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城市美化和人的情感

城市美化和人的情感

 乌特·范·鲍美尔

  荷兰菲利浦公司 总裁   

CIE世界照明委员会主席 

复旦大学教授

 

摘要:真正的照明美化城市不是一件孤立的事情,对于一个城市或区域来讲,居民区的照明、马路的照明以及产生美感的建筑物、纪念碑或设施的照明必须在一个整体的计划综合考虑。只有这样做,最终的照明效果才会对这个地区的形象产生正面的效应。这个形象对于游客(外在的形象定位)和居民(内在的形象定位)是同样重要的,因为照明的效果对于游客和居民的情感产生一定的影响。文中显示,人们光情感的产生不但与合理使用亮与暗有关,而且与合理使用白光与彩光有关,同时也与如何使用动态照明有关。另外本文也对如何做到上面各点同时能够使光污染最小化提出指导。

 介绍

    在20世纪初,室外照明只把重点放在乘车者的视觉能见度一项功能上。在同一个世纪50年代,de Boer是最早将视觉的舒适程度添加到道路照明能见度上的研究者之一[1]。由于驾车者们已经在利用相对舒适的高速公路进行长途旅行,道路照明的视觉舒适度就显得十分重要了。而交通安全又是一个潜在的因素。然而,对视觉舒适度的关心自然导致道路照明更令人愉快。因此,到20世纪70年代的后期,人们普遍把包括城市环境的道路照明视为机动化交通的一部分。最早系统研究侧重于个人和社会安全的居住区道路居民和行人的需求,并于1980年[2, 3]出版其研究成果的研究者是Caminada 和van Bommel。他们总结道:为了提供良好的安全性,道路照明必须保证行人在一个安全的距离之外,即在面对面之前就能相互识别。

    在交通安全和社会安全的功能之外,人们开始慢慢重视室外照明的建筑方面的问题。今天我们可以清楚地看到我们已经把注意力转移到了健康和生活质量上。由此可见,我们一点也不用惊讶照明可以帮助我们看到这么多有趣的东西,并帮助改善室外照明的视觉环境。在黑暗中,视觉环境可以在灯光下重新“建立”。当照明可以很容易地再现白天的景象时,建立一个全新的照明夜景开始变得有趣和富于挑战性。

    照明可以被用作“美化”城市晚间环境的方法,因此我们可以使用“城市美化”这个词。

 真正的城市美化并不是一件孤立的事情。居住地区的照明、道路照明和建筑物与纪念碑等审美上的照明都必须被合并到一个整体区域或城市计划之中。最终的照明效果应该使得人们对这个区域的印象有一个正面的效应。这个印象包括内在和外在两方面的内容。外在因素涉及到游客对这个地区的良好印象。也就是说,照明帮助提升该地区的形象,并吸引更多游客。所以照明有商业价值。内在因素涉及到照明可以影响到居民自己,帮助居民形成自豪感。因此,照明对游客和居民所形成的影响与情感有很大关系。这就意味着只有清楚理解照明和情感的效应后,才能设计出好的城市美化照明。

照明和情感

    日光的出现和消失、光和黑暗的变换,不断影响着我们的感情。这种情感可能是愉快、失望、甚至害怕。日光的“质量”也对情感有很大影响。通常我们在阳光明媚时会比乌云密布时“感觉”好得多。情感的影响似乎是立刻的:比如太阳出来时我们会“感觉” 好些,而小孩子进入黑暗的环境会立刻感觉到害怕。人工照明也有类似的情感效果,这种影响在室内或室外都会起作用。在夜晚,黑暗的天空构成了全黑的背景,照明的明暗对比更加明显,因此,在室外比在室内我们可以更简单地营造情感的影响,可以创造出比室内更强烈的情感效果。图1说明了室外照明是如何对我们的情感起作用的。 它展示了用两种不同的方式所照明的同一个教堂。

这里想要说明的不是哪张照片更好,而是我们两种完全不同的感受。左面的教堂看起来是舒适愉快的照明,而右边的教堂我们大概可以用使人害怕来形容。

    在这两幅照片中,通过强烈的明暗对比获得了完全不同的情感效应。另一个可以帮助创造情感效应的方法是利用白光的阴影。从室内照明我们知道:低色温(暖白色)和高色温(冷白色)的照明可以使人产生完全不同的主观评价。在道路照明中黄白色光(钠灯)与白光可以给人完全不同的感觉。在室外照明中使用高饱和度的颜色灯也会产生强烈的情感效应。我们特别喜欢日光是因为它的动态特性,就是它的亮度和光谱(包括光的方向、阴影、颜色、洁净度和漫散)会不断变化,特别是在阳光明媚的日子里。动态的人工照明是我们在黑暗环境下创造强烈情感的一项技术。

