夜間商業(yè)標(biāo)識(shí)對行人視覺舒適度的潛在影響因素

孟瑩瑩，李 健，楊 彪

(哈爾濱工業(yè)大學(xué)(深圳)建筑學(xué)院，廣東 深圳 518055)

引言

夜景照明、戶外商業(yè)照明等構(gòu)成了現(xiàn)代大都市的重要元素，活躍的商品經(jīng)濟(jì)帶來了戶外廣告業(yè)的極大繁榮，但由于商業(yè)廣告標(biāo)識(shí)的使用時(shí)間和使用頻率的增加，環(huán)境問題也逐漸暴露出來，如亮度過高所帶來的能源浪費(fèi)、眩光和光污染問題等。國內(nèi)外照明標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范[1-15]中，對戶外廣告照明參數(shù)的選取存在明顯的不一致性，如表1所示。

表1 國內(nèi)外戶外廣告照明標(biāo)準(zhǔn)

有學(xué)者針對夜間商業(yè)標(biāo)識(shí)影響視覺舒適度潛在參數(shù)進(jìn)行研究，但大多數(shù)研究只是探討公路兩側(cè)的電子廣告牌造成駕駛員的視覺污染。Zalesinska[16]通過在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬真實(shí)道路的情況，判斷駕駛員的反應(yīng)速度，探討廣告牌的大小、亮度以及駕駛員觀看時(shí)所處的位置對駕駛?cè)说囊曈X影響。夏軍[17]的研究問題是高亮度LED顯示屏對駕駛員造成的視覺影響，將高亮度顯示屏的光源直接定義為眩光，通過失能眩光閾值增量和不舒適眩光等級來衡量。姚夢明等[18]在2013年研究道路照明舒適度因素時(shí)，將平均亮度、縱向均勻度、環(huán)境比、不舒適眩光、光源色溫和顯色性選定為道路照明舒適度的評價(jià)指標(biāo)。劉剛等[19]在研究天津城市道路交匯區(qū)LED大型顯示屏對駕駛員造成的視覺影響時(shí)，主要針對顯示屏的亮度、所在區(qū)域的環(huán)境背景亮度值等指標(biāo)進(jìn)行主觀評價(jià)。蔡建奇等[20]在研究中得出400 cd/m2可以作為大尺寸LED顯示屏的推薦亮度。但是對于駕駛員視覺需求的結(jié)果是否為行人所需求的，我們還不得而知。

還有學(xué)者針對LED顯示屏眩光污染的影響參數(shù)開展研究。高成康等[21]在沈陽市選取六個(gè)有代表性區(qū)域進(jìn)行LED顯示屏的光污染狀況監(jiān)測。通過測量夜間LED屏幕的光污染情況，分析影響夜間光污染的主要因素。結(jié)果表明光污染主要影響因素是距離和角度，環(huán)境光照、LED屏幕面積、照度等對LED光污染也有直接影響。楊洋[22]在做文獻(xiàn)綜述時(shí)發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)光源的眩光模型未將光源均勻性以及光譜納入考量，因此主要考慮了光源均勻性以及光譜兩種因素對視覺舒適的影響。劉鳴等[23]提出兩大類導(dǎo)致眩光污染的潛在影響指標(biāo)，分別是總體評價(jià)指標(biāo)(環(huán)境亮度分區(qū)、光色控制、區(qū)域間距控制、上射光比例、熄燈時(shí)間、亮度平衡)和監(jiān)測技術(shù)指標(biāo)(照度、光源閃爍度、有效光照區(qū)域、照射時(shí)間、眩光控制水平、天頂亮度)。在一項(xiàng)研究動(dòng)態(tài)干擾光對人的視覺、心理、情緒影響的實(shí)驗(yàn)[24]中，距離、背景亮度和刺激目標(biāo)三種因素的變化來確定動(dòng)態(tài)光的干擾情況，結(jié)果表明影響被試總干擾評價(jià)水平的實(shí)驗(yàn)因素次序?yàn)橐暯?、刺激速度與背景亮度。

