Przypominające kształtem ukośną kreskę ekrany na każdej ścianie budynku sięgają wysokości 104 m.
Dane liczbowe opisujące billboard prawie nie mieszczą się w głowie: ponad 25 km przewodów elektrycznych; prawie 10 km stali konstrukcyjnej; pół miliona śrub i nakrętek. Sięga wysokości 104 m, owija się wokół trzech ścian nowojorskiego budynku przy One Times Square i zajmuje tyle miejsca, co 60 zwykłych billboardów.
Aha, i wykorzystuje 12 milionów diod elektroluminescencyjnych. Tak, diod – tych maleńkich lampek używanych powszechnie w wielkoekranowych telewizorach i lampkach choinkowych. Ale tutaj rozświetlają one elektroniczny billboard o powierzchni prawie 1500 m2.
Co więcej, zmieniają przy okazji oblicze architektury budynków wielopiętrowych, tchnąc życie w pewien bardzo duży i bardzo nieożywiony budynek. Gilmore Group, nowojorska firma projektowa, która przygotowała tę koncepcję, starała się sprawić, by przestrzeń wokół One Times Square wypełniła się energią.
Wyobrazili sobie budynek, który ożyłby dzięki wyreżyserowanym, połączonym ze sobą animacjom – twierdzi Meric Adriansen, wspólnik i założyciel D3 LED, firmy zajmującej się techniką wyświetlaczy cyfrowych, która dla Walgreens zmieniła projekt w techniczną rzeczywistość. Wszystkie ściany pracują razem i cały budynek rozświetla się kolorami.
Jednak kiedy jesienią tego roku „znak Walgreens” zapali się po raz pierwszy, jego twórcy będą znali wielką tajemnicę, jaka wiąże się z 30-piętrowymi billboardami wykonanymi z diod: są niewiarygodnie skomplikowane. Synchronizacja 12 milionów diod na trzech ścianach drapacza chmur i wyświetlanie spójnych animacji wymaga czegoś więcej, niż tylko przerzucenia przełącznika. Aby wszystko zadziałało, inżynierowie musieli wybrać odpowiednie diody, kontrolować koszty i pobór mocy i opracować system, który umożliwia 20 komputerom „rozmowę” z 10 000 modułów elektronicznych z prędkościami mierzonymi w gigabitach.
Znak Walgreens wiązał się z pewnymi niewiarygodnymi wymaganiami, jeśli chodzi o technologię – stwierdza Adriansen. Trzeba pamiętać: to nie jest statyczna fotografia. Ma się wszystkie te sterowniki, komunikujące się z elektroniką i wyświetla się animację w tempie 30 klatek na sekundę.
Bilansowanie budżetu
Na szczęście dla D3 LED, firma już wcześniej projektowała duże znaki wykorzystujące diody, choć nic tak gargantuicznego jak znak dla Walgreens. Rok wcześniej skonstruowała „super znak” o powierzchni około 300 m2 dla American Broadcasting Co. (ABC), także na Times Square, który wykorzystywał 2 miliony diod LED ułożonych w skomplikowany wzór złożony z krzywych.
Zazwyczaj, kiedy kończy się budować znak taki jak ten, człowiekowi wydaje się, że jego sława będzie trwać przynajmniej trzy lub cztery lata – stwierdza Adriansen. Ale miesiąc po zakończeniu prac przyszło zlecenie dla Walgreens i nagle okazało się, że musimy przebić billboard dla ABC pod względem wyrafinowania technicznego i poradzić sobie z faktem, że nowy znak będzie przynajmniej cztery razy większy.
Podczas gdy billboard dla ABC był o wiele mniejszy niż wersja zamówiona dla Walgreens, praca nad nim dostarczyła cennych doświadczeń. Co najważniejsze, nauczyła ona inżynierów z D3 LED, że w branży znaków reklamowych zachodzą szybkie zmiany. Ponieważ koszt diod spadał tak szybko, firma zorientowała się, że może podnieść techniczną poprzeczkę w sposób, który zaledwie kilka lat wcześniej nie byłby możliwy. Inżynierowie zorientowali się, że mogą pięciokrotnie zmniejszyć rozstaw punktów (odległość między diodami) bez zwiększania ceny. W rezultacie mogli uzyskać 25-krotny wzrost liczby diod (pięciokrotny w płaszczyźnie pionowej i taki sam w płaszczyźnie poziomej), co z kolei oznaczało, że rozdzielczość wyświetlacza może być o wiele większa.
