8-812-741-44-47
Санкт-Петербург
Пн-Пт: 9:00 - 18:00

ПРОИЗВОДСТВО И ПРОДАЖА
СВЕТОДИОДНЫХ СВЕТИЛЬНИКОВ

Что такое точность воспроизведения цвета в музейном освещении?

27 Февраля 2015

Аннотация
Наилучшей точности воспроизведения цвета можно добиться, если спектральный состав падающего на картину света совпадает с тем, при котором художник создавал своё произведение. Для картин возрастом более ста лет это естественный свет.
Так что может показаться, что освещение, обеспечивающее наилучшую точность воспроизведения цвета, – это искусственный естественный свет. Однако известно, что естественный свет содержит очень большое количество вредного излучения (коротковолновое видимое и УФ излучение), и хранители музеев обычно возражают против источников света с цветовой температурой под 6500 К.
Исходя из требования хранителей музеев применять свет с коррелированной цветовой температурой не более 3500 К, был разработан метод выявления спектрального состава света, который бы при заданном сочетании светодиодных источников света обеспечивал наименьшее различие между цветами, воспринимаемыми при естественном свете и при создаваемом в музее освещении. И это не тот свет, который характеризуется наибольшим индексом цветопередачи.
Ключевые слова: цветопередача, точность воспроизведения цвета, цветовое предпочтение, освещение музеев,светодиодная подсветка музейных экспонатов  
1. Введение
В освещении музеев происходят революционные изменения. С появлением освещения светодиодами (ОССД) светотехники обрели свободу выбора ИС (ИС), имеющих практически любые спектры излучения. Здесь этот вопрос обсуждается на примере картинных галерей, так как, скорее всего, цвет и цветопередача ИС наиболее важны именно для этой области освещения музеев, где наиболее велика опасность повреждения художественных произведений оптическим излучением. МКО опубликовала два отчёта по вопросу предотвращения повреждения светом выставочных экспонатов. Однако они были опубликованы до начала широкого применения светодиодов (СД) во внутреннем освещении, так что в них нет подробного рассмотрения ОССД. Этот вопрос обсуждался в докладе, где, однако, отсутствовало детальное рассмотрение того, какой спектр излучения ИС наилучшим образом подходит для освещения картинных галерей. Более подробно выбор ОССД для музеев обсуждался в недавно опубликованной работе.
Ряд появившихся в последнее время публикаций был посвящён модернизации освещения музеев. Если попытаться перечислить требования, предъявляемые к музейному освещению, то придётся учитывать предназначение музеев. Существуют небольшие музеи с небольшим числом экспонатов, например музеи, демонстрирующие наследие художника или традиционное крестьянское искусство. В этих случаях наиболее существенным является образовательный аспект, и важными элементами служат хорошая видимость и приятная зрительная среда. Существуют и многочисленные музеи средних размеров, играющие роль образовательных учреждений, где экспонаты должны привлекать внимание и где важно, чтобы посетитель, направляемый светом от экспоната к экспонату, чувствовал себя как дома. Задачу проектировщика освещения и хранителя музея можно сравнить с работой дирижёра оркестра, когда требуется заново интерпретировать шедевр прошлого, с тем чтобы он был интересен современной публике. Конечно, во всех этих случаях первостепенное значение имеет сохранность произведений искусства.

Люмика-светодиодные светильники,музейное освещение,светодиодное освещение,музейная подсветка