關(guān)于商業(yè)區(qū)商業(yè)標(biāo)識(shí)對行人造成的視覺污染的研究相對較少。Lin等[25]為了評估LED廣告牌對閃爍眩光和視覺舒適性的影響，通過改變閃爍頻率、面板亮度、視角視差和環(huán)境照明等四個(gè)因素的參數(shù)等級設(shè)計(jì)了A、B1、B2、C四個(gè)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明閃爍頻率、亮度和視角視差是影響夜間LED廣告牌閃爍眩光和視覺舒適性的關(guān)鍵因素，且亮度和視角視差兩因素之間相互影響。袁有無[26]在研究城市戶外LED顯示屏亮度與設(shè)置評價(jià)研究中，將評價(jià)指標(biāo)分為三種。一種是亮度適宜度評價(jià)指標(biāo)：表面亮度、表面亮度與背景亮度對比、表面亮度與環(huán)境亮度對比、亮度瞬時(shí)變化；第二種是設(shè)置適應(yīng)度評價(jià)指標(biāo)：設(shè)置空間布局、設(shè)置空間位置、設(shè)置單塊面積；第三種是視覺整體意象指標(biāo)。這些研究中提出的造成視覺污染的商業(yè)廣告標(biāo)識(shí)技術(shù)參數(shù)各不相同，較難確定到底是哪些參數(shù)導(dǎo)致了視覺污染。

綜上所述，商業(yè)標(biāo)識(shí)是構(gòu)成城市形象和商業(yè)景觀的重要構(gòu)成部分，不當(dāng)?shù)纳虡I(yè)照明所產(chǎn)生的光污染會(huì)對行人造成視覺不舒適。本研究的目的是在已有文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，通過實(shí)地調(diào)研和測量分析，進(jìn)一步篩選出夜間商業(yè)標(biāo)識(shí)對行人視覺舒適度的潛在影響因素。文獻(xiàn)[16-26]中提出的潛在影響因素總結(jié)見表2。

表2 影響視覺舒適度的潛在因素

1 實(shí)地調(diào)研

1.1 商業(yè)街道選取

根據(jù)《深圳市城市照明專項(xiàng)規(guī)劃》(2013—2020)[27]的照明區(qū)域分類,從深圳市十個(gè)行政區(qū)的商業(yè)區(qū)中選取調(diào)研區(qū)域,如圖1所示。為了保證實(shí)驗(yàn)選點(diǎn)的樣本質(zhì)量，采用分層抽樣的方法，盡量從每個(gè)行政區(qū)中各選出一個(gè)商業(yè)區(qū)作為樣本。且選擇的商業(yè)區(qū)樣本特點(diǎn)是應(yīng)至少擁有一條長度大于100 m的街道上有大于或等于100個(gè)商業(yè)標(biāo)識(shí)。

圖1 深圳市城市照明專項(xiàng)規(guī)劃中的商業(yè)照明區(qū)域Fig.1 Commercial lighting area in Shenzhen urban lighting planning

針對隨機(jī)選取的商業(yè)照明區(qū)進(jìn)行實(shí)地踏勘，確定隨機(jī)選取的區(qū)域是否符合調(diào)研要求。踏勘結(jié)果發(fā)現(xiàn)光明區(qū)、龍華區(qū)的商業(yè)照明區(qū)不符合要求，因此在選點(diǎn)的附近重新選取。鹽田區(qū)、坪山區(qū)和大鵬新區(qū)的商業(yè)照明區(qū)不符合要求，因此在經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的南山區(qū)內(nèi)重新選取兩個(gè)照明商業(yè)區(qū)。最后確定九個(gè)商業(yè)照明區(qū)域，分別是南山區(qū)海岸城、福田區(qū)華強(qiáng)北步行街、羅湖區(qū)東門商圈、寶安區(qū)沙井商圈、龍華區(qū)一方天地、光明區(qū)公明商圈、龍崗區(qū)萬科里、南山區(qū)萬象天地、南山區(qū)海上世界。九個(gè)商業(yè)區(qū)的目標(biāo)街道行走路徑如圖2所示。

圖2 九條商業(yè)街道的行走路徑圖Fig.2 Walk path of nine streets in commercial lighting area

1.2 篩選商業(yè)標(biāo)識(shí)