W dolnej części billboardu zainstalowano diody o mniejszej jasności, ale rozmieszczono je gęściej, by zapewnić większą rozdzielczość.
Pracując nad znakiem dla Walgreens, szybko wykorzystali w praktyce to, czego się nauczyli. Billboard składający się z mniejszych ekranów głównych, z boku których umieszczono dwa ogromne, przypominające kształtem ukośną kreskę wyświetlacze na bokach budynku, wymagał całkiem innego podejścia przy projektowaniu. Współpracując z firmą Nichia America, inżynierowie z D3 LED opracowali plan, zgodnie z którym rozstaw punktów i jasność urządzeń w różnych miejscach billboardu miały być różne. W pobliżu górnej części wyświetlacza, ponad 90 m nad poziomem ulicy, zastosowali jaśniejsze diody Nichia Super Oval 546, umieszczone w odstępach wynoszących 24 mm. W części środkowej wykorzystali diody Super Oval 346, rozmieszczone co 12 mm, zaś w części dolnej, „owinęli” budynek diodami Nichia 026 rozlokowanymi w odległości 6 i 10 mm od siebie. W miarę, jak posuwali się w górę budynku, stawiali na jasność kosztem rozdzielczości.
Inżynierowie z firmy Nichia twierdzą, że jasność diody LED jest dla znaku istotnym czynnikiem, zwłaszcza w miarę upływu czasu. Te billboardy działają pięć, siedem, nawet 10 lat – twierdzi Hideki Kaneguchi, starszy kierownik w Nichia America. Na początku jasność nie jest taka ważna. Ale z każdym rokiem poziom jasności może spadać. Im jaśniejsze diody, tym lepiej.
Jednak ograniczenia budżetowe uniemożliwiły inżynierom-projektantom wybór najlepszych i najjaśniejszych diod na każdym poziomie znaku. W górnej części chcieliśmy uzyskać dużą jasność, więc zastosowaliśmy jaśniejsze diody – stwierdza George Pappas, partner zarządzający D3 LED. Ale wysoko wyższa rozdzielczość nie była nam potrzebna. Kiedy coś jest tak daleko, można byłoby mieć rozstaw punktów rzędu 12 mm lub 24 mm, a oko nie zauważyłoby różnicy.
Na znaku dla Walgreens chcieliśmy stworzyć absolutnie spektakularny wyświetlacz o niewiarygodnej rozdzielczości – dodaje Adriansen. Ale jednocześnie projekt nadal musi zmieścić się w budżecie, więc w grę zaczyna wchodzić odległość, z jakiej ludzie będą ten znak oglądać.
Wyświetlacz skonstruowany dla Walgreens wykorzystuje diody super owalne, wytwarzane przez firmę Nichia America.
W poszukiwaniu niskiego poboru mocy
Jednak największym wyzwaniem dla projektantów mogła okazać się animacja olbrzymiego znaku. W tym celu zastosowali oni moduły elektroniczne o wymiarach 38,1 x 38,1 cm i rozmieścili je na całej powierzchni wyświetlacza. Zainstalowali razem 10 987 modułów, z których każdy zawiera od 1024 do 1600 pikseli, co daje razem około 12 milionów diod.
Wszystkimi modułami steruje zespół 20 do 30 komputerów, umieszczonych w centrum sterowania billboardem. Bezpośrednio programowalne macierze bramek (Field Programmable Data Arrays – FPGA) Xilinx, każda dysponująca własnym adresem IP, działają jako sterowniki indywidualnych modułów. Układy FPGA komunikują się z centrum sterowania poprzez całe kilometry przewodów gigabitowego Ethernetu. Inżynierowie twierdzą, że odtwarzanie filmu HD może wiązać się z przesłaniem 150 gigabajtów danych przez kable ethernetowe w przypadku filmiku trwającego 30 sekund.
