智能灯光管理在淮海战役纪念馆改陈提升优化设计研究

吴宁

(徐州市淮海战役烈士纪念塔管理局,江苏 徐州 221116 )

智能灯光管理系统作为一项重要的城市基础设施,日益得到国内学术界和产业界广泛关注。为了提高智能灯光管理系统的性能和效率,国内研究者从能源效率优化、光照质量提升、智能控制与管理、互联互通性等方面进行大量研究工作[1-2]。为了再现淮海战役波澜壮阔的历史画卷,以展示淮海战役的历史进程和伟大胜利,其中为更好展现中国共产党的斗争精神、人民战争的战略战术、人民军队的信心勇气、人民群众的拥护支持,揭示中国革命成功规律和人民胜利的历史规律,诠释党和人民事业正义性质和胜利原因,教育激励人们不忘初心、牢记使命历史重任,淮海战役纪念馆进行将近两年的改陈提升工程项目。在改陈提升设计中,根据展览的脉络、专业灯光设计和灯光语言结合装饰造型叙述淮海战役中军民团结一致长期抗争的故事,该展厅通过展览情景融合的形式,讲述革命历史长河的痕迹。因此专业灯光的设计尤为重要,是该馆改陈提升工程项目的重要组成部分。灯光重点突出淮海战役革命历史的发展过程,参观者通过 “两种前途,命运决战”“逐鹿淮海,决战决胜”“依靠人民,深厚伟力”和“革命英烈,永垂不朽” 四个部分的展厅学习领悟革命精神,传承红色基因,继续团结奋斗,开创美好未来。淮海战役纪念馆改陈智能灯光提升优化设计案例对国内类似场馆具有实际指导意义。

1 灯光设计思路

纪念馆在改陈提升设计中,展陈空间通过全方位、全景式、系统性地展现中国人民解放战争中淮海战役的伟大胜利,反映军民团结一心,共创辉煌的伟大历程,专业灯光要求紧密贴合此主题,运用灯光诠释“人民的胜利”的伟大道路,主要通过以下5个方面进行展示：

1)以光塑形。紧密围绕空间设计理念,充分利用灯光基本设计要素,塑造“物”的体态、架构与重量。

2)以光刻质。突出雕塑质感的视觉呈现,在微观上刻画材质与艺术手法的细节,丰富观众近身感知与体验。

3)以光传情。突出光的戏剧性表达,采用动态灯光与视频、音响联动展演的方式,紧扣故事情节发展,引导观众情感,打造光随景动、光景抒情、情景交融的观演情境。

4)以光铸魂。采用灯光装置当今前沿照明科技手段,打造精神空间与冥想空间,增强沉浸式、互动式观演体验,促进观众思想沉淀与精神升华。

为了达到以上效果,根据不同的陈展形式[3],淮海战役纪念馆各部位的灯光照明、色温及照度规划见表1。

表1 淮海战役纪念馆灯光照明、色温及照度规划

2 灯光设计

淮海战役纪念馆陈列形式多种多样,表达方式也是种类繁多,为了充分合理展示各个画面和场景的逼真效果,对灯光设计效果提出更高的要求。

该馆充分考虑不同展陈的需要,设置不同角度的光型以达到最好的展示效果,最大限度地提高光的利用率。多种出光角度与变焦设计,不仅提供从极窄光束到宽光束的聚光照明应用,还提供用于本展厅泛光照明、洗墙效果的垂直照明、精准的截光照明应用,可以满足各种照明效果需求,更好地勾勒展陈的细节,展陈场景栩栩如生。

2.1 整体展陈灯光设计

本项目改陈提升主题展览的照明设计中,展陈与背景的亮度对比选取适当[4-6]。如果亮度对比度过高,参观者感到视觉疲劳;而对比度过低,则参观者不易区分重点。因此,对于平面展品,最低照度与平均照度之比不应小于0.8;但对于高度大于1.4 m的平面展品,最低照度与平均照度之比不应小于0.4。对于展厅内整体空间的光环境,则要求地面最低照度与平均照度之比不应小于0.7[1-3]。

不同光谱的光源照射在同一颜色物体上时,呈现不同颜色的特性,我们称为显色性。显色性高的光源能够更好地还原物体本身的色彩,参观者所看到的颜色也就较接近自然原色。通常用显色指数(Ra)表示光源的显色性,一般情况下,光源的显色指数越高,其显色性能越好(图1)。光源的显色性还应考虑在除去红外线和紫外线后能将物体的自然色彩真实地再现出来,对所有的颜色都能高度真实还原。

