶，宽度为50 m，可容纳千人合唱。两侧各有宽10 m、深6 m的三层交响乐团移动平台，可完整容纳大型交响乐团，并可在不影响演奏的情况下自由推入、推出；

（4）升降台由总装备部工程设计研究总院设计制作，隐藏在舞台两侧的副台位置。表演时，升降台从舞台两边的两棵生态绿树景片造型中缓缓升起，不仅有歌手在升降台上演唱，更呈现了一支完整的电声乐队以及水波打击乐团，乐团一边演奏一边升起，形成独特的景象。升降台采用液压驱动，考虑到安全因素，采用手动与电动两种操作方式。

整个舞台的装饰全部采用可降解的环保材料和节电50% 以上的LED 新光源节能灯。舞台上方是多层环形天穹，舞台前方大地板上，通过PIGI灯投影，营造出满天星空、水面波涛、鲜花盛开等群组画面，整台节目显得奇幻浪漫。

2.2 LED 屏幕

开幕式的LED 屏幕拥有突破常规的设计，其独特的布置与外形，以及多角度、多层次、全方位的显示效果，给观众不同于以往的强烈视觉冲击。LED 显示屏由主看台屏、台口屏和三层看台屏3部分组成。

（1）主看台屏由9 块错落分层的LED显示屏组成，位于舞台中央后侧，主要功能是同步播放节目背景画面，面积近372 m2，点距为6 mm，总像素值达到9 696×1 056；

（2）台口屏由1块弧形LED 显示屏组成，位于舞台前沿台口下方，主要功能是同步播放配合整体节目氛围的环境视频场景，面积近40 m2，点距为6 mm，总像素值为6 912×160；

（3）三层看台屏由2 块LED 显示屏组成，分别位于舞台左右两边，主要功能是同步播放字幕和节目内容提示，每块屏幕面积近25 m2，点距为6 mm，总像素值为576×1 024。

整个LED 显示系统由LED 显示屏屏体、编辑系统、播映控制系统、视频处理系统、电源系统、背架结构支撑等组成。该系统具有完善的数字视频处理功能，强大的图文显示功能，采用低噪技术，支持超高清的数字信号。

2.3 灯光投影系统

开幕式的灯光不同于简单的舞台灯光概念，而是有机地成为了节目表演的一部分。灯光设计上大量运用世界领先的表现手段，追求震撼人心的艺术效果，立体、直观地体现世博会新科技、新创意的文化理念。灯光设备上采用目前国内外先进的Spot、Wash和Profile等灯具，包括1 200 W摇头电脑灯、LED灯等，总计数量近1 000台，安装总量超过43 t。集成控制这一大规模灯具的是全数字化、网络化的灯光控制系统，系统通道约20 000个。投影系统采用了20 000 lm和35 000 lm的数字投影灯，总计数量为26 台。

整个灯光投影系统，总用电负荷达到1 600 kW，承载这些灯光投影设备的铝合金TRUSS架，总长达到610 m。

2.4 音响系统

开幕式的音响系统，由国际和国内一流的设计师与调音师团队负责技术设计和调音工作，力求呈现完美逼真的现场环绕声环境。音响系统的整体设计采用了先进的线性阵列音箱、全数字控制系统、数字光纤传输系统。在技术和器材上，经过反复论证和现场实地实验比较，最终选用JBL的VT 系列、VRX 系列音箱和全数字Soundcraft Vi6调音系统。场内主扩声系统6 组，返送系统6 组，共计120 只音箱。

图4 世博会开幕式现场

2.5 机械设备

开幕式最夺人眼球的巨型机械装置主要有两个，一是多功能机械地球，二是小球矩阵。

2.5.1 多功能机械地球

多功能机械地球，由总装备部工程设计研究总院设计制作。该机械装置位于演出台的正中间的演出平台下。整个装置由程序控制、多电机驱动、整体连动，具有高精度的特点。

地球装置的花瓣部分折起后，最小高度为1.98 m，因此，该装置可以在表演开始之前，“暗藏”在2.3 m高的舞台内。随着位于舞台中央的活动盖板向两侧缓缓移开，5片机械花瓣随着灯光影像绚丽地徐徐升起，装置整体可升降1.8 m。接着，花瓣开始慢慢展开，呈现出花朵造型。花瓣部分可旋转±90 °，花瓣臂打开约104 °，主臂打开最大60 °，展开最大直径13.6 m。

