如何跟孩子解釋「為什么音樂噴泉會伴著音樂起舞呢」？_北京音樂噴泉音樂噴泉的意義，

手動謝謝Rainy Sunny老師邀請, 小朋友很有眼光啊，音樂噴泉確實是一個現代藝術、工程和技術結合的典范。通過它孩子可以了解到非常多水電方面的基本知識.

作為從業十年+，對水景設計行業有一定了解的景觀設計師，我來試著從設計、工程的角度給小盆友答疑解惑吧。

這篇回答一共分為三個部分：

第一部分我以世界頂尖的水景公司WET Design為例介紹音樂噴泉的設計建造過程

第二個部分是音樂噴泉的基本結構拆解

(我已盡我所能詳細拆解了，請爸爸媽媽們根據需要給感興趣的孩子講解的時候自行刪減）

第三部分是音樂噴泉里面有哪些有趣的水電原理我們可以引導孩子去探索

音樂噴泉是藝術、工程和技術的結晶

每一個音樂噴泉裝置都是一個藝術作品，它經歷初設、三維模型、局部模擬以及安裝后的編舞，最后成型，這其中需要大量的形式設計(水的舞姿)、舞臺氛圍設計(燈光、火和霧與水的配合)，甚至有的大型作品因為原創性和版權的要求還需要作曲家的參與。

要呈現最終的效果，需要大量的工程計算

音樂噴泉是操縱水的游戲，不同的水壓、噴射角度，能夠將水送到不同的高度，而水管內徑、材質、長度、水流速度都會對水壓產生損耗，最后對噴水的效果產生影響，過去這些計算依靠公式手冊，現在有了專業軟件的幫助，可以邊計算邊模擬水的噴射形態，水的舞姿也變得越來越唯美。一場音樂噴泉表演能夠調動的噴頭從過去的幾十個到現在的上千個,還不包括各式變色的LED燈和噴霧火焰裝置。

要讓噴泉舞起來同樣離不開制造技術。

“水能載舟，亦能覆舟”這句話講的是民心向背，但以水做比，足見水的力量之大。而要想克服重力的影響將水送至十幾米甚至上百米的高度，需要高壓水泵，甚至是二次加壓以及能夠承受瞬間巨大水壓沖擊的各種接口和管道材料。（這里多說一句，觀看這種大型噴泉一定注意安全觀賞位置和觀賞距離，千萬千萬不要靠近噴頭，非常危險?。。。?/p>高壓噴頭，為噴頭二次加壓，不斷突破高度的極限

讓噴泉隨音樂起舞，只是一個聲音信號轉化為電信號的過程，然而這背后包含了很多設計師、工程師以及技術人員的心血，很值得聊一聊，也借此機會讓大家了解一下設計行業吧。我就以世界頂尖的水景公司WET的設計過程為例來講講音樂噴泉背后的故事吧。

WET是水景設計界的傳奇，這家集設計、研發、工程、鑄造為一體的水景公司總部位于洛杉磯，最著名的作品包括拉斯維加斯的百樂宮噴泉，迪拜噴泉，新加坡章誼機場的巨大瀑布, 迪拜世博會水景，里斯本世博會水景等等。他們的行業地位，研發制作能力使得他們具有業界最為完整和詳細的設計建造流程。（我對整個流程的了解和認知來源于幾年前WET的講座，工作相關，歡迎行業從業人員批評指正）

每一個音樂噴泉作品始于設計，設計師先將客戶的的期望和氛圍用概念設計表達出來。把類似于“我要世界上從未出現過的水景(WET客戶的常見開場白，來自WET CEO Mark Fuller的訪談）這樣的想法變成最后的作品，需要經驗豐富的設計師一步步明確客戶的預期、預算（建造預算和維護預算）、場地條件，這一步看似和噴泉跳舞無關，但是和設計的尺度、復雜程度，最后的設計能否實施，以及建成之后噴泉能夠存在多久，密切相關。

基本溝通完成后，設計師開始將設計意向轉化為水的語言，這個過程有點像電影的分鏡，幾種水景模式，順序等等。有的是根據合同再根據客戶的不同需要進行加工和創新。最后溝通定稿。

設計通過后，就會開始建模的過程。WET的設計流程中包含了手工模型的過程，其實在今天已經不太多見了，手工模型更直觀，尺度感更好（尺度感傳遞的是設計和空間的關系），但即使是依靠3D打印和鐳射切割技術，手工模型也比三維建模費時，只有一些老牌和重視設計推敲的公司還保留了這個程序。

隨著技術的進步以及表達的需要，設計階段都是以音樂動畫結束的。也就是說在設計結束的階段，電腦上的噴泉已經會跟著音樂跳舞了。（我在查閱資料的過程中發現，在設計軟件的幫助下，一些小型的水景公司，會將建模和編舞同步）

設計師和客戶達成一致，認可方案后，工程的部分就開始了。實際上在設計成型之后，一些關鍵的參數已經確定了。工程師的任務就是把設計師的設計進一步具體變成一組組噴頭和管網。

