夜间商业标识对行人视觉舒适度的潜在影响因素

孟莹莹，李 健，杨 彪

(哈尔滨工业大学(深圳)建筑学院，广东 深圳 518055)

引言

夜景照明、户外商业照明等构成了现代大都市的重要元素，活跃的商品经济带来了户外广告业的极大繁荣，但由于商业广告标识的使用时间和使用频率的增加，环境问题也逐渐暴露出来，如亮度过高所带来的能源浪费、眩光和光污染问题等。国内外照明标准和规范[1-15]中，对户外广告照明参数的选取存在明显的不一致性，如表1所示。

表1 国内外户外广告照明标准

有学者针对夜间商业标识影响视觉舒适度潜在参数进行研究，但大多数研究只是探讨公路两侧的电子广告牌造成驾驶员的视觉污染。Zalesinska[16]通过在实验室内模拟真实道路的情况，判断驾驶员的反应速度，探讨广告牌的大小、亮度以及驾驶员观看时所处的位置对驾驶人的视觉影响。夏军[17]的研究问题是高亮度LED显示屏对驾驶员造成的视觉影响，将高亮度显示屏的光源直接定义为眩光，通过失能眩光阈值增量和不舒适眩光等级来衡量。姚梦明等[18]在2013年研究道路照明舒适度因素时，将平均亮度、纵向均匀度、环境比、不舒适眩光、光源色温和显色性选定为道路照明舒适度的评价指标。刘刚等[19]在研究天津城市道路交汇区LED大型显示屏对驾驶员造成的视觉影响时，主要针对显示屏的亮度、所在区域的环境背景亮度值等指标进行主观评价。蔡建奇等[20]在研究中得出400 cd/m2可以作为大尺寸LED显示屏的推荐亮度。但是对于驾驶员视觉需求的结果是否为行人所需求的，我们还不得而知。

还有学者针对LED显示屏眩光污染的影响参数开展研究。高成康等[21]在沈阳市选取六个有代表性区域进行LED显示屏的光污染状况监测。通过测量夜间LED屏幕的光污染情况，分析影响夜间光污染的主要因素。结果表明光污染主要影响因素是距离和角度，环境光照、LED屏幕面积、照度等对LED光污染也有直接影响。杨洋[22]在做文献综述时发现传统光源的眩光模型未将光源均匀性以及光谱纳入考量，因此主要考虑了光源均匀性以及光谱两种因素对视觉舒适的影响。刘鸣等[23]提出两大类导致眩光污染的潜在影响指标，分别是总体评价指标(环境亮度分区、光色控制、区域间距控制、上射光比例、熄灯时间、亮度平衡)和监测技术指标(照度、光源闪烁度、有效光照区域、照射时间、眩光控制水平、天顶亮度)。在一项研究动态干扰光对人的视觉、心理、情绪影响的实验[24]中，距离、背景亮度和刺激目标三种因素的变化来确定动态光的干扰情况，结果表明影响被试总干扰评价水平的实验因素次序为视角、刺激速度与背景亮度。

关于商业区商业标识对行人造成的视觉污染的研究相对较少。Lin等[25]为了评估LED广告牌对闪烁眩光和视觉舒适性的影响，通过改变闪烁频率、面板亮度、视角视差和环境照明等四个因素的参数等级设计了A、B1、B2、C四个实验。结果表明闪烁频率、亮度和视角视差是影响夜间LED广告牌闪烁眩光和视觉舒适性的关键因素，且亮度和视角视差两因素之间相互影响。袁有无[26]在研究城市户外LED显示屏亮度与设置评价研究中，将评价指标分为三种。一种是亮度适宜度评价指标：表面亮度、表面亮度与背景亮度对比、表面亮度与环境亮度对比、亮度瞬时变化；第二种是设置适应度评价指标：设置空间布局、设置空间位置、设置单块面积；第三种是视觉整体意象指标。这些研究中提出的造成视觉污染的商业广告标识技术参数各不相同，较难确定到底是哪些参数导致了视觉污染。

综上所述，商业标识是构成城市形象和商业景观的重要构成部分，不当的商业照明所产生的光污染会对行人造成视觉不舒适。本研究的目的是在已有文献的基础上，通过实地调研和测量分析，进一步筛选出夜间商业标识对行人视觉舒适度的潜在影响因素。文献[16-26]中提出的潜在影响因素总结见表2。

表2 影响视觉舒适度的潜在因素

1 实地调研

1.1 商业街道选取

根据《深圳市城市照明专项规划》(2013—2020)[27]的照明区域分类,从深圳市十个行政区的商业区中选取调研区域,如图1所示。为了保证实验选点的样本质量，采用分层抽样的方法，尽量从每个行政区中各选出一个商业区作为样本。且选择的商业区样本特点是应至少拥有一条长度大于100 m的街道上有大于或等于100个商业标识。

