伦敦奥运会开闭幕式的布景、舞台和机械应用

文/[美]斯蒂夫·莫尔斯 编译/罗 颢

1 布景

1.1 奥运五环

在伦敦奥运会开幕式展演英国工业化进程的环节中，钢水铸成的五环无疑给全球观众留下了极深的印象。五环由玻璃纤维包覆的钢架构成。每个直径12 m的圆环由7个90 kg的部件构成。设计者让观众的注意力集中在中间的圆环，它在工业革命的场景中由熔化的钢水锻造而成，其他4个圆环被吊起来隐藏在体育场的屋顶上。

这一情节在视觉上要模仿钢水从一个巨大的工业熔炉中涌出，沿着水槽流到模型中的效果。为了模拟出真实的锻造过程中出现的烟雾和火花，设备商使用LED创建了流动的金属的幻像。每个圆环各面都有三基色LED覆盖，中间锻造的圆环和水槽还有额外的琥珀色LED灯带。这种灯带大大增加了铁水色彩的逼真性，演出中，操作者通过控制LED顺序来增强灯光，从而增大铁水的可信度。LED每次允许前进75 mm，所以从观众的角度看，它像是流动的。

锻造的圆环升上空中，与其他4个圆环连接在一起。如何让它们精确地悬挂在正确的位置，以再现奥运五环这一世界上最具辨识度的标志，是一个非常棘手的问题。如何使用玻璃纤维制成圆环的外表面也需要考虑，其透明度要恰到好处，以保证看不出LED内置其中。而模制件的密度不能太大以免阻断灯光输出，从任何角度，不能出现任何潜在的支撑结构。制作组最终采用高分子模制件结构，实现了转播中这一令人称奇的效果。

1.2 瀑布般的五环钢花

在五环链接完成的时候，92个30 s的金色瀑布和45个20 s的银色瀑布从每个圆环上落下。圆环的覆盖层容纳了这些烟花，每个烟花植入的小洞被埋入玻璃纤维中。圆环点火系统是自带的，由内置电池供电，使用1个无线系统远程遥控点火，还使用了1根三芯1.5 mm/sq TRS（插头）, 这更加耐用且可回收。

1.3 七个烟囱

在工业革命场景中，从乡村到工业的转变中出现了一个让人震惊的元素——烟囱。尽管演艺行业的很多观众会意识到这七个烟囱是充气的，但还是会被它们隆起的方式吓到。如何让高30 m、粗4 m的布质烟囱庄严地“站”起来？

由于烟囱的顶部和底部直径相近，并不抗风。制作者的任务是让烟囱平稳不弯折地从地面“长”出来。在烟囱下面和布料的里面有8根钢缆沿着烟囱的周边均匀分布。这些钢缆的底部通过一个复杂的卷筒和离合系统连接到1个7.5 kW的电动马达上，钢缆上的压力由离合器保持在每根缆索80 kg（共640 kg），保证了烟囱的硬度。

虽然解决了抗风的问题，烟囱不会弯折了，但如何让烟囱看起来像一个固体一样竖起来，就像它们已经充满了气？通常，任何充气的物体在充气时，气压密度最高的部分会首先膨胀起来。制作者在舞台下面1 m的位置使用了1个由8个滑雪板组成的系统把布料撑开——这样顶部以下的可见部分都是平滑的，被完全撑开的。滑雪板是气动操作的，并且在烟囱下降的时候也会起到相同的作用。在滑雪板和离合器张紧的钢缆作用下，烟囱看起来稳定且光滑。

1.4 舞台地板

伦敦开幕式演出比较容易识别的特征之一就是广阔的舞台地板，它展现了一副泰晤士河蜿蜒穿过伦敦的鸟瞰图。制作者考虑了许多方案（包括在舞台地板上绘画），但大多不够耐用，不足以应付为期6周的彩排和制作过程的其他考验。

负责该项目的英国Le Mark集团公司在2012年5月初，才被获准选料、印刷和安装7 500 m2的装饰地板（440卷13 m×1.5 m 的地板材料）。

制作者使用Adobe Illustrator将图层覆盖在一张舞台平面图上，包括所有的活盖、活动梯、斜坡以及其他障碍，并将设计分成不同的片段——总计约有800个。整个区域被划分成有色区域，每一块都有一个身份识别色——编号（复制于包装上）。