接着，花瓣合拢成为一个巨大的地球，合拢时的最大直径为10.8 m。此时，通过投影地球表面浮现出陆地与海洋的轮廓。图5为机械地球装置现场图。

该装置的底座最大直径为15.6 m，用以支撑整个机械结构。为了确保导演要求的21个精密动作的一气呵成，地球装置共配备了21 台电机，即一台电机对应一个动作。

2.5.2 小球矩阵（动态曲面系统）

小球矩阵（动态曲面系统）由中国科技大学设计制作。这是高科技的小球矩阵首次大规模地出现在大型演出的舞台上，其精妙的造型与变幻，带给观众独特的美感与震撼。通过计算机的精准控制，吊在舞台顶部天穹上的770 个可升降小球，悬浮在舞台上空的不同位置。每个小球都由一组独立的伺服电机在计算机的集成控制下作运动变化，从而在整体视觉上构造出各种造型的动态艺术作品，如：扇动翅膀的和平鸽，三维中国馆建筑造型，可运动变化的“EXPO”文字造型等。图6为小球矩阵现场图。

图5 机械地球装置现场图

小球矩阵的演出还大量使用了上海东华大学研制的新型高性能纤维绳索。这种由先进的UHMWPE 纤维制成的绳索具有重量轻、强力高、柔韧性好等优点，并可任意改变绳索粗细和颜色。经过科技攻关，纤维绳直径从1 mm降至0.8 mm，为提升小球矩阵的演出效果，又从0.8 mm降为最终的0.4 mm，观众肉眼几乎看不到牵引着小球的绳索，从而完美地营造出小球凌空悬浮的神奇效果。

2.6 威亚

开幕式演出中的威亚特技，是迄今为止国内室内演出中威亚技术使用量最多、规模最大的一次。75 位特技演员以错落有致的队形，集体升腾于舞台上空，在空中表演“心手相连”的行为艺术，其成功背后依靠着多种高科技手段。威亚表演现场见图7。

（1）专业力学工程师对场馆顶棚荷载的准确分析和核算，根据场馆内结构和视觉空间巧妙设计出如蜘蛛网般的空中布局，虽看上去错综复杂，但实际使用却非常流畅，而且安全。

（2）系统配置了多套特制的起重机械速轮，包括每台荷载为1 500 kg的大型威亚起重机械速轮10套和每台荷载为120 kg的小型威亚起重机械速轮38套，可自由变速，每秒提升速度可达5 m。

（3）运动控制采用了目前世界上最先进的伺服电机及轴控技术，快、慢动作可灵活掌控，实现1:1的控制方式，任何一个动作一旦遇到故障，均可启动故障瞬间转换等防护措施。

（4）威亚运动吊点共设计106 个，运动钢丝绳用量63 000 m，其规格包括3 mm和5 mm两种。尤其是3 mm的钢丝绳，具有“隐形”效果，即便通过电视机近景画面，也无法看到演员背后的玄机，从而实现神秘梦幻的效果。

3 室外表演技术简析

开幕式的室外灯光喷泉焰火装置表演是迄今为止在黄浦江上呈现的范围最广、难度最高的一次大型户外多媒体景观秀。演出在技术上不断开拓创新，演出过程中焰火、音响和灯光互动不断，还包含了移动式喷泉、激光投影以及LED 巨型屏幕等诸多元素，表达世界各国人民对上海世博会的美好祝愿，对和谐世界的真诚追求。图8为室外表演全景图。

