Учебный курс “световой дизайн города” конспект лекций лекция №1 основные понятия светодизайна icon

Учебный курс “световой дизайн города” конспект лекций лекция №1 основные понятия светодизайна









Скачать 129.19 Kb.
НазваниеУчебный курс “световой дизайн города” конспект лекций лекция №1 основные понятия светодизайна
Размер129.19 Kb.
ТипУчебный курс




УЧЕБНЫЙ КУРС “СВЕТОВОЙ ДИЗАЙН ГОРОДА”


КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

ЛЕКЦИЯ №1 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ СВЕТОДИЗАЙНА


Практическое использование света как явления, воспринимаемого и оцениваемого глазом, приводит к необходимости установления единиц измерения как для самого света, так и для создаваемой им освещенности в пространстве, на земле и на поверхностях объектов, формирующих городскую среду. Эти единицы образуют две шкалы величин — объективных и субъективных. Объективные (физические, действительные, фотометрические) величины опре­деляются с помощью свето- и цветоизмерительных приборов, субъективные устанавливаются в процессе психофизиологических исследований статистическими методами и шкалируются, как правило, пороговыми значениями зрительных ощущений по каждой из функций зрения.

Основные понятия светотехники

Свет является формой существования материи в виде электромагнитного поля или излучений, воспринимаемых человеческим глазом. Они имеют длины волн монохроматических составляющих в пределах 380-780 нм* (упрощенно – 400-700 нм) и входят в оптическую область спектра, включающую также ультрафиолетовое (УФ) и инфракрасное (ИК) излучения.

В видимой области глаз различает разные цвета, именуемые обычно «цветами радуги», расположенными в определенной последовательности в соответствии с изменением длин волн хроматических излучений. Все вместе они воспринимаются как белый свет.

Мощность видимого (светового) излучения оценивается световым потоком Ф , измеряемым в люменах (лм) – рис.1. Поскольку применяемые на практике источники света, в том числе точечные источники искусственного света в осветительных приборах, распределяют световой поток в пространстве неравномерно, для оценки их светового действия пользуются понятием силы света I, оцениваемой в канделах (кд).

Сила света точечного источника – пространственная плотность светового потока в пределах определенного телесного угла, формируемого осветительным прибором, характеризуется и определенным направлением световых лучей в пространстве. Характеристики силы света источников и осветительных приборов удобно изображать графически в системе пространственных полярных координат, центр которых совмещен с

центром источника света. Под соответствующими углами α на радиусах-векторах, проведенных от центра, откладываются в масштабе отрезки, пропорциональные силе света в данном направлении. Концы векторов образуют замкнутую поверхность, называемую фотометрическим телом. Сечение фотометрического тела плоскостью, проходящей через начало координат и точечный источник, определяет кривую силы света (КСС) источника или осветительного прибора для данной плоскости сечения.

Световой поток Ф, падающий на некоторую поверхность S, распределяется по ней и характеризуется поверхностной плотностью, называемой освещенностью Е. Ее среднее значение Еср определяется отношением Фпад/S. Единица освещенности – люкс (лк), это освещенность, создаваемая падающим световым потоком в 1лм, равномерно распределенным на поверхности площадью 1м2 (рис.1.2). Об освещенности около 1 лк можно судить по следующим примерам: в полнолуние горизонтальная освещенность составляет 0,2лк, в белые петербургские ночи – 2-3лк.

Освещенность поверхности от точечного источника света подчиняется закону квадрата расстояния:

лк,

где I – сила света в направлении освещаемой (расчетной) точки Р на поверхности, кд;

d – расстояние от источника до расчетной точки, м;

α – угол, между направлением I и нормалью к освещаемой поверхности в точке Р, град.

В соответствии с этим законом освещенность поверхности, удаляющейся от точечного источника света, прогрессивно снижается (рис.2).

Все вышеприведенные фотометрические величины в реальной световой среде не оцениваются сколько-нибудь точно глазом, они могут быть определены лишь светоизмерительными приборами. Объективная характеристика, на которую непосредственно реагирует глаз, - яркость L отражающих или излучающих свет элементов. Яркость представляет собой поверхностную плотность силы света в заданном направлении, которая определяется отношением силы света I в направлении α к площади проекции излучающей поверхности S на плоскость, перпендикулярную этому направлению:

кд/м2.

В общем случае яркость видимой поверхности, излучающей свет или отражающей падающий на нее свет, может быть различна. По характеру распределения отраженных или излучаемых световых потоков различают три основных вида (рис.3):

а) рассеянное (диффузное) отражение, например, окрашенных матовой краской стен, снегом или пропускание света «молочным» стеклом;

б) направленное отражение, например, зеркал или полированных пластин металла или пропускание света через прозрачное стекло;

в) направленно-рассеянное отражение или пропускание, например, отражение окрашенных масляной краской стен или пропускание света матированным стеклом.

