Category Archives: АРХИТЕКТУРНАЯ ФИЗИКА

Часть II

АРХИТЕКТУРНАЯ СВЕТОЛОГИЯ

Глава 3. СВЕТОЦВЕТОВАЯ СРЕДА — ОСНОВА ВОСПРИЯТИЯ АРХИТЕКТУРЫ

3.1. Свету зрение и архитектура

Свет — излучение оптиче­ской области спектра, которое вызы­вает биологические, главным образом зрительные реакции.

Цвет — особенность зрительного восприятия, позволяющая наблюдате­лю распознавать цветовые стимулы (излучения), различающиеся по спек­тральному составу.

Световая среда — совокупность ультрафиолетовых, видимых и инф­ракрасных излучений, генерируемых источниками естественного и искусст­венного света; это важнейшая состав­ляющая жизненной среды живых ор­ганизмов и растений, определяемая световыми потоками источников света, трансформируемыми в результате вза­имодействия с окружающей предмет­ной средой, которая воспринимается по распределению света и цвета в про­странстве.

В жизни мы постоянно говорим: свет режет глаз, свет пробивается че­рез щель, свет льется, струится. Это существовавшая издревле мысль о све­те — догадка о родстве глаза и сол­нца — сохранилась в глубоко изме­ненной форме и в современном есте­ствознании. Глаз человека хорошо приспособился к солнцу как к источ­нику света. Хрусталик глаза пропу­скает к сетчатке только лучи солнца, безвредные для организма. Сетчатка обладает большой чувствительностью; однако при дневном интенсивном ос­вещении эта чувствительность резко снижается, а при ночном — возрастает.

Рассматривание цветных поверхно­стей при изменении уровня яркости в пределах, соответствующих области дневного зрения, сопровождается из­менением цветового ощущения, кото­рое особенно заметно при солнечном освещении поверхностей (фасадов, де­талей). Это явление архитектуры оп­ределяют словами "солнечный свет съедает цвет".

Зрение — чрезвычайно сложный процесс. Химические и электрические явления в сетчатке глаза, передача нервных импульсов по зрительному нерву, деятельность клеток в зритель­ных зонах мозга — все это составные части процесса, называемого зрением.

Процесс зрения не завершается изображени­ем на сетчатке, а начинается с него. Глаз превраща­ет падающий на него свет в сигналы, преобразует эти сигналы и посылает их в мозг. Как возникают сигналы, когда свет попадает на сетчатку? Как мозг преобразует эти сигналы в зрительные образы? Ис­черпывающих ответов на эти вопросы наука не да­ет. Однако многое о работе сетчатки глаза уже из­вестно и может быть использовано при решении разнообразных задач световой архитектуры.

Глаз способен оценивать общее количество доходящего до него света и распределение его по различным направлениям. Иными словами, глаз представляет собой не только орган светоощуще — ния, но и оптический анализатор окружающего мира. Благодаря зрению все видимое человеком пространство разбивается на отдельные конусы, вершины которых находятся в. глазу наблюдателя. Свет, поступающий на каждую группу светочувст­вительных элементов в определенных направлени­ях, позволяет оценивать средние значения яркости в пределах каждого из этих пространственных уг­лов. Чем больше число независимых светочувстви­тельных элементов на сетчатке глаза и чем меньше поле зрения, в пределах которою происходит ус­реднение яркости по направлениям, тем ниже по­рог светоощущения, т. е. тем меньше размеры пре­дельно различимых деталей.

Видимость предметов окружающе­го мира основана на получении опти­ческого изображения на светочувстви­тельном слое сетчатки глаза. Каждый участок светочувствительного слоя со­стоит из элементов, по-разному вос­принимающих световую энергию раз­личных полос спектра; это определяет различия в цвете. Отсюда следует, что предмет, рассматриваемый на опреде­ленном фоне, может выявляться не только благодаря своей яркости, но и вследствие цветового контраста.

Человеческому глазу присущи де­фекты и ограничения, свойственные всякой оптической системе. Однако широкие пределы чувствительности глаза, его способность приспосабли­ваться к различным условиям распре­деления яркости в поле зрения позво­ляют оценивать глаз как наиболее со­вершенный орган чувств. Способность глаза реагировать как на весьма сла­бые, так и на интенсивные раздражи­тели объясняется наличием в сетчатке глаза двоякого рода элементов — колбочек и палочек, воспринимающих световые раздражения (табл. 3.1).

Светочувствительные элементы расположены на сетчатой оболочке неравномерно: в центральной части преобладают колбочки, в периферических (удаленных от оптической оси глаза) частях — па­лочки. Благодаря палочкам сетчатая оболочка гла­за может ощущать яркость при весьма малой ин­тенсивности освещены? (например, при сумереч­ном, лунном и даже звездном освещении). Свето­техническая особенность палочек заключается в том, что они не вызывают у нас ощущения цвета: с наступлением сумерек улицы и здания кажутся се­рыми.

При сумеречном зрении глаз, подобно фото­графической пластинке, фиксирует только пере­ходы через ахроматические ступени от белого к черному, при центральном же зрении от точки "черное" к точке "белое" ведет множество цветовых оттенков, соответствующих различным цветовым ощущениям.

В противоположность палочкам колбочки не реагируют на слабые световые раздражители; в этом отношении они менее чувствительны, чем па­лочки. Превалирующая доля зрительной работы совершается колбочками, при помощи которых глазом воспринимаются как ахроматические, так и хроматические ощущения. На сетчатке колбочки густо собраны в центральной части. Поэтому зре —

Светочувст­вительные элементы

Способность реагировать на яркость

Спектральная чувствитель —

Т/

Ность к излучениям

Способность к восприятию цветов

Способность к

Различению

Таблица 3.1. Характеристики зрительного анализатора

Характе­

Дневное (центральное)

Сумеречное зрение

Ночное (периферическое)

Ристика глаза

Зрение

Зрение

Колбочки

Колбочки + палочки

Палочки

Деталей

Высокие яркости, Ь > 10 кд/м2

Максимальная к желто-зеленому [ X = 555 нм, К(Х) = 1,0] с умень­шением к красному [ X — 710 нм, К(Х) = 0,0021] и

К

Фиолетовому К(Х) = 0,0012 при = 410 нм]

Хорошее различение цветов

Высокая разрешаю­щая способность

Малые яркости, 0,01 < ь < 10 кд/м2

Максимальная к голубовато-зеленому (Х = 520 нм) с уменьшением в длинноволновой и коротковолновой частях спектра

Голубые и зеленые свет леют, красные темнеют

Малая разрешающая способность

Очень малые яркости, Ь < 0,01 кд/м2

Максимальная к зелено вато-го лубом у ГХ = 510 нм, у (X) = 1,0] с уменьше­нием к красно-оранже­вому [ V (X) = 0,00737 при X — 620 нм] и фиолетовому ГК'(Х) = 0,0022 при X = 390 нм]

Цвета не различаются, черно-белое видение

Отсутствует

Ние посредством колбочек называют дневным или центральным. Особую роль играет небольшая, рас­положенная несколько в стороне от оптической оси область сетчатки, называемая "желтым пятном". Диаметр его около 1 мм, что соответствует углу зрения около 2°. Посередине желтого пятна имеет­ся "центральная ямка"; размеры ее соответствуют полю зрения около 1°. В пределах этой ямки укла­дывается изображение пятиэтажного здания (вы­сота 15м), рассматриваемого с расстояния 1 км.

