城市建筑的彩色泛光照明设计

泛光处理技法进行了深入具体的分析和探讨，并提出了-些值得注意的问题。 **：谢浩（962―）男，副教授，主要从事建设技术的教学及研宄工作。 1刖言随着经济文化的发展，城市夜生活越来越丰富和活跃起来，夜间照明从以前单纯解决照度等功能性要求，演变为对富有魅力的彩光装饰的进一步追求。夜景照明是城市规划和建设中一个非常重要的组成部分，而建筑夜景照明又是城市夜景照明中不可或缺的元素，夜幕下，正是五光十色的建筑形象构成了城市夜间的基本面貌。泛光照明又称为立面照明，是使用日益广泛的一种建筑物外部装饰照明方式。它是在离建筑物一定距离的位置装设投光灯作为立面照明的光源，将光线射向建筑物的外墙。投光灯（泛光灯）的光色好，立体感强，能产生良好的艺术效果。具体来说，建筑立面的彩色泛光照明在城市夜影中有以下作用：对建筑物有塑造作用，使建筑物产生立体感；表现出建筑物的外貌，充分显示出建筑形成和色彩的美观性；创造出美丽的室外光环境和色彩环境；创造出高雅的城市夜景，不像霓虹灯光那样强烈，火炽，反映出城市的夜晚文化。 2泛光照明中的颜色建筑立面的彩色泛光照明是在夜晚投光照射建筑物外部的一种照明方式。投向建筑立面的光束有红色、黄色、橙色、绿色、蓝色等。它是一种技术与艺术相结合的表现技法，可使建筑物的形式和色彩在夜晚再现。因此建筑立面彩色泛光照明也属于建筑色彩处理的一个组成部分。 2.1色彩特征一般来说，建筑夜景照明中使用的光色可以分为白色和彩光（色光），其中白光又包括6000K左右的冷白色调的光（如日光色荧光灯、高压汞灯等发出的光）、4000K左右的暖白色调的光（如金卤灯等发出的光）和2000~3000K的暖黄色调的光（如白炽灯、高压钠灯等发出的光）彩光则包括通过使用彩色光源或彩色滤光片而获得的各种色相的彩色光。目前，用于投光照明的光源有：白炽灯、卤钨灯、高压汞灯、高压钠灯、低压钠灯。每种光源的光色都不相同，当需要色光时一般应用滤色片。由于滤色片吸收或反射了不需要的颜色而透射出需要的色光，因此透射的光量会大幅度地减少。其透射比为：琥珀色滤色片0.4 ~0.6；红色滤色片0.15~0.2；绿色滤色片0.05~0.1；蓝色滤色片0.03 ~0.05.考虑到滤色片的吸收作用，要使彩色光取得与无色光相等的照度或相同的装饰效果，对透明白炽灯可乘以大系数（表1表示透明白炽灯的大系数），然后组合不同颜色的光源来实现要求的光色，用于建筑立面的不同部位，以创造泛光的层次。 表1透明白炽灯的增大系数透明白炽灯的效果滤色片红色橙色绿色蓝色取得与白炽灯相等的照度取得与白炽灯相同的装饰效果实际上各种光源都辐射出其特有的光谱光色，如卤钨灯显示出红色多、绿蓝色少的暖光色，白色荧光灯辐射出比白炽灯稍冷一些的蓝色光，荧光灯可以显示出冷白色光，透明汞灯（水银灯）显示出类似白色荧光灯的光色，金属卤化物灯也是一样。高压钠灯和其他高强度气体放电灯不同，放射出比白炽灯更为暖色的光，但是蓝色的成分却较少。建筑物立面照明应用这些色光时，可以达到突出重点的目的。而且，将不同光色的光源组合起来，还可以实现所希望的颜色。可以说，灯光的色彩是十分丰富的，随意改变的可能性很大，可以强烈、单纯，也可以十分柔和、细腻。整个建筑的夜景形象既有鲜明的色相对比，又有充分的冷暖对比，色彩非常丰富，使各种颜色光有机配合而产生的奇妙效应达到前所未有的境界。 2.2色彩使用效果色彩通过视觉器官为人们感知后，可以产生多种作用的效果，合理运用这些作用和效果，有助于装饰照明设计的科学化。