展陈提升灯光设计要求对所有作品的颜色都能高度真实还原,显色指数Ra越大,对展品的色彩还原能力越强,显示效果越真实,R1—R15分别对应不同的颜色,选取时根据真实颜色确定,其对应的颜色见表2。

图1 不同Ra值的光源显色性

表2 显色指数R1～R15的对应颜色

同时为了保证展厅灯具色温的一致性[7],采用色容差SDCM≤2,光色纯正通透均匀,更接近黑体辐射线上的标准光源,保证灯光颜色的高度一致性,色容差范围如图2所示。L80B10在该色容差条件下光源寿命可达50 000 h,服务寿命为6～8 a。

图2 展厅灯具色容差范围

淮海战役纪念馆改陈提升项目至关重要的是对文物展品的保护,防止灯光红外的热效应和紫外线化学效应对文物造成的损伤,所以本项目灯光设计要求采用紫外线含量低、热辐射低的灯具,最大限度保证展品的安全可靠,紫外线相对含量≤20 μW/lm。

2.2 序厅灯光设计分析

序厅是本项目的重要艺术场景空间,在灯光设计方面突出灯光的艺术性表达,采用动态灯光展演的高科技手段,紧扣展陈内容,引导观众抒发情感,营造光随景动、光景抒情、情景交融的观展意境;顶面采用可编程的灯带,灯光结合张拉膜喷绘,从中心向四周扩散,体现光芒万丈的效果,寓意人民的胜利;增强整个空间的沉浸式观感,促进观众思想沉淀与精神升华。序厅选用LED15 W/m灯带,该灯可实现DMX512自动调光、调色控制,序厅灯光效果如图3所示。

图3 序厅灯光效果

2.3 艺术品雕塑灯光设计

雕塑是展陈设计中的重要表现手法[4],往往用来塑造重点展陈人物与事物。雕塑的特征是立体的,观看角度是多维的,观众可以从多种角度欣赏艺术作品。灯光设计可利用灯光的光比、光质等元素,充分塑造空间与物体的形态、构成与视觉质感;通过不同的光色、冷暖与光位的运用,不仅在宏观上突出艺术品的材质质感,而且在微观上呈现材质与艺术手法的细节,提升观众近身尺度的视觉体验。

因此,雕塑造型布光要求为斜45°投光角度的聚光型造型光效,雕塑物体呈现明显的明暗交界线;灯光退晕自然,光质均匀;光心投射在人物面部,从胸部以下逐渐退晕;可以结合雕塑本身材质,通过冷暖白光表现雕塑的视觉质感;灯具选择LED30 W 12°～50°专业轨道射灯,色温为3 000 K,显色指数Ra≥90、SDCM<3,采用单灯调光控制模式,同时可根据不同应用环境的需求改变光束角,无须借助工具、操作便捷,并且保持灯具外观不变。

2.4 展墙灯光设计

灯光设计：览馆展陈设计时,采用泛光的均匀灯光使展品背景以及展品或者墙面整体达到一致性的照度水平。洗墙照明强调的是大面积的区域,包括大体积的艺术区或者物品群。在展陈设计中,把洗墙照明和强调空间展示物体的重点照明有机地结合在一起,可以使展品空间达到照明平衡,灯具选择与艺术品雕塑灯相同。

2.5 展览台柜灯光设计

根据展台的造型和展品的体积采用柜外打光方式,灯具安置于天花吊顶内,选用窄角光束投射到展品上,做到精准控光,光线不散射在台面以外,避免眩光。灯具选用LED 11 W 9°～60°专业轨道射灯,色温为3 000 K,Ra≥90、SDCM<3。

2.6 沿墙柜灯光设计

展厅内沿墙柜照明灯具置于展柜内上腔体,根据具体展品对象的不同,通过背景洗墙和定向的光束勾勒展品的细节和色彩,塑造展品的立体感,引起观看者关注,因此沿墙柜采用内打光的方式。选择适宜的光束角度,很好地控制光线集中在展品面上,避免散漫在展柜外。灯光全角度覆盖文物展品,形成立体效果。灯具维修调试无须开启文物展品保护内箱体,可在外面进行维护。①LED展柜内轨道射灯：LED 12 W13°/24°/35°,色温：3 000 K;Ra≥90、SDCM<3,单灯调光。②LED展柜内轨道洗墙灯：LED 12 W洗墙,色温：3 000 K;Ra≥90、SDCM<3,单灯调光。

