智能燈光管理在淮海戰役紀念館改陳提升優化設計研究

吳寧

(徐州市淮海戰役烈士紀念塔管理局,江蘇 徐州 221116 )

智能燈光管理系統作為一項重要的城市基礎設施,日益得到國內學術界和產業界廣泛關注。為了提高智能燈光管理系統的性能和效率,國內研究者從能源效率優化、光照質量提升、智能控制與管理、互聯互通性等方面進行大量研究工作[1-2]。為了再現淮海戰役波瀾壯闊的歷史畫卷,以展示淮海戰役的歷史進程和偉大勝利,其中為更好展現中國共產黨的斗爭精神、人民戰爭的戰略戰術、人民軍隊的信心勇氣、人民群眾的擁護支持,揭示中國革命成功規律和人民勝利的歷史規律,詮釋黨和人民事業正義性質和勝利原因,教育激勵人們不忘初心、牢記使命歷史重任,淮海戰役紀念館進行將近兩年的改陳提升工程項目。在改陳提升設計中,根據展覽的脈絡、專業燈光設計和燈光語言結合裝飾造型敘述淮海戰役中軍民團結一致長期抗爭的故事,該展廳通過展覽情景融合的形式,講述革命歷史長河的痕跡。因此專業燈光的設計尤為重要,是該館改陳提升工程項目的重要組成部分。燈光重點突出淮海戰役革命歷史的發展過程,參觀者通過 “兩種前途,命運決戰”“逐鹿淮海,決戰決勝”“依靠人民,深厚偉力”和“革命英烈,永垂不朽” 四個部分的展廳學習領悟革命精神,傳承紅色基因,繼續團結奮斗,開創美好未來?；春鹨奂o念館改陳智能燈光提升優化設計案例對國內類似場館具有實際指導意義。

1 燈光設計思路

紀念館在改陳提升設計中,展陳空間通過全方位、全景式、系統性地展現中國人民解放戰爭中淮海戰役的偉大勝利,反映軍民團結一心,共創輝煌的偉大歷程,專業燈光要求緊密貼合此主題,運用燈光詮釋“人民的勝利”的偉大道路,主要通過以下5個方面進行展示：

1)以光塑形。緊密圍繞空間設計理念,充分利用燈光基本設計要素,塑造“物”的體態、架構與重量。

2)以光刻質。突出雕塑質感的視覺呈現,在微觀上刻畫材質與藝術手法的細節,豐富觀眾近身感知與體驗。

3)以光傳情。突出光的戲劇性表達,采用動態燈光與視頻、音響聯動展演的方式,緊扣故事情節發展,引導觀眾情感,打造光隨景動、光景抒情、情景交融的觀演情境。

4)以光鑄魂。采用燈光裝置當今前沿照明科技手段,打造精神空間與冥想空間,增強沉浸式、互動式觀演體驗,促進觀眾思想沉淀與精神升華。

為了達到以上效果,根據不同的陳展形式[3],淮海戰役紀念館各部位的燈光照明、色溫及照度規劃見表1。

表1 淮海戰役紀念館燈光照明、色溫及照度規劃

2 燈光設計

淮海戰役紀念館陳列形式多種多樣,表達方式也是種類繁多,為了充分合理展示各個畫面和場景的逼真效果,對燈光設計效果提出更高的要求。

該館充分考慮不同展陳的需要,設置不同角度的光型以達到最好的展示效果,最大限度地提高光的利用率。多種出光角度與變焦設計,不僅提供從極窄光束到寬光束的聚光照明應用,還提供用于本展廳泛光照明、洗墻效果的垂直照明、精準的截光照明應用,可以滿足各種照明效果需求,更好地勾勒展陳的細節,展陳場景栩栩如生。

2.1 整體展陳燈光設計

本項目改陳提升主題展覽的照明設計中,展陳與背景的亮度對比選取適當[4-6]。如果亮度對比度過高,參觀者感到視覺疲勞;而對比度過低,則參觀者不易區分重點。因此,對于平面展品,最低照度與平均照度之比不應小于0.8;但對于高度大于1.4 m的平面展品,最低照度與平均照度之比不應小于0.4。對于展廳內整體空間的光環境,則要求地面最低照度與平均照度之比不應小于0.7[1-3]。

不同光譜的光源照射在同一顏色物體上時,呈現不同顏色的特性,我們稱為顯色性。顯色性高的光源能夠更好地還原物體本身的色彩,參觀者所看到的顏色也就較接近自然原色。通常用顯色指數(Ra)表示光源的顯色性,一般情況下,光源的顯色指數越高,其顯色性能越好(圖1)。光源的顯色性還應考慮在除去紅外線和紫外線后能將物體的自然色彩真實地再現出來,對所有的顏色都能高度真實還原。