色彩的使用效果主要体现在色彩的物理效果、色彩的心理效果、生理效果、色彩的标志作用及色彩的吸热能力和反射率等方面。特别是不同的颜色对人生理上的不同刺激，影响到人们对色彩有不同的心理感受。由于色彩在社会生活中与人们广泛接触，往往形成相对稳定的社会属性。 红色，常使人们想到太阳、火、血，给人鼓舞与兴奋；白色，常使人们想到冰雪、寒冷，给人纯洁、冷峻、空虚乃至恐怖的感觉；黄色，带有高贵的意味，显得明亮、柔和、活跃、素雅；紫色，表现贵重、庄严；绿色，使人联想到青山绿水，象征着青春、和平、生命。丰富的色彩给人的美感充实、持久。即使色彩鲜明，如果很单调，也会令人感到乏味，引起厌倦。和谐统一是对色彩美的*高要求，各种色彩要做到和谐统一，注意设置一种基调，各种色彩都要服从这一基调。此外要正确处理相似色和互补色的调配，相似色有秩序地排列，可以起到和谐的效果。 3建筑立面彩色泛光处理技法3.1向建筑立面投光时，要考虑行人在近处观看的要求。在近处要能够看清楚建筑立面细部的材料颜色和质感等，在远处要能够看清楚建筑体量和立面的光色。 3.2向建筑立面投光时，要掌握建筑立面的特点，从几个不同的角度照射，以便产生显著的立体感，特别是产生光色的层次效果。 3.3投光时，要突出照射建筑立面，使它与周围环境形成明暗对比，充分发挥周围环境的陪衬作用。3.4了解建筑立面材料以光的反射比，在此基础上确定要求的照度。 由此可见，合理地选用光色是十分重要的。建筑夜景照明中可供选择的光色是很多的，从原则上讲，凡是位于可视光谱范围内的光色都在可选范围之内。对于不同性质和功能的建筑，究竟采用什么样的光色照明才是合适的呢，要做好立面照明的设计，首先要掌握建筑物的特点和建筑风格、艺术构思等，再找出不同角度投光时*引人注目的特色。应当选择观看率*高的立面作为照射面。泛光照明的灯具采用投光器，它的布置和数量取决于建筑物的规模、体形、高度、景观要求及周围环境。投光器一般成组布置，以本身隐藏又便于投光为原则。投光器的投射方向在建筑立面上会产生不同的照明效果，要根据建筑物的体量、立面状态、投射角、观看方向来确定。投光的布置距离及其投射的光束对不同的建筑立面状态也会产生不同的泛光照明效果。可见，采用彩色光照明可以造成色彩斑斓的节目气氛。 如在建筑物正面和侧墙之间造成明显的颜色反差，可加强建筑物结构的深度感。艺术家们常常用蓝色模拟阴影。类似的技术处理在泛光照明中证明也是成功的。即用钨丝灯或钠灯模拟阳光，也有用汞灯模拟阴影部分。同样是白光照明，通过不同色温光线的搭配可以使建筑物的形象更为生动。当然，也不能太琐碎、凌乱，要根据建筑造型和构图的特征恰当设色，把握好大效果。建筑夜景可以是静态的，也可以是动态的，它在灯光下的色彩可以始终保持一致，也可以随着不同的时间与场合而改变。 彩光的照明效果不仅与光的颜色有关，照度也很重要。灯光环境对视觉的影响主要表现在照度和色彩两个方面。灯光环境照明的照度要求不同，人的视觉感受不同，见到的色表就不同。装饰照明的光的色彩、波长不同，人的视觉效果就不同，其色性也不同。用照度适宜的中性白光照射白色或近似白色的墙面，会出现洁净、明亮、醒目的视觉效果。通常情况下，鲜艳、饱和、照度充足的彩光会带来健康、明亮、璀、瑰丽的效果，而光色不纯或照度不足的彩光则会造成不同程度的负面效果，譬如微弱的黄光会散发昏暗、暖昧的气息，暗淡的红光会渲染压抑、恐怖的气氛，幽暗的蓝绿色光则会造成阴惨、诡秘的效果等等。另外，建筑立面的泛光照明效果直接受到材料状态的影响。表2给出了建筑立面材料和泛光照明效果的关系。 