平面丝织文物在展陈中的重点照明入射角度研究

冯 荟，翁 鸣

(浙江理工大学a.服装学院;b.材料与纺织学院，杭州310018)

丝织文物是珍贵的文化遗产，不仅为人们研究久远的文明提供物质信息，也是一种承载诸多文化特质的艺术品。出于对丝织文物的保护，使其尽量减少遭受光照的损害，其展陈光照设计是在低照度的博物馆光照环境中进行，根据GB/T 23863—2009《博物馆照明设计规范》的要求，对光照敏感的织绣品，其表面照度应小于等于50 lx［1］。因此在现行博物馆低照度的标准下，设计既满足丝织文物保护条件，又能体现展品特点、提高观众视觉感受力的照明模式，是丝织文物展陈光照设计中不可回避的问题。

本研究以大尺幅平面类丝织文物为研究对象，根据GB/T 23863—2009《博物馆照明设计规范》将尺寸≥100 cm的织物确定为大尺幅织物。探讨在重点照明模式中，大尺幅袍服、横幅、纵幅及方形丝织品的照明水平及视觉感受，以此为上述形态的丝织文物在悬挂展陈状态下筛选合适的照明模式。并通过运用图像“对比度”中的直方图［2］为评估方法，从客观角度评估大尺幅平面类丝织文物在重点照明模式中的视觉感受。通过以上两方面的分析，为博物馆大尺幅平面形态丝织品展陈光照设计提供参考。

1 平面形态丝织文物悬挂展陈中的重点光照试验

1.1 试验材料

以博物馆常规玻璃通柜为参考，自制试验展柜，长300 cm，宽100 cm，高280 cm，展柜内设置轨道射灯，MR16型卤素射灯(雷士照明有限公司)，光束角24°，数量4盏，灯间距50 cm。展柜、展品及灯具设置如图1所示。通过调光器(中山市彩东照明电子厂)调节灯具的照度，并以LX-1330B型数字式照度计(金达通仪器)测试展品表面的照度值。

图1 重点照明中的展柜、展品及灯具设置示意(θ为光线入射角)Fig.1 Schematic diagram of showcase，exhibit and lamp setting in accent lighting(θis light incident angle)

复制袍服形制，通袖长100 cm，衣长100 cm，如图2所示。试验中将袍服进行衣袖、衣身及整体袍服区域的划分，衣袖可对应大尺幅横幅丝织品，衣身可对应为大尺幅纵幅丝织品，整体袍服区域可对应为大尺幅方形丝织品。通过对不同划分区域的光照水平数据分析，可以得到大尺幅袍服、横幅、纵幅及方形丝织品的光照特点。

图2 袍服尺寸及袍服展陈中的区域划分Fig.2 Robe size and regional division in robe display

1.2 试验方法

根据以有文献关于大尺幅平面展品照射方式的研究［3］，将灯具与袍服之间的照射距离控制在大于展品1/3高度内，试验灯具与展品之间的距离确定为80 cm。重点照明的特点是光照高度集中于展品区域，在灯具性能、展示空间及展品陈列方式不变的情况下，该照明中对光照水平影响最大的是光线的入射角，光线入射角度的变化会造成展品表面受光面积的变化，从而导致明暗差异变化所形成的不同视觉效果。依据博物馆对丝织品的光照要求，光线的入射角θ＞45°，且避免垂直照射［5］，以此作为试验中光线入射角的调整范围，通过预试验，将光线入射角范围最终确定在50°～80°，试验中每间隔10°进行调整。在测试过程中，关闭实验室内门窗，减少杂散光源对展品的影响，分别在袍服纵向及横向方向，以矩阵方式［4］，每间距10 cm选取测试点，每个测试点反复测量3次，取3次测量后照度数据平均值作为最终结果。

试验中对袍服表面的光照水平分析从平均照度和照度均匀度两方面进行，平均照度是所取测试点照度总和与测试点数量之比，照度均匀度则是最小照度值E与平均照度值Eave之比。照度均匀度是一定距离范围内照度变化的情况，它决定了展品的亮度和视觉清晰度情况。实际上，绝对的照度均匀度是不可能达到的，通常要求达到E/Eave=1/1.2。目前各类博物馆的照明条件层次不齐，照度均匀度可扩展为1/1.2～1/3［6］，即0.83 ～0.33，平均照度值越低，展品表面光照分布越不均匀。根据GB/T23863—2009《博物馆照明设计规范》，尺寸≥100 cm的大尺幅平面展品，照度均匀度至少需达到0.4［1］。