При рассматривании архитектур­ных ансамблей, зданий и интерьеров глаз "обегает" ("ощупывает") поле об­зора таким образом, чтобы изображе­ния отдельных участков последова­тельно попадали в центральную ямку. В этом случае глаз видит предметы отчетливо. Объясняется это отчасти тем, что глаз, подобно оптической си­стеме, дает наилучшие изображения для точек, которые расположены близ­ко к оптической оси, отчасти же более плотным расположением светочувстви­тельных элементов в этой области сет­чатки.

Центральное зрение отличается от периферического тем, что оно позво­ляет судить о спектральном составе света. Это свойство глаза обогащает возможности архитектора оценивать пространство распределения света с по­мощью не только количественных, но и качественных характеристик, опреде­ляемых спектральным составом света.

Периферическое зрение с более высокой (в тысячи раз) чувствитель­ностью к свету обладает меньшей чет­костью видимости. Максимум чувстви­тельности при сумеречном зрении сдвинут из желто-зеленой части спек­тра (при центральном зрении) в си­не-зеленую при почти полной потере чувствительности палочек в красной части спектра. Такое изменение чув­ствительности глаза к излучениям раз­личных участков спектра при переходе от больших яркостей к малым изве­стно под названием эффекта Пур- кинье. Иллюстрацией этого эффекта может служить сравнение яркостей красной и синей или зеленой поверх­ностей, которые воспринимаются рав — нояркими при интенсивном освещении и резко контрастными — при малом: красная поверхность кажется значи­тельно темнее синей и зеленой.

Эффект Пуркинье имеет большое практическое значение при выборе уровня освещенности на улицах горо­дов и в зданиях, а также при отделке зданий и интерьеров, освещаемых ис­точниками с различной цветностью из­лучения.

Глаз последовательно обегает поле зрения и при распознавании предметов, их формы и цвета проецируют изображение в зону наиболее отчетли­вой видимости (центральная ямка). В условиях ма­лых яркостей центральная ямка представляет "волчью яму" для падающего на нее света, ибо предмет, проецирующийся на центральную ямку, становится невидимым. Почти невидимы и изобра­жения малоярких предметов (рассматриваемых под углами 2—3°), попадающие на желтое пятно сетчатки.

Опыт показывает, что для отчетливой видимо­сти предметов в вечерних и ночных условиях при низких яркостях поверхностей[III] необходимо, что­бы рассматриваемые предметы имели угловой раз­мер не менее 5°.

Степень зрительного ощущения определяется освещенностью изображения на сетчатой оболочке глаза. Освещенность получаемого на сетчатке изо­бражения зависит не от угловых размеров рассмат­риваемых предметов, а от яркости светящей повер­хности в направлении к наблюдателю. В этом мож­но убедиться, рассматривая здание (или его де­таль) с различного расстояния. Если отходить от здания, то освещенность на сетчатке глаза остается постоянной, так как изображение здания уменьша­ется пропорционально изменению проникающего в глаз светового потока. Однако эта закономерность изменяется при малых угловых размерах рассмат­риваемого предмета, поскольку в этом случае на размер изображения определенное влияние оказы —

¦у

Вают дифракция и аберрация. В этом случае ви­димость определяется не яркостью рассматривае­мого предмета, а интенсивностью проникающего в глаз светового потока.

Знание фотометрических и коло­риметрических характеристик фасадов даже при учете эффекта Пуркинье не позволяет однозначно судить об их восприятии, поскольку субъективная (воспринимаемая глазом) яркость (светлота) зависит не только от дей­ствительной яркости и яркостных контрастов, но и от условий адаптации глаза.

Различают темновую адаптацию, наблюдаемую при переходе от боль­шой яркости к малой, и световую — при обратном переходе.

Входя днем с ярко освещенной площади (или улицы) в сдабоосвещенное помещение с темной от­делкой стен, человек в первые секунды пребывания в таком помещении не способен увидеть и оценить ни окружающее его пространство, ни детали, ни цвета отделки интерьера. И только после адапта­ции глаза к новым световым условиям он сможет хорошо различать предметы и отделку помещения. Такое ощущение испытывает человек, например, в кинотеатре "Россия" (Москва), когда днем из насы­щенного светом фойе входит в зрительный зал с темной отделкой потолка и части стен. Темновая адаптация возникает в результате изменения чув­ствительности как периферического, так и цент­рального зрительного анализатора.

Световая адаптация характеризуется измене­нием световой чувствительности глаза в процессе его приспособления к заданной яркости после дли­тельного пребывания в темноте. Она определяется понижением световой чувствительности глаза, тем более заметным, чем больше яркость, на которую адаптируется наблюдатель.

Сущность процесса адаптации состоит в том, что сетчатка изменяет свою чувствительность к све­ту вследствие автоматического изменения количе­ства химического вещества (родопсина), содержа­щегося в ее палочковых клетках. При темновой адаптации количество родопсина увеличивается, при световой — уменьшается. В первые пять минут пребывания в темноте количество родопсина изме­няется очень быстро, а затем еще примерно в тече­ние часа — медленно. В результате адаптации чув­ствительность глаза к свету вырастает в тысячи раз. При идеальных условиях глаз, полностью адапти­рованный к темноте, может заметить свет от обык­новенной свечи, находящейся от него на расстоя­нии 20 км.

Анализ памятников архитектуры показывает, что для решения архитек­турно-художественных задач интерье­ра и экстерьера архитекторы умело ис­пользовали световую и темновую

Адаптацию зрения. Так, прием темно­вой адаптации удачно применялся в архитектуре Древнего Египта. Египет­ские храмы Нового царства, как из­вестно, состояли из нескольких про­странств, следовавших друг за другом. Первое — окруженный колоннадой открытый двор, залитый солнцем. Всякий проходящий через этот двор человек адаптировался к высоким яр­костям колонн и пола. За двором рас­полагался гипостильный зал, ограни­ченный с боков глухой стеной с не­большими отверстиями для проветри­вания помещения. Зал освещался через проемы, расположенные в мес­тах перепада высот среднего и боковых нефов. Полусумрак гипостильного зала сгущался по направлению к святили­щу, куда имели доступ только жрецы. Простые смертные могли видеть свя­тилище только после длительного пре­бывания в зале. Приближаясь к нему, молящиеся постепенно теряли связь с миром, с солнцем, все более подчиня­ясь власти мистики и мрака. По сви­детельству исследователей, египетские мастера Нового царства ввели в архи­тектуру движение, открыли красоту световых контрастов и полутонов.