展陳提升燈光設計要求對所有作品的顏色都能高度真實還原,顯色指數Ra越大,對展品的色彩還原能力越強,顯示效果越真實,R1—R15分別對應不同的顏色,選取時根據真實顏色確定,其對應的顏色見表2。

圖1 不同Ra值的光源顯色性

表2 顯色指數R1～R15的對應顏色

同時為了保證展廳燈具色溫的一致性[7],采用色容差SDCM≤2,光色純正通透均勻,更接近黑體輻射線上的標準光源,保證燈光顏色的高度一致性,色容差范圍如圖2所示。L80B10在該色容差條件下光源壽命可達50 000 h,服務壽命為6～8 a。

圖2 展廳燈具色容差范圍

淮海戰役紀念館改陳提升項目至關重要的是對文物展品的保護,防止燈光紅外的熱效應和紫外線化學效應對文物造成的損傷,所以本項目燈光設計要求采用紫外線含量低、熱輻射低的燈具,最大限度保證展品的安全可靠,紫外線相對含量≤20 μW/lm。

2.2 序廳燈光設計分析

序廳是本項目的重要藝術場景空間,在燈光設計方面突出燈光的藝術性表達,采用動態燈光展演的高科技手段,緊扣展陳內容,引導觀眾抒發情感,營造光隨景動、光景抒情、情景交融的觀展意境;頂面采用可編程的燈帶,燈光結合張拉膜噴繪,從中心向四周擴散,體現光芒萬丈的效果,寓意人民的勝利;增強整個空間的沉浸式觀感,促進觀眾思想沉淀與精神升華。序廳選用LED15 W/m燈帶,該燈可實現DMX512自動調光、調色控制,序廳燈光效果如圖3所示。

圖3 序廳燈光效果

2.3 藝術品雕塑燈光設計

雕塑是展陳設計中的重要表現手法[4],往往用來塑造重點展陳人物與事物。雕塑的特征是立體的,觀看角度是多維的,觀眾可以從多種角度欣賞藝術作品。燈光設計可利用燈光的光比、光質等元素,充分塑造空間與物體的形態、構成與視覺質感;通過不同的光色、冷暖與光位的運用,不僅在宏觀上突出藝術品的材質質感,而且在微觀上呈現材質與藝術手法的細節,提升觀眾近身尺度的視覺體驗。

因此,雕塑造型布光要求為斜45°投光角度的聚光型造型光效,雕塑物體呈現明顯的明暗交界線;燈光退暈自然,光質均勻;光心投射在人物面部,從胸部以下逐漸退暈;可以結合雕塑本身材質,通過冷暖白光表現雕塑的視覺質感;燈具選擇LED30 W 12°～50°專業軌道射燈,色溫為3 000 K,顯色指數Ra≥90、SDCM<3,采用單燈調光控制模式,同時可根據不同應用環境的需求改變光束角,無須借助工具、操作便捷,并且保持燈具外觀不變。

2.4 展墻燈光設計

燈光設計：覽館展陳設計時,采用泛光的均勻燈光使展品背景以及展品或者墻面整體達到一致性的照度水平。洗墻照明強調的是大面積的區域,包括大體積的藝術區或者物品群。在展陳設計中,把洗墻照明和強調空間展示物體的重點照明有機地結合在一起,可以使展品空間達到照明平衡,燈具選擇與藝術品雕塑燈相同。

2.5 展覽臺柜燈光設計

根據展臺的造型和展品的體積采用柜外打光方式,燈具安置于天花吊頂內,選用窄角光束投射到展品上,做到精準控光,光線不散射在臺面以外,避免眩光。燈具選用LED 11 W 9°～60°專業軌道射燈,色溫為3 000 K,Ra≥90、SDCM<3。

2.6 沿墻柜燈光設計

展廳內沿墻柜照明燈具置于展柜內上腔體,根據具體展品對象的不同,通過背景洗墻和定向的光束勾勒展品的細節和色彩,塑造展品的立體感,引起觀看者關注,因此沿墻柜采用內打光的方式。選擇適宜的光束角度,很好地控制光線集中在展品面上,避免散漫在展柜外。燈光全角度覆蓋文物展品,形成立體效果。燈具維修調試無須開啟文物展品保護內箱體,可在外面進行維護。①LED展柜內軌道射燈：LED 12 W13°/24°/35°,色溫：3 000 K;Ra≥90、SDCM<3,單燈調光。②LED展柜內軌道洗墻燈：LED 12 W洗墻,色溫：3 000 K;Ra≥90、SDCM<3,單燈調光。