實(shí)驗(yàn)邀請十個(gè)被試者參與每條街道的實(shí)地調(diào)研，平均年齡在23歲左右。實(shí)驗(yàn)人員要求被試者們在指定地點(diǎn)集合，現(xiàn)場分發(fā)調(diào)研任務(wù)說明書和街道地圖。實(shí)驗(yàn)開始前，被試者的任務(wù)需要明確調(diào)研街道的行走路徑，熟悉步行路線。實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，被試者需按照地圖上標(biāo)注的行走路徑進(jìn)行行走觀測，互相之間禁止交流，自由選擇出他們直觀感受到2個(gè)明顯舒適和2個(gè)明顯不舒適的商業(yè)標(biāo)識(shí)，之后再回到起始點(diǎn)集合。并將所選擇的商業(yè)標(biāo)識(shí)所處的地理位置標(biāo)記在地圖上，將所選擇的商業(yè)標(biāo)識(shí)照片發(fā)給實(shí)驗(yàn)人員。

1.3 戶外測量

根據(jù)被試者選擇的商業(yè)標(biāo)識(shí)，實(shí)驗(yàn)人員需在9條商業(yè)街道上，測量這些商業(yè)標(biāo)識(shí)的影響因素的參數(shù)值。在街道上布置商業(yè)標(biāo)識(shí)的測量點(diǎn)方案時(shí)，考慮到人流量最大區(qū)域和測量點(diǎn)與商業(yè)標(biāo)識(shí)的夾角等問題，將測量點(diǎn)盡量選在距離商業(yè)標(biāo)識(shí)人流量最多的人行道上且正對商業(yè)標(biāo)識(shí)拍攝，應(yīng)最大化避開樹木的遮擋。實(shí)驗(yàn)人員將三腳架調(diào)整在1.5 m的測量高度，固定好單反相機(jī)和成像亮度計(jì)，拍攝時(shí)應(yīng)盡量保證相機(jī)和成像亮度計(jì)拍攝的標(biāo)識(shí)所占拍攝畫面的比例一致。測量過程中使用成像亮度計(jì)拍攝商業(yè)標(biāo)識(shí)的亮度分布圖，單反相機(jī)記錄色度照片，照度計(jì)測量周圍環(huán)境照度指標(biāo)。

1.4 不規(guī)則標(biāo)識(shí)的亮度計(jì)算方法

成像亮度計(jì)所拍攝的亮度分布圖可以用ProMetric軟件進(jìn)行分析，但只能直接分析像素亮度，如若分析場景內(nèi)的商業(yè)標(biāo)識(shí)亮度、商業(yè)標(biāo)識(shí)背景亮度需要自行劃分區(qū)域。商業(yè)標(biāo)識(shí)背景亮度計(jì)算方法如下：采用多個(gè)選框?qū)⒎巧虡I(yè)標(biāo)識(shí)部分勾選，多個(gè)選框區(qū)域的亮度平均值即為背景AVG亮度，而背景MIN/MAX亮度可直接比較。商業(yè)標(biāo)識(shí)亮度計(jì)算方法如下：如若商業(yè)標(biāo)識(shí)為規(guī)則形狀，框選標(biāo)識(shí)區(qū)域后軟件可以直接計(jì)算亮度值，但大多數(shù)的商業(yè)標(biāo)識(shí)是由英文、中文或者數(shù)字構(gòu)成的，若直接框選，測量平均亮度時(shí)會(huì)產(chǎn)生誤差，如圖3(左)所示。為了消除誤差，應(yīng)對英文、中文和數(shù)字等標(biāo)識(shí)進(jìn)行選點(diǎn)取值，如圖3(右)所示。多個(gè)選點(diǎn)的亮度平均值即為背景AVG亮度，而背景MIN/MAX亮度可直接比較。

圖3 不規(guī)則商業(yè)標(biāo)識(shí)的亮度測量與計(jì)算方法Fig.3 Measuring and calculating method of luminance for irregular commercial signage

2 舒適/不舒適照片庫

為保證舒適度認(rèn)同的一致性，確定至少兩人選擇的商業(yè)標(biāo)識(shí)作為實(shí)地測量的對象。統(tǒng)計(jì)所有街道上商業(yè)標(biāo)識(shí)的選擇結(jié)果，共計(jì)360個(gè)商業(yè)標(biāo)識(shí)。其中至少兩人選擇的商業(yè)標(biāo)識(shí)有70個(gè)，排除掉有爭議(既有人認(rèn)為舒適又有人認(rèn)為不舒適)的兩個(gè)，一致認(rèn)為舒適的有36個(gè)，不舒適的有32個(gè)，并將其作為光色和照明等參數(shù)實(shí)地測量的對象。舒適類商業(yè)標(biāo)識(shí)如圖4所示，不舒適類商業(yè)標(biāo)識(shí)如圖5所示。