2.7 单面柜灯光设计

展厅内照明灯具置于展柜内上腔体,根据具体展品对象的不同,通过背景洗墙和定向的光束勾勒展品的细节和色彩,塑造展品的立体感,引起观看者关注。选择适宜的光束角度,很好地控制光线集中在展品面上,避免散漫在展柜外。灯光全角度覆盖文物展品,形成立体效果。灯具维修调试无须开启文物展品保护内箱体,可在外面进行维护。灯具选用分别为： LED2 W6°-60°展柜嵌入射灯,色温为3 000 K,Ra≥90、SDCM<3,采用0～10 V自动调光控制模式;展柜嵌入LED 12 W洗墙灯,色温为3 000 K,Ra≥90、SDCM<3,采用单灯调光控制方式。

2.8 自然采光照明设计

过厅区域白天采用顶窗天光采光,利用自然采光,可以使光照空间通透明快而不易昏暗,自然天光与人造光相结合使用,白天通过开百叶窗引入日光降低白天照明使用能耗,整体环境灯光设计以夜间照明所需为设计标准,平衡室内亮度对比,同时节约能耗。

2.9 场景灯光设计

攻克宿县的战争事件作为重要陈展场景,在灯光设计方面突出光的艺术性表达,同时采用动态灯光与视频、音响联动展演的高科技手段,紧扣展陈内容,引导观众抒发情感,营造光随景动、光景抒情、情景交融的观展意境。利用舞台染色灯对整个场景空间进行布光,营造激烈的战场气氛。利用不同的照度、光色变化等照明要素,在投影视频播放的时候,灯光也随着视频内容、枪炮声、轰炸声进行联合展演,再现战场气氛,这种联动设计使整个空间“活”了起来,灯光的设计效果达到所谓“光随景动、情景抒情”。灯具选择有以下两种：LED 165 W 15°/25°/45°染色灯,采用DMX512控制模式,灯光色彩包括色彩混合、静态色彩、色彩追逐、色彩频闪;LED30 W 12°～50°专业轨道射灯,色温为3 000 K,Ra≥90、SDCM<3,采用单灯调光控制方式,可根据不同应用环境的需求改变光束角,无须借助工具、操作便捷,并且保持灯具外观不变。

3 灯光智能集中管理

本馆采用实时联动系统的软件对灯光、视频和音响进行统一控制,利用专业舞台灯光控制设备或软件,针对展项的音频或视频时间点进行声光同步编程。联动系统中控主机通过Midi时间码或SMPTE线性时间码信号远程触发灯光控制设备,激活灯光自走程序,达到灯光与音视频的实时联动效果。

改陈提升后,展区内均使用高光效、节能环保的LED光源作为本展馆的主要光源。在灯光设计时,根据展品照度的不同选择不同的灯具参数,力求做到惜光如金,选择最佳灯具类型、最佳灯具位置与最佳投射角度,避免造成灯光资源的浪费。除了灯具的选择,我们还通过智能照明控制对整个展馆进行灯光实时监控,编制开馆模式、场景互动模式、布展模式、清扫模式、夜间模式,针对不同的场景模式,开启不同功能的灯具,最大限度节能减排,实现绿色照明。

灯光智能集中控制管理通过智能照明控制主机对整个展厅进行灯光控制,每个展厅入口处安装智能面板对展厅的灯光控制,利用组合回路进行场景控制,控制模式包括平时模式、重大节日模式和清扫模式等,可通过多媒体与特效灯光之间互动展演实现更逼真的场景复原效果[5]。在总控室安装灯光控制器可对整个纪念馆的灯光进行开启或者关闭等操作,节约管理者的维护成本。灯光通过智能集中控制管理后,节能达到50%,并且灯具光源寿命极大延长,明显降低运行维护成本,灯光智能控制系统如图4所示。

图4 灯光智能控制系统

4 结论

淮海战役纪念馆在改陈提升建设中,对馆内灯光进行精心设计,将灯光设计贯穿淮海战役的伟大胜利这个主题的全过程,专业灯光的科学运用更能清晰、形象和逼真地诠释“人民的胜利”伟大道路,主要结论如下：

1)通过以光塑形、以光刻质、以光传情和以光铸魂四个方面进行灯光渲染,参观者的精神空间与冥想空间获得大幅扩充,增强沉浸式、互动式观演体验,促进观众思想沉淀与精神升华。纪念馆在灯光设计时充分考虑不同展陈区域和内容需要,设置不同角度的光型以达到最好的展示效果,最大限度地提高光的利用率。

2)根据灯光设计原则,多种出光角度与变焦设计,不仅提供从极窄光束到宽光束的聚光照明应用,而且多种高科技智能灯具选用,不仅可以满足各种照明效果需求,而且还能更好地勾勒展陈对象的细节,展陈场景栩栩如生。展陈区域采用灯光智能集中控制管理技术,可以达到灯光与音视频进行实时联动控制效果,同时最大限度节能减排,实现绿色照明,明显降低运行维护成本。