 

明和暗

    明和暗包括两个因素:普通的明和暗和两者之间的对比。例如,图1中左边的教堂比右边的亮得多,这本身就是一种情感效应。但是右边的教堂中真正的情感效应是明亮部分和黑暗部分之间的强烈对比。当然我们也应意识到当强烈的明暗对比产生强烈的情感效应时,就会掩盖一些好的细微之处。所以,在照明工程的开始阶段,设计人员和他的客户要一起仔细研究并决定需要什么样的情感效应,这点非常重要。为了更好识别,光线入射到有趣的细节上的角度应该能使柔和的阴影帮助强调出这些细节的三维特性,产生额外的情感效应。我们常常可以看到一些建筑物和纪念碑被简单的用高亮度泛光照明所淹没,没有产生任何的阴影和对比。事实上,图1中左边的教堂就是一个这样的例子。而同时,图2中的建筑物有着精心设计的阴影,明暗的对比创造出和谐有趣的画面,使观看者浮想联翩。这些图片也说明了高亮度并不能保证一定被接受,相反,它却会增加光污染的可能性。(参看光污染的部分)

 

白光

    1881年巴黎世界博览会推出了新型白炽灯,并逐渐代替煤气灯,这两种灯都能发出颜色比较理想的白光。1932年以前一直没有出现新型的光源。这就意味着人们在夜晚已适应一个白色的室外环境。1932年,第一盏气体放电灯被安装使用。这种低压钠灯(现今系统光效已经可以超过175lm/w,见图3)是一种在经济和技术方面都很理想的路灯光源。同年,人们又推出了第二种气体放电灯—高压汞灯。因为低压钠灯会使周围环境呈现出黄色,显色性很差,所以光效较低的高压汞灯以其偏白色光为室外照明提供可能(最大系统光效为60 lm/w,见图3)。尽管这些光源的显色性都不理想,它们还是被大量应用于建筑密集区域。然而,道路照明要求更加经济的光源,尤其是在建筑密集的区域。这个问题的答案是在20世纪60年代后期所发明的高压汞灯。这种发出暖白色的灯不仅有着可以接受的显色性指数(Ra在20左右)和很高的光效(系统光效在100 lm/w到120 lm/w之间,见图3),而且寿命长,发光稳定。在20世纪70年代早期的能源危机之后,这种灯成为了建筑密集地区标准的路灯光源。所以,现在夜晚的户外也呈现出暖白色。

    能源危机后开发出的紧凑型荧光灯仅在一些需要低照度的小型道路照明上被接受(系统光效为75 lm/w左右,见图3)。大众一般都喜欢户外照明为白色,可能是因为白色光能够激发人们一种积极的情绪。所以我们需要的是一种高效可靠,并且能够对整个区域进行照明的光色自然的白色光源。金卤灯是一种在汞灯中加入金卤添加剂,产生很好显色性的白色的光源。但是迄今为止金卤灯也难让人满意,这主要是因为与钠灯相比,金卤灯寿命较短,所以在道路照明上无法取代钠灯。不过,在体育场馆照明和其它泛光照明方面,由于每年使用的时间要比道路照明少得多,因此金卤灯的使用效果非常理想。2005年,我们幸运地看到一种全新的、革命性的金卤灯被开发出来,这使得我们的世界有可能从黄色恢复为正常的白色。这个系列的灯(Cosmopolis)依赖于高压钠灯的技术并使用了特定比例的金卤添加剂。它不仅有着很高的光效(据介绍,系统光效超过100lm/w,见图3),而且有着接近高压钠灯那样又长又稳定的寿命(90%能达到12000到16000小时的寿命)。140W光源的光效甚至比150W的高压钠灯还要高。由于光源外型紧凑,可以通过灯具更高效的反射器设计进一步提高系统的发光效率。可以预期这种新型的光源会真正改变我们现在夜晚室外环境的状况。[4]

 

