激光艺术宫
在全息立体显示中,激光和艺术开始发生关系,互相渗透。1970年前后,激光大摇大摆地进入艺术之宫了。它进入了音乐,歌舞,电影,雕刻,绘画,摄影等艺术领域;它以出类拔萃的"特技"紧紧地扣住了艺术家的心弦;它与艺术的结合,甚至产生了新颖的"激光艺术"。
1973年,美国洛杉矶天文馆的天象厅里,举办了一场"激光音乐会"。场内用人工天象放映机在天棚上映出月亮,星星。伴着优美的乐声,空间出现了瑰丽多彩,瞬息万变,富有幻想色调的激光图案。它们所具有的独特艺术魅力,给观众留下了久久不能忘怀的印象,就像游历了一个神话中的艺术宫一样。
激光音乐会演出获得成功后,群起仿效。英美两国的艺术团都演出过激光歌舞剧,日本国家管弦乐队也运用了激光产生的幻象背景来增强演出效果。法国的激光电子音乐还到我国来作过短期演出,整台表演全部用电子计算机控制。
1993年春节,上海电视台播出的"群星璀璨电视歌舞晚会"中,激光布景大显身手,电视屏幕上出现了著名的歌星苏小明,随之而起的是《军港之夜》抒情,优美的歌声。背景由变幻的云雾化为无边无际,波光闪闪的大海,画面传出了歌词中的诗情,歌声里充满着天幕上的画意,情景交融,把观众带入诗情画意之中。随着不同的歌声,激光背景又化为火光闪闪,硝烟弥漫的战场,化为蒙蒙细雨,化为彩色群星化为飘动的轻纱……背景图案明亮,艳丽,新奇,变幻,能加强歌声的感染力;音,光,色混为一体,美妙无比,使人感到像在梦境中一般。
激光音乐会使用了世界上最亮的激光光源;发射蓝光,绿光,黄光的氩离子激光器,发射红光的氪离子激光器,还有发射橘红色光的氦氖激光器,发射蓝光的氦镉激光器,都在其中争奇斗艳。这些不同色彩的激光,通过旋转着的凹凸花玻璃,就能产生变化不定的云雾,海浪之类的图案。进一步把光束射到一面小镜子上,镜子一转动,反射出来的光点就画出一条线,再加一面转动的镜子,光点就能在平面上画出各种几何图形。再进一步,用电脑控制这两面小镜子,可以使激光束在空间画出各种复杂的图形;还能使这些图形像动画片那样活动起来。你看,几个三角形出现在天幕上,一旋转,化成了两只彩蝶,扑扑地飞来飞去,眨眼间又化成了几个光点。两个小三角向上扩张着,化出了一只翅膀,一个鸟头,又一只翅膀,噢,原来是一只企鹅!说话间,企鹅挥动着翅膀,摆动着两只三角形的脚,啪哒,啪哒地朝前走,还能合着电子音乐的节拍一摇一摆。这样的表演吸引许多孩子,连成年人也感到新奇。在这里,激光束成了主要演员,而电脑充当了导演的角色。
法国一个演出队到上海来表演激光电子音乐,就是这种电脑控制的激光束在空间和天幕上画出来的各种图案,文字,配上几个电子乐器奏出来的乐曲构成的声,光立体画。给人印象最深的是明亮的蓝光,绿光束扫出来的方形光柱。光柱渐渐收细,再慢慢扩张,好像空间也在一缩一张。忽然,喷雾器喷现一阵阵烟雾,烟雾和激光柱混为一体,光柱扩张时,看起来好像波涛在翻滚,又像黄山上的云海。演员从光柱中向观众走来,简直像是从碧波中浮出来的。这样的表演加上节奏感强烈的电子音乐,使人觉得像是在仙境之中。
这样的音乐会,可以说是用激光给音乐"染色"。有人称之为"有色音乐"或"彩色幻想音乐"。科学家也发现,人眼在不同音调影响下,对颜色会有不同的感觉。所以也可以说,用音乐为激光增色。在优美的音乐声中展开激光画面,能使人对激光的色彩产生特殊的新鲜感,激起感情的共鸣,产生神奇的幻觉。激光道具,激光特技也开始在电影中应用,出现了激光手术刀和用激光制作的特技镜头。
激光也开始成为艺术家手中的特殊"画笔"和"雕刻刀"。雕刻家已往雕刻艺术品,不仅是一种创造美的形象思维活动,也是一种繁重的体力劳动。雕刻家的工作室会不断传出凿子的声音。用激光"刀"就安静得多了,雕刻家也可以省下许多精力,放到艺术创作上去。激光雕刻可以用绿松石,彩色有机玻璃,彩色塑料等不太坚硬的材料,也可以用比较硬的彩色宝石。雕刻家可以调节激光"刀"的强度,先用大功率激光雕刻出雏形,再用功率较小的激光精雕细刻。因为激光"刀"用起来比钢凿自如得多,刻出来的形象也更为逼真。用具有关节的激光"刀"可以做得相当灵活,如用上光导纤维,就比一般画笔更灵活了。艺术家尝试用激光"刀"在玻璃板上刻蚀作画。