“古代中国”基本陈列光环境研究
来源：
照明工程学报
作者：
发布时间：
2023-11-08 09:15
“古代中国”基本陈列光环境研究
艾晶，吕东，刘杏琪，邵壮，王立军
（中国国家博物馆，北京 100006）
中图分类号：J59 文献标识码：B
引 言
1 当前“古代中国”基本陈列光环境分析
当前我们主要工作，是整理现阶段“古代中国”基本陈列需要重点展示的文物类型，我们对其进行数量和对光不同敏感性类别的分析，并对当前展柜和照明方式进行归类梳理。
“古代中国”基本陈列位于地下一层， 展厅建筑面积约18000m2，展品2520件，其中文物2026件，一级文物521件，照片、模型、复制品、摹绘品等494件，各式展柜共计574件，场馆展示的现有文物类型可谓丰富多样，囊括了各类材质和各种复杂器物造型，对光敏感性类别全涉及，属于营造光环境难度最高等级，尤其是展示那些极具观赏和学术价值的国宝级展品，如：“四羊方尊”、“司母戊大方鼎”、“鹳鱼石斧图彩陶缸”、“鹰型陶鼎”、“红山文化玉龙”、“武王征商簋”、“大盂鼎”、“商子龙鼎”、“九龙九凤冠”等皆为国之重器。目前展示空间分为四个层高：序厅和尾厅9.74m、辽宋夏金元段层高8.2m、三国两晋南北朝和部分隋唐段层高3.7m，其余大部分空间7.2m。根据内容分为8个单元布局空间：远古时期、夏商周时期、春秋战国时期、秦汉时期、三国两晋南北朝时期、隋唐五代时期、辽宋夏金元时期、明清时期。
远古时期展品主要有两类对光敏感类展品，如骨器和彩陶罐等，其他为对光不敏感石材或玉器。另有裸展展品“背鹿人”塑像和山顶洞人场景，以及2个沙盘文物级展品（姜寨聚落遗址、龙虎蚌塑墓）。展示器物多为暗淡无光泽展品，以石材和陶器为主，展示器具分三类：龛柜、三面柜和中心柜。夏商周时期展品有两类对光敏感类型，如骨器和漆器，其他为青铜器对光不敏感，展示器物造型复杂、纹饰精美，另有一放映厅场景。展示器具分三类：龛柜、三面柜和中心柜，像“四羊方尊”、“司母戊大方鼎”等重点文物采用特制中心柜展示。春秋战国时期展品有三类对光敏感性展品，“朱绘兽耳陶壶”属于对光特别敏感类展品，另有编钟、石编磬等展品属于对光敏感类展品，其余青铜器属于对光不敏感类展品。展示器具分为四类：龛柜、三面柜和中心柜，平柜展示记录儒家经典思想的竹简文物，中心柜展示的皆为重点文物。像体量特殊的“青铜缶”、“青铜冰鉴”、“王子午青铜鼎”等展品造型不仅奇特，而且纹饰精美。秦汉时期有三种对光敏感类型，像“彩绘陶兵马俑”、“彩绘石骑马人”属于对光特别敏感类展品，以及服饰展品等。其他材质类型很丰富，尤其陶器和铁器增多，还有部分服饰展品，展品的色彩开始丰富起来，这对光源色彩的还原要求提高。展示器具分为四类：龛柜、三面柜和中心柜，特制柜如展示“彩绘陶兵马俑”等。另外，此段裸展展品如“秦始皇兵马俑”、“琅琊刻石”、“石天禄”、“车马出行图壁画”等文物级别和对光敏感度也较高，尤其是彩绘展品。
