ТОЧКА ОПОРЫ - световые решения, проекты освещения
 

События
Проблемы освещения музеев и художественных галерей (спектры источников света, цветопередача, спектральная облучённость, отражательные характеристики масляных красок)


Постановка вопросов.

Большинство материалов, использовавшихся в разные эпохи мастерами живописи (масляные и акварельные краски, холсты, бумага и др.) подвержены воздействию температуры и влажности окружающего воздуха, естественного излучения (небосвод, Солнце) и излучения электрических источников света.

Эти влияния вызывают процессы старения экспонатов и, соответственно, нежелательное изменение их первоначального облика.

Поскольку произведения искусства, в том числе и живопись, имеют большую идеологическую, культурную и материальную ценность, должны быть созданы все условия, чтобы максимально замедлить эти процессы.

Освещение экспонатов музеев и галерей призвано решать 2 задачи:

· чисто светотехническую – обеспечение зрителям адекватных условий для достоверного восприятия цветовых нюансов – контраста, насыщенности, яркости, текстуры, формы произведения, его познавательной ценности, замысла автора и его воплощения;

· решение охранной проблемы – свести до минимума опасность повреждения экспонатов от воздействия ультрафиолетового, видимого и инфракрасного излучений.

Оптическая цепь передачи визуальной информации включает в себя :

  • источник излучения с определённой спектральной силой излучения

I( λ ,ε ) в направлении ε, которая создаёт на поверхности картины ( или другого музейного экспоната) соответствующую спектральную облучённость Е(λ);

  • спектральный коэффициент отражения ρ(λ) элементов поверхности картины.

После отражения формируется оптическое излучение с тем или иным спектральным составом:

φλ ρ(λ) = Е(λ) ρ(λ) • f ; (1)

φλ ρ(λ) спектральная функция цветового стимула;

f – геометрический коэффициент.

Цветовой стимул – видимое излучение, попадающее в глаз и вызывающее ощущение хроматического цвета (или ахроматического цвета – белого, серого, черного).

Функция цветового стимула – описание цветового стимула с помощью спектрального распределения радиометрической величины (например, энергетической яркости или мощности излучения) в функции длины волны.

Обработка спектральной функции цветового стимула φλ ρ(λ) цветовоспринимающей системой глаза приводит в зрительном центре мозга к образованию и восприятию основных параметров, описывающих цвет – яркости (светлоты), цветового тона и насыщенности.

В соответствии с уравнением (1) восприятие цветовой гаммы картины зрителем (посетителем экспозиции) и самим художником зависит от двух основных факторов.

  • 1. Спектр и цветовая температура источника излучения, освещающего картины.

Так как произведения старых мастеров, таких, как, например, Рафаэль, Микеланджело, Дюрер, Рубенс и др., были созданы до 1880 г. (начала эпохи электричества), художники работали или при естественном освещении, с типовым спектром фазы дневного света, или при свете свечей и масляных ламп с цветовой температурой примерно от 2000 К до 2500 К.

Появление искусственных, электрических источников света, начиная с 1880 г., и их развитие в ХХ-ХХI вв. (до настоящего времени) предоставило возможность использования для музейного освещения, кроме дневного света, ламп накаливания, в первую очередь галогенных, люминесцентных и металлогалогенных ламп, и, наконец, светодиодов белого света.

  • 2. Спектры отражения красок картины (масляных и акварельных).

В немецкой светотехнической литературе за последнее время появились данные об измерении спектров отражения некоторых продуктов питания, овощей, фруктов, цветов, текстильных тканей, печатных изданий, различных оттенков кожных покровов человека.

В международной практике сегодня продолжает использоваться методика оценки цветопередачи источников света, разработанная экспертами МКО (CIE 13-3:1995) (http://www.k-to.ru/ru/interesting/events/detail.php?ID=683).

По этой методике критерием оценки источника света по качеству цветовоспроизведения является общий индекс цветопередачи Ra. Для его определения используются 8 из 14 контрольных образцов МКО с малой насыщенностью цвета.