Прием световой адаптации широко использовался в архитектуре барокко. Отчетливо выраженная тенденция к яркостным контрастам особенно харак­терна для этого стиля в решении ин­терьера. Используя в соборах и цер­квях контраст ярких поверхностей центральных нефов и алтарей с сум­раком боковых нефов, зодчие барокко добились впечатления движения и бес­предельности пространства.

При восприятии русской архитек­туры полем адаптации почти всегда служит высокая и равномерная яр­кость пасмурного неба. Как живописец выбирает изобразительный прием в за­висимости от яркости поля адаптации, так и архитектор выбирает компози­ционный прием в зависимости от яр­кости фона, на котором будет рассмат­риваться его произведение. Обращаясь к истории русской архитектуры, мож­но найти в разнообразии композиций, форм, пластических и цветовых реше­ний различных стилей общие законо­мерности, связанные с особенностями природного освещения места строи­тельства. Так, в районах с преоблада­ющим рассеянным светом облачного неба создаются особенно благоприят­ные условия для ощущения цветовых нюансов (благодаря высокой цветовой чувствительности глаза при дневном рассеянном освещении) и восприятия силуэтной архитектуры (благодаря вы­сокой яркости облачного неба). Тща­тельно прорисованные прекрасные си­луэты русских церквей и соборов на фоне светлого неба гармонично впи­сываются в окружающую природу [7 ].

Глаз не только реагирует на вы­сокие яркости и сопутствующие им контрасты, но и "охотится" за ними, выделяя наиболее яркие и контрастные участки поля зрения. Этой свойство глаза следует учитывать в архитектур­ной композиции. Световая композиция русского храма как бы "втягивает" по­сетителя в него, ведет его к центру и заставляет затем поднять голову кверху — к светоносному куполу, внутренняя поверхность которого, наи­более яркая, являет собой и живопис­ную кульминацию интерьера. Посети­тель видит главное в архитектуре хра­ма (рис. 3.1).

Современное общественное соору­жение, как правило, большое по раз­мерам и числу помещений, выдвинуло задачу светового ансамбля как синтеза световой архитектуры его отдельных интерьеров. Свет в таких сооружениях может определять последовательность восприятия интерьеров и их нараста­ющее эмоциональное воздействие на человека.

Роль света как своеобразного пу­теводителя определяется тем, что ха­рактер ощущений, так же как и зри­тельный процесс, развертывается во

Времени. Появление, изменение и ис­чезновение раздражателя — главный источник зрительного ощущения. Ус­тановлено, что к постоянно действую­щим раздражителям глаз привыкает настолько, что их не замечает. Это испытываешь, например, идя вдоль улицы, освещенной типовыми фонаря­ми.

Когда в окружающем пространстве отсутствуют архитектурные доминан­ты, а также резко контрастирующие с фоном или друг с другом объекты, зрительная ориентация человека за­трудняется. Такое ощущение испыты­вает человек, попадая в районы горо­да, застроенные однотипными здания­ми, не отличающимися друг от друга ни формой, ни пластикой, ни цветом. Й наоборот, последовательное, заранее предусмотренное в проекте распреде­ление яркостей и контрастов, а также использование адаптации, усиливаю­щей впечатление насыщенности про­странства светом, позволяет архитек­тору организовать движение человека в здании или на улице города.

Организация яркостного ритма в интерьере решает только функцио­нальную сторону дела (проблему дви­жения посетителей). Умелое распреде­ление яркостей в помещении делает пространство более глубоким и архи­тектурно выразительным. В соответст­вии с законами адаптации темное про­странство прекрасно "работает" на по­следующее светлое, так как глаз, адаптированный к темноте, лучше вос­принимает освещенное пространство; адаптация к свету позволяет лучше чувствовать темноту. При удачно вы­бранных светлотных соотношениях ос­вещенное малое пространство при пе­реходе в него из темного помещения может показаться большим.

При выборе световой композиции здания или сооружения целесообразно учитывать ассоциации, выработанные у нас природой. Открытое пространст­во поляны более светлое, чем узкая

Штш.

Тт —

Тт

:Шт

Ш Щг

ЯШЁУШв

¦ ш

Ж —

Р

Иш —

1%

ШШЁ

Ншим

?Л,-,:

»1

М Я

И

— — Г-лЗ

Щ

Км

Б

Н

— -.ч

111Ш1

МЛ®

Рис. 3.1. Собор св. Софии в Новгороде, XI в. Фраг­мент интерьера

Просека в лесу; площадь всегда светлее улицы; большие пространства светлее малых; высокие — светлее низких; на свет идти приятно; идти на темноту неприятно и рискованно, привычное направление света — сверху, свет снизу неестествен.

Если следовать этим ассоциациям в архитектуре, то большие интерьеры

Логично делать более светлыми, чем малые, а низкие — более темными, чем высокие. Такое распределение яр­костей в интерьере вызывает ощуще­ние естественности; распределение яр­костей, построенное на обратной за­кономерности, вызывает ощущение не­ожиданности, теа трал ьного эффекта, поэтому в рабочих помещениях подо­бная световая организация простран­ства не может быть рекомендована как архитектурный принцип, хотя может быть применена в отдельных случаях для создания театрального эффекта (бары, дискотеки и т. п.).

Различают две задачи, связанные с учетом оптических свойств глаза че­ловека. Первая задача — не допустить всякого рода оптические обманы, ко­торые искажают художественный об­раз, масштаб, пропорции и архитек­тонику интерьеров зданий и сооруже­ний; вторая — использовать оптиче­ские иллюзии для архитектурных целей (увеличение или уменьшение глубины пространства, использование живописных средств светоцвета для изменения пластической отделки фа­садов, интерьеров, устранение геомет — ризма в архитектуре и др.).

Опыт показывает, что степень оп­тических искажений и иллюзий во многом предопределяется условиями

Освещения здания или интерьера и яр­костью поля адаптации и позиции на­блюдателя.

Внимательное изучение архитек­турных функций света неразрывно связано со знанием оптических свойств глаза архитектора, который обладает (по аналогии с музыкантом) "абсолют­ным глазомером". Сказанное усилива­ется тем, что применяемые в начер­тательной геометрии способы построе­ния ортогональных изображений и перспектив условны; они не отобража­ют многообразие восприятия улиц, зданий, интерьеров и не учитывают действительных условий освещения. Условность построения этих изображе­ний усугубляется условностью свето­тени, которая не отражает ни дейст­вительного направления солнечного света, ни контрастности освещения, присущего данной местности, ни дей­ствительного распределения яркости на поверхностях фасада или деталей.