2 结果与讨论

2.1 重点照明模式中的平面丝织文物悬挂展陈时的光照特点

在50°入射角情况下，袍服衣身平均照度值46.8 lx，照度均匀度0.53;衣袖平均照度值41.2 lx，照度均匀度0.63;袍服整体区域平均照度值41 lx，照度均匀度0.6。袍服的衣身、衣袖及袍服整体区域，平均照度值和照度均匀度都比较接近，这说明在该入射角下，袍服表面的光线中心与中心之外区域的光照水平接近，达到了较为均衡的状态。图3是袍服整体区域、衣袖及衣身等区域在重点照明模式中悬挂展陈状态下的平均照度及照度均匀度。

图3 重点照明中50°～80°入射角下袍服悬挂展陈的平均照度及照度均匀度Fig.3 Average illuminance and uniformity of illuminance of robe under the state of hanging display under 50°～80°incident angle in accent lighting

在60°入射角情况下，衣身平均照度值34.2 lx，照度均匀度0.43;衣袖平均照度值42.2 lx，照度均匀度0.71;袍服整体区域平均照度值34.9 lx，照度均匀度0.4。随着入射角的增大，袍服表面的光线中心区域向衣袖方向移动，衣袖区域的平均照度值增加。

70°入射角时衣身平均照度值29.5 lx，照度均匀度0.44;衣袖平均照度值49.3 lx，照度均匀度 0.81;袍服整体区域平均照度值34.1 lx，照度均匀度0.38。随着入射角的增加，光线中心区域之外的照度水平沿着衣身向下逐渐减弱，在衣身及袍服整体区域的末端达到最低值，与光线中心区域形成较大的反差。

在80°入射角情况下，衣身平均照度值13.2 lx，照度均匀度0.45;衣袖平均照度值22.4 lx，照度均匀度0.53;袍服整体区域平均照度值15.0 lx，照度均匀度0.4。在该入射角下，尽管袍服衣身及衣袖区域照度均匀度达到0.45及0.53，但是表面平均照度较低。

从该试验中可知，袍服形制的丝织品在重点照明设计中，当以悬挂方式展陈时，50°为光线最佳入射角，在该入射角下袍服整体、衣身、衣袖的平均照度值和照度均匀度均达到平衡的状态。

由此也可以推断，大尺幅方形、大尺幅纵幅丝织品在50°入射角度也有比较好的平均照度及照度均匀度。大尺幅横幅丝织品在入射角在60°～70°比较适合，尤其在70°入射角时，其平均照度值及照度均匀度都达到很好的水平。80°的入射角不适合作为重点照明设计中大尺幅平面丝织品的入射角方案。图4为重点照明中50°～80°入射角下的袍服悬挂展陈效果。

图4 重点照明中50°～80°入射角下的袍服悬挂展陈效果Fig.4 Hanging display effect of robe under 50°～80°incident angle in accent lighting

2.2 重点照明模式下平面丝织文物展陈视觉效果评价

采用图像“对比度”的评估方法来评价重点照明下悬挂展陈的平面丝织品的视觉感受。在运用“对比度”进行分析的过程中，图像像素大小同视觉区域中相应区域所呈现的平均亮度有关，用于分析像素亮度分布的直方图描述了亮度层级的统计方法。直方图的垂直坐标为像素的数量，范围从0(黑)～100%(白)，黑白范围在水平坐标上对应于计算机中的数值为0～255的亮度值。在低亮度视觉区域更多的像素点靠近0值，而在高亮度视觉区域中，像素点的位置靠近 255［2］。

根据2.1重点照明模式试验分析，在光线入射角50°、60°及70°的情况下，大尺幅袍服、横幅及大尺幅方形丝织品在可以取得比较均匀的光照分布，而80°光线入射角以上，上述丝织品的照度均匀度及平均照度都比较低，因此以下分析在光线入射角50°～70°的照明模式中进行。表1是袍服在重点照明中悬挂展陈状态下的亮度峰值变化。

表1 重点照明中袍服悬挂展陈亮度对比度图示Tab.1 Graphical representation of luminance contrast of robe under the state of hanging display in accent lighting

