光塑空間：視覺需求與照明要素

胡國劍

按：展覽館光環(huán)境可以說是影響展陳效果最重要的物理要素，目前我國還沒有一部關(guān)于展陳照明的理論專著。隨著社會(huì)精神文明建設(shè)的進(jìn)展，我國展覽館發(fā)展迅速，展陳空間形式多樣化。在設(shè)計(jì)實(shí)踐工作中，我們?cè)絹碓蕉嗟亟佑|到各種類型的展覽館，對(duì)展陳空間照明有了更加深入和細(xì)膩的體會(huì)。借助《畫刊》雜志開辟的“展覽之光”專欄，對(duì)美術(shù)館與博物館等展陳空間照明工作的重要性進(jìn)行宣傳，讓大家更多地了解和重視它，理解照明設(shè)計(jì)是觀眾從感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)的媒介，是科學(xué)與藝術(shù)并重的技術(shù)。

經(jīng)過六期專欄，我們從藝術(shù)到技術(shù)、從發(fā)展到現(xiàn)狀、從理論到實(shí)踐，與大家分享了展館光環(huán)境設(shè)計(jì)的整體概況與主要理念。接下來我們將與大家更加具體深入地探討展館光環(huán)境，從各個(gè)細(xì)節(jié)了解展陳空間的照明需求。本期的主題是展陳空間視覺需求的照明要素。

1.展陳空間視覺需求

展覽館的光環(huán)境是形成場(chǎng)景視知覺的起點(diǎn)，并決定性地影響著視知覺環(huán)境。視知覺環(huán)境的形成過程是通過將光環(huán)境轉(zhuǎn)換為視網(wǎng)膜圖像，并形成刺激向大腦傳送信息，大腦根據(jù)得到的原始信息進(jìn)行解釋、分類，并通過記憶和聯(lián)想賦予含義，從而組成一個(gè)完整的模型，成為視知覺環(huán)境。

首先，視覺對(duì)外部環(huán)境進(jìn)行感知時(shí)，對(duì)一個(gè)物體的認(rèn)知存在視覺常性，即雖然視網(wǎng)膜獲得的圖像因?yàn)橥獠凯h(huán)境的改變，每時(shí)每刻都在發(fā)生著改變，但視覺對(duì)物體屬性的感知穩(wěn)定不變。視覺常性是通過大腦對(duì)于先前經(jīng)驗(yàn)的記憶和聯(lián)想后產(chǎn)生的新的視覺模型，建立在對(duì)所看的對(duì)象有足夠經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，包括形狀常性、色彩常性、尺寸常性和視亮度常性。因此，在展館照明中，還原展品真實(shí)環(huán)境或者使用觀眾慣常接受的光環(huán)境，能夠使觀眾對(duì)展品獲得較為準(zhǔn)確的視知覺。

其次，在展陳空間內(nèi)，為了使觀眾清晰準(zhǔn)確地建立對(duì)于展品的視知覺環(huán)境，光照屬性必須準(zhǔn)確地揭示與知覺特性密切相關(guān)的視覺屬性。加里·湯姆森（Garry Thomson）將博物館空間的視覺屬性分為簡單和復(fù)雜兩大類，簡單知覺包括視亮度、視覺清晰度、顏色觀感等，復(fù)雜知覺包括興趣感、形式感等。心理學(xué)家湯姆·科斯比特（Cornsweet T.N.）的研究表明，亮度和顏色作為視知覺最為重要的兩個(gè)方面，在生理模型和心理物理數(shù)據(jù)之間存在關(guān)系。心理學(xué)家詹姆斯·吉布森（James J. Gibson）強(qiáng)調(diào)在作品展示時(shí)光照強(qiáng)度和光照方向?qū)τ谝曋X模型建立的影響，尤其是對(duì)表面的材質(zhì)和顏色的認(rèn)知?？死锼雇懈ァたㄌ貭枺–hristopher Cuttle）將展陳空間視覺屬性分為照明、知覺反應(yīng)、光照水平、表面屬性和光照?qǐng)D示。

因此，我們將光照水平、光照顏色、光照對(duì)比、光照方向這四個(gè)方面作為展陳空間光環(huán)境視覺需求的照明要素。

2.光照水平

作為一個(gè)空間視知覺的基本屬性，環(huán)境光照水平?jīng)Q定了人們對(duì)于一個(gè)光環(huán)境最直接的判斷，明亮或是昏暗，稱為視亮度。當(dāng)然，這種對(duì)于一個(gè)新的光環(huán)境的初始判斷，會(huì)強(qiáng)烈地被進(jìn)入這個(gè)空間前的光照水平所影響，這源于人類視覺細(xì)胞對(duì)于光線反應(yīng)的適應(yīng)性。并且由于人類視覺系統(tǒng)的桿狀細(xì)胞和錐狀細(xì)胞的分工，明視覺的適應(yīng)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于暗視覺的適應(yīng)，當(dāng)適應(yīng)水平提升至3cd/m2以上時(shí)，錐狀細(xì)胞逐漸活躍，適應(yīng)速度大大加快。