Задачи освещения не могут быть решены без творческого учета особен­ностей превалирующего в данной ме­стности природного освещения, кото­рое наиболее привычно и комфортно для человека. На рис. I—VIII приве­дено несколько примеров светоцвето — вого решения зданий и интерьеров различного назначения, в которых профессионально (инженерно и худо­жественно) решен комплекс архитек­турных задач *

Архитектор В. И.Баженов отмечал, что на основе ортогональных и услов­ных перспективных изображений нель­зя составить представление об истин­ном образе здания в натуре. Критери­ем правильности принимаемых зодчим решений может служить только прак­тика.

Действительно, ортогональные проекции фасадов зданий обычно от­ражают только частный образ, кото­рый в общем случае не совпадает с действительным восприятием здания в натуре. Причины наблюдаемого рас­хождения между проектом и натурой заключаются в том, что архитектор не учитывает конкретных особенностей натурного восприятия (освещения, то­пографии, точки наблюдения и др.) и недооценивает роль оптических кор­рекций; так создаются "ножницы" между художественным замыслом и действительностью.

В справедливости сказанного мож­но убедиться, сравнивая проекты и на-

Римскими цифрами пронумерованы цветные илл кастрации.

За исключением примеров с необоснован­ным сплошным остеклением.

Туру рада зданий в Москве; например, башню здания гостиницы "Пекин", здание Центрального академического театра Российской Армии и др. Про­порции венчающих частей этих зданий резко изменились из-за того, что ниж­ние выступающие вперед части невы­годно закрывают собой верхние.

Древнерусская архитектура богата примерами, свидетельствующими о тонком умении зодчих переходить от проекта к натуре. В частности, русские зодчие широко пользовались различ­ными проверками; одна из них заклю­чалась в том, что в кладке барабана собора (или церкви) укреплялся шест, который поднимался вверх и завер­шался крестом. При сооружении вен­чающей части здания такой шест слу­жил надежным контролем задуманных пропорций при наблюдении с опреде­ленных точек. Такие шесты были об­наружены, например, при обмерах Спасского собора монастыря в Волог­де, в Николаевской церкви в Каре­лии и др.

Расхождения между восприятием в натуре и проектом возможно предви­деть на первой стадии проектирования зданий и сооружений. Эта стадия ха­рактеризуется геометрическим проек­тированием (перспективами, рисунка­ми), а также макетами, позволяющи­ми осматривать и оценивать здание с разных точек зрения. При этом оцен­ку проекта целесообразно проводить на макетах разного масштаба (напри­мер, 1/50 и 1/200), чтобы уловить возможные зрительные искажения при переходе от проекта к натуре.

Вторая стадия связана с проверкой восприятия в процессе возведения зда­ний и сооружений. Известны случаи, когда видные зодчие вносили коррек­тивы в возводимые по их проектам здания и сооружения в процессе их строительства в результате обнаружен­ных при наблюдении с разных точек грубых искажений объемной компози­ции и пропорций.

Однако этот способ контроля за воплощением художественного замыс­ла обычно связан с большими допол­нительными затратами времени и средств; поэтому к нему можно при­бегать только в случае крайней необ­ходимости.

Архитектурные ухищрения, выра­женные в древнегреческом зодчестве в виде энтазиса, курватур, наклона ко­лонн, широко использовались в рус­ской классической архитектуре для придания ансамблям и зданиям боль­шей выразительности и монументаль­ности.

Наряду с коррекциями в архитектуре прошло­го широко использовался прием перспективных со­кращений (наклон стен, уменьшение размеров кверху, трапециевидная форма площадей, коридо­ров, лестниц и др.). При этом наибольший оптиче­ский эффект возникает при наблюдении в ракурсе и применении перспективных сокращений, совпа­дающих с главным направлением движения зрите­ля. Подобного рода оптический эффект кажущего­ся увеличения высоты здания и сооружения с успе­хом применялся в русской архитектуре и, в частно­сти, в творчестве академика И. В.Жолтовского.

Часто применяемый в прошлом прием утоне­ния и наклона стен зданий, башен, колоколен зри­тельно увеличивал высоту зданий, вызывал ощу­щение их статической устойчивости и закономер­ного распределения материала, соответствующего игре возникающих в конструкции усилий.

Многообразные приемы, придаю­щие небольшим зданиям Провиант­ских складов в Москве грандиозность, выразительность и масштабность, про­демонстрировал архит. В. П.Стасов. Особенно важно, что все эти тонкости были им предусмотрены в процессе проектирования (на чертеже, датиро­ванном 1821 г.).

Оптические коррекции не потеря­ли значения и в современной архи­тектуре. Наблюдаемый геометризм за­стройки нередко вызывает ощущение монотонности и однозначности, однако было бы неосмотрительно вносить та­кие поправки произвольно, без соблю­дения должной меры. Такой подход обычно не приводит к обогащению вос­приятия здания или сооружения.

Гене

Рис. VII. Дойче-банк ( Франкфурт — на-Майне)

Рис. VIII. Многоэтажный гараж-стоянка (Осло)

Пирами- Копенга­

Рис. VI. Интерьер дольного дома9 в

Рис. И Холл в жилом доме (Финляндия)

Рис. I. Отель Бристоль (Италия)

Рис. //. Коридор в зда­нии офиса (Хельсинки)

Рис. III. Производствен­ное здание (Хилтон)

Рис. IV. Производствен —

Ное здание (Бивертон)

21

Ш

Щ?-

Щ.

При выборе вносимых в проект (или макет) коррекций могут быть по­лезными данные об остроте различе­ния, характеризующейся угловым раз­мером при большом контрасте между зданием и небом в различных усло­виях освещения, а также данные прак­тики, которые черпаются из тщательно проведенных обмеров памятников про­шлого. Так, на примере колокольни Ивана Великого установлено, что на­блюдаемый эффект устремленности ввысь достигается при применении в верхнем ярусе утонения, характеризу­ющегося углом, равным примерно 1°.

Другой известный прием — ис­пользование курватур, которыми под­черкивается и усиливается перспек­тивное искривление прямых, находя­щихся выше горизонта зрителя. В со­вокупности с другими коррективами курватуры способствуют ощущению монументальности, кажущегося увели­чения высоты и протяженности зда­ния, устранению сухости геометризма. Именно поэтому курватура получила широкое распространение в древнегре­ческой архитектуре. На основе тща­тельно проведенных в XVIII и XIX вв. обмеров (Пенрозом, Пеньеторном и др.) была установлена характеристика курватур в виде отношения стрелы подъема (вспарушенности) к длине фасада. Численные значения этого со­отношения колеблются в пределах

0,0015—0,0017.

Разновидность курватур представ­ляет энтазис колонн. Такая коррекция использовалась в русской и, в частно­сти, владимиро-суздальской архитек­туре (например, башня в Боголюбове, церковь в Кидекше и др.) .Этот прием был с успехом использован Ж. Суфло при возведении портика в здании Пантеона в Париже (1764 г.).