在光线50°～70°入射角状态下，袍服整体区域的亮度分布层级从低至高都有分布，但在最暗及最亮区域无分布，所呈现亮度层级分布区的峰值变化具有频繁起伏的层次感。50°入射角中亮度峰值起伏较频率且平缓，说明在这种光照下大尺幅袍服及方形丝织品视觉感受的亮度层次较为丰富，且不凸兀，视觉上能取得较为柔和的观赏效果。在60°及70°入射角下，低亮度区的亮度峰值与中亮度区域峰值之间的差异增加，且中、高亮度区的峰值较低，在70°入射角时更为明显。说明在这两种照明模式下大尺幅袍服及方形丝织品在观赏时视觉明亮程度低于50°入射，且丝织品表面的明暗反差要高于50°入射时的视觉感受。

袍服衣袖的亮度峰值主要集中于中等亮度区，低亮度区峰值缺失，高亮度区峰值低，这表明大尺幅横幅丝织品在该照明状态下，没有明显的明暗层次变化，对比协调，可以在中等亮度的视觉感受内取得较为柔和的视看效果。随着入射角度的增加，袍服衣袖区域的亮度峰值更加集中于中等亮度区，在70°入射角下尤其明显，这说明随着光线入射角的增加，衣袖区域的明暗层级对比越来越弱，视觉感受因明暗对比平缓而显得更为柔和。

袍服衣身区域亮度峰值明显集中于低亮度区，且该区域内的亮度层级变化较缓和，这也表明大尺幅纵幅丝织品在该照明模式下，处于低亮度视觉感受，明暗对比度较弱。随着光线入射角度的增加，低亮度区峰值形态更为尖锐，中亮度区及高亮度区基本缺失，视觉感受也随之模糊。

3 结语

大尺幅的袍服、方形及纵幅丝织品，在重点照明50°入射角条件，悬挂展陈状态各区域照明水平较高。大尺幅横幅类丝织品，在重点照明50°、60°、70°入射角条件的悬挂展陈状态都可以取得较高的照明水平，尤其以70°为最佳照明水平。横幅类丝织品外观形制特点是横向尺寸较大而纵向尺寸较小，因此在这种光照条件下，只要灯具数量能与其横向尺寸匹配，该类型的展品较容易获得较高的照明水平。

在重点照明模式丝织品的视觉效果评价中，悬挂展陈方式下，重点照明50°及60°入射角条件中袍服类、大尺幅方形，亮度分布层级从低亮度至高亮度均有分布，且明暗层次变化丰富，视觉感受均衡细腻。大尺幅横幅丝织品则处于高亮度视觉感受，无明显明暗对比，视觉感受明亮清晰。大尺幅纵幅丝织品则是处于低亮度视觉状态下的、有轻微明暗对比度的视觉效果。

［1］中华人民工和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB/T 23863—2009博物馆照明设计规范［S］.2009-05-04.The people's Repubic of China State Administration of Quality Supervision Inspection and quarantine，China National Standardization Mangagement Comminttee. GB/T2386—2009 Gode for Lighting Design of Museum［S］.2009-05-04.

［2］张昕.艺术博物馆视觉环境研究［D］.北京:清华大学，2005:155-159.ZGANG Xi.Study on Visual Environment of Art Museum［D］.Beijing:Tsinghua University，2005:155-159.

［3］胡国剑.博物馆和美术馆室内展陈光照方式研究［J］.照明工程学报，2009，20(4):27-32.HU Guojian.The research on lighting solutions of interior exhibit in museums and galleries［J］.Journal of Lighting Engineering，2009，20(4):27-32.

［4］苏晓萌.博物馆照明现状分析及改进设计研究［J］.中国电器照明，2009(8):7-11.SU Xiaomeng.Status quo analysis and improvement research on lighting designs for museums［J］.China Light ＆Lighting，2009(8):7-11.

［5］赵丰.博物馆纺织品保护技术手册［M］.北京:文物出版社，2009:127-132.ZHAO Feng.Preservation Technology Handbook of Museum Textile［M］.Beijing:Cultural Relics Publishing House，2009:127-132.

［6］魏永健.体育馆照明质量检测和设计的新方法［D］.天津:天津大学，2005:13.WEI Yongjian.New Methods of Quality Testing and Design of Sport Lighting［D］.Tianjin:Tianjin University，2005:13.