图1 深圳市城市照明专项规划中的商业照明区域Fig.1 Commercial lighting area in Shenzhen urban lighting planning

针对随机选取的商业照明区进行实地踏勘，确定随机选取的区域是否符合调研要求。踏勘结果发现光明区、龙华区的商业照明区不符合要求，因此在选点的附近重新选取。盐田区、坪山区和大鹏新区的商业照明区不符合要求，因此在经济比较发达的南山区内重新选取两个照明商业区。最后确定九个商业照明区域，分别是南山区海岸城、福田区华强北步行街、罗湖区东门商圈、宝安区沙井商圈、龙华区一方天地、光明区公明商圈、龙岗区万科里、南山区万象天地、南山区海上世界。九个商业区的目标街道行走路径如图2所示。

图2 九条商业街道的行走路径图Fig.2 Walk path of nine streets in commercial lighting area

1.2 筛选商业标识

实验邀请十个被试者参与每条街道的实地调研，平均年龄在23岁左右。实验人员要求被试者们在指定地点集合，现场分发调研任务说明书和街道地图。实验开始前，被试者的任务需要明确调研街道的行走路径，熟悉步行路线。实验开始时，被试者需按照地图上标注的行走路径进行行走观测，互相之间禁止交流，自由选择出他们直观感受到2个明显舒适和2个明显不舒适的商业标识，之后再回到起始点集合。并将所选择的商业标识所处的地理位置标记在地图上，将所选择的商业标识照片发给实验人员。

1.3 户外测量

根据被试者选择的商业标识，实验人员需在9条商业街道上，测量这些商业标识的影响因素的参数值。在街道上布置商业标识的测量点方案时，考虑到人流量最大区域和测量点与商业标识的夹角等问题，将测量点尽量选在距离商业标识人流量最多的人行道上且正对商业标识拍摄，应最大化避开树木的遮挡。实验人员将三脚架调整在1.5 m的测量高度，固定好单反相机和成像亮度计，拍摄时应尽量保证相机和成像亮度计拍摄的标识所占拍摄画面的比例一致。测量过程中使用成像亮度计拍摄商业标识的亮度分布图，单反相机记录色度照片，照度计测量周围环境照度指标。

1.4 不规则标识的亮度计算方法

成像亮度计所拍摄的亮度分布图可以用ProMetric软件进行分析，但只能直接分析像素亮度，如若分析场景内的商业标识亮度、商业标识背景亮度需要自行划分区域。商业标识背景亮度计算方法如下：采用多个选框将非商业标识部分勾选，多个选框区域的亮度平均值即为背景AVG亮度，而背景MIN/MAX亮度可直接比较。商业标识亮度计算方法如下：如若商业标识为规则形状，框选标识区域后软件可以直接计算亮度值，但大多数的商业标识是由英文、中文或者数字构成的，若直接框选，测量平均亮度时会产生误差，如图3(左)所示。为了消除误差，应对英文、中文和数字等标识进行选点取值，如图3(右)所示。多个选点的亮度平均值即为背景AVG亮度，而背景MIN/MAX亮度可直接比较。

图3 不规则商业标识的亮度测量与计算方法Fig.3 Measuring and calculating method of luminance for irregular commercial signage

2 舒适/不舒适照片库

为保证舒适度认同的一致性，确定至少两人选择的商业标识作为实地测量的对象。统计所有街道上商业标识的选择结果，共计360个商业标识。其中至少两人选择的商业标识有70个，排除掉有争议(既有人认为舒适又有人认为不舒适)的两个，一致认为舒适的有36个，不舒适的有32个，并将其作为光色和照明等参数实地测量的对象。舒适类商业标识如图4所示，不舒适类商业标识如图5所示。

图4 舒适类商业标识(36个)Fig.4 The comfortable commercial signage (36)

图5 不舒适类商业标识(32个)Fig.5 The uncomfortable commercial signage (32)

3 数据分析

从商业标识和商业标识与周围环境关系这两个方面来进行统计数据分析。

3.1 商业标识

对舒适和不舒适的商业标识的技术参数进行对比分析，可以得到潜在的舒适度影响因素。将商业标识平均亮度值、最小亮度值、最大亮度和亮度对比值(MAX/MIN)与视觉舒适度(舒适/不舒适)进行独立样本T检验，结果见表3。