地板材料使用永久粘合剂铺设在木质舞台台板上，在多雨的伦敦，如何克服天气因素是对施工的一大挑战。Le Mark公司采用了一种专业黏合剂以满足伦敦奥组委对环保的要求。这是一种喷剂，不仅使用起来更快，还可以形成一种更薄的外膜，能够更快粘合。由于粘合剂是水基的（water-based），供应商曾警告这种粘合剂不可用在室外。

由于时间限制，施工者在夏天雨季到来的时候才开始铺装。他们设法在木台板足够干燥的时候喷洒黏合剂，并在下一个雨天到来前将地板铺装好。

最终，地板工程在6月18日完成了，黏合效果非常好，在漫长的彩排阶段经受住了雨水的浸泡，也承受了工作人员、演员以及动物们日复一日的踩踏。

1.5 山顶上的树

矗立在山顶上的巨大的橡树高10 m，看起来十分壮观。树的结构由1个中央的主干和4个主要枝条组成的可移动的树冠组成。制作人员仔细检查了设计者雕刻的模型，然后将其数据导入RhinoCAD。这个模型由铝架填充并覆盖上泡沫，然后雕刻成树的形状，最后在上面附上两层玻璃纤维，以保证一定的强度。但实践中，覆盖层会让树在风中摇摆。

用玻璃纤维制作树皮的模具不仅贵而且费时，因此，制作者使用了一个常常被用来封装石棉的名为Idendum的工业产品（就像一种丙烯酸树脂颜料）。制作者把它摊在平纹细布上，让其干燥，然后将它剥下来用在树枝上。将小枝条用箍筋裹在大树干上，里面放玻璃纤维。枝叶间的一个微型索网系统让树可以精确地降落到山顶，而不是随便往下一放。

树被安全送到山顶：4根缆绳和夹板让它变得很牢固。绳索一解除，高3 m的一团树根从底部安全落下。树的抗风能力是20 m/s。

演出使用的这棵大树拥有60万片树叶，它们全部由手绘而成。从80年代早期开始，人造树叶技术在发展中已经变得很成熟了，其视觉效果和触感都可以达到难以置信的真实感。但树叶通常是将60片叶子制作一幅喷绘，而且只制作一面，在大多数应用中这样就足够了。但是开幕式的布景制作者必须考虑到高清电视的特写镜头可能会穿帮，所以必须处理叶子的背面。

在叶子上喷绘十分麻烦，多于60片的操作会引起粘连，所以不能成批喷绘。最后，制作者只能采取手绘。每60片叶子制作一幅彩绘，这棵大树共使用了上万幅彩绘产品。

1.6 水车

Stage One公司制作的水车布景直径10 m，演出中的大部分时间就像一个光秃秃的轮轴设备隐藏在舞台下方。它通过双剪式升降机升到舞台上，桨状部分由演员插上去，整个水车装配耗时6分钟。

制作者介绍，水车的结构具有现代航空航天工程的特点：没有使用铆钉和螺栓，整个水车使用了大量的胶水粘接。其结构主要为铝制，很容易循环再利用，每个部分使用一个简单的铰接夹锁定，类似于美国使用的棺材锁，这种技术只需一个动作就可以完成精确的定位和结构锁定。

精确安装是由机器加工的锥形拨销辅助进行的。由于轮子是由志愿演出者安装，而不是专业的舞台职员，所以安装过程需要尽量简便易行，不会产生故障。虽然真正的水从水车下方流过，但是水车是由机械驱动的。

Stage One公司提供的5个梁引擎（蒸汽机）也是铝制结构，通过双剪式升降机升到舞台上，尽管它们看上去像锻造的钢铁，但实际上大部分都涂了油漆达到以假乱真的效果。每一个设备都通过隐藏的链条驱动装置进行旋转或其他动作。