在傳統(tǒng)光源塑造的展陳空間光環(huán)境中，其產(chǎn)生的紫外輻射會(huì)與文物的表層涂料等產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng)，從而引起褪色、開裂等后果；其產(chǎn)生的紅外輻射對(duì)于展柜內(nèi)的恒溫恒濕條件帶來巨大挑戰(zhàn)。由于存在對(duì)于展品保護(hù)的光照要求，按照CIE頒布的標(biāo)準(zhǔn)，其表面照度不宜超過50lx，中國展陳品大多數(shù)都是對(duì)光敏感的文物，更應(yīng)該嚴(yán)格遵守。為使文物在此照度條件下仍能成為視覺中心，展陳空間的整體環(huán)境照度需降低到更低值，過低的照度不僅引發(fā)人體的視覺疲勞，更會(huì)引發(fā)身體及心理疲勞。

隨著LED光源的出現(xiàn)，其不含紫外以及紅外的光譜使其在展陳照明的應(yīng)用方面獲得了突破性的進(jìn)展。盡管目前并沒有權(quán)威的標(biāo)準(zhǔn)來重新制定對(duì)于LED光環(huán)境下文物表面照度的限值，但由于不同的光譜分布，針對(duì)LED特有光譜對(duì)于文物光破壞的研究也相繼展開。日本學(xué)者石井（Mie Ishii）等人做過一項(xiàng)關(guān)于白光LED對(duì)自然織物以及藍(lán)色標(biāo)準(zhǔn)羊毛褪色影響的實(shí)驗(yàn)，并檢驗(yàn)其作為博物館光源的各方面性能。實(shí)驗(yàn)樣品包括藍(lán)色標(biāo)準(zhǔn)羊毛1-6級(jí)，22種對(duì)光線不同響應(yīng)程度的染料染色而成的絲綢，實(shí)驗(yàn)使用的LED燈具采用了五種不同色溫并涉及藍(lán)光激發(fā)熒光粉和RGB混光這兩種不同的發(fā)光模式。該實(shí)驗(yàn)對(duì)白光LED、熒光燈以及博物館用熒光燈三種光源進(jìn)行了測(cè)定，均顯示白光LED比熒光燈對(duì)藍(lán)色標(biāo)準(zhǔn)羊毛造成更小的褪色影響。但在天然染料的褪色影響上，博物館專用熒光燈和LED光源不相上下，而其中對(duì)于黃色天然染料，LED光源會(huì)造成更大的褪色影響，因?yàn)長ED光譜的峰值集中在400-500nm之間。國內(nèi)針對(duì)LED曝光量特點(diǎn)的研究也在進(jìn)行，相信不久的將來將會(huì)制定一套適用于LED的文物損傷測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)，為實(shí)際工程實(shí)踐提供指導(dǎo)和借鑒。

3.光照顏色

光源的顏色質(zhì)量是一項(xiàng)綜合性的評(píng)價(jià)，需考慮顯色性、偏好度等多種因素。在過去數(shù)十年，國際照明學(xué)會(huì)1965年出版定義的顯色指數(shù)（CRI）是評(píng)價(jià)顏色質(zhì)量最常用的指數(shù)，它是指與參考照明體下的色表相比較，一個(gè)光源對(duì)于物體的色表產(chǎn)生的效果。

在展覽館照明中，需要更多地考慮還原色彩真實(shí)性并降低因人類視覺偏好而引起偏差的可能性。目前，用于展覽館的LED燈具都已達(dá)到較高的光效和良好的顯色性（CRI≥90）。LED在提高某些顏色飽和度、從而增加人們偏好度方面有一定優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際運(yùn)用中可加以利用。如在商業(yè)照明中，提供白光普通照明的同時(shí)，在照射藍(lán)色、黃綠色商品時(shí)，可增加其顏色飽和度，以提高商品吸引力。

但隨著LED研究的深入，CRI在評(píng)價(jià)LED顯色性方面存在著諸多問題，如色空間不均勻、顏色樣品數(shù)量少且飽和度過低等等，所以CRI無法反映光源顯色性（即對(duì)被照物體的顏色還原性）的實(shí)際情況，更不能用以評(píng)價(jià)人們的偏好度。近年來美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所（NIST）的溫迪·戴維斯（Wendy Davis）和小野義德（Yoshi Ohno）開發(fā)的色彩質(zhì)量評(píng)價(jià)體系（Color Quality Scale，CQS）與視覺評(píng)價(jià)密切相關(guān)，并指出了人眼的視覺機(jī)制以及人們喜愛的顯色性能，能更準(zhǔn)確地傳達(dá)出白光的色質(zhì)，并能更好地識(shí)別出顏色（如膚色、木質(zhì)）中的紅色成分，但其可靠性仍待更多實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。與此同時(shí)，CIE也在對(duì)CRI進(jìn)行重新定義，新的計(jì)算方法也在研究日程當(dāng)中。