展示区中段是较为低的3.7m层高空间，主要展示三国两晋南北朝时期和部分秦汉时期与隋唐五代时期的展品。三国两晋南北朝展品主要为对光特别敏感类展品和对光不敏感展品两类，少量对光敏感类展品像沙盘模型属于非文物级。另外，此区域有壁画、拓本、彩绘等展品数量较多，尤其 “画像砖”是对光特别敏感类展品，还有对光不敏感类展品“永固陵石券门”、“石堂”等属于文物级展品，目前为裸展展示，有精美纹饰需要特别表现。展柜为四类，除龛柜、三面柜和中心柜以外，还有几件特制柜，展示画像砖和成组的陶武士俑等展品。展品材质复杂，对光敏感类展品增多，展品色彩也越来越丰富多彩。隋唐五代时期，展品主要为对光特别敏感类展品和对光不敏感类展品，织物和绘画类、壁画类展品是对光特别敏感类展品，三彩釉瓷器增多属于对光不敏感类展品。另有少量对光敏感类展品，如木制沙盘模型“佛光寺模型”、“南禅寺模型”属于非文物级展品。展示器具分五类：龛柜、三面柜、平柜、中心柜，还有特制柜如展示“昆仑人陶俑”彩陶釉等展品，另有文物级裸展展品“安济桥石栏板”和“客使图”、“阙楼”壁画等。展品较丰富，材质类型多样，色彩绚丽。
辽宋夏金元段的层高为8.2m，此区域展示了多件体量高大的展品如“佛宫寺释迦塔”、 “水运仪象模型”、“铜壶滴漏”等模型沙盘，还有大尺幅壁画“钟吕传道图”，以及属于对光特别敏感性展品“木雕观音像”，还有对光不同敏感类型展品皆有展示。另外，展柜以三面柜、中心柜为主，展品类型丰富，材质也多样，有数量众多的瓷器和石雕展示。明清时期三种对光敏感类展品：有尺幅较大的书画展品如“玄烨像”、“弘历像”、“货郎图”等，以及长尺幅卷轴展品“平定准噶尔图”、“乾隆南巡图”在平柜中展示，另有属于对光特别敏感类展品“孝瑞皇后凤冠”等。该区域纸制品和织物类展品明显增多，另外，瓷器展品也数量可观，属于对光不敏感类展品。展示器具分为四类：三面柜、平柜、中心柜，特制柜像“皇史宬‘金匮’”展品，没有柜内光源，展品完全靠柜外补光照明。该区域展品器型和种类丰富，展品色彩与纹理层次惊艳。具体展品整理类型方法见表1。
表1 “辽宋夏金元”段光环境信息采集表
2 模拟实验采集数据比对
我们根据实验场所环境，测试采集形式做了两种方式的调整，如图1所示。经过近3个月的社会征集，最后由11家企业提供了光源，如图2所示。从征集情况可以看出，目前国内市面上的轨道射灯以单颗集成cob光源为主流产品，大功率（多珠）产品少有。从测试采集到的情况可以明显发现，单颗大功率射灯产品的自身温升会低于大功率（多珠）产品，灯具多可以设计成自由变焦的拉伸调焦形式，而大功率（多珠）产品则只能采取更换镜片形式，才能实现变焦效果，灵活性上略微差一些。另外，大功率（多珠）产品对现场安装位置和调试角度相对严格，容易产生严重眩光，会造成人眼的不适。
(a)测试方式一
(b)测试方式二
(c)实验场地
(e)方式二采集
图 1 模拟实验采集数据
图 2 征集的模拟实验灯具
另外，我们还测试了各厂家的导轨，外观各不相同，各品牌质量的差别也很大。导轨属于基础件，质量差的导电不好，容易漏电和影响光效，测试导轨形式如图3所示。对于博物馆、美术馆的常设展览，设计时长一般为5年以上，开展期间不可避免会更换部分损坏的光源，或因局部调整展陈，或因更换展品位置而调整光源，如果使用品牌不一致，很容易因导轨不匹配，造成漏电或安全隐患问题。此类情况应引起有关单位或部门主管的重视，后期维护可能带来风险，也只能用统一使用的标准来规避问题，或始终如一地使用同一品牌的产品和导轨。
另外，从征集的各项技术参数的比对