Между яркостью и освещенностью диффузно отражающей свет (равнояркой) поверхности существует простая зависимость:

.

Для светорассеивающих материалов («молочное» стекло):

,

где ρ и τ – коэффициенты соответственно отражения и светопропускания материалов поверхности, а Е – освещенность ее в лк.


Все изложенное выше об отражении и пропускании света относится к монохроматическим излучениям или к так называемым серым (ахроматическим) телам, отражающим и пропускающим излучения всех длин волн в равной степени. Большинство же реальных тел, имеющих разную окраску, отражает и пропускает свет селективно, избирательно, т.е. коэффициенты отражения и пропускания их зависят от длины волны. Иными словами, воспринимаемый цвет любого тела определяется спектральным составом падающего на него света и зависимостью спектрального коэффициента отражения (или пропускания) этого тела от длины волны излучения.

Уровень зрительного ощущения, производимого яркостью, называют светлотой. Светлота – субъективная характеристика яркости, измеряемая в порогах зрительных ощущений, зависящая от условий наблюдения (от яркостной и цветовой адаптации глаза), от цветовых параметров и отражательных характеристик поверхности наблюдаемого объекта.




Рис. 1. Основные фотометрические единицы.



Рис. 2. Зависимость освещенности, создаваемой точечным источником, от расстояния и угла падения света.




Рис. 3. Схемы распределения яркости Lρ при отражении и Lτ пропускании света материалом.


Основные компоненты искусственной световой среды города

При формировании вечерней световой среды города функциональный, экологический, художественный и социально-экономический эффекты освещения зависят от качества и взаимодействия различных осветительных установок, сосуществующих и одновременно действующих в городском пространстве.

Для исследования особенностей, раскрывающих суть понятия «искусственная световая среда города», а также содержание проектных задач и методологию их решения, можно выделить четыре основных компонента среды, отраженных в условной схеме их взаимодействия (рис. 4): архитектурно-градостроительный, функциональный, светотех-нический и зрительный.

Два первых – архитектурно-градостроительный и функциональный – представляют константную урбанистическую основу среды, два других – светотехнический и зрительный – изменяющиеся факторы, которые и вносят специфику, отличающую искусственную световую среду от дневной: это – системы искусственного освещения, которые модифицируются во времени гораздо быстрее, чем константная объемно-пространственная структура среды и протекающие в ней функциональные процессы, и обладают, кроме того, характерной кинетикой, светораспределением и спектром; и это – присутствие человека, без которого понятие «среда» и ее зрительные оценки в условиях нестабильной (ночной-сумеречной-дневной) адаптации теряют смысл.

Архитектурно-градостроительный компонент является материально-пространственной первоосновой любой светоцветокомпозиционной системы, сохраняющейся и в ночных условиях. Его специфика обусловлена, во-первых, тем, что в каждом городе эта первооснова имеет свои особенности – структурно-планировочные, историко-культурные, архитектурно-стилевые, ландшафтно-климатические. Во-вторых, тем, что в темное время суток освещаются не все территории, пространства и объекты города, как днем, а лишь функционально используемые или композиционно необходимые их фрагменты.

Функциональный компонент отражает константное содержание среды, практически не изменяющееся при переходе от дня к ночи, и обозначает в этой системе различное назначение участков и объектов городской среды. Его специфика характеризуется фактом дискретного, дифференцированного по количественным и качественным параметрам освещения используемых вечером городских территорий, пространств и объектов, рассчитанного на зрительное восприятие людей, находящихся непосредственно в городской среде, т.е. пешеходов, и в закрытых микропространствах транспортных средств (водители и пассажиры). Интересы людей, наблюдающих ночной город из интерьеров зданий, учитываются пока в минимальной степени.




Рис. 4. Основные компоненты формирования искусственной световой среды в селитебной зоне города.


Люди в транспорте и пешеходы перемещаются в пространстве города с разной скоростью, имеют разные условия зрительной адаптации, разный контакт с окружением, разные поведенческие намерения, возможности и действия. Исходя из этого, создаваемые светопространства подразделяются, во-первых, на два основных вида – транспортные и пешеходные.

Светотехнический компонент рассматриваемой среды относится к ее управляемым элементам. По сравнению с константной урбанистической первоосновой он более мобилен, изменяем во времени, в пространстве и по спектру. Его присутствие в городе определяется существующим и непрерывно растущим уровнем развития энергетики и светотехнической науки, производства электротехнической продукции и общественного спроса на визуальный комфорт.