圖4 舒適類商業(yè)標(biāo)識(shí)(36個(gè))Fig.4 The comfortable commercial signage (36)

圖5 不舒適類商業(yè)標(biāo)識(shí)(32個(gè))Fig.5 The uncomfortable commercial signage (32)

3 數(shù)據(jù)分析

從商業(yè)標(biāo)識(shí)和商業(yè)標(biāo)識(shí)與周圍環(huán)境關(guān)系這兩個(gè)方面來進(jìn)行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析。

3.1 商業(yè)標(biāo)識(shí)

對舒適和不舒適的商業(yè)標(biāo)識(shí)的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行對比分析，可以得到潛在的舒適度影響因素。將商業(yè)標(biāo)識(shí)平均亮度值、最小亮度值、最大亮度和亮度對比值(MAX/MIN)與視覺舒適度(舒適/不舒適)進(jìn)行獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)，結(jié)果見表3。

表3 獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)結(jié)果

商業(yè)標(biāo)識(shí)平均亮度值、最小亮度值、亮度對比值(MAX/MIN)與視覺舒適度(舒適/不舒適)獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)的結(jié)果接受原假設(shè)(p>0.05)，表明商業(yè)標(biāo)識(shí)自身亮度值與舒適度沒有顯著相關(guān)性。商業(yè)標(biāo)識(shí)最大亮度值與視覺舒適度進(jìn)行獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)，分析結(jié)果反對原假設(shè)(p<0.05)，表明商業(yè)標(biāo)識(shí)最大亮度值與舒適度存在顯著相關(guān)性。

考慮商業(yè)標(biāo)識(shí)顏色這一潛在因素，36個(gè)舒適類商業(yè)標(biāo)識(shí)中有28個(gè)(78%)為白色，32個(gè)不舒適類商業(yè)標(biāo)識(shí)中有13個(gè)(41%)為彩色或藍(lán)色，如表4所示。這兩個(gè)比例表明，白色商業(yè)標(biāo)識(shí)更有可能引起視覺舒適，彩色和藍(lán)色商業(yè)標(biāo)識(shí)可能導(dǎo)致視覺不舒適。

表4 舒適類和不舒適類商業(yè)標(biāo)識(shí)中顏色比例

在統(tǒng)計(jì)商業(yè)標(biāo)識(shí)的技術(shù)參數(shù)時(shí)，除了亮度最大值和顏色影響因素之外，還發(fā)現(xiàn)亮度不均勻、動(dòng)態(tài)和視覺分辨率也是潛在影響視覺不舒適的因素。不舒適類商業(yè)標(biāo)識(shí)中37.5%存在標(biāo)識(shí)亮度不均勻(亮度均勻度<80%)的問題，而在舒適類商業(yè)標(biāo)識(shí)中僅有5%。這表明亮度不均勻可能是導(dǎo)致視覺不舒適的潛在因素。類似地，不舒適商業(yè)標(biāo)識(shí)中31.2%的商業(yè)標(biāo)識(shí)為動(dòng)態(tài)，而舒適類中僅有3%。這表明動(dòng)態(tài)問題也可能是導(dǎo)致視覺不舒適的潛在因素。有的LED顯示屏點(diǎn)間距較大(5mm+)，距離較近觀察的話，會(huì)呈現(xiàn)內(nèi)容不清晰的情況[14]。其中這種類型商業(yè)標(biāo)識(shí)占不舒適類商業(yè)標(biāo)識(shí)中的34.3%，而在舒適類商業(yè)標(biāo)識(shí)中僅有5%。說明像素較低、發(fā)光源間隔較大的商業(yè)標(biāo)識(shí)會(huì)導(dǎo)致行人視覺分辨率降低，引起行人視覺不舒適。

3.2 商業(yè)標(biāo)識(shí)與周圍環(huán)境的關(guān)系

對舒適和不舒適的商業(yè)標(biāo)識(shí)的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行對比分析，可以得到潛在的舒適度影響因素。將環(huán)境平均照度、環(huán)境平均亮度、標(biāo)識(shí)背景亮度、標(biāo)識(shí)平均亮度與背景平均亮度比、標(biāo)識(shí)平均亮度與環(huán)境平均亮度比、環(huán)境亮度比(MAX/MIN)與視覺舒適度(舒適/不舒適)進(jìn)行獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)，結(jié)果見表5。