При рассматривании архитектур­ных ансамблей возникает ряд искаже­ний, связанных с оценкой глубины пространства. Опыт показывает, что точность оценки уменьшается при уве­личении пространства. Архитектур­ной практике прошлого известны слу­чаи, когда зодчий существенно изме­няет восприятие глубины площади приданием ей трапециевидной формы; в этих случаях боковые здания рас­полагались под углом 5—7° к продоль­ной оси площади; такая площадь ка­жется более глубокой (по сравнению с проектной глубиной) при сужении ее в сторону движения, т. е. по на­правлению к завершающему площадь зданию, и, наоборот, менее глубокой при расширении площади в направле­нии движения.

Неправильная оценка глазом глу­бины пространства рождает ошибки в оценке действительной высоты зданий и сооружений. Зрительное изменение высоты зданий и сооружений особенно заметно в зданиях башенного типа (общественных и жилых), получивших широкое распространение в застройке городов.

В современной световой архитек­туре зданий и интерьеров часто встре­чаются оптические искажения, возни­кающие вследствие иррадиации.

Явление иррадиации дает себя чувствовать при искусственном освещении зданий со сложным остеклением фасадов. Вечером несущие конструк­ции (колонны, ригели и др.) читаются с улицы чер­ными силуэтами на ярком фоне остекления. Подо­бный часто встречающийся в современной архи­тектуре мотив нередко сопровождается изменени­ем членений и пропорций фасадов.

Особенность вечернего освеще­ния — его высокая контрастность, которая возникает из-за отсутствия рассеянного света неба. Даже днем при контрастном солнечном освещении ис­кажается восприятие колонны. На ос­новании сопоставления кривых види­мости и освещенности цилиндра было доказано, что возникают зрительные эффекты уплощения и излома цилин­дрической колонны. Подобные оптиче­ские искажения присущи вечернему освещению, обладающему, как прави­ло, резкими светотеневыми контраста­ми. Отсутствие полутеней и рефлексов

Приводит к тому, что цилиндрическая поверхность, освещенная сбоку, восп­ринимается ломаной; освещенная же лучами, направление которых совпа­дает с направлением зрения наблюда­теля, такая поверхность воспринима­ется плоской.

Чтобы приблизить светотеневой контраст вечернего освещения фасада к привычным контрастам, характер­ным для естественного освещения, сле­дует световые приборы разбить на две группы: первая из них должны быть подобна солнцу, заливающему детали ярким светом; вторая выполняет роль рассеянного света неба, смягчающего контраст светотени. Первую группу приборов располагают выше освещае­мых зданий; вторую группу можно

Располагать на земле.

При обозрении предмета различа­ют две стадии: первую называют ви­димостью объекта; эта стадия харак­теризуется 75%-й вероятностью уви­деть предмет без возможности разли­чения его формы; вторая стадия — различимость — характеризуется спо­собностью глаза видеть форму пред­мета.

Первое, что мы замечаем, — яр­кость, цвет и светотень, которые, по существу, определяют первое впечат­ление и позволяют нам оценивать ок­ружающую обстановку, здание и его детали. Рассматривая одно и то же здание на различных естественных фонах (небо, деревья) и в разную по­году, мы убеждаемся в том, что вос­приятие его резко изменяется при пе­реходе от ясного солнечного дня к пас­мурному, исчезают определяющие форму контрасты светотени, искажа­ются глубинность пейзажа и объем­ность здания, пропадают пластика и выразительность архитектурных дета­лей. При диффузном освещении об­лачным небом решающее значение приобретают силуэт и цветовая ком­позиция ансамблей и зданий.

Личный опыт убеждает нас в том, что рассмат­ривание архитектурных произведений связано со зрительными усилиями. Напряженность этих уси­лий зависит не только от размеров здания, интерь­ера и их деталей, но и от их освещения. Предметы, отчетливо видимые в полдень, плохо различаются в сумерки, когда мелкие детали рассматриваемых предметов исчезают и глаз различает лишь общий контур предмета. Наконец, наступает момент, ког­да освещенность достигает предела (порога) и рас­сматриваемый предмет становится невидимым. Мы видим предмет только в случае, когда сущест­вует разница по яркости, цвету или фактуре между ним и фоном, на котором он проецируется. Эту раз­ницу между предметом и фоном, которая опреде­ляет его видимость, называют контрастом. Каче­ство видимости будет при прочих равных условиях тем лучше, чем больше контраст между предметом и фоном. Наименьшее значение контраста между предметом и фоном, начиная с которого предмет становится видимым, называют порогом зритель­ного восприятия. Численное выражение этого по­рога определяется оптическими свойствами глаза. Контраст между деталью и фоном зависит не толь­ко от свойств рассматриваемого предмета и фона, но и от условий освещения. Например, при солнеч­ном освещении отчетливо ощущается многоплано­вость (пространство) застройки благодаря контр­асту между освещенными и затененными поверх­ностями зданий или территорий. В пасмурную по­году, когда светотеневой контраст очень мал, застройка воспринимается более плоско, силуэтно. Кажущееся изменение глубины пространства в еще большей степени ощущается с наступлением сумерек.

Глаз — не только оптический при­бор, позволяющий видеть предметы, но и анализатор, дающий возможность получать впечатления, возбуждающие мысли и эмоции, на основании кото­рых рождаются суждения и оценки. Как оптический прибор глаз чело­века обладает рядом особенностей. Нормальное поле зрения, которое че­ловек видит двумя глазами, приведено на рис. 3.2. Зона бинокулярного ви­дения в вертикальной плоскости при­близительно равна 120°, в горизон­тальной — 180°, зона монокулярного видения по горизонтали составляет 40° (справа и слева).

Несмотря на большое поле зрения неподвиж­ного глаза, обозрение архитектурных объектов происходит (подобно чтению книги) движущими­ся глазами, поскольку отчетливое видение деталей возможно только на весьма малой части поля зре­ния (равной примерно 1°).

Процесс чтения состоит в том, что наш глаз следует по каждой строчке, но не непрерывно, а с различными интервалами; таким образом, процесс чтения идет только в моменты, когда глаз находит­ся в состоянии покоя. Это движение глаз можно уподобить процессу питья, происходящему не не­прерывно, а отдельными глотками. Движение глаз обеспечивается шестью крохотными мускулами, которые позволяют нам сосредоточить оба глаза од­новременно на обозреваемом объекте.

При рассмотрении архитектурного объекта работа мускулов, движущих глазкарактеризуется направлением их движения, длиной пробегаемого глазами пути и длительностью наблюдения. Всякое изменение направления взгляда связано с измене­нием положения глаз, а следовательно с преодоле­нием сил инерции глаза и сопровождается оптиче­скими иллюзиями и искажениями, например пере­оценкой действительного размера угла, образуемо­го горизонталью и наклонными пересекающими ее линиями, иллюзией уподобления и т. д. (рис. 3.3).

На практике такие оптические искажения могут быть, например, ис­пользованы для того, чтобы избавиться от кажущегося или действительного небольшого прогиба балок, ферм, пе­ремычек и т. д.