Специфика искусственной световой среды связана с избирательностью пространств и объектов освещения и особенностями осветительных систем. Она наглядно обнаруживается при сравнении ее с дневной средой. Освещаемые пространства в ночном городе (светопространства) дискретны, тьма (физическое трехмерное пространство) – непрерывна. Днем материальный мир планеты Земля погружен в мир космического (солнечного) света, физическое пространство и светопространство (световое поле) – синонимы, они непрерывны и в зрительном восприятии неразрывны. В ночном городе, особенно в безлунные ночи, господствует космическая тьма, при которой существует явное противоречие между «вижу» и «знаю» («помню»), поэтому все окружение воспринимается драматичнее. Сложная структура искусственно создаваемого электрическими источниками светового поля не имеет аналогов в природе. Оно характеризуется общим низким уровнем освещенности (или светонасыщенности) пространства при наличии в поле зрения того или иного количества источников света разных угловых размеров с различной, в том числе, чрезмерной яркостью, с высокой контрастностью и неоднородностью освещения, с разнообразным направлением световых потоков разной интенсивности и цветности излучения, сложным тенеобразованием и стихийной светодинамикой. Распределение яркостей в поле зрения является решающим фактором визуального восприятия. Небо почти всегда является чуть ли не самым темным элементом видимой среды, занимая нередко большую часть поля зрения, что в итоге и определяет сложные, нестабильные условия адаптации глаза при постоянном визуальном поиске объектов различения. Вместо господствующих днем позитивных силуэтных кадров с отрицательным контрастом (темные объекты на светлом фоне неба) вечером освещением создаются негативные положительные контрасты (светлые объекты на темном фоне). Разноспектральный свет усиливает неоднородность световой среды, а в случаях хроматического излучения источников с плохой цветопередачей, например, широко применяемых натриевых ламп, наоборот, делает ее зрительно гомогенной.

Зрительный компонент символизирует значимость человеческого фактора в понятии городской среды. Практически он является ключевым в данной схеме, поскольку объединяет три других и связывает их с человеком. Человек предстает, с одной стороны, как переменный, но обязательный, безусловный объект среды, участвующий в формировании ее облика, с другой и одновременно – как субъект, оценивающий ее качества через зрительное восприятие. Специфика этого восприятия определяется иными, более сложными, чем днем, условиями работы глаза: снижением всех функций зрения в нестабильном, а потому относительно дискомфортном и неэкологичном режиме ночного-сумеречного-дневного зрения, при высоких яркостных и цветовых контрастах и во многих случаях слепящем действии видимых источников света и светящих элементов, при не всегда сгармонизированном по цветности и динамике разноспектральном свете. Негативное впечатление от световой среды усиливается в ситуациях с визуальным хаосом, создаваемым разнородными осветительными установками, при возникновении у пешехода, особенно со слабым зрением, непривычных иллюзий, вызывающих предчувствие агрессии и усиливающихся от атавистической боязни темноты или криминогенности современного окружения. Дополнительные психологические нагрузки возникают у пешеходов от затруднений в ориентации в городском пространстве при недостатке световой информации или от повышенной вероятности дорожно- транспортных происшествий. Многие из этих ощущений отсутствуют в дневное время у тех же людей в той же ситуации.

Главное же отличие зрительного восприятия окружающей среды днем и ночью в том, что при искусственном освещении резко сокращается «бассейн видимости», ибо глаз замечает только фрагментарно, выборочно и в большинстве своем случайно освещенные пространства и объекты, главным образом, в «приземном» слое. Радикально изменяются зоны композиционного влияния элементов архитектурной и ландшафтной среды, их взаимосвязи, количество и визуальные качества. Пространство как бы теряет свою физическую непрерывность и «перетекаемость», а видимые границы образующихся дискретных светопространств весьма эфемерны.


Освещение и архитектурная форма.

Центральная эстетическая проблема процесса формирования световой среды города и световой архитектуры объектов – взаимодействие искусственного света с архитектурной формой в четырех основных ее видах или категориях (пространство, объем, пластика, цвет), в результате которого образуются светопространство, светоформы, светопластика и светоцвет с новыми, иными чем днем, визуальными качествами (рис. 5).

Городские пространства подразделяются по функциональному признаку на транспортные и пешеходные с внутренней дифференциацией тех и других.

Другие категории архитектурной формы – объем, пластика и цвет – характеризуют материальные объекты, физически формирующие городские пространства (здания, сооружения, земля, малые формы, деревья и т.п.). Эти формы можно подразделить на искусственные и природные (ландшафтные). Художественные качества объектов целенаправленно выявляются, как правило, установками архитектурного освещения, поскольку случайная засветка фасадов осветительными установками, предназначенными для других целей, приводит обычно к случайным эффектам и нежелательному искажению их облика.