Stage One公司设计和拥有的所有部件都在一个液压系统中（包括所有的电子泵控制和移动控制设备）。他们很熟悉这个系统并能够合理地预测故障点，为及时消除故障留出余地。液压泵的可靠性非常高：此次演出使用的2套系统是8年前雅典奥运会开幕式使用过的，另一些则在英联邦运动会和亚运会中用过。

该公司为演出提供了10台液压升降机。一些大型元素（如充气烟囱），也使用油缸驱动的链条传动设备升出舞台面，充气过程也借助吊点卷扬机从顶部牵引而起。事实上，烟囱的框架都是为舞台定制的，但是机械元素（升降机和驱动）都是可重复使用的库存产品。最棘手的是用来承托蒸汽机巨大的排气波纹管的框架。这不仅模拟了真实物体的运动，在它出现在舞台上之前，还要承受开幕式田园场景中马匹的重量：这意味着排气波纹管必须做得更加牢固，所以，机器也就更重。

1.7 火炬塔

火炬塔的创意早在上海世博会英国馆的设计时就初现端倪，这是用来保存奥运圣火的气体“大锅”，拥有204根花茎（每一个代表着一个参赛国），每根花茎上都有一个特别定制的花瓣，每个花瓣由相应国家的领队带来并安装到花茎顶端。花瓣被安装好并点燃后，花茎向垂直方向升起。煤气点燃的200多个花瓣靠在一起形成了观众眼中的火球。在奥运会和残奥会之间，火炬塔被重新改装，其花瓣的数量也随着参赛国数量的改变而发生了变化。

火炬塔的直径为18.5 m，安放在推车里，主要的升降装置总重35 t，火炬塔自重16 t。火炬塔复杂的核心在于：花茎长9 m，每一根都是一个定制的锥形钢管，末端有一个定制的花瓣，出于美观的需要，花瓣的大小并不完全相同。

所有花茎都要折叠起来以便放进车库，而每根花茎各自拥有独立的控制器、信号和点火装置，一直处于监控状态。设备商为点火开发了一套控制程序，不仅包括点火顺序，还可以监控火焰状态，需要时还可以重新点火。此外，设置了一个LPG（液化气）备份系统以防主气罐部分点火失败。

204根花茎围绕着10个同轴的圆环安装好，其中5个圆环是固定的，5个可以移动，交替分布。每个花茎和1个固定的圆环之间都有1个推杆。当活动圆环垂直移动的时候，推杆可以把花茎支起来。演出中，火炬塔被推出车库移到其升降架上，临时甲板被撤走，花茎打开呈环形分布。然后，火炬塔被升起并再次被台板围住。

花瓣的3D模型是分阶段完成的。制造者利用设计图纸创建了一个简单的MDF模型。从本质上来说，他们预切了一系列的轮廓扁平件，粘在一起，然后在预先创作出的MDF模型上加工最终的花瓣。这就像是制鞋匠使用鞋楦一样。难点在于这些切割出来的不同轮廓的铜纸最终要被打成每种花瓣的形状。

完成的花瓣厚度要精确到1 mm。6个钣金工需要工作差不多8小时才能把一片花瓣打出形状。随后进一步抛光，然后按合适的圆圈定位，把它们固定在每根花茎顶端的煤气燃烧器上。

设计者要求制造3套花瓣的零件（超过600个钣金面板）。1套是试验品，用于彩排并且让制造方调整设计上的缺陷；另外2套花瓣分别用于奥运会和残奥会。每个花瓣上都雕刻了参赛国的名称，被其代表带入体育场，并在赛后由各个参赛国把各自的花瓣带回国。这是让人愉快的设计：即使一个国家最终没有赢得任何奖牌，也能带回十分美丽、独特的纪念。

花瓣经过3周的燃烧会产生污渍，在各国代表带回花瓣前，Stage One公司会重新对这些花瓣进行清洗和抛光。

花瓣采取钣金方式由手工打制，成本昂贵。开幕式重在展现英国从农业社会经过工业化进入现代科技社会的转变。而这些花瓣是工业革命时期体现手工技能的一个重要符号。创作团队希望那些受赠国把这件手工艺品带回国时，会对其精美产生由衷赞叹。