表2建筑立面材料和泛光照明效果的关系建筑立面的材料状态泛光照明的效果粗糙表面形成漫射光光滑表面大部分光反射到空间颜色与光源的颜色相近立面增加彩度颜色与光源的颜色一致立面更增加彩度从表2可知，相同的表面材料用同样颜色的光投射，会使色彩鲜艳，建筑物表面材料和色彩对光的反射率有很大差异。因此，要使照明达到同样的明亮结果，泛光照度也要相应改变，具体可参阅表3.表3材料反射比和照度值表面材料反射比明亮程度的照度（Lx）白色浅黄色涂料浅色大理石清水混凝土水泥砂浆浅灰花岗岩土黄无釉面砖驼色、豆沙色无釉面砖彩色混凝土机制红砖、红色波形瓦各种深色涂料4实例著名艺术大师吴冠中教授说得好：脱离了具体的对象谈色彩等于零“。彩色泛光照明作为夜间环境景观形成的*重要手段，其*显著的特点是通过光照，在观感上改变建筑物的固有色和质感使蒙受光照的建筑形体变成一种晶莹的”半透明体“，由于细部和色彩在泛光照明下相对纯化和单纯化，建筑的雕刻般的浑然一体效果突显出来，色彩这一造型要素在黑夜的背景前便分外夺目而诱人。上海外滩的泛光照明是大家十分熟悉的成功范例。多数情况下以白色光为主，添少量彩色光，以显示建筑自身的风格和特点，以打破单一光色造成的单调感并使建筑显得沉稳、亲切。又比如，位于北京西三环航天桥附近的金玉大厦，采用了两种不同色温的白光进行照明。一种是色温较高的中性白光，作为大面积的泛光照明投射在建筑主体部分的弧面上；另一种是色温较低的暖色白光，集中照射建筑顶部以及底部突出的部分。这样，白天看去色彩一致的建筑，到了夜晚由于照明的不同而显现出不同的表面颜色，丰富了夜间形象。立面照明可以是对整座建筑物进行投光，也可以只对建筑物外部某一重点区域进行投光，如只对外墙上的广告、招牌或装饰画面进行投光。还有一些高层建筑则只在大厦的顶部设置投光照明，屋顶的颜色具有特色时，可以用适当的相关颜色的光源来加强它。如带绿色氧化铜覆盖层在大楼顶，可以用汞灯照明，其他部分可以用稍暖色的照明。比如香港的中环广场等多座高层建筑均用此手法，这比整座大厦的投光节省很多，却能产生极其状观瑰丽的效果。又比如，日本东京的NEC大楼，通过泛光照明的光斑和颜色的变化来显示时间与季节的变化：正面墙上的泛光照明光斑随着时间的流逝由下向上缓慢地移动，根据光斑所在的位置，可以推测出大致的时间；同时，楼顶上安装了一组可变换颜色的灯来表示季节，蓝色光代表春季和夏季，珊瑚色光代表着秋季和冬季。这些变化着的立面色彩既丰富了建筑形象，又带来了新的功能和情趣，体现了设计者的智慧与匠心。 纪念碑和门、塔、亭之类属于纪念性建筑物，可以纪念碑为代表。纪念碑一般位于街道、街区、广场等处的重要位置，形成视觉中心，构成照明的焦点，常采用彩色泛光照明。雕塑品指的是外部空间中的雕像、雕刻品、塑造品之类。它们与建筑物有密切关系，有时单独存在，有时附于建筑物上，常位于广场，公园等处，成为视觉中心，也常采用彩色泛光照明。 这些照射对象的彩色泛光处理技法与建筑立面基本相同。纪念碑的彩色泛光处理，可以根据纪念碑的位置、场地条件和周围环境，确定光源的颜色、投光器的位置、数量、距离、投射光束、投射方向等。它不仅与其周围建筑群构成亮度对比，而且将碑身分成几个部位投射光束，也构成对比，由上向下使亮度变化，创造出层次感，并显现出细部形态和颜色。雕塑品采用的技法与纪念碑大致相同，但要显现出其细部形态、光影效果和立体感。使用彩光照射塔时，在靠近塔的基部用暖色光并在上部铺之冷色光，会加塔的高度错觉，但这种错觉只有在塔附近才会感觉到。