如果認真觀察音樂噴泉就會發現，音樂噴泉的水柱是分組的，在布設噴頭的時候就要將同等壓力或者同等呈現效果的噴頭布置在一條管道上，然后按照進行極端值計算，按照最極端值設定選擇壓力合適的水泵，確保需要最多壓力的那一個噴頭能夠達到效果。噴頭的布設和分區越合理，之后的編舞越容易，對水和電的利用也更高效。需要的噴頭布置好了之后，根據分區和分組再把對應的電磁閥連接起來，管道和水泵以及變頻器也需要連接起來，最后將所有由總控制器的部件如變頻器、電磁閥和對應的可控制開關的連接標注清楚。

水還有最大的一個特點就是水需要有來處，也必須有去處，為了節能和環保，一般噴泉的用水都是反復使用，但是這個過程中可能混入塵土、垃圾，非常容易堵塞精密的裝備，需要處理好循環過濾，排水的問題。燈，煙霧器的圖紙也在同步完成。通過審批就可以準備施工了。

在工程師處理水電的過程，設計師也有自己的任務，深化設計。

WET 會做很多創新設計，所以他們在施工之前還會做新技術的模擬實驗，確保能達到預期效果。

制造或者訂購非標準化的噴頭、配件

然后就會由當地的符合資質的施工團隊按照圖紙進行管線布置，將控制閥和控制器進行連接，同時連接的還有水泵的變頻裝置，各種燈，煙霧控制器。

所有設備安裝調試之后, 就可以開始編舞了。

編舞完成后，再經過現場調試一個音樂噴泉的就正式完工了。

音樂噴泉的組成

從上面這張圖可以看出，從電腦終端到噴頭，音樂噴泉是一個層次分明的逐級控制系統，我們從它的最底端說起。

噴頭：就是你看到水噴出的地方，它的內部設計、噴嘴設計和放置角度決定了噴泉水柱的基本形態。

你可以在噴泉不噴水的時候，觀察一下它們的形態有什么不同？再對比一下噴水時候的水柱的樣子，就能理解噴頭的作用了。

那么要想水從水柱噴出來有兩個條件：一個是要有水，一個是有水壓。

噴泉的水一般來自城市供水管網，城市管網的供水是源源不斷的，要讓噴頭只能在音樂響起的時候出水，我們需要閥門，而且要想讓閥門能夠被電信號控制，類似于水龍頭這樣需要手動開啟的閥門是不行的，我們需要電磁閥。

至于壓力，水管里的水是自帶壓力的，不過這個壓力只能讓水順暢地從水管里流出來，不會噴出來。要想給水足夠的壓力從噴頭噴出來，我們需要水泵，水越高，需要的壓力越大。

現在要想讓噴頭噴水我們需要控制的機器已經有兩個了電磁閥和水泵。如果你仔細觀察噴泉會發現同一個噴頭在不同樂段的時候噴出的水柱有高低，這是怎么做到的呢？而且如果一種高度就需要一個水泵的話，一場音樂噴泉表演需要的水泵一個水池都裝不下。

這個時候我們就需要變頻器了，通過改變電機的轉速，變頻器可以改變水泵的水壓，讓它按照音樂的節奏提供不同的水壓，使同一組噴頭能夠噴出高度不同的水柱。

最后要讓水舞起來，還需要一些可以移動的機械裝置，比較精細的音樂噴泉甚至會設計本身就能移動的噴頭。

再加上控制電的開關，讓LED燈亮起來。中間的結構我們就講完了。

編舞前的最后準備，就是將所有控制部件和總控制器連接起來，讓電信號可以順著電線進入需要控制的裝置，開啟或者關閉。

編舞師將選定音樂的結構用軟件解析出來，顯示為隨時間變換的波形圖，將聲音的強弱、節奏用時間精確標記。然后按照之前的設計把每一個對應時間段（可以精細到以十秒為單位進行分段）需要開啟的各個噴頭組合，將變頻器的強度變化以及開啟的電磁閥順序記錄到控制軟件里。一首三分鐘的樂曲的編舞時間通常長達幾個星期。

當然我們也可以直接通過放大器把聲音信號轉變成可以操控噴泉裝置的電信號，我看到國內有相關方面的論文，但是從我搜集到的資料來看，國外還是采用聲波分析解析的方式比較多。（這一點很期待為業內人士指點迷津）

通過我的基本原理拆解，您發現了什么？

我們如何帶孩子理解音樂噴泉背后的工作原理？

我們先說電，如果您仔細看了上面電磁閥、電機、聲音信號的示意圖，您一定會發現它們都有共性，電磁閥的閥門是靠電磁感應推起來的，電機的轉子是靠電磁感應驅動的，聲音變成電是靠聲波推動薄膜繼而推動線圈產生和磁體的相對運動產生的。它們的背后都是下面這個小小的裝置。

至于水嘛，