景观照明的色光量化与景观情感表达

黄 玲

（福州市户外广告和灯光夜景建设管理办公室，福建 福州 350007）

0 引言

基于应用层面分析，照明技术和光源的研究和应用，使景观照明有了更多的选择。然而，由于使用的颜色光与景观功能属性不匹配，往往会导致不同于设计本意，甚至背离其原预期的照明效果。通过对色光环境中情感的定量研究，不仅可以解决目前景观照明中色彩使用的相关问题，还可以通过对光色及照明方式进行量化控制，以达到合理选择光源光色、展现特定景观意境的目的，利用某种颜色光照明来实现在自然光下无法呈现的效果，可以为设计师在景观照明中色光应用提供借鉴与参考。

以郭靖[1]为代表的多名科研人员在开展研究后，以海淀区景观照明项目为例，对景观照明中的节点展开了详细设计，设计中提出了不同节点所使用不同照明方式或不同色光的意义。梁宇[2]在开展相关研究中，以桂林市某景观工程项目为例，从宏观角度，对仿古建筑的景观照明进行了设计，旨在通过此次设计，为后现代建筑的发展提供帮助。以李训智[3]为代表的研究人员在以济南景观照明项目为例后，引进了增强现实技术，对与之方面相关的设计工作展开了研究，为后续景观优化布置与设计提供了全面的技术指导。

本文也将在结合现有内容的基础上，对此展开深入的研究。

1 景观照明的色光情感定量化方法

1.1 景观照明光源色坐标测量

为实现对景观照明中色光情感的定量化分析研究，事先将夜景照明当中常用到的光源色光真实、定量化地还原。结合计算机——等离子电子的组合方式，将其作为图像投影系统，实现对建筑夜晚景观模拟定量化的输出。在研究过程中，针对涉及的真实色彩色光转化、计算机与等离子电视颜色信息转化等问题，应用已经建立的色光再现预测数学模型实现[4]。图1为在CIE标准下光谱反射因素中四种照明和观测几何条件示意图。

图1 在CIE标准下光谱反射因素中四种照明和观测几何条件示意图

在全黑的环境中，利用BM-5彩色亮度及对所选LED光源进行色度测量。选取0°入射和45°观测的方式，对光源进行测量[5]。结合CIE空间米制明度L*的计算公式为式（1）：

式中：L*代表CIE空间米制明度。Y0代表CIE标准照明D65对全反射扩散器进行照射，并通过全反射扩散器对观察者的眼睛进行白色物体颜色刺激[6]。结合上述公式计算求解Y。再根据下述CIE光谱三刺激值公式，得出颜色刺激的色刺激值：

式中：X和Z代表颜色刺激的色刺激值。x、y、z代表位置坐标。再根据ITU的PAL制式色彩显示器XYZ系统向RGB空间的颜色转换，得到下述转换模型：

1.2 景观照明色光情感数学模型构建

在实现对景观照明光源色坐标的测量后，构建景观照明色光情感数学模型。使用数码来驱动代表色彩的量化资料，而在影像档案中保持原来的数码量[7]。把它当作是图像中颜色混合比例的表达函数，因为它不属于三刺激值，所以不能直接表达出颜色的情绪，因此采用数字驱动值Ir、Ig、Ib表示。

在实验室环境当中，利用投影仪实现对景观照明色彩的还原与再现，并利用计算机，建立数字驱动值Ir、Ig、Ib与CIE三刺激值R、G、B之间的数学模型：

将上述公式（5）～（7）作为景观照明色光情感数学模型。

1.3 定量化色光情感数据

在景观照明中常见的彩色光源类型有红色金卤灯、蓝色金卤灯、白色金卤灯、高压钠灯、白色LED灯、红色LED灯等。其中彩色LED灯为色光情感定量化分析的主要测量和计算内容。根据上述操作，最终得到景观照明中实际光源数据定量化再现转化结果，如表1所示。

表1 景观照明实际光源数据定量化再现转化结果表

在得到上述数据后，通过3DMAX建模，采用Vary软件对色光进行渲染，色光数字驱动值的参数运用已经定量化再现得到的9种真实光源参数[8]。最终样本的形成单色光与景观建筑形体相结合，实现对景观照明的色光情感定量化。在确定景观照明中建筑类型和光源光色组合方式时，按照“样本号+建筑类型+光源及光色”的格式进行记录。例如：“样本1——低层建筑——白色LED灯、样本2——多层建筑——蓝色LED灯”。