Остальные 6 образцов с относительно высокой насыщенностью применяются в специальных случаях, когда дополнительно к Ra определяются частные индексы (Ri).

Например,R9 – оценивает качество воспроизведения насыщенных красных цветов, R13 - цветопередачу розоватого оттенка кожи человека, R14 - цветопередачу листвы деревьев.

Следует признать, что спектры отражения этих 14 контрольных образцов неадекватны спектральным кривым отражения масляных и акварельных красок.

Ряд важных замечаний относительно влияния ряда факторов на цветопередачу:

1. Анализ цветового оформления экспозиционных залов ряда известных музеев Европы показал, что экспозиционная поверхность стен зачастую не нейтрально-белая или не светло-серая. Практикуется окраска в зелёный, синий или красный цвет (фото 1, 1а, 1б).

Площадь такого цветного фона значительно превышает площадь картин и может являться активной отражающей поверхностью.

Поэтому результирующее излучение, попадающее на картины в таких залах, складывается из прямого излучения светильников и дополняющей его компоненты, образующейся после многократных отражений от цветных стен. Спектральный состав такого смешанного излучения уже отличается от спектра источников света, при котором художник создавал своё произведение, и может повлиять на качество цветопередачи.

Фото 1, 1а,

Фото 1б

Экспозиционные залы с цветными стенами.

2. В ряде случаев дневной свет, проникающий в зал через светорассеивающее потолочное перекрытие (светящий потолок), смешивается с направленным излучением светильников акцентирующего освещения. (фото 2, 2а).

Фото 2

Фото 2а

Зачастую за остеклением потолка размещаются люминесцентные лампы белого света, которые включаются, когда ощущается недостаток естественной освещенности.

Источниками света в светильниках направленного света служат или галогенные лампы накаливания или металлогалогенные лампы (с фильтрами).

Подобные варианты смешения разноспектральных излучений тоже могут вызывать сомнения, так как спектр естественного излучения изменяется как в течение дня, так и в различное время года, отличаясь от спектра искусственных источников света.

Представляют интерес вопросы и проблемы, которые были сформулированы перед началом исследований, которые недавно проведены сотрудниками светотехнической кафедры Технического ун-та Дармштадта.

  • 1. Как выглядят спектры отражения масляных и акварельных цветных пигментов, которые используются живописцами? Имеется ли различие между спектрами отражения различных групп таких материалов или между красками, которые использовались в различные временные эпохи (например, между 1300 и 1800 гг., от 1800 до 1945 гг. и в период после 2-й мировой войны и до нашего времени) ?

  • 2. Какие проблемы и колориметрические аспекты проявились бы, если при оценке цветопередачи источников света вместо 14 контрольных образцов МКО использовать реальные цвета масляных или акварельных красок и оптимизировать выбор источника света применительно к ним?

  • 3. Какие типичные 10 или 12 масляных красок можно выбрать, чтобы адекватно (репрезентативно и правильно) оценить цветопередачу источников света, несмотря на очень широкую палитру применяемых красок?

  • 4. Какие цветовые сдвиги можно ожидать, если, например, вместо люминесцентных ламп с умеренным или высоким качеством цветопередачи картины будут освещаться дневным светом или белыми светодиодами с различной цветовой температурой (Тц)?

[Cдвиг цвета воспринимаемого излучения – это изменение воспринимаемого цвета объекта, вызванное только за счёт изменения спектрального состава излучения (без какого-либо изменения в состоянии цветовой адаптации наблюдателя ]

  • 5. Реально ли полагать, что будущие модели светодиодных модулей с очень хорошей цветопередачей и варьируемой Тц могли применяться самостоятельно или дополнять дневной свет с учётом временных изменений его цветовых параметров?

  • 6. Можно ли (или необходимо) рассчитывать, на то, что потенциал повреждения освещаемых экспонатов будет сравним, если вместо галогенных ламп накаливания и разрядных источников света, будут применяться только смеси излучений белых светодиодов?

Аспекты проблемы цвета в музейном освещении

Тестовые источники света

Как упоминалось выше, цветовой стимул (цвет, воспринимаемый глазом) является функцией двух факторов – отражательных свойств объекта и спектра излучения освещающего его источника света.