Рис. 3.2. Поле зрения че­ловека при бинокулярном видении (а) и углы зре­ния в вертикальной пло­скости (б)

В общем случае различимость объ­екта (или детали) зависит от шести

А — зона активного видения

Рис. 33. Зрительные иллю­зии

А — вследствие иррадиации и контраста: черный квад­рат кажется меньшим, чем белый, хотя они равны; тре­угольная полоса на фоне бе­лого квадрата кажется тем­нее и шире, чем на фоне чер­ного, хотя они одинаковы по светлоте и ширине; б —

Вследствие переоценки на­шим глазом острых углов: параллельные линии кажут­ся искривленными или схо­дящимися; в — основанные на свойстве глаза уподоб­лять части предмета цело­му: 1 — средний угол в ле­вой фигуре кажется больше среднего угла в правой, хотя они одинаковы; II — высота цилиндра кажется значи­тельно больше диаметра его полей, хотя они равны; III — верхняя линия кругов кажется провисшей подо­бно нижней, хотя она гори­зонтальна

Факторов: контраста между объектом и фоном, его яркости, углового раз­мера, спектра освещения, прозрачно­сти воздуха и продолжительности на­блюдения. Первые три фактора имеют решающее значение. Совокупность всех факторов создает световую среду, оптимальное воздействие которой мо­жет быть достигнуто при определен­ных количественных соотношениях этих шести параметров. Если изменять

У

Ф

Ж

Каждый из этих параметров при ус­ловии постоянства других, то можно установить, что каждый из них имеет свой абсолютный порог, ниже которого предмет становится невидимым, как бы ни были благоприятны прочие ус­ловия наблюдения.

В связи с этим перед архитекто­рами встают следующие практические задачи: обеспечить хорошую различи­мость с больших расстояний архитек­турных доминант и ансамблей (задача градостроительного масштаба); обеспе­чить различимость отдельных объек­тов, их объемного и цветового решения при наблюдении со средних и близких дистанций; сохранить художественный образ ансамбля, здания, интерьера при переходе от проекта к натуре.

Вечером в условиях темновой адаптации глаза абсолютный световой порог, определяющий видимость пред­мета, существенно отличается от по­рога различения его, при котором глаз может различать форму пред­мета.

Порог видимости наблюдаемого предмета оценивают минимальной разностью яркостей фона и предмета, которую называют разностным поро­гом ЛЬ. В отличие от разностного порога относи­тельное значение пороговой яркости, определяю­щее порог различимости, называют пороговым контрастом предмета с фоном. Величину, об­ратную этому порогу, называют контрастной чув­ствительностью глаза.

Исследования показали, что значение разно­стного порога (пороговой разности) яркости увели­чивается пропорционально повышению яркости фона; иными словами, отношение разностного по­рога ЛЬ к яркости фона Ь остается постоянным для всего диапазона изменения яркости адаптации.

Согласно закону1, открытому Вебером и уточнен­ному Фехнером, субъективное восприятие любого увеличения яркости определяется числом разност­ных порогов в оцениваемом приросте яркости. За­кон говорит о том, что едва ощутимый прирост зри­тельного восприятия А А есть функция разностно­го порога [ЛА — /(А/У/,)), а субъективное воспри­ятие увеличения яркости какой-либо поверхности оценивается числом разностных порогов, уклады­вающимся в рассматриваемом приросте яркости.

При решении разнообразных задач световой архитектуры зданий необхо­димо оценивать во сколько раз изме­няется ощущение яркости одной или примыкающих друг к другу поверх­ностей при различном освещении. Яр­кость, субъективно воспринимаемая глазом, т. е. количественное выражение уровня зрительного ощущения, назы­вают светлотой.

Светлота пропорциональна ярко­сти, т. е. по Веберу—Фехнеру

В = (3.1)

Где В — светлота; Ь — фотометрическая величина яркости; с — коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора единиц.

0,1

Для различения ахроматических или одноцветных предметов нужна не­которая разность яркостей между предметом и фоном. Отношение ми­нимальной разности яркостей (опреде­ляющей порог различения предмета) к яркости фона и называют пороговым контрастом. Значение порогового контраста, так же как и разностного порога, зависит от яркости поля адап­тации, углового размера и формы предмета и времени наблюдения. Так, при наблюдении объектов в вечерние часы пороговый контраст между ними и фоном резко возрастает. Значения требуемого контраста между объектом и фоном для обеспечения отчетливой видимости этого объекта при разных условиях природного освещения можно определить по рис. 3.4.

Степень различимости определяет­ся контрастной чувствительностью гла­за. При уменьшении контраста между деталью и фоном для обеспечения раз­личимости необходимо увеличивать угловой размер предмета. По аналогии с пороговым контрастом отношение разности яркостей между деталью и фоном к большей яркости называют яркостным контрастом К, значение которого меньше единицы.

Яркостный контраст между деталью и фоном

А>{и — 1л)/Ь\ «Д Ыи при и>Ьг (3.2)

[или К-{Ьг — и)?Ьг — Д ЫЬг при Ьг>Ы],

ПОЛНОЛУНИЕ

СУМЕРКИ

ПАСМУРНЫЙ ДЕНЬ

СОЛНЕЧНЫЙ ДЕНЬ

Рис. 3.4. Определение контр­аста между предметам и фоном для обеспечения его видимости в зависимо­сти от условия природного освещения

1

10

Ю2 10′

ОСВЕЩЕННОСТЬ, ЛК

Где /л, Ьг — яркости соответственно детали и фона.

Из этого следует, что архитектурные детали, которые светлее фона, обладают положительным контрастом, детали же более темные, чем фон (на­пример, черные колонны на светлом фоне сте­ны), — отрицательным.

Чтобы видеть архитектурные детали, имею­щие одинаковый цвет с фоном, необходимо, чтобы соблюдалось условие Л ?^?пор или /С^К.]пор» где ?пор — пороговое значение разности яркостей; А’пор — яркостный пороговый контраст.

Как уже указывалось, пороговая яркость зависит от углового размера объекта наблюдения и яркости фона, на которую адаптируется наблюдатель. Величина, обратная минимальному значению порогового контраста по яр­кости, определяет контрастную чувст­вительность. Значение контрастной чувствительности зависит от условий, в которых она определяется (угловые размеры детали, поле зрения, яркость окружения и т. п.).

При высоких освещенностях глаз способен различать яркости, отличаю­щиеся одна от другой на 1—2% (на­пример, глаз может различать ярко­сти, равные 33 и 35 кд/м2), а при низких контрастная чувствительность резко уменьшается (например, в тем­ную звездную ночь для различения яр­кости двух смежных поверхностей не­обходимо, чтобы перепад между ними был не менее 55%; яркости поверх­ностей должны отличаться более чем в 1,5 раза одна от другой).