根据上述论述，结合当前现有的色光还原技术路线，选取将夜晚景观照明中应用较为广泛，且应用技术较为成熟的LED光源作为主要还原对象，通过数据测量和数据模型的建立，获取与真实色光对应的数字驱动值，以此能够为景观照明场景的真实、定量化还原提供更可靠的基础保障条件。

2 实践应用分析

2.1 实验环境与设备

为确保实验的顺利实施，选择某科研单位中的“光色测量多功能实验室”作为实践的试点场所，实验区域的占地面积大约为35m2，实验室的四周使用可自动升降的黑色屏幕，可以根据实验需求，将区域围合成一个相对封闭的环境。同时，选用等离子电视、计算机等成像设备，作为本次实验的设备。实验环境、设备如图2所示。

图2 实验环境与设备

2.2 确定投影距离与选择测试点

在此基础上，根据实验需求，选择投影仪进行景观照明试验中的正面投影设备，投影白色屏幕的宽度与高度分别为2.2m、1.8m，投影方式如图3所示。

图3 投影示意图

上图中，L代表投影距离。SH代表投影图像高度。SW代表投影图像宽度。SD代表投影图像对角线长度。根据距离计算公式L=0.036×SD/0.0254-0.037，得到投影距离为3.8m。

在实验环境中，设定2°视场角，按照下图进行25点的色度测试。

将测点的色度测量取平均值，设定不同点位的色差值为1，选择屏幕中的中心点，作为本次实验中的参照点，以此完成测试点的选择。

2.3 情感因子打分

在确定投影距离与选择测试点后，在此基础上，结合本文上述对景观照明的色光情感定量化方法设计内容中的景观照明光源色测量方法，进行色光情感的量化表达，并以此为依据进行情感因子的打分。用下图表示色光情感定量化研究中的语义差别。

从图4中可知，“0”代表中性情感，“负数”代表“愉快”的情感，“正数”代表“不愉快”的情感。可以用数字递增或递减的方式进行情感倾向的表达。

图4 色光情感定量化研究中的语义差别量化表达

完成以上准备工作后，随机选择18名用户作为此次实验的情感因子打分人员，由此部分人员对描述景观照明情感的词语进行选择，展示其中部分可用于描述景观情感的词语对与描述色光情感的词语对，如图5所示。

图5 展示部分用于描述景观情感的词语对与描述色光情感的词语对

根据词语对描述情感的贴切程度，进行情感因子的打分，设置如下打分原则：最高分为5分，当用户打分为5分时，代表词语对能够贴切地描述景观中色光情感，反之，当用户打分为1分时，代表词语对无法贴切的描述景观中色光情感。当18名用户总分超过69分时，证明该词语对的描述十分准确。选择景观照明中10个经过打分后超过69分的形容词对，将其作为色光情感中的定量因子，统计打分情况，如表2所示。

表2 情感因子打分结果

在上述内容的基础上，对所选的用户进行情感因子与色光之间联系的深度剖析，按照上述方式，进行情感因子对应景观照明光源的匹配与打分。以69分为标准，统计结果，如表3所示。

表3 情感因子与色光之间联系打分结果

3 结论

基于理论层面分析，色光情感是指将单一颜色光的研究拓展到实体领域，现阶段研究较为广泛的色光照明包括建筑外观照明、景观照明等。色光情感定量化剖析可为目前建筑与景观照明中颜色光使用存在的问题提供借鉴，并有助于城市照明中颜色光使用的科学调控。为满足与诸方面的研究需求，本文开展了此次研究，通过此次研究，得到如下几个方面的结论：

（1）根据景观照明的方式，明确了不同色光在景观照明中所表达的情感是不同的，不同的色光所给予用户的感知也是存在差异的。

（2）根据表2所示的情感因子打分结果发现，在排除外界干扰的条件下，用户可以精准找到具有相对应特点的形容词对。可以将其作为依据，对不同色光与景观所传递情感的量化表达进行匹配，通过此种方式，实现对景观照明设计的进一步优化。