Kiedy to wszystko doda się do siebie, otrzymuje się animację, która wymaga ogromnej szybkości przesyłania danych – twierdzi Adriansen. Masz ogromne pliki i masę pikseli i musisz mieć sposób, by to kontrolować.
Na znajdującej się przy 43 Ulicy ścianie budynku One Times Square umieszczono billboard o wymiarach 8,8 x 16,4 m, o odstępie między diodami wynoszącym 10 mm. Kratki na rysunku oznaczają moduły elektroniczne 38,1 x 38,1 cm. Każdy moduł zawiera układ FPGA i od 1024 do 1600 pikseli. Moduły porozumiewają się z komputerami centralnymi za pośrednictwem sieci szkieletowej wykorzystującej gigabitowy Ethernet.
Oprócz tego inżynierowie potrzebowali jakiegoś sposobu, żeby rozwiązać kwestie związane z zasilaniem.
Nasze początkowe wyliczenia mówiły o 1 megawacie energii – stwierdza Adriansen. Ale na początku zorientowaliśmy się, że budynek nie może dostarczyć takiej ilości prądu. Więc poświęciliśmy dużo czasu i pracy w wymyślanie, jak stworzyć znak, który byłby bardziej ekonomiczny i mógłby działać na istniejących parametrach energetycznych budynku.
Głównym sposobem rozwiązania tego problemu było zwiększenie napięcia zasilania z 208 na 265 V. Następnie, po dokonaniu jeszcze innych korekt związanych z zasilaniem, obniżono zapotrzebowanie na energię do 350 kW, udało się także zmniejszyć wielkość transformatorów i przewodów wykorzystywanych w budynku.
Naprawdę ogromną zachętą natury ekonomicznej okazało się zasilanie wyświetlaczy napięciem 265 V – nadmienia Adriansen. Niespotykane jest, by zasilać billboard tej wielkości prądem o mocy 350 000 W.
„Coraz lepsze i lepsze”
Budowa billboardu trwała przez wiosnę i lato, pracowano głównie w weekendy, po północy. W sumie, wyświetlacz wymagał użycia 20 tirów, przewożących ponad 113 ton stali i urządzeń elektrycznych, nie wspominając o 12 milionach diod.
Był taki wielki, że instalatorzy potrzebowali pozwoleń na zamknięcie ulicy i użycie dźwigu, a jedyną porą, kiedy mogli prowadzić prace, był okres po północy – stwierdza Pappas. Niczego podobnego nigdy wcześniej nie robiono.
Inżynierowie z D3 LED twierdzą, że dziesięć lat temu o niczym podobnym nie można byłoby marzyć. Wtedy firma D3 LED wybudowała diodowy billboard dla ABC, który wykorzystywał mniej niż pół miliona diod przy mniejszej prędkości przesyłu danych. Pomysł odtwarzania filmów HD na 1500 m2 ekranie był czymś niewyobrażalnym.
Piętnaście lat temu, niebieska dioda kosztowała dolara – stwierdza Pappas. Sześć czy siedem lat temu nie było Ethernetu do tego typu zastosowań. Teraz diody kosztują ułamek tego co wcześniej i korzystamy z gigabitowego Ethernetu.
Następnym krokiem może być technologia bezprzewodowa – twierdzi Pappas. Przy rosnących prędkościach transmisji bezprzewodowej i ciągle spadających cenach diod, inżynierowie mogliby wykorzystać więcej urządzeń i nie musieliby się martwić o połączenia kablowe.
Stopień wyrafinowania jest dziś bardzo wysoki – twierdzi Pappas. Wiemy, że musimy utrzymać się w czołówce, bo wszystko będzie po prostu coraz lepsze i lepsze.
Garść danych
Znak dla Walgreens wyznacza nową jakość, jeśli chodzi o rozmiary i możliwości:
Liczba diod: 12 milionów
Całkowita waga: ponad 113 ton
Wysokość w najwyższym punkcie: 104 m
Powierzchnia: 1500 m2
Liczba modułów elektronicznych: 10 987
Nakrętki i śruby: pół miliona
Okablowanie: 26,7 km
Stal konstrukcyjna: 26,6 km