При малых яркостях закон Вебе — ра—Фехнера не соблюдается. В этом мы убеждаемся при наблюдении лан­дшафта в сумерки, когда даже круп­ные его детали постепенно скрадыва­ются и, наконец, исчезают. Еще более заметное изменение ландшафта на­блюдается в лунную ночь, когда при одинаковом распределении яркостей в поле зрения абсолютные величины яр­кости снижаются в несколько тысяч раз. Согласно закону Вебера, в этих условиях видимая структура ланд­шафта не должна изменяться. В дей­ствительности же отсутствие рассеян­ного и малая роль отраженного света уничтожают градации светотени, при­сущие солнечному освещению; тени кажутся глухими (вспомним картину Куинджи "Украинская ночь"), а контр­асты светотени — резкими.

Значение отношения пороговой разности яркостей к яркости фона оп­ределяется так называемым вуалиру­ющим действием1 собственного света сетчатки глаза. Эффект вуалирующего действия сетчатки особенно заметен при малых яркостях фона и сопровож­дается резким повышением порогового контраста между деталью и фоном.

Вуалирующий эффект оказывает существен­ное влияние на восприятие далеко расположенных от наблюдателя зданий и сооружений. Постепен­ное удаление наблюдателя от здания сопровожда­ется прежде всего исчезновением мелких архитек­турных деталей. С далеких расстояний невозмож­но видеть и крупные детали, видны только контуры здания, а затем исчезают и они. Это свидетельству­ет о наличии зависимости между видимостью и расстоянием, что обусловлено двумя факторами. Первый связан с уменьшением углового размера здания по мере удаления от него, а второй — с тем, что с увеличением расстояния слой воздуха стано­вится толще, а воздух не является абсолютно про­зрачной средой. В воздухе происходит рассеяние и поглощение световых лучей, дополняемое вуали­рующим эффектом воздушной дымки. Последняя накладывается на здание, снижая контрасты, что приводит к ухудшению видимости и различимости предметов. Вуалирующий эффект дымки воздуха усиливается при высокой мутности воздуха (высо­кая влажность, туманы и т. д.).

При оценке видимости далеко расположен­ных зданий и сооружений приходится учитывать, во-первых, светопотери, обусловленные неполной прозрачностью воздуха, которые характеризуются коэффициентом пропускания v ; при учете этих светопотерь яркости здания и неба будут соответст­венно равны L\V и Lit. Во-вторых, необходимо принимать во внимание мутность слоя воздуха, от­деляющего здание от наблюдателя; мутная среда обладает яркостью, которая накладывается на соб­ственные яркости предмета и фона.

При наблюдении через мутный слой воздуха значение контраста здания и неба существенно уменьшается. Если воздух не имеет собственной яркости (сухой чистый воздух) и слой воздуха только ослабляет световые лучи вследствие своей

Неполной прозрачности, то значение контраста не изменяется. Эта закономерность ощущается при наблюдении в ясные дни (особенно утром) далеко расположенных и освещенных солнцем гор, башен и т. д.

Исследования показывают, что в общем случае уровень зрительного ощущения зависит не только от ярко­сти поля зрения. Нелинейная зависи­мость уровня ощущения от яркости действующего на глаз излучения ог­раничивает применение яркости для количественной оценки зрительного ощущения. Поэтому характер боль­шинства зрительных ощущений опре­деляется не отношением яркостей, а разностью светлот, вызываемых этими яркостями, с учетом яркости поля адаптации.

При заданном контрасте объекта с фоном порог различимости этого объ­екта определяется минимальным угло­вым размером (разрешающим углом). Значение, обратное разрешающему углу, называют остротой различения (в медицине — остротой зрения).

Условно считают разрешающую способность глаза нормальной, если он видит предмет с угловым размером, равным 1 мин; это соответствует от­ношению абсолютного размера к рас­стоянию до глаз 1:3450.

Люди с нормальным зрением имеют остроту зрения, превышающую единицу, т. е. они различа­ют при хорошем освещении детали (при высоком контрасте с фоном), характеризующиеся угловым размером меньше 1 мин.

Результаты многочисленных исследований показали, что острота различия зависит в основном от яркости объекта наблюдения, контраста объекта с фоном, формы детали, а также от спектрального состава света, освещающего деталь.

Существенное влияние на остроту различения оказывает знак контраста. Так, объекты наблюде­ния, имеющие положительный контраст, облада­ют меньшей остротой различения; эта закономер­ность усиливается при адаптации наблюдателя к темноте (Ьа ~ 0).

PAGE \* MERGEFORMAT 62 Часть /. Архитектурная климатология

Для архитектурной практики большой инте­рес представляет зависимость разрешающего угла от формы наблюдаемого объекта. Установлено, что усложнение формы деталей значительно повыша­ет требования к остроте различения. Чем сложнее по форме деталь, тем более высокой яркостью, по­роговым угловым размером и пороговым контр —

Таблица 3.2. Зависимость угла глаза а от яркости объекта

Пока­затель

При яркости объекта, кд/м2

Неба, фасадов, 1 дорог ночью

Подсве­ченных фасадов

Стен в поме­щениях

О, оооз]о, оозГо, оз

0,3

3

ЗоГпо]зоо

Раз ре — 17

Шающий угол а, мин

Астом для отчетливого ее различения она должна обладать.

При уменьшении освещенности разрешаю­щий угол глаза увеличивается. Зависимость этого угла от яркости приведена в табл. 3.2.

Из проведенных исследований из­вестно, что при большом контрасте между деталью и фоном1 для ее чет­кой видимости в условиях дневного рассеянного освещения (см. рис. 3.4) необходимо, чтобы угловой размер де­тали был в пределах 4—5 мин; при протяженных деталях (обелиски, ко­лонны, трубы и т. п.) необходимый уг­ловой размер уменьшается вдвое. При пониженной яркости адаптации в ус­ловиях сумеречного освещения види­мый размер деталей должен быть не менее 10—12 мин.

1,5 0,9 0,8 0,8 0,7

Архитектору при решении про­странственных задач важно знать по­рог глубины, характеризуемый мини­мальной разностью параллактических углов между зданиями, которые обес­печивают заданную вероятность раз­личения их при различной удаленно­сти от наблюдателя.

(3.3)

Значение глубины выражается в угловых секундах по формуле

^пор — ЬД1/1

[I]Контраст между деталью и фоном считается большим при Х>0,5, средним — при /С — 0,5—0,2 и малым при К*0,2.

Где Ь — расстояние между центрами зрачков глаз наблюдателя (основание стереоскопического зре­ния) ; / — расстояние от ближайшего здания до на­блюдателя; Л / — максимальное расстояние меж­ду двумя зданиями, видимыми как различно уда­ленные от наблюдателя.

Исследования В. Г.Самсоновой по­казали, что на значение порога глу­бины решающее влияние оказывает яркость объектов наблюдения и их контраст с фоном.