表5 獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)結(jié)果

將環(huán)境平均照度、環(huán)境平均亮度、標(biāo)識(shí)背景亮度、標(biāo)識(shí)平均亮度與環(huán)境平均亮度比與視覺舒適度進(jìn)行獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)，分析均結(jié)果接受原假設(shè)(p>0.05)，表明這四個(gè)潛在影響因素與舒適度沒有顯著相關(guān)性。標(biāo)識(shí)平均亮度與背景平均亮度比和環(huán)境亮度比(MAX/MIN)與視覺舒適度進(jìn)行獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)，分析結(jié)果反對原假設(shè)(p<0.05)，表明這兩個(gè)潛在影響因素與舒適度存在顯著相關(guān)性。

綜上所述，商業(yè)標(biāo)識(shí)最大亮度值、標(biāo)識(shí)平均亮度與背景平均亮度比和環(huán)境亮度比(MAX/MIN)與視覺舒適度進(jìn)行獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)，顯著性均小于0.05。除了以上三個(gè)因素的統(tǒng)計(jì)結(jié)果之外，其他潛在影響因素的統(tǒng)計(jì)結(jié)果也具有一定的參考價(jià)值。比如舒適類商業(yè)標(biāo)識(shí)中78%為白色商業(yè)標(biāo)識(shí)，5%的商業(yè)標(biāo)識(shí)亮度不均勻，3%的商業(yè)標(biāo)識(shí)處于閃爍狀態(tài)，5%的商業(yè)標(biāo)識(shí)存在視覺分辨率較低問題；而不舒適類商業(yè)標(biāo)識(shí)中41%為彩色和藍(lán)色，37.5%商業(yè)標(biāo)識(shí)亮度不均勻，31.2%的不舒適商業(yè)標(biāo)識(shí)存在動(dòng)態(tài)問題。且視覺分辨率較低的商業(yè)標(biāo)識(shí)占34.3%。以上統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)均可表明顏色、亮度不均勻、頻閃和視覺分辨率也是潛在影響視覺不舒適的因素。統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果如表6所示。

表6 影響視覺舒適度的潛在因素結(jié)果

4 結(jié)論

本研究主要采用實(shí)地調(diào)研的方法，首先在商業(yè)照明區(qū)內(nèi)隨機(jī)選擇出9條商業(yè)街道，分別由十個(gè)被試者在商業(yè)街上行走觀測，自由主觀選擇出2個(gè)舒適和2個(gè)不舒適的商業(yè)標(biāo)識(shí)。從所得360個(gè)商業(yè)標(biāo)識(shí)中篩選出至少有兩人一致認(rèn)為其舒適(36個(gè))或不舒適(32個(gè))的，并將其作為光色和照明等參數(shù)實(shí)地測量的對象。在實(shí)地測量過程中使用成像亮度計(jì)拍攝商業(yè)標(biāo)識(shí)亮度照片及相關(guān)軟件記錄亮度信息，單反相機(jī)記錄色度照片，照度計(jì)測量周圍環(huán)境照度指標(biāo)。分析商業(yè)標(biāo)識(shí)影響因素的技術(shù)參數(shù)與視覺舒適度之間的顯著性，判斷出商業(yè)標(biāo)識(shí)影響行人視覺舒適度的潛在因素。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，商業(yè)標(biāo)識(shí)平均亮度、最小亮度、亮度對比度、環(huán)境平均照度、環(huán)境平均亮度以及標(biāo)識(shí)平均亮度與環(huán)境平均亮度比對行人視覺舒適度沒有影響，而最大亮度、亮度均勻度、顏色、動(dòng)態(tài)、標(biāo)識(shí)內(nèi)容清晰度、標(biāo)識(shí)平均亮度與背景平均亮度比和環(huán)境亮度比是影響視覺舒適的因素。如若在戶外設(shè)立商業(yè)標(biāo)識(shí)，應(yīng)控制商業(yè)標(biāo)識(shí)的合理亮度，盡量減小與周圍環(huán)境的亮度對比度。