光塑空间：视觉需求与照明要素

胡国剑

按：展览馆光环境可以说是影响展陈效果最重要的物理要素，目前我国还没有一部关于展陈照明的理论专著。随着社会精神文明建设的进展，我国展览馆发展迅速，展陈空间形式多样化。在设计实践工作中，我们越来越多地接触到各种类型的展览馆，对展陈空间照明有了更加深入和细腻的体会。借助《画刊》杂志开辟的“展览之光”专栏，对美术馆与博物馆等展陈空间照明工作的重要性进行宣传，让大家更多地了解和重视它，理解照明设计是观众从感性认识上升到理性认识的媒介，是科学与艺术并重的技术。

经过六期专栏，我们从艺术到技术、从发展到现状、从理论到实践，与大家分享了展馆光环境设计的整体概况与主要理念。接下来我们将与大家更加具体深入地探讨展馆光环境，从各个细节了解展陈空间的照明需求。本期的主题是展陈空间视觉需求的照明要素。

1.展陈空间视觉需求

展览馆的光环境是形成场景视知觉的起点，并决定性地影响着视知觉环境。视知觉环境的形成过程是通过将光环境转换为视网膜图像，并形成刺激向大脑传送信息，大脑根据得到的原始信息进行解释、分类，并通过记忆和联想赋予含义，从而组成一个完整的模型，成为视知觉环境。

首先，视觉对外部环境进行感知时，对一个物体的认知存在视觉常性，即虽然视网膜获得的图像因为外部环境的改变，每时每刻都在发生着改变，但视觉对物体属性的感知稳定不变。视觉常性是通过大脑对于先前经验的记忆和联想后产生的新的视觉模型，建立在对所看的对象有足够经验的基础上，包括形状常性、色彩常性、尺寸常性和视亮度常性。因此，在展馆照明中，还原展品真实环境或者使用观众惯常接受的光环境，能够使观众对展品获得较为准确的视知觉。

其次，在展陈空间内，为了使观众清晰准确地建立对于展品的视知觉环境，光照属性必须准确地揭示与知觉特性密切相关的视觉属性。加里·汤姆森（Garry Thomson）将博物馆空间的视觉属性分为简单和复杂两大类，简单知觉包括视亮度、视觉清晰度、颜色观感等，复雜知觉包括兴趣感、形式感等。心理学家汤姆·科斯比特（Cornsweet T.N.）的研究表明，亮度和颜色作为视知觉最为重要的两个方面，在生理模型和心理物理数据之间存在关系。心理学家詹姆斯·吉布森（James J. Gibson）强调在作品展示时光照强度和光照方向对于视知觉模型建立的影响，尤其是对表面的材质和颜色的认知。克里斯托弗·卡特尔（Christopher Cuttle）将展陈空间视觉属性分为照明、知觉反应、光照水平、表面属性和光照图示。

因此，我们将光照水平、光照颜色、光照对比、光照方向这四个方面作为展陈空间光环境视觉需求的照明要素。

2.光照水平

作为一个空间视知觉的基本属性，环境光照水平决定了人们对于一个光环境最直接的判断，明亮或是昏暗，称为视亮度。当然，这种对于一个新的光环境的初始判断，会强烈地被进入这个空间前的光照水平所影响，这源于人类视觉细胞对于光线反应的适应性。并且由于人类视觉系统的杆状细胞和锥状细胞的分工，明视觉的适应要远远快于暗视觉的适应，当适应水平提升至3cd/m2以上时，锥状细胞逐渐活跃，适应速度大大加快。

在传统光源塑造的展陈空间光环境中，其产生的紫外辐射会与文物的表层涂料等产生光化学反应，从而引起褪色、开裂等后果；其产生的红外辐射对于展柜内的恒温恒湿条件带来巨大挑战。由于存在对于展品保护的光照要求，按照CIE颁布的标准，其表面照度不宜超过50lx，中国展陈品大多数都是对光敏感的文物，更应该严格遵守。为使文物在此照度条件下仍能成为视觉中心，展陈空间的整体环境照度需降低到更低值，过低的照度不仅引发人体的视觉疲劳，更会引发身体及心理疲劳。

随着LED光源的出现，其不含紫外以及红外的光谱使其在展陈照明的应用方面获得了突破性的进展。尽管目前并没有权威的标准来重新制定对于LED光环境下文物表面照度的限值，但由于不同的光谱分布，针对LED特有光谱对于文物光破坏的研究也相继展开。日本学者石井（Mie Ishii）等人做过一项关于白光LED对自然织物以及蓝色标准羊毛褪色影响的实验，并检验其作为博物馆光源的各方面性能。实验样品包括蓝色标准羊毛1-6级，22种对光线不同响应程度的染料染色而成的丝绸，实验使用的LED灯具采用了五种不同色温并涉及蓝光激发荧光粉和RGB混光这两种不同的发光模式。该实验对白光LED、荧光灯以及博物馆用荧光灯三种光源进行了测定，均显示白光LED比荧光灯对蓝色标准羊毛造成更小的褪色影响。但在天然染料的褪色影响上，博物馆专用荧光灯和LED光源不相上下，而其中对于黄色天然染料，LED光源会造成更大的褪色影响，因为LED光谱的峰值集中在400-500nm之间。国内针对LED曝光量特点的研究也在进行，相信不久的将来将会制定一套适用于LED的文物损伤测定标准，为实际工程实践提供指导和借鉴。