表3 独立样本T检验结果

商业标识平均亮度值、最小亮度值、亮度对比值(MAX/MIN)与视觉舒适度(舒适/不舒适)独立样本T检验的结果接受原假设(p>0.05)，表明商业标识自身亮度值与舒适度没有显著相关性。商业标识最大亮度值与视觉舒适度进行独立样本T检验，分析结果反对原假设(p<0.05)，表明商业标识最大亮度值与舒适度存在显著相关性。

考虑商业标识颜色这一潜在因素，36个舒适类商业标识中有28个(78%)为白色，32个不舒适类商业标识中有13个(41%)为彩色或蓝色，如表4所示。这两个比例表明，白色商业标识更有可能引起视觉舒适，彩色和蓝色商业标识可能导致视觉不舒适。

表4 舒适类和不舒适类商业标识中颜色比例

在统计商业标识的技术参数时，除了亮度最大值和颜色影响因素之外，还发现亮度不均匀、动态和视觉分辨率也是潜在影响视觉不舒适的因素。不舒适类商业标识中37.5%存在标识亮度不均匀(亮度均匀度<80%)的问题，而在舒适类商业标识中仅有5%。这表明亮度不均匀可能是导致视觉不舒适的潜在因素。类似地，不舒适商业标识中31.2%的商业标识为动态，而舒适类中仅有3%。这表明动态问题也可能是导致视觉不舒适的潜在因素。有的LED显示屏点间距较大(5mm+)，距离较近观察的话，会呈现内容不清晰的情况[14]。其中这种类型商业标识占不舒适类商业标识中的34.3%，而在舒适类商业标识中仅有5%。说明像素较低、发光源间隔较大的商业标识会导致行人视觉分辨率降低，引起行人视觉不舒适。

3.2 商业标识与周围环境的关系

对舒适和不舒适的商业标识的技术参数进行对比分析，可以得到潜在的舒适度影响因素。将环境平均照度、环境平均亮度、标识背景亮度、标识平均亮度与背景平均亮度比、标识平均亮度与环境平均亮度比、环境亮度比(MAX/MIN)与视觉舒适度(舒适/不舒适)进行独立样本T检验，结果见表5。

表5 独立样本T检验结果

将环境平均照度、环境平均亮度、标识背景亮度、标识平均亮度与环境平均亮度比与视觉舒适度进行独立样本T检验，分析均结果接受原假设(p>0.05)，表明这四个潜在影响因素与舒适度没有显著相关性。标识平均亮度与背景平均亮度比和环境亮度比(MAX/MIN)与视觉舒适度进行独立样本T检验，分析结果反对原假设(p<0.05)，表明这两个潜在影响因素与舒适度存在显著相关性。

综上所述，商业标识最大亮度值、标识平均亮度与背景平均亮度比和环境亮度比(MAX/MIN)与视觉舒适度进行独立样本T检验，显著性均小于0.05。除了以上三个因素的统计结果之外，其他潜在影响因素的统计结果也具有一定的参考价值。比如舒适类商业标识中78%为白色商业标识，5%的商业标识亮度不均匀，3%的商业标识处于闪烁状态，5%的商业标识存在视觉分辨率较低问题；而不舒适类商业标识中41%为彩色和蓝色，37.5%商业标识亮度不均匀，31.2%的不舒适商业标识存在动态问题。且视觉分辨率较低的商业标识占34.3%。以上统计数据均可表明颜色、亮度不均匀、频闪和视觉分辨率也是潜在影响视觉不舒适的因素。统计分析结果如表6所示。

表6 影响视觉舒适度的潜在因素结果

4 结论

本研究主要采用实地调研的方法，首先在商业照明区内随机选择出9条商业街道，分别由十个被试者在商业街上行走观测，自由主观选择出2个舒适和2个不舒适的商业标识。从所得360个商业标识中筛选出至少有两人一致认为其舒适(36个)或不舒适(32个)的，并将其作为光色和照明等参数实地测量的对象。在实地测量过程中使用成像亮度计拍摄商业标识亮度照片及相关软件记录亮度信息，单反相机记录色度照片，照度计测量周围环境照度指标。分析商业标识影响因素的技术参数与视觉舒适度之间的显著性，判断出商业标识影响行人视觉舒适度的潜在因素。结果发现，商业标识平均亮度、最小亮度、亮度对比度、环境平均照度、环境平均亮度以及标识平均亮度与环境平均亮度比对行人视觉舒适度没有影响，而最大亮度、亮度均匀度、颜色、动态、标识内容清晰度、标识平均亮度与背景平均亮度比和环境亮度比是影响视觉舒适的因素。如若在户外设立商业标识，应控制商业标识的合理亮度，尽量减小与周围环境的亮度对比度。