Рис. 5. Схема взаимодействия искусственного света с архитектурной формой.

Искусственное освещение городских пространств, формирующих их объектов и поверхности земли фрагментарно, избирательно и в ближайшей перспективе принципиально не изменится. Оно осуществляется множеством источников света, являющихся первичными излучателями, и отражающих свет поверхностей, рассматриваемых в качестве вторичных излучателей, с различной яркостью, цветностью, светораспределением и кинетикой излучения. Каждый из первичных источников образует световое пространство, которое можно назвать элементарным светопространством (рис. 6) с более или менее четкими границами, которые прочитываются на земле и при определенных условиях в воздухе как световые конусы, сферы, цилиндры и т.п. Каждое элементарное светопространство, оптически сливаясь с соседними (при их наличии), образует более сложное по структуре утилитарное светопространство (рис. 6) с разной степенью неоднородности по всем трем координатам. Рисунок светопространства прочитывается по освещенным фрагментам земли, по «световым тоннелям» улиц на «световом плане» города, воспринимаемом с высоко расположенных видовых точек. Реальное архитектурное светопространство вместе с утилитарным светопространством включает и эффекты вторичных излучателей – освещенных объектов, которые формируют трехмерную среду, - зданий, сооружений, деревьев и т.п. (рис. 7). Зрительно они наиболее значимы в эстетической оценке среды, чем первичные излучатели. В конечном счете, создание освещения есть оптическое формирование городского архитектурного пространства с прогнозируемыми светокомпозиционными параметрами.

Две главные составляющие световые среды – «наполненное» светом пространство (светопространство) и освещенные объекты (светоформы) - пока весьма случайно «состыковываются» в проектах и в реальности по своим композиционным показателям из-за отсутствия методики и недостатка критериев их фотометрической и художественной гармонизации.




Рис. 6. Оптическое формирование дискретных и линейных светопространств в транспортных и пешеходных зонах города путем объединения «элементарных» светопространств в «утилитарные».



Рис. 7. Оптическое формирование архитектурного светопространства путем освещения фасадов «ограждающих» его элементов (зданий, сооружений, деревьев) и включения в него утилитарных светопространств.

Критерии оценки световой среды города.

Для оценки и прогнозирования светокомпозиционных параметров вечерней среды города необходимо иметь систему критериев, в которую могут быть включены как нормируемые светотехнические характеристики, так и не использовавшиеся ранее в наружном освещении, но известные светотехникам показатели количества света в городских пространствах, на земле и на поверхностях объектов, а также качества освещения, которое, как известно, определяется распределением света в пространстве, во времени и по спектру, контрастностью освещения и степенью слепимости светящих элементов. Этот диапазон светотехнических показателей может служить в любой проектно-концептуальной работе основой для выбора светокомпозиционных параметров, с помощью которых обеспечиваются зрительный комфорт и определенная психологическая атмосфера, необходимая масштабность и художественная выразительность световой среды. Система критериев включает: уровни освещения, определяющие светлоту и светонасыщенность пространства (количественный критерий), доминирующую цветность, кинетику освещения и структуру светового поля, от которой зависит качество и масштаб создаваемого светопространства (критерии качества) (рис. 8).




Рис. 8. Критерии оценки искусственной световой среды города.

* Нанометр (миллимикрон)=10-6мм

Добавить документ в свой блог или на сайт
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:

Похожие:



Лекция №2 Основные понятия тау



Конспект лекций (Гилевский Ю. Х.) по высшей геодезии за 3 курс обучения в Санкт-Петербургском техникуме Геодезии и картографии. Примерно 70% материала. Фигура Земли и система координат



Лекция №13 Тема: "Магнетизм"
Цель лекции: Дать студентам основные понятия и определения, используемые в разделе электромагнетизм: магнитное поле, напряженность,...



Курс лекций в электронной форме содержит все лекции предусмотренные программой дисциплины «Прикладная механика». Курс разработан кафедрой Основ конструирования машин. Курс полностью соответствует фгос впо. Вкурсе рассмотрены следующие темы



Конспект Лекций Томск 2009 Часть Теория Автоматического Управления (тау) > Основные термины и определения тау



Конспект лекций по дисциплине «Автоматизированный электропривод»



Конспект лекций минск 2011 удк 629. 3



Краткий курс лекций по дисциплине «Транспортные средства и оборудование» специальность 060800



Краткий курс лекций по дисциплине «Подвижной состав железнодорожного транспорта» специальность 240100



Курс лекций по специальности 1706 «Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных дорожных машин и оборудования» Иркутск

Поделиться в соцсетях



Авто-дневник






База данных защищена авторским правом ©ucheba 2000-2020

обратиться к администрации | правообладателям | пользователям

разработчик i-http.ru

на главную