由下面投射彩色光，光色不同，且有层次，构成一幅纪念塔泛光照明的奇景。另外，树叶、灌木丛林以及花草等植物以其舒心的色彩、谐和的排列和美丽的形态成为城市装饰不可缺少的组成部分。在夜间环境下，投光照明能够加长其发挥作用的时间。 与建筑物的立面照明一样，植物在光照下不是以白天的面貌重复出现，而是以新的姿态展露在人们面前。穿过城市的河流区别于一般的商业地区和娱乐场所，因此要视具体情况谨慎地使用彩色光，防止大红大绿。 5夜景照明中运用光色时的注意点及限制以上几个例子说明，巧妙地运用彩色光，能达到十分理想的艺术效果。良好的夜景照明不仅在于控制光量的多少和光的强弱，关键是合理安排每一束光都照在该照的地方，否则就只能是事倍功半。 5.1体现建筑物的功能投光照明方案的成功，不仅是由照明技术和使用材料的质量决定，而且在一定程度上取决于预先对环境场所与被照物的研究，特别是对以下几项内容研究的深度和优劣：建筑上和艺术上的特点、被照物的层次和环境特征。要懂得“藏拙”，有缺陷处尽可任其黑暗而不露。选用白光还是彩光，选用白光中高色温的还是低色温的，这个答案在建筑夜景照明设计中往往并不是**的，除了建筑本身的条件以外，通常还要考虑到周边环境乃至城市夜景的大效果。鉴于彩色光的感情色彩强烈，景观的夜景照明，特别是一些重要的大型公共场所的夜景照明，更要特别慎重。不同性质的建筑可选用不同的光色。夜景照明彩色光的使用不仅直接影响照明的效果，而且受被照场所的风格、历史背景、表面材料的制约。白色光具有相当强的表现能力，能够有效地揭示建筑物的形象特点，表现建筑物自身的风格。对于纪念性建筑、政府机关、具有独特风格的大型建筑，应以白色光为主，必要时也只能局部使用彩度低的色光照射，以体现庄重、严肃的气氛。而电视台、电视塔、商场、游乐场、影剧院等商业或文化娱乐建筑则往往使用彩光或局部彩光照明来创造繁华、活跃、热闹、兴奋的色彩氛围，充分吸引人们的注意力。5.2合理使用色光彩色光不仅能创造热闹、活泼的气氛，同样也可以营造宁静、安详的氛围。这和光色的选择有关，也和照明方式有关。若使用合理，则可收到无色光照明所难以达到的照明效果。如果没有配搭得体的色彩，美感一定会大打折扣的。照明彩色使用不当的实例不少，特别是对一些具有重要政治性或纪念意义的建筑，因色光使用不当而给观众造成很不好的印象，也破坏了景物的风格。光的颜色具有感情色彩，不协调的光色搭配会使人们感到不舒适或不相称，甚至歪曲了建筑的形象。“灯红酒绿”式的“豪华”所追求的点缀，往往缺少文化品位和独特的情趣。 由于色光使用涉及的问题很多，难以简而言之。 作为构成外部环境的建筑物，无论是单体还是群体不宜选用过多种泛光色彩来求得新奇、热闹，应根据环境景观不同性质和固有色关系以及形体特征统一规划，合理配置。通常情况下，建筑表面所使用的颜色不超过4~5种，因为过多的表面颜色容易造成混乱。但也有些建筑使用了非常丰富鲜艳的表面色彩，对这类建筑，就应选用显色性良好的光源进行照明。*简单经济得到彩色投光照明的方法是：选择*适合这种效果的光源。这种做法没有强烈的颜色差别，减少了出现不满意成分的危险。对某些白炽聚光灯，可以将色彩染在面板玻璃上或用多层膜反射器得到彩色光线。正确选择光色，通常以偏暖色调如橙色、黄色比较常见，且效果良好。此外，也有若干较艳丽的色彩如浅绿、淡蓝、粉红等。如选用冷色调如白色、蓝色则注意照度必须提高，特别是蓝色光宜慎用，用得不好会造成昏暗压抑、死气沉沉甚至阴森恐怖的不良效果。 5.3注意材料的光学性质彩色光的照射会改变建筑原有的颜色，造成比较强烈的视觉效果，因此应当慎重使用。