当然，花瓣的细节并不止于钣金，雕刻国家名称也经过了周密的考虑。第一个问题是哪个国家的名字最长。由于花瓣要按固定的顺序插放，所以，国家的名字不能按长短安置在相应大小的花瓣上。雕刻字体的选择也经过了反复讨论，最后选择了Futura。字体在蚀刻的时候必须扭曲，这样当花瓣从前沿看的时候，字迹是清晰且一致的。

长9 m的花茎也是手工制作的，它们被镀上锌，染成黑色，然后在顶部涂上漆。

2 索网结构

演出使用了3套索网结构：第一个是放射式（自动化）索网。这是一个动态的系统，14根放射状的钢缆连接在中央的轴心，每根钢缆上有2个穿越的卷扬吊运车。

第二个是悬链（自动化）索网。这也是一个动态系统，沿体育场的长度设置悬链钢缆运行，从北到南，每根钢缆上都有2个穿越的卷扬吊运车。

第三个是拉力环索网。该结构是用于吊挂音频和灯光设备的结构性装置。这是一个静态的系统，1个圆形的拉力环悬吊在56根放射状的钢缆上。

由于大部分设备是固定悬挂，制作团队安装了约300台吊机。Syncrolites的桁架和LED屏等设备要分开经过现场扩声索网，然后在上方再合在一起。而有些情况还要更复杂：它们要经过屋顶上追光灯的安置舱，而这些小舱有一个突出的顶，要求1 s内分开并顺利通过。LED屏是最难操控的——整个构造为19 m×8 m：工作人员在平台上安装、吊起、分开，再吊到圆环上方，随后重新组到一起。它们是隐身型的屏幕，后方有一个遮光罩。LED屏的每一部分都重达9 t，需要2个团队进行安装。

灯光吊笼是一个提升后固定的设备，最大的问题是屋顶圆环要承载这些设备。服务提供商逐一对屋顶的3个索网结构、屋顶上其他的载荷等等进行了计算。

现场扩声设备的悬链主承力钢缆规模惊人。这个钢缆粗65 mm，辐射到屋顶的钢缆粗25 mm。最终钢缆上悬挂了22个吊舱，每个重2.5 t：在没有负荷的情况下，辐射钢缆上的拉力为6 t～8 t。为什么会有这种不同？因为体育场是椭圆的，从椭圆的长边转到短边时，环形钢缆的自重会引起偏移。当所有现场扩声和照明设备都被吊起来并固定到主钢缆上时，一些吊舱可能会比其他的高1.1 m。总体来说，屋顶本身将偏移400 mm～600 mm。

Stage One的悬链钢缆系统横跨整个体育场时，仅支撑的自重就有26 t的拉力。有必要在相反的方向增加负重以便平衡载荷吗？不，团队可以按任何想要的方式加载，而不需要对称。惟一的麻烦是让现场扩声找到平衡，由于框架上有螺旋扣，所以即使是固定悬挂，仍然还可以进行一些调整——可能有2英寸的调整空间（约0.05 m）。

3 舞台

为了能隐藏开幕式复杂的机械设备，设备商为巨型舞台专门设计了一个台板系统。该系统为39英尺（约11.89 m）×7英尺6英寸（约2.29 m），要保留连接的空间。

斜坡是定制的，由于舞台实际上是连绵的丘陵，主台板呈现不同的变化，因此，舞台高度跨越了4个主要的水平面。这些差异全部通过可调节支脚解决，倾斜度为2°。这些支脚与建筑行业中使用的Acrow支柱类似。沿着横梁每10英尺（约3.05 m）安装一个，制造商生产了2种尺寸的支脚来满足舞台需要的所有高度变化。

尽管自重和强度都很大，但是平台系统必须载着1万名运动员，而且他们还会随节奏整体摇摆。因此，设计者用沉重的锚穿过草皮将舞台固定在地基上。这种设计使搭建舞台时需要的钢材少了很多，舞台下方结构更加开放，操作复杂的布景元素需要克服的困难少了很多，而且结束后需要处理的舞台重量也减少了。就主舞台而言，小山上的人们随着节奏运动可能会十分危险，因此，动态负载十分重要。而小山的结构重几十吨，一直延伸到看台的坐席，因此，看台下方要进行大量的加固工作以支承这些预料外的重量。