3.1 焰火

焰火的燃放区域规模空前，主要包括：卢浦大桥桥体、上海标志性建筑东方明珠电视塔、单边2.6 km的浦江两岸陆地线、7 幢高层建筑楼顶等，以及在长3.6 km、宽450 m的黄浦江面泊置14 艘焰火燃放驳船。焰火燃放系统共计45套。尤其是为世博特别开发的特效焰火令人印象深刻，也体现了焰火燃放的高科技水平，如“EXPO”字体造型、世博会徽造型、笑脸造型，以及两岸一桥的“握手”特效。图9为“握手”焰火特效图。

3.2 激光

伴随着激昂的鼓点声，开幕式室外表演以激光表演作为精彩开场，这一幕令人记忆犹新。16 盏激光灯伴随着1 200 盏探照灯突然打亮，南浦大桥和卢浦大桥景观灯，以及浦西建筑物轮廓灯也共同点亮黄浦江夜空。16盏激光灯均为开幕式而特制。其中，12 盏为17 W大功率全色Nano RYGB 激光灯，4 盏为23 W大功率全色Phaenon RYGB 激光灯。这16盏激光灯均根据OPSL 技术研发，具有防水性能，专供室外使用；整套激光的控制系统，由12 个以太网DSP Lasergraph工作站和1 个DSP工作站组成，所有工作站均配备了Time Code时间码，与整体灯光焰火喷泉装置系统同步。

3.3 LED巨型屏幕

开幕式室外表演在浦西园区内江南广场沿岸设置了LED巨型屏幕，大屏幕有两个作用：一是在室外表演开始之前，同步转播室内表演的盛况；二是在室外表演的整个过程中，播放背景视频画面，与江桥水岸城市景观合为一体，营造艺术氛围。这是国内户外演出迄今为止搭建过的最大规模的LED屏幕：长280 m、高33 m，重75 t，共计249 480个LED 像素点，亮度达到200 nit。大屏幕的系统安装共耗用了62 000 m的信号线缆，250 个电源装置。整个大屏幕的支架搭建更是充分考虑了抗风因素，动用了810 块预装钢板及10 000块脚手架材料，还专门设计了避雷装置。

图6 小球矩阵现场图

图7 威亚表演“心手相连”造型现场图

图8 开幕式室外表演现场全景图

图9 “握手”焰火特效图

3.4 灯光

世博会开幕式的最大特色，就是将沿江两岸四个区（徐汇区、卢湾区、黄浦区、浦东新区）的城市景观灯光和沿江架设的特效灯光合为一体，均成为开幕式表演的重要组成部分。开幕式“文明之光”的章节表演，有一个特别的场景：随着欢快的焰火不断变化，1 200 盏探照灯的光束盘旋、起舞在天空和江面。徐汇、卢湾、黄浦、浦东新区的沿岸建筑物天际线景观灯光逐次点亮。随着最后一栋建筑物顶端的灯光点亮，世博园区化为灿烂多彩、繁华闪耀的光的世界。为了完成这一特效，开幕式室外灯光工程最初就按2个部分进行建设和搭建：一是绿化景观工程；二是特效灯光工程。激光表演现场见图10。

绿化景观灯光工程是永久性建设工程。为此，世博局作为组织方与市建交委、市绿化市容局、黄浦区、卢湾区、徐汇区、浦东新区等单位按区块分别制定并落实了两桥永久性景观灯光、天际线景观灯光与全市景观灯光的联动合演方案。方案遵循“少扰民”原则，既配合导演团队的创意要求，又突出城市天际线明暗相间、层次分明、错落有致、整体勾勒、幽远雅致的特色。两座大桥均选用了LED照明技术，可变幻出各种效果。LED大屏幕效果图见图11。

图10 激光表演效果图

图11 LED大屏幕效果图

图12 卢浦大桥探照灯光和景观灯光融合表演

特效灯光工程，沿江两岸和两座大桥，共搭建了453个灯架，覆盖面积超过3 400 m2，总共安装了1 200多个探照灯，构成壮观的探照灯装置集群。为这些探照灯输送电力的铜线长达35 000 m。卢浦大桥灯光表演见图12。