这种刀刻蚀速度很快,也无需艺术家用力,所以作品的笔调特别流畅,明快。各种激光雕刻机正在走向市场。艺术家的手笔通过雕刻机可以成批复制,形似神似。几何图案的制作更是雕刻机的拿手戏。还有一种激光雕刻机和计算机相结合,并和电视摄像机相联结。你坐在摄像机前,看着一个荧光屏,从变化不定的表情中选取一帧最满意的,一按电钮,这一微笑的影像就凝固在荧光屏上并输入计算机,经过图像处理变成控制激光束的信号;受控制的激光束就能在木板,玻璃,塑料或陶瓷上刻上你的肖像,配上新型的框架,就成为一件艺术品。当然这样的雕刻机也可以刻出摄像机摄入的其他图像,可以刻出计算机产生的各种图像。
摄影家也开始使用激光了。有人用激光把彩色照片上的色彩分离出来,变为各种电信号,再用计算机根据作者的意图合成种种新的彩色照片,可以变成色彩和原来成互补的照片,也可以色彩稍加强调,成为一张特色照片。
现在激光摄影已成为艺术百花园中的一朵奇葩。
地处上海市郊青浦县的大观园中曾展出过"金陵十二钗"的塑像。一个透明的圆筒,缓缓旋转,中间除一只小小的碘钨以外,空无一物。观众透过圆筒中心看去,却能看到林黛玉举手拂袖,徐徐而动。依次看去,薛宝钗,贾探春,王熙凤个个会笑会动,栩栩如生,就如缩小的真人在筒内一样。这种艺术新品引来了大批游客,还被外地旅游点邀请去展出,成为受人欢迎的旅游项目。
其实,这是一种称为环视360度全息照相的新型摄影艺术作品。
当然,红楼梦人物是戏曲演员扮演的。演员按技术人员要求做慢动作:举手,说话,微笑等等。同时一台电影摄影机围着演员边转360度,边拍摄,摄下2000幅左右的照片。然后在实验室把这些照片合成到一张大胶片上,每一幅照片在胶片上只占不到1毫米的一小条。合成以后把大胶片卷在有机玻璃筒上,做好支撑旋转的架子,就成了一件赏心悦目的艺术品。
这是一种特殊的全息照相,也具有立体感,圆筒一转,人眼看到的图像不断变化,就像电影一样,时而微笑,时而眨眼,非常逼真。激光正在渗透到文化艺术的各个领域中去,它与人们日常生活的关系更密切了。不久的将来,激光也许会成为人类精神生活中的重要角色。
激光加工技术
在激光钻孔机问世之前,对各种机械零件钻孔靠的是电动钻孔机或机床。但机械钻孔不仅效率低,而且钻出的孔洞表面不够光洁。
激光钻孔的原理,是利用激光束聚焦使金属表面焦点温度迅速上升,温升可达每秒100万度。当热量尚未发散之前,光束就烧熔金属,直至汽化,留下一个个小孔。激光钻孔不受加工材料的硬度和脆性的限制,而且钻孔速度异常快,快到可以在几千分之一秒,乃至几百万分之一秒内钻出小孔。
比如,如果需要在金属薄板上钻出几百个连人眼都难以察觉出来的微孔,用电动钻孔机显然是不能胜任的,但用激光钻孔机却能在1~2秒钟内全部完成。如果用放大镜对这些微孔作一番细查的话,可发现微孔表面十分整齐光洁。激光钻孔还可用来加工手表钻石。它每秒钟可以钻20~30个孔,比机械加工效率高几百倍,而且质量高。同时,激光钻也与下面我们就要讲到的激光切割一样,加工过程是非接触式的,即不像机械加工那样靠钢钻头逐渐钻透金属材料。因此,激光操作可以在自动连接加工,或者在超净,真空的特殊环境中发挥作用。
与激光钻孔机堪称兄弟的是激光切割机和激光焊接机。
激光切割机
知道了激光钻孔的原理,就容易理解激光为什么可以切割金属材料了:只要移动工件或者移动激光束,使钻出的孔洞连边成线,就自然能将材料切割下来了。而且,不论是什么样的材料,如钢板,钛板,陶瓷,石英,橡胶,塑料,皮革,化纤,木材等,激光都像一柄削铁如泥的光剑,而且,切割的边缘非常光洁。
激光焊接机
激光之所以能用来焊接,是因为它的功率密度很高。所谓功率密度高,是指在每平方厘米面积上能集中极高的能量。激光的功率密度有多高呢 我们可以作个比较:工厂里通常用于焊接的乙炔火焰能将两块钢板焊在一起,这种火焰的功率密度可以达到每平方厘米1000瓦;氩弧焊设备的功率密度还要高,可以达到每平方厘米10000瓦。但这两种焊接火焰根本无法与激光相比,因为激光的功率密度不仅可以焊接一般的金属材料,还可以焊接又硬又脆的陶瓷。不小心打破碗碟,也用不着惋惜,只要用激光焊接机就可以重新将破片焊好,甚至连疤痕也难以发现呢!