一般情况下，它适于作小范围的重点照明，不宜用于大面积的泛光照明。对不同材料立面进行彩色投光，要根据名种材料的颜色以及建筑物象征的意义确定光色。由于颜色照明强了与它相关的一些颜色，但也降低了某些色调。并列投射到相邻表面上的不同颜色光线可以创造活跃的气氛，但也可能冒着创造过分强烈色差的危险。建筑物原来的材料和色彩（即固有色）与光源色会有叠加的效应，所以要避免近似补色光关系的投光。如红砖墙投以绿光会变得暗黑、偏蓝、绿的外墙则不宜选用黄橙色的泛光灯，因其叠加结果色彩变灰变浊，而选择白色则能使原先的色彩，特别是偏冷色变得十分明亮和清爽。对某些塑像，材料的颜色是一个重要的要素。一般来说，用白炽灯照明有好的显色性。通过使用适当的灯泡一汞灯、金属卤化物灯、钠灯，可以加材料的颜色。因此在选用颜色投光时，对颜色的选用要得当，可作一些光色试验。 一般说来，建筑在夜景照明中的形象和白天相比有着很大的不同，这是由于人工照明条件与自然光照明条件的差异造成的，不论建筑物表面的反射特性如何，如果缺少天空的漫射和入射光方向的逆转，泛光照明就无法复制出建筑物白天的景象。尽管在低掉度地方，有太阳时建筑物的景象也和泛光照明的效果相似，但*好的布置和安装是利用建筑物白天和晚上的差别，而不要想去缩小它们之间的差别。要设法有效地利用阴影和可以利用的颜色。 另外，夜景照明中光源的投射方向一般是固定不变的，通常是平射或自下而上照射，灯光的强度及颜色也与自然光有所不同。在这种照明方式下，建筑往往阴影浓重。形象鲜明强烈，有着夸张的艺术效果。 泛光灯的投光角度，对质感较粗糙的表面形成色彩的明亮程度有一定的影响：入射角越小，反射光越少，且粗糙面的细微凹凸形成阴影多，彩色就相应暗淡。此外，光照的亮度会随距离加而减弱，贴近墙面的小入射角泛光照明时，这种光的退晕现象尤为明显，虽然这不一定是坏事，但事先认识到这一点，对灯具布置设计是有好外的。 5.4防止不利因素的影响光源的色温受灯光亮度的影响，在大面积用彩色光照明时，要避免高亮度而低色温所造成的闷热环境气氛；同时，也要避免低亮度而高色温所导致的阴郁环境气氛。在光色的主色调确定之后，局部照明可用彩色光点缀。在选择光源时也应考虑季节的因素。高压钠灯之类的“热”光源（高压钠灯发光的光色温低，金黄色有温暖感）可以在冬天用在落叶树上。在夏天，对树叶应使用高色温的冷光源。因此，有条件的话，在树木等自然物照明点，可放置两套分别用于不同季节的照明装置。由软性塑料做成的滤色片，可以有各种颜色，它对热很敏感，所以适用于短时间的显示照明，而不用于永久性投光场合。 玻璃滤色片耐热性较好，但颜色品种有限。为了便于滤色片的安装和更换，投光灯具上必须装有特别的机构。若使用彩色灯泡光输出更低，必须加大光源的功率。还要防止景观照明的光污染：景观照明经常使用上千瓦的大功率高强度气体放电灯或五光十色、闪烁耀眼的霓虹灯。过亮的景观照明形成的光污染尤如噪声一样会影响人们的休息和健康，同时对环境，特别是对天文观测和飞机夜航都会产生不良影响。 6结论建筑夜景照明实际上是从光和影出发对建筑形象的一次重塑，它兼具技术与艺术是一项充满创造性和挑战性的工作。夜景照明内容十分广泛，发展的势头有无减，特别是城市建筑夜景照明中的光色运用技术越来越先进和完善。我国城市夜景照明正在努力向国际先进水平学习、靠拢，我们要不断总结经验，克服不足，把我国夜景照明水平提升到一个新的高度。可以相信，通过夜景照明多功能的开发，建筑物经过泛光照明后，一定会创造出梦幻优美的城市景色。