4.亮度對(duì)比和照度對(duì)比

展覽館的展品作為供公眾欣賞的對(duì)象，必然需要成為展陳空間的視覺中心。在明視覺條件下，人的視覺器官辨認(rèn)外界物體的敏銳程度稱為視敏度，影響視敏度的因素很多，受視角、光照水平以及對(duì)比度等影響。在視知覺理論的應(yīng)用里主要在于后兩者的研究，物體的照明水平提高，視敏度也增加。在一定照明水平上，物體與背景的對(duì)比度增加，視敏度也隨之提高，但當(dāng)光照水平達(dá)到一定的臨界值后，繼續(xù)增加照度值，視敏度的提高速度會(huì)減慢?！捌皆钙隆笔且曈X效能模型的一大特點(diǎn)，其核心就是高對(duì)比度、高照度、大尺寸的細(xì)節(jié)，這三個(gè)因素可保證視覺作業(yè)維持在良好且平穩(wěn)的狀態(tài)，否則可能導(dǎo)致其急劇下降。

在展陳照明設(shè)計(jì)中，需注意讓展品與其背景在亮度上形成對(duì)比，使展品具有良好的視敏度的同時(shí)，應(yīng)避免形成眩光，特別需要避免在展品的玻璃柜體或者玻璃鏡框上出現(xiàn)眩光。在使用傳統(tǒng)光源做展柜照明時(shí)，因其體積大、散熱多的技術(shù)原因，對(duì)于小型展柜多設(shè)為柜外照明，易引起眩光問題。如采用LED燈具，其體積小、散熱少等技術(shù)優(yōu)勢(shì)可使其安裝在展柜內(nèi)部，避免因展柜玻璃鏡面反射引起的眩光問題。

雖然亮度對(duì)比和照度對(duì)比都成為視知覺理論中用于在空間中評(píng)價(jià)是否突出某個(gè)個(gè)體的衡量方法，但需注意的是某些反射率極低的展品如青銅器等，其亮度必然比其白色背景低，即使展品的照度已遠(yuǎn)超過背景。但事實(shí)上人們還是會(huì)關(guān)注青銅器而非白色的背景布，這受到一個(gè)視覺常性的影響。

5.光照方向

在展覽館照明設(shè)計(jì)中，當(dāng)確定了光照水平和色溫等方面后，光照方向就成了表現(xiàn)展品特點(diǎn)的重要手段，尤其在立體展陳品體現(xiàn)立體感方面，光源與展陳品的相對(duì)位置決定了直接光照的強(qiáng)度和方向。雖然展館多以陳列平面視覺作品為主，但近年來雕塑、裝置作品等立體展品也成了重要的展陳部分。所以，在對(duì)展陳空間光環(huán)境的考量中，也需要考慮立體展品的光環(huán)境塑造。

在對(duì)照明光環(huán)境進(jìn)行主觀描述時(shí)，需區(qū)分光照銳度和光流。這涉及三類光照形式：陰面形式、高光形式和陰影形式。其中，陰面形式用光流進(jìn)行描述，而高光和影子邊緣的清晰程度，則被定義為光照銳度。物理學(xué)家安德里亞·格什恩（A. Gershun ）提供了一種可研究光照實(shí)心體的數(shù)學(xué)方法——光照矢量法?；谶@個(gè)方法，卡特爾提出用球中球模型來研究矢量/標(biāo)量比與環(huán)境光場(chǎng)的關(guān)系。泰勒（Taylor L.）等人做了在日光燈和白熾燈提供的光環(huán)境下關(guān)于一個(gè)球體和一個(gè)立方體這兩種立體展品的視覺喜好實(shí)驗(yàn)。海格（Hager F.）做過三個(gè)幾何形體在三種照明情景下的實(shí)驗(yàn)。他發(fā)現(xiàn)立體感的重要影響因素有：陰影的長度、對(duì)比度、構(gòu)成等。其中陰影的長度、對(duì)比度最為重要。這些因素都與發(fā)光體的特性（點(diǎn)、線、面以及數(shù)量）、方向、強(qiáng)度、環(huán)境亮度以及被照物的反射率和背景有關(guān)。楊公俠針對(duì)中國展陳品，把方向性照明的方位角、高度角和矢量/標(biāo)量比作為主要的照明變量，采用語義差別量表法進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)，確定適宜的立體感以及達(dá)到這種要求的照明條件。

隨著LED光源的技術(shù)革新，展館的展陳照明方式產(chǎn)生了巨大的改變。因其體積小、表面散熱少、無紫外及紅外波長等特點(diǎn)，可被大量應(yīng)用在柜內(nèi)照明。對(duì)于獨(dú)立柜立體展陳品，可采用在柜體上部四角布置LED投射燈具或柜體頂部布置LED并附以格柵作為主要照明光源，在底部四角布置小型LED投射燈具作為塑造立體感的補(bǔ)充光源。對(duì)于水平平面展品，可在側(cè)面暗藏LED燈帶進(jìn)行照明，可避免傳統(tǒng)光源從展廳頂部照射形成的眩光及陰影。

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