2.7 單面柜燈光設計

展廳內照明燈具置于展柜內上腔體,根據具體展品對象的不同,通過背景洗墻和定向的光束勾勒展品的細節和色彩,塑造展品的立體感,引起觀看者關注。選擇適宜的光束角度,很好地控制光線集中在展品面上,避免散漫在展柜外。燈光全角度覆蓋文物展品,形成立體效果。燈具維修調試無須開啟文物展品保護內箱體,可在外面進行維護。燈具選用分別為： LED2 W6°-60°展柜嵌入射燈,色溫為3 000 K,Ra≥90、SDCM<3,采用0～10 V自動調光控制模式;展柜嵌入LED 12 W洗墻燈,色溫為3 000 K,Ra≥90、SDCM<3,采用單燈調光控制方式。

2.8 自然采光照明設計

過廳區域白天采用頂窗天光采光,利用自然采光,可以使光照空間通透明快而不易昏暗,自然天光與人造光相結合使用,白天通過開百葉窗引入日光降低白天照明使用能耗,整體環境燈光設計以夜間照明所需為設計標準,平衡室內亮度對比,同時節約能耗。

2.9 場景燈光設計

攻克宿縣的戰爭事件作為重要陳展場景,在燈光設計方面突出光的藝術性表達,同時采用動態燈光與視頻、音響聯動展演的高科技手段,緊扣展陳內容,引導觀眾抒發情感,營造光隨景動、光景抒情、情景交融的觀展意境。利用舞臺染色燈對整個場景空間進行布光,營造激烈的戰場氣氛。利用不同的照度、光色變化等照明要素,在投影視頻播放的時候,燈光也隨著視頻內容、槍炮聲、轟炸聲進行聯合展演,再現戰場氣氛,這種聯動設計使整個空間“活”了起來,燈光的設計效果達到所謂“光隨景動、情景抒情”。燈具選擇有以下兩種：LED 165 W 15°/25°/45°染色燈,采用DMX512控制模式,燈光色彩包括色彩混合、靜態色彩、色彩追逐、色彩頻閃;LED30 W 12°～50°專業軌道射燈,色溫為3 000 K,Ra≥90、SDCM<3,采用單燈調光控制方式,可根據不同應用環境的需求改變光束角,無須借助工具、操作便捷,并且保持燈具外觀不變。

3 燈光智能集中管理

本館采用實時聯動系統的軟件對燈光、視頻和音響進行統一控制,利用專業舞臺燈光控制設備或軟件,針對展項的音頻或視頻時間點進行聲光同步編程。聯動系統中控主機通過Midi時間碼或SMPTE線性時間碼信號遠程觸發燈光控制設備,激活燈光自走程序,達到燈光與音視頻的實時聯動效果。

改陳提升后,展區內均使用高光效、節能環保的LED光源作為本展館的主要光源。在燈光設計時,根據展品照度的不同選擇不同的燈具參數,力求做到惜光如金,選擇最佳燈具類型、最佳燈具位置與最佳投射角度,避免造成燈光資源的浪費。除了燈具的選擇,我們還通過智能照明控制對整個展館進行燈光實時監控,編制開館模式、場景互動模式、布展模式、清掃模式、夜間模式,針對不同的場景模式,開啟不同功能的燈具,最大限度節能減排,實現綠色照明。

燈光智能集中控制管理通過智能照明控制主機對整個展廳進行燈光控制,每個展廳入口處安裝智能面板對展廳的燈光控制,利用組合回路進行場景控制,控制模式包括平時模式、重大節日模式和清掃模式等,可通過多媒體與特效燈光之間互動展演實現更逼真的場景復原效果[5]。在總控室安裝燈光控制器可對整個紀念館的燈光進行開啟或者關閉等操作,節約管理者的維護成本。燈光通過智能集中控制管理后,節能達到50%,并且燈具光源壽命極大延長,明顯降低運行維護成本,燈光智能控制系統如圖4所示。

圖4 燈光智能控制系統

4 結論

淮海戰役紀念館在改陳提升建設中,對館內燈光進行精心設計,將燈光設計貫穿淮海戰役的偉大勝利這個主題的全過程,專業燈光的科學運用更能清晰、形象和逼真地詮釋“人民的勝利”偉大道路,主要結論如下：

1)通過以光塑形、以光刻質、以光傳情和以光鑄魂四個方面進行燈光渲染,參觀者的精神空間與冥想空間獲得大幅擴充,增強沉浸式、互動式觀演體驗,促進觀眾思想沉淀與精神升華。紀念館在燈光設計時充分考慮不同展陳區域和內容需要,設置不同角度的光型以達到最好的展示效果,最大限度地提高光的利用率。

2)根據燈光設計原則,多種出光角度與變焦設計,不僅提供從極窄光束到寬光束的聚光照明應用,而且多種高科技智能燈具選用,不僅可以滿足各種照明效果需求,而且還能更好地勾勒展陳對象的細節,展陳場景栩栩如生。展陳區域采用燈光智能集中控制管理技術,可以達到燈光與音視頻進行實時聯動控制效果,同時最大限度節能減排,實現綠色照明,明顯降低運行維護成本。