彩色光源

    有意思的是,彩色光源在建筑物和纪念碑的泛光照明上的使用似乎总是取决于过去的经验以及文化背景。在亚洲,彩色光源总是被用来对某个照明目标进行额外的强调,饱和色被大量的使用。在美洲和欧洲,最近才开始使用彩色光源,尤其在欧洲,人们通常使用较淡的彩光。值得一提的是,不同的色彩在不同的国家往往产生不同的情感反应。

    彩色光源不仅对照明目标本身有一个强烈的视觉冲击,对整个夜晚的环境也有很大的影响。因此必须详细了解雇主对照明的需求,明确他们所希望达到怎样的照明效果,以及照明后对邻居影响。这点很重要,因为这样可以避免日后与其邻居发生误解和纠纷。

    以前人们通常通过在常规光源前加彩色滤光片以得到彩色光,并应用于照明,不过现在让金卤灯直接发出彩色光也变得可行。由于省去了滤光器,产生的饱和色彩光效率更高。近年来,发光二极管(LED)以及其它固体光源也被用来作彩色装饰、节庆以及广告牌照明。在这里,观察者是直接看到光源本身的(即作为一种“信号”光源),这就意味着相对来说功率较低的发光二极管也可以胜任。高光效发光二极管现在也已被开发出并在实际的泛光照明中被使用。它们可以发出许多不同的颜色,包括白色光在内,不仅寿命长,而且光输出量可以在0%到100%之间轻易调节。所有作为泛光照明的LED灯具都由许多配备微型反射器的单颗LED组成,这些很小的光学配件可以产生过去无法实现的窄光束。图4就是非常典型的能够发出近乎平行光线的线形LED灯。因为它能发出非常窄的光束,所以它可以安装在离照明目标非常近的地方甚至倚靠着目标安装。这提供了另外一种产生特殊效果的可能性,因为入射的汇聚光可以更加表现结构材料的不均衡及建筑特性。相对来说, LED的安装更加简单、经济,也更利于维护修理。

    另外,产生光污染的可能性也大大的降低。图5显示的则是倚靠安装在烟囱周边的线形LED。

 

动态照明

    人们喜爱自然光的一个重要原因是因为自然光的动态的变化,因此人们非常自然地将动态灯光引入到城市美化工程之中。动态灯光被使用在节日喜庆灯或城市广告牌上,通过连续不断的色彩和亮度的变化来吸引过路人的眼球。

    目前LED非常适合作为动态照明的光源,因为它们非常容易进行调光,并且只需要相对简单的技术就能够实现各种色彩产生不断变化的效果。LED显示屏产生的亮度足以在白天也可以看清楚,而色彩和亮度缓慢的、逐渐的变化则是一种动态照明更加微妙的用法,这种缓慢的动态照明往往在不经意间将路人带入其间,让人产生的印象也更为深刻。如今我们可以发现越来越多利用动态照明的实例。这些动态灯光能够作为一种通信交流的工具,它传递的信息可以表达时间、温度和天气预报甚至是某些设备的运行状态。当然,动态灯光也具备了远程控制的功能,可以在邻居家通过因特网来控制某些设备的照明状态。

 

照明和光污染控制

    城市美化照明一定会带来多余的令人反感的光。它是人们不想要的不需要的光。这些令人反感的光往往是溢散光,可以直接降低照明系统效率。更糟糕的是,它会激起强烈的消极情感并且对交通安全起反作用。业余的天文爱好者和专业的天文学家也时常抱怨城市星空的消失。这些经常被称作是光污染。

 

    幸运的是,这些城市美化所导致的光污染都可以通过技术和设计的结合来避免或降至最低。2003年CIE推出了“关于限制室外照明溢散光的指导” [5]。如果这些建议可以正确实施,不仅可以减少溢散光,还可以提高整个照明系统的效率。该指导对一些由室外照明引起的光学参数作了严格限制,其中最重要的是:周围建筑物上的垂直照度,可能会影响居民的发光方向上的最大光强,向上光输出比(限制城市光污染对星空的影响)。所有的限制都基于以下两个不同的数值:

 l 该区域现有的背景光亮度(在CIE规范中称为“光环境”)

 l 照明工作的时间(傍晚、深夜)

    因为如果一个区域的光亮度较低,那么产生令人厌烦的光的可能性则会高,因此对这些区域内照明的照度和亮度的要求会非常高。而在高亮度的区域中,由于可能的干扰光与环境光的对比较小,产生干扰光的可能性也小,对于照度和亮度的要求也会相应的宽松。在表1中定义了从E1到E4这4种有不同环境背景亮度的区域。E1的要求最高,最严格。



 

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