Однако существует и третья категория музеев, в которых хранятся наиболее ценные достижения человеческой культуры и где, по мнению автора, произведения искусства необходимо демонстрировать в том первозданном виде, в котором авторы хотели представить их публике. Ниже будут приведены некоторые примеры музеев этого типа, а также – являющееся предметом данной статьи и попадающее в эту категорию – освещение Сикстинской капеллы.
Если не вдаваться в подробности, то лишь некоторые из сообщений европейских музеев говорят о наличии в них современного освещения. В парижском Лувре, Мона Лиза Леонардо да Винчи была впервые  освещена семью разными СД в 2005 г. Хотя тогда эта схема освещения была вполне современной, в 2013 г. проектировщики освещения решили её модернизировать, применив 34 СД. Окончательный выбор спектра излучения СД был основан на мнении хранителей музея.
В лондонской Национальной галерее в 2013 г. был осуществлён проект «Улучшение окружающей среды», в рамках которого была проведена модернизация освещения её части. Имеющие цветовую температуру 2800 К лампы накаливания мощностью 100 Вт были заменены на СД-лампы мощностью 14 Вт с коррелированной цветовой температурой (Тц) 3200 К. Интересно, что это сравнительно небольшое увеличение было сочтено хранителями «лучше соответствующим отфильтрованному естественному свету», и, также, по их мнению, «новое освещение заметное усилило восприятие пространства во многих картинах». В то же время, освещённость была снижена со 150 до 130 лк.
Освещение Амстердамского национального музея (Рейксмюзеум) было модернизировано с использованием СД светильников компании Philips, тогда как модернизация освещения Музея Ленбаха в Мюнхене и, совсем недавно, Сикстинской капеллы в Ватикане была осуществлена с использованием новых СД светильников компании OSRAM. Вплоть до этого последнего примера, во всех случаях проектировщики освещения могли разработать лишь предложения по освещению, тогда как последнее слово оставалось за хранителями музеев. И только для Сикстинской капеллы мы попытались разработать схему освещения на основе нового подхода: искусственное освещение с относительно низкой Тц (как этого требовали хранители) должно демонстрировать фрески, по возможности, в тех цветах, в которых их впервые увидели современники.
2. Требования к освещению музеев
Двумя, возможно что и противоречивыми, требованиями являются сохранность произведения искусства и его демонстрация посетителям. Мы не будем подробно останавливаться на вопросе сохранности произведений искусства, которому посвящено много публикаций, показывающих, что следует избегать УФ и ИК излучений и что уровень освещения должен быть наименьшим из всё ещё обеспечивающих хорошее цветное зрение.
При модернизации освещения музеев, расположенных в зданиях, построенных в то время, когда искусственного освещения не было вообще или оно имело низкое качество, инженеры-светотехники пытались сохранять естественное верхнее освещение, при этом встраивая сложные автоматические экранирующие устройства и организуя некоторое дополнительное освещение.
Требование отсутствия УФ и ИК излучений легче всего выполняется в случае ОССД, однако хранители обычно требуют ещё и минимизации количества синего света, так как энергия фотонов этого света ненамного меньше энергии фотонов соседнего УФ излучения. Это означает потребность в сравнительно низких Тц. Во времена освещения лампами накаливания это не вызывало проблем, а в случае СД ситуация другая, и необходим компромисс между двумя требованиями: цвета картин, написанных на открытом воздухе или в освещённой дневным светом студии, будут, конечно, выглядеть естественными при большой Тц и интенсивном освещении, однако освещение разных частей здания музея должно быть гармонизировано, иначе, если другие отделы освещаются ИС с меньшими Тц, создающими освещённость 200–300 лк, резкое изменение Тц создаёт проблемы с переадаптацией. Наш опыт, согласующийся с результатами других исследователей, показывает, что хранители музеев предпочитают Тц, не превышающую 3500 К.
Исследование макета картинной галереи с реальными картинами маслом и акварелями, проведённое с использованием разных ИС, показало, что приемлемый уровень освещённости – 200 лк. Исследование зрительной среды музеев путём имитации картин их репродукциями на почтовых открытках показало, что 3600 К являются оптимальной Тц при равном 200 лк уровне освещённости.
3. Выбор спектра излучения СД
3.1. Выбор цветных образцов        
При разработке метода количественной оценки цветопередачи МКО проведела многочисленные эксперименты по выбору используемых в настоящее время цветных образцов. Эти эксперименты показали, что применительно к имевшимся в середине 1950-х гг. ИС для описания цветопередачи ИС было достаточно восьми цветных образцов.
Однако с появлением люминесцентных ламп с 3-полосным люминофором «пошли» расхождения между расчётной и зрительно воспринимаемой цветопередачей. Ещё заметнее это стало при сравнении полноцветных (RGB) и люминофорных СД с синим кристаллом (p-LED). Были рассчитаны и введены в разные метрики качества цвета излучения ИС несколько наборов данных о коэффициенте отражения, и проф. Кхан с сотрудниками показали, что при замене цветных образцов МКО на образцы, выполненные художественными красками, наблюдаются значительные расхождения в значениях индексов цветопередачи.
Что касается проекта освещения Сикстинской капеллы, то для выбора спектров излучения СД, освещающих фрески, в первую очередь были определены спектры отражения разных красок, использовавшихся при создании этих шедевров. Были измерены спектры отражения более 200 образцов, из которых  были  набраны не дублирующие друг друга (рис. 1).