激光淬火
说到淬火这个名词,你们不一定熟悉,但淬过火的材料却并不少见。比如,日常使用的切菜刀,刀刃处就淬过火,因为淬火可以大大提高金属材料的硬度。
传统的淬火方法十分简单,先将刀刃烧红,然后骤然浸到冷水里,经过这一热一冷的处理,刀刃的硬度就大为提高。不过,效果不一定理想。激光淬火,是用激光扫描刀具或零件中需要淬火的部分,使被扫描区域的温度升高,而未被扫描到的部位仍维持常温。由于金属散热快,激光束刚扫过,这部分的温度就急骤下降。降温越快,硬度也就越高。如果再对扫描过的部位喷射速冷剂,就能获得远比普通淬火要理想得多的硬度。
激光与印刷术
说到印刷术,自然就会联想到我国的毕升。早在距今950多年前的宋朝,毕升就发明了活字版印刷术,与火药,指南针,造纸术并列成为中国古代四大发明。毕升先在胶泥片上刻字,一个字就像一方印章,然后用火烧硬,便成了一个个活动的泥字。你们玩过拼七巧游戏吧 对照蓝图,可以用七巧板拼出各种平面图案。当时毕升也有这道工序,叫做排版。就是根据书稿检出一个个相应的活字,将它们字面朝上排在铁板上。铁板是带框的,以便固定活字。然后对铁板略微加热,使敷在活字表面的蜡层熔化,同时再用平板压平一个个活字的字面。这样,当蜡层冷凝后,便将一个个活字的底部粘在了铁板上,形成了一颗硕大的"印章"。这颗大印章的字样便是由许多活字字面组成的。只要在字面上蘸上墨,就可以在纸上印出书来。
今天的印刷基本上沿袭了毕升的老办法。当然,在工艺上有了较大的改进。首先是用铅字代替了泥字。另外,又多了几道工序。就是用铅字组成大印章后,通常并不直接去印书,而是用大印章先在硬纸上刻出字样,形成纸型。然后将熔化的铅水浇在纸型上,待冷却后便成了上面带有字样的铅版,再将铅版粘在印刷机上,蘸上印墨印书。显然,从刻活字,排字,做纸型,浇铅板,到最后上机器印刷,工序十分繁琐。因此,这种费时又费力的印刷业是亟待改进的。于是照相排版应运而生。
照相排版实际上是引入了光学摄影原理。用活字排版,必须根据书稿,依样画葫芦地检出各种大小,字体不同的铅字和符号进行排版。而照相排版要简便得多,它是通过排字机上的透镜,来改变字样的大小和形状的。至于用透镜为什么就能改变字样的大小和形状,这实际上就等于我们照"哈哈镜"。上海著名的游乐场—-"大世界"——的一组镜面凹凸不平的镜子,就是哈哈镜,人一站到镜子前面就会出现各种被扭曲的滑稽相,于是忍俊不住,哈哈大笑。
用照相排版时,只需将光源通过透镜把需要的文字和符号,在感光相纸上成象,再经过显影和定影就形成了照相底片。然后,只要像印照片那样印刷就行。
照相排版可使用两种光源,刚才讲的实际上是用普通光源。由于激光的亮度高,颜色纯,可以大大改善图像的清晰度,印出来的书质量当然就高。
另外,激光照相排版比起普通照相排版要迅速,简便得多。
激光照相排版首先是通过计算机把文字变成一个个点,然后用点来控制激光扫描感光底片。即用激光'撞'击底片上的感光涂料,留下无数个对应的点,这些点经显影,定影后就重新变成文字或图像。这里,激光束相当于电子束,感光底片相当于电视机荧屏。接下来,用载着文字和图像的底片就可以去印书报杂志了。
彩色电视机之所以能显示红,绿,蓝三色,是由于荧屏上涂有三色荧光粉,它们在电子撞击下会显出三种颜色。而激光排版也可以采用类似的原理,印刷出优美的彩色画面来。