При исследовании было установле­но, что порог глубины темных объ­ектов на светлом фоне возрастает по мере повышения яркости фона (с 0,01 до 5 кд/м2), а порог глубины белых объектов на черном фоне резко воз­растает (а острота стереоскопического эффекта соответственно снижается) при увеличении яркости объекта на­блюдателя свыше 8 кд/м2.

Применительно к задачам световой архитектуры это значит, что при про­чих равных условиях (соотношения яркостей, размеров, глубины) архитек­турная композиция будет восприни­маться вечером более плоской, чем при естественном освещении. Поэтому вечером световой ансамбль, как пра­вило, должен характеризоваться боль­шими яркостными перепадами, чем при естественном освещении.

5.2. Основные величины, единицы и законы

Оптическая часть электромаг­нитного спектра лучистой энергии включает в себя области ультрафио­летового, видимого и инфракрасного излучения.

Ультрафиолетовым является излу­чение, длины волн Л монохрома­тических составляющих которого меньше длин волн видимого излучения и больше 1 нм1. По данным Между­народной комиссии по освещению

[I]Нанометр — единица измерения длины вол­ны, равная 1/1000000 части миллиметра.

(МКО), различают следующие области ультрафиолетового излучения: УФ-А с длинами волн 315—400 нм; УФ-В с длинами волн 280—315 нм; УФ-С с длинами волн 100—280 нм.

Видимое излучение (свет) непос­редственно вызывает зрительные ощу­щения. Нижняя граница спектральной области видимого излучения лежит между 380 и 400 нм, верхняя — меж­ду 760 и 780 нм.

Инфракрасным называют излуче­ние, длины волн монохроматических составляющих которого больше длин волн видимого излучения и меньше 1 мм. По данным МКО, различают следующие области инфракрасного из­лучения: ИК-А с длинами волн 780— 1400 нм; ИК-В с длинами волн 1,4— 3 мкм; ИК-С с длинами волн 3 мкм— 1 мм.

Различают монохроматическое и сложное видимое излучение.

Монохроматическое излучение ха­рактеризуется очень узкой областью частоты (или длин волн), которая мо­жет быть определена одним значением частоты (или длины волны). Сложное излучение характеризуется совокупно­стью монохроматических излучений разных частот. Пример сложного из­лучения — дневной свет.

Под спектром излучения понима­ют распределение в пространстве сложного излучения в результате его разложения на монохроматические со­ставляющие.

Действуя на глаз, излучения, име­ющие разную длину волны, вызывают ощущение того или иного цвета. При­ближенные границы цветных полос видимого излучения приводятся в

Табл. 3.3.

Глава 3. Светоцветовая среда — основа восприятия архитектуры PAGE \* MERGEFORMAT 63

Средний человеческий глаз наиболее чувст­вителен к желто-зеленым излучениям с длиной волны Я — 555 нм. На рис. 3.5 приводятся кривые относительной спектральной световой эффектив­ности монохроматических излучений с длиной волны Л для дневного V(Ji) и ночного У(Я) зре­ния. Сравнение этих кривых свидетельствует о том, что в условиях ночного зрения глаз человека

Цвет

Длина волны, нм

Длина волны, нм

64 Часть //. Архитектурная светология

Таблица 3.3. Границы участков спектра

Цвет Гд

575—585 585-620

450—380

485—450 510-485 510-575

Фиолето­вый Синий Голубой Зеленый

Желтый Оранже­вый

Красный 620-760

Единицей силы света является кандела (кд). Кандела — это сила све­та, излучаемого в перпендикулярном направлении 1/60000 м2 поверхности черного тела.

(3.5)

Телесный угол (рис. 3.6) опреде­ляется по формуле

Л — S/r2

Наиболее чувствителен к голубым излучениям с длиной волны ? — 510 нм (см. гл. 6).

Относительная спектральная световая эффек­тивность равна отношению спектральной чувстви­тельности среднего человеческого глаза для данно­го монохроматического излучения к наибольшей спектральной чувствительности глаза. Относи­тельная спектральная световая эффективность по­зволяет оценивать световое ощущение, вызывае­мое каким-либо монохроматическим лучистым по­током.

Лучистый поток при оценке излу­чения по его действию на селективный приемник, спектральная чувствитель­ность которого определяется нормали­зованной функцией относительной спектральной световой эффективности излучения, называется световым пото­ком Ф. Он характеризует мощность световой энергии. Единица его изме­рения — люмен (лм); 1 лм — свето­вой поток, излучаемый в телесном уг­ле, равном 1 ср (стерадиану), равно­мерным точечным источником света силой в 1 кд (канделу).

(3.4)

, лм; SI — п ростра нствен —

Так как применяемые на практике источники света распределяют свето­вой поток в пространстве неравномер­но, для оценки светового действия ис­точника в каком-либо определенном направлении пользуются понятием си­лы света. Сила света, исходящего от точечного источника и распространя­ющегося внутри телесного угла, содер­жащего заданное направление, вычис­ляется по формуле

I — Ф/?1

Где Ф — световой поток ный угол, ср.

Где S — площадь, которую телесный угол вырезает на поверхности сферы, описанной из его вершины, м2; г — радиус этой сферы, м.

Для представления о распределе­нии светового потока, излучаемого ис­точником в пространстве, пользуются кривыми распределения силы света. Эти кривые строятся обычно в поляр­ных координатах следующим образом: сила света в разных направлениях от­кладывается в принятом масштабе на радиусах-векторах, проведенных из центра. Концы векторов, соответству­ющих значениям силы света в разных направлениях, соединяют и таким об­разом получают замкнутую поверх­ность; часть пространства, ограничен­ная этой поверхностью, называется фотометрическим телом силы света.

Для большинства источников света и осветительных приборов фотометри­ческое тело симметрично относитель­но некоторой оси. Такие источники света и осветительные приборы назы­вают симметричными. Кривые силы света в плоскостях, проходящих через ось симметрии, называют продольны­ми кривыми силы света (рис. 3.7). Для симметричных источников света и осветительных приборов обычно строят половину продольной кривой силы света (от 0 до 180°).

При оценке качества световой сре­ды решающее значение имеет яркость свечения источника света и освещае­мых им поверхностей. Яркость — све­товая величина, которая непосредст­венно воспринимается глазом; она представляет собой поверхностную плотность силы света в заданном на —

Глава 3. Светоцветовая среда — основа восприятия архитектуры 65


Рис. о. о. Схема к опреде­лению телесного угла

Рис. 3.7\ Продольные кри­вые силы света источни­ков

Рис, З. Х Кривые относи­тельной спектральной све­товой эффективности излу­чений для дневного ) и ночного V ‘/у?) зре­ния

650 Л, нм

Правлении, которая определяется от­ношением силы света к площади про­екции светящейся поверхности на пло­скость, перпендикулярную тому же направлению.

Различают два частных случая оп­ределения яркости Ь:

1) яркость в точке М поверхности источника в направлении светового луча I определяется по формуле



http://vin.vn.ua/ главные новости винницы..