Люмика-светодиодные светильники,светодиодное освещение музеев

3.2. Сортировка цветных образцов
Колориметрические характеристики цветных образцов изменяются от образца к образцу. Важными характеристиками красок является их светостойкость, укрывистость и др. Если мы хотим рассматривать изображение при свете ИС, спектр излучения которого отличен от спектра излучения ИС, при котором это изображение было создано, то важной характеристикой краски является постоянство её цвета (colourconstancy), т.е. то, как восприятие цвета краски при освещении вторым ИС будет отличаться от его восприятия при освещении первым ИС с учётом хроматической адаптации. Если использовавшиеся при создании изображения краски сохраняют постоянство цвета, то зрительное впечатление от картины будет одинаковым при освещении её этими двумя ИС. Конечно, при определении постоянства цвета решающее значение имеют спектры этих двух ИС. По практическим соображениям, в большинстве расчётов, касающихся постоянства цвета, в качестве одного из ИС используется естественный свет, а в качестве другого ИС выступает или стандартный источник А МКО, или часто используемый спектр излучения люминесцентной лампы (при более широком распространении ОССД это может измениться).
При последующих расчётах в качестве исследуемого и стандартного спектров излучения  использовались спектры стандартных источников А и D65 МКО. Это согласовывалось с общим предположением, что фрески писались при естественном свете и должны экспонироваться при общем освещении ИС с низкой Тц, не сильно отличающимся от применяемого освещения лампами накаливания. Слуху о том, что Микеланджело писал части Страшного суда при свете свечей, поверить трудно: при слабом освещении, даваемом этим светом очень трудно выбирать подходящие цветовой тон и оттенок, и ведь фрески предназначались для восприятия именно при естественном свете.      
Был использован метод расчёта индекса непостоянства цвета (colourinconsistencyindex) с выступающими в роли ИС стандартными источниками А и D65 МКО. Для преобразования координат цвета исследуемого образца использовалась модель цветового восприятия CIECAM02 МКО с функцией учёта хроматической адаптации, а для расчёта цветового различия использовалось равноконтрастное цветовое пространство UCS МКО.
Пятнадцать спектров отражения образцов красок, выбранных после проведённых в Сикстинской капелле измерений, были разделены на три группы, у одной из которых индекс непостоянства цвета (цветовое различие CIECAM02-UCS) был меньше 3 (эти образцы мы назвали образцами с постоянным цветом (colourconstant)), у второй – от 3 до 6 (их мы назвали образцами с нейтральным цветом (colourneutral)), а у третьей группы – более 6 (образцы с непостоянным цветом (colourinconstant)).
Как видно из рис. 2–4, у образцов с постоянным цветом спектральные коэффициенты отражения меняются плавно, у образцов с нейтральным цветом – несколько резче, а спектры отражения образцов с непостоянным цветом имеют сравнительно узкие пики и (или) круто поднимающиеся участки. Если последние совпадают с сильно различающимися частями двух спектров излучения, то это проявляется в виде большого непостоянства цвета.