В настоящей работе были исследованы:

  • Типовые спектры (стандартизованные МКО) люминесцентных ламп и разрядных ламп высокого давления;
  • Спектры ламп накаливания с Тц = 2850 и 3200 К;
  • Спектры более 20 типов белых светодиодов, измеренные в светотехнической лаборатории Дармштадтского Технического университета. (http://k-to.ru/ru/interesting/events/detail.php?ID=1414)

Многие источники света, используемые в практике музейного освещения, содержат в своем спектре опасные для живописи ультрафиолетовую (УФ) и инфракрасную (ИК) компоненты. Поэтому светильники обычно снабжаются фильтрами, задерживающими УФ- и ИК-излучения.

По этой причине люминесцентные лампы, разрядные высокого давления (металлогалогенные, ртутные, натриевые) и лампы накаливания) измерялись с полосовыми блокирующими светофильтрами фирмы Optocs Balzers AG (см. спектр пропускания на рис. 3).

Рис.3

Спектры пропускания полосового фильтра (срезающего УФ- и ИК- излучение)

Поскольку светодиоды не содержат в своем спектре УФ- и направленной ИК-составляющих, при их измерениях фильтры не применялись.

Ход кривых спектральной облучённости для всех упомянутых источников света показан на рис. 4-9. Та или иная разница в цветовой температуре у отдельных ламп относительно значений в стандартном обозначении типа вызвана, главным образом, наличием фильтров при измерениях.

Рис.4

Спектральная облученность от излучения люминесцентных ламп с Тц = 2500-8000 К

Рис.5

Спектральная облучённость от излучения металлогалогенных (с Тц = 2950-6100 К), ртутных ламп с люминофором (3270 К) и натриевых ламп высокого давления (2072 К)

Рис.6

Спектральная облучённость от ламп накаливания (излучателей Планка, с Тц = 2850 и 3200 К)

Рис.7

Спектральная облучённость от светодиодов тёпло-белого света

Рис.8

Спектральная облучённость от светодиодов нейтрально-белого света

Рис.9

Спектральная облучённость от светодиодов холодно-белого и дневного света

В данной статье приводятся результаты измерений с масляными красками. Для измерений спектрального распределения коэффициента отражения красок фирма SCHMINKE предоставила сотрудникам светотехнической кафедры Дармштадтского университета атлас выкрасок масляных красок на льняном холсте (рис.10).

Рис.10

Цветовой атлас масляных красок на холсте (фирма Schminke, Германия)

Для измерений отражательных характеристик красок применялась измерительная технология «d45»: образцы с красками освещались сверху диффузным светом галогенных ламп накаливания, причём в плоскости образца освещенность достигала 1000 лк.

С помощью спектрометра “CS1000” (Konica Minolta) отраженное излучение измерялось под углом 45° к плоскости образца на расстоянии 200 мм. Затем соответствующие результаты измерений соотносились со спектрами исследуемых ламп, чтобы получить спектры отражения отдельных красок.

Спектры источников света измерялись при тех же условиях с помощью диффузно отражающего белого «стандарта». Всего было измерено 79 масляных красок , спектры отражения которых представлены на рис. 11-17.

Рис.11

Спектры отражения синих масляных красок

Рис.12

Спектры отражения зелёных масляных красок

Рис.13

Спектры отражения коричневых масляных красок

Рис.14

Спектры отражения жёлтых масляных красок

Рис.15

Спектры отражения красных и фиолетовых масляных красок

Рис.16

Спектры отражения чёрных и серых масляных красок

Рис.17

Спектры отражения «металлических» масляных красок («серебро», «золото», бронза»)

Цветопередача

Рис.18

14 контрольных образцов цвета МКО (CIE) для расчёта общего (Ra) и частных (Ri) индексов цветопередачи

Рис.19

Зависимость общего индекса цветопередачи (Ra = 22-100) и специального индекса для оценки качества воспроизведения цвета масляных красок (RölF).

Рис.20
Зависимость общего индекса цветопередачи Ra = 80-100 и специального индекса для оценки качества воспроизведения цвета масляных красок (RölF).