开幕式表演对城市景观灯光和特效灯光进行了整体控制，控制系统包括：12 000多米长的光纤电缆，光纤电缆上布有基于以太网的DMX高带宽控制信号，点对点的无线系统作备份。最后，得以对如此庞大的灯光设备进行调控的核心控台，导演组选用了3个GrandMA 2 标准型灯光控台、3 个GrandMA 2轻型灯光控台、3 个GrandMA 3D照明预显示工作站、5 个GrandMA 2 NPU和28 个GrandMA 2-Port 节点。

3.5 音响

为了确保沿江两岸的观众均能清晰听到背景音乐，开幕式室外表演共使用了500 多套JBL音响，覆盖范围300 000 m2；440 个放大器信道；长达10 km的光纤网络系统将“四围之合”全面联通；调音台由Soundcraft 全程提供技术支持。

3.6 喷泉

开幕式的喷泉表演分为两个部分：一是坐落于庆典广场江底的永久音乐喷泉；二是移动驳船喷泉。图13为永久音乐喷泉。

“欢聚在世博”篇章的表演，构思源于中国经典爱情故事《梁祝》。永久音乐喷泉再现了这段动人的佳话。随着永久音乐喷泉的变化，远处移动喷泉驳船踏浪而来，水的舞蹈变成了水的银幕，大型水幕电影投射出缤纷鲜花、万千蝴蝶。两艘移动喷泉表现着“人”的主题，男人和女人的特殊造型令人过目不忘。图14、图15分别为男人和女人造型喷泉。

永久音乐喷泉由法国水秀公司设计制造。喷泉设备覆盖水域长280 m，整体喷泉的平均喷高为40 m，中央喷头最高可喷80 m。永久喷泉采用了5 组48 m ×6 m 水上表演平台系统、80 套电子直射喷泉系统（喷高30 m）、35 套数码移动喷泉系统（喷高40 m）、50 套电子直射喷泉系统（喷高50 m）、1 套中央高喷喷泉系统（喷高80 m）。永久音乐喷泉的控制系统，全部喷头采用单点电子记忆控制方式。控制系统采用Time Code时间码控制软件，使得音乐与喷泉的结合表演误差为0.01 s。

移动驳船喷泉共有2艘，分别表现男人造型和女人造型。移动驳船喷泉内置有LED潜水灯，配以3台20 000 lm和1台35 000 lm的BARCO投影机、2台10 W的 RGB激光。移动驳船喷泉的特色在于利用水幕电影的表现手段，展现特殊造型。

3.7 装置

开幕式的装置有2项，LED 发光球和旗船。在“欢聚世博”的表演章节中，从卢浦大桥飘来的发光球变换着红、黄、橙三色，顺流而下，绵延不绝，一派锦绣灿烂的壮观场面。220 艘飘扬着各国旗帜的船艇在3艘快艇的牵引下，与顺流而下的LED发光球在VIP观演区前方江面上交汇。3艘快艇施放着焰火，百艘旗船在彩球中穿行。这种首次在中国出现的大型江河景观艺术令人叹为观止。图16为LED发光球和旗船的完美组合现场图。

图13 永久喷泉现场图

图14 男人造型喷泉现场图

图15 女人造型喷泉现场图

图16 LED发光球和旗船的完美组合现场图

LED球总计有6 000个。每个LED球的直径为0.5 m，内有LED发光单元，有3种颜色变换。LED球可通过无线信号遥控点亮，频率为433 MHz。

旗船共有220 艘。双体船型是专门为开幕式设计制造的，材料采用玻璃纤维。每艘船桅杆高6 m、横梁2.3 m、长4 m。在表演中排成2 个V 形图案，每110 艘船组成1 个V形图案。每个V 形图案的面积为124 m×147 m。

4 结论

上海世博会的开幕式，为世界大型演艺活动提供了全新的创意概念和最新的表现手段。世博会的组织者很幸运地组建了一支中外联合导演团队，正是这支团队确保了能够以世界眼光、国际标准对世博会开幕式进行创意、策划和制作。同时，很多技术团队和设备供应商应用技术创新成果提供了令人目不暇接的美好画面，成为全世界观众永生难忘的、永远珍藏的美好回忆。