3.光照颜色

光源的颜色质量是一项综合性的评价，需考虑显色性、偏好度等多种因素。在过去数十年，国际照明学会1965年出版定义的显色指数（CRI）是评价颜色质量最常用的指数，它是指与参考照明体下的色表相比较，一个光源对于物体的色表产生的效果。

在展览馆照明中，需要更多地考虑还原色彩真实性并降低因人类视觉偏好而引起偏差的可能性。目前，用于展览馆的LED灯具都已达到较高的光效和良好的显色性（CRI≥90）。LED在提高某些颜色饱和度、从而增加人们偏好度方面有一定优势，在实际运用中可加以利用。如在商业照明中，提供白光普通照明的同时，在照射蓝色、黄绿色商品时，可增加其颜色饱和度，以提高商品吸引力。

但隨着LED研究的深入，CRI在评价LED显色性方面存在着诸多问题，如色空间不均匀、颜色样品数量少且饱和度过低等等，所以CRI无法反映光源显色性（即对被照物体的颜色还原性）的实际情况，更不能用以评价人们的偏好度。近年来美国国家标准技术研究所（NIST）的温迪·戴维斯（Wendy Davis）和小野义德（Yoshi Ohno）开发的色彩质量评价体系（Color Quality Scale，CQS）与视觉评价密切相关，并指出了人眼的视觉机制以及人们喜爱的显色性能，能更准确地传达出白光的色质，并能更好地识别出颜色（如肤色、木质）中的红色成分，但其可靠性仍待更多实验验证。与此同时，CIE也在对CRI进行重新定义，新的计算方法也在研究日程当中。

4.亮度对比和照度对比

展览馆的展品作为供公众欣赏的对象，必然需要成为展陈空间的视觉中心。在明视觉条件下，人的视觉器官辨认外界物体的敏锐程度称为视敏度，影响视敏度的因素很多，受视角、光照水平以及对比度等影响。在视知觉理论的应用里主要在于后两者的研究，物体的照明水平提高，视敏度也增加。在一定照明水平上，物体与背景的对比度增加，视敏度也随之提高，但当光照水平达到一定的临界值后，继续增加照度值，视敏度的提高速度会减慢。“平原陡坡”是视觉效能模型的一大特点，其核心就是高对比度、高照度、大尺寸的细节，这三个因素可保证视觉作业维持在良好且平稳的状态，否则可能导致其急剧下降。

在展陈照明设计中，需注意让展品与其背景在亮度上形成对比，使展品具有良好的视敏度的同时，应避免形成眩光，特别需要避免在展品的玻璃柜体或者玻璃镜框上出现眩光。在使用传统光源做展柜照明时，因其体积大、散热多的技术原因，对于小型展柜多设为柜外照明，易引起眩光问题。如采用LED灯具，其体积小、散热少等技术优势可使其安装在展柜内部，避免因展柜玻璃镜面反射引起的眩光问题。

虽然亮度对比和照度对比都成为视知觉理论中用于在空间中评价是否突出某个个体的衡量方法，但需注意的是某些反射率极低的展品如青铜器等，其亮度必然比其白色背景低，即使展品的照度已远超过背景。但事实上人们还是会关注青铜器而非白色的背景布，这受到一个视觉常性的影响。

5.光照方向

在展览馆照明设计中，当确定了光照水平和色温等方面后，光照方向就成了表现展品特点的重要手段，尤其在立体展陈品体现立体感方面，光源与展陈品的相对位置决定了直接光照的强度和方向。虽然展馆多以陈列平面视觉作品为主，但近年来雕塑、装置作品等立体展品也成了重要的展陈部分。所以，在对展陈空间光环境的考量中，也需要考虑立体展品的光环境塑造。

在对照明光环境进行主观描述时，需区分光照锐度和光流。这涉及三类光照形式：阴面形式、高光形式和阴影形式。其中，阴面形式用光流进行描述，而高光和影子边缘的清晰程度，则被定义为光照锐度。物理学家安德里亚·格什恩（A. Gershun ）提供了一种可研究光照实心体的数学方法——光照矢量法。基于这个方法，卡特尔提出用球中球模型来研究矢量/标量比与环境光场的关系。泰勒（Taylor L.）等人做了在日光灯和白炽灯提供的光环境下关于一个球体和一个立方体这两种立体展品的视觉喜好实验。海格（Hager F.）做过三个几何形体在三种照明情景下的实验。他发现立体感的重要影响因素有：阴影的长度、对比度、构成等。其中阴影的长度、对比度最为重要。这些因素都与发光体的特性（点、线、面以及数量）、方向、强度、环境亮度以及被照物的反射率和背景有关。杨公侠针对中国展陈品，把方向性照明的方位角、高度角和矢量/标量比作为主要的照明变量，采用语义差别量表法进行主观评价，确定适宜的立体感以及达到这种要求的照明条件。

随着LED光源的技术革新，展馆的展陈照明方式产生了巨大的改变。因其体积小、表面散热少、无紫外及红外波长等特点，可被大量应用在柜内照明。对于独立柜立体展陈品，可采用在柜体上部四角布置LED投射灯具或柜体顶部布置LED并附以格栅作为主要照明光源，在底部四角布置小型LED投射灯具作为塑造立体感的补充光源。对于水平平面展品，可在侧面暗藏LED灯带进行照明，可避免传统光源从展厅顶部照射形成的眩光及阴影。

参考文献

[1]杨公侠，《视觉与视觉环境》，同济大学出版社，2002年版。

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