Поскольку маловероятно, что в музеях и галереях могут применяться лампы с Ra≤ 80, то на рис.20 представлены результаты только для источников с высоким качеством цветопередачи.

Эти данные представляют большой интерес и появились впервые в практике музейного освещения и колориметрии.

Очень важные выводы таковы:

1.Источники света с общим индексом цветопередачи Ra= 80-83 обеспечивают очень низкий индекс цветопередачи масляных красок - RölF= 60-68 (такое качество воспроизведения реальных цветов масляных красок практически неприемлемо).

2. Для достижения необходимого при музейном освещении качества цветопередачи картин, написанных масляными красками (RölF > 90) необходимо применять источники света, общий индекс цветопередачи которых Ra должен быть более 94.

Анализируя данные, приведенные в таблице, можно сделать заключение о том, что требованиям п. 2 удовлетворяют только:

  • 2 типа люминесцентных ламп с многокомпонентными люминофорами, холодного дневного света: (Ra=95,4 RölF= 92,9); (Ra= 96,7 RölF= 95,1).

  • Лампы накаливания: (Тц = 3200 К, Ra = 98,5 RölF= 97,3); ( Тц = 2800 К, Ra= 98,4 RölF= 97,2).

  • Светодиодный модуль тип Т17 с цветовой температурой 3349 К (Ra=94,9 RölF= 93,8).

Сравнение индекса цветопередачи по методу МКО (Ra,CIE 13-3:1995) и специального индекса цветопередачи (RölF) для масляных красок.

Тип источника света

Tц, К

Коррелированная цветовая температура. излучения

Ra

Общий индекс цветопередачи МКО

RölF

Индекс цветопередачи для масляных красок

Люминесцентные лампы:

с галофосфатными люминофорами

с 3-компонентными

люминофорами

с поликомпонентными люминофорами (лампы с высоким качеством цветопередачи)

4200

6770

2500

2800

3000

3450

4000

6500

8000

3050

4100

5000

5600

6750

7000

60,2

72,7

80,5

82,6

82,4

82,0

80,5

78,8

84,6

88,0

88,9

95,4

89,5

96,7

92,4

22,5

43,0

63,4

67,6

68,3

68,6

67,2

64,2

74,2

80,0

78,9

92,9

80,5

95,1

85,5

Ртутные лампы с люминофором

3270

3900

57,4

48,9

26,0

9,2

Металлогалогенные лампы

3000

3700

4200

5400

6100

75,7

64,0

54,2

29,9

Натриевые лампы высокого давления

2070

23,3

- 22,5

Излучатели Планка
(лампы накаливания)

3200

2850

98,5

98,4

97,3

97,2

Светодиоды:

Т10

T13

Т15

T17

Т2#3

T8#1

T8#2

T9

T12

T16

T18

T1

T2#2

T3

T4

T5

T6

T7#2

T7#3

T11

T19

3098

3100

2974

3349

4234

4309

4333

5047

3982

4061

4821

5650

5575

5047

5224

5043

6369

4966

6540

6369

5018

81,2

80,9

82,9

94,9

69,5

75,2

75,4

66,7

66,6

82,8

90,0

70,8

74,6

66,7

70,6

71,9

68,5

69,4

74,4

68,5

69,1

65,1

64,2

69,3

93,8

45,0

54,5

54,2

40,4

39,3

67,6

82,2

45,9

51,0

40,4

45,3

45,8

44,2

42,2

49,4

44,2

41,7


возврат к списку статей

версия для печати
 
© 2020 ЗАО "Точка Опоры Промэлектросвет"
музейное освещение, светильники музеи, свет в музее, галерея светильники, выставочное освещение, освещение выставок, освещение выставочных залов, освещение галереи, световые линии, световые короба, нестандартное осветительное оборудование, освещение экспозиции, подсветка картины, современный музей, эрарта, музей воды, музейные технологии, освещение метро, светильники метрополитен, люстры для метро, реконструкция освещения метро, тоннельные светильники, архитектурное освещение метро, реставрация светильников для метро