Музейное светодиодное освещение,Люмика-светодиодные светильники,Освещение музеев СПБ Светодиодные светильники для музейного освещения, Люмика-светодиодные светильники
Светодиодный светильник, музейное освещение,светодиодное освещение музеев
При проведении этих исследований было обнаружено, что искусственные образцы модели CRI2012 по форме своего спектра отражения весьма напоминают образцы с непостоянным цветом (теоретические спектры отражения в модели CRI2012 приведены на рис. 5). Так что в качестве первого приближения для оптимизации спектров излучения СД, предназначенных для освещения Сикстинской капеллы, были выбраны теоретические образцы модели CRI2012.

Люмика-светодиодные светильники,музейное светодиодное освещение,освещение музеев спб

3.3. Выбор и оптимизация спектров излучения светодиодов, предназначенных для освещения Сикстинской капеллы
Для освещения отдельных картин можно воспользоваться специально разработанными многоканальными прожекторами с СД, как, например, это сделано в Лувре при освещении Моны Лизы. Вся Сикстинская капелла должна освещаться СД с одинаковым спектром излучения. Поэтому следовало строить освещение с небольшим числом разноспектральных СД. Были выбраны белый, красный, зелёный и синий СД, что позволило легко настраивать Тц и давало достаточную свободу в оптимизации освещения для получения наилучшего восприятия цвета, то есть обеспечения наименьших цветовых различий между цветами выбранных красок при освещении дневным светом и выбранным тёпло-белым светом искусственного освещения музея.
Спектры излучения четырёх выбранных СД приведены на рис. 6.

Освещение музеев, Люмика-светодиодные светильники

Произведённая оптимизация касалась аддитивной смеси излучений этих четырёх СД и семнадцати теоретических спектров отражения. Результаты приведены на рис. 7 и 8, где выполнено сравнение цветового искажения в случаях чёрного тела с Тц  = 3500 К (слегка отфильтрованное излучение лампы накаливания) и оптимизированного сочетания четырёх СД. При этом образцы модели CRI2012 были объединены в три группы в соответствии с непостоянством их цвета.

Светодиодные светильники,светодиодное освещение,музейное освещение,Люмика Люмика-светодиодные светильники, светодиодное освещение,люмика,Спб

4. Заключение и выводы
Освещение музейных экспонатов претерпевает значительные изменения. Из-за требований по экономии энергии многие музеи рассматривают возможность применения ОССД. В США можно наблюдать тенденцию к замене светильников направленного света с галогенными лампами накаливания на светильники с СД-лампами прямой замены. В Европе можно наблюдать тенденцию к переходу светотехнических компаний на выпуск новых светильников с СД, специально предназначенных для освещения выставок.
Хотя некоторые исследования последнего времени показали, что наиболее подходящее для картин освещение дают ИС с  Тц = 5500–5700 К, большинство хранителей музеев предпочитают тёпло-белый свет ИС  с Тц, не более 3500 К.
Так как большинство картин, созданных до конца 19 века, писались при естественном свете, то был предложен новый подход: свет должен обеспечивать такие цвета картин, которые, по возможности, совпадают с первоначальными. Это означает, что спектр излучения ИС с Тц =  3500 К следует оптимизировать так, чтобы цвета освещаемых этим ИС красок, по возможности, совпадали с цветами этих красок при освещении их ИС с Тц = 6500 К (конечно, возможны и другие значения Тц, при которых создавалась и демонстрируется картина). Если выявлять связь между цветами по модели CIECAM02, то можно удовлетворить ещё одному требованию: учитывать и более низкий уровень освещённости.
На примере красок, использовавшихся Микеланджело и другими художниками эпохи Возрождения в Сикстинской капелле, было показано, что, применяя описанный подход, можно с помощью ОССД при  Тц  = 3500 К обеспечивать вполне хорошее воспроизведение первоначального облика произведений живописи.


Опубликовано в №5 журнала "Светотехника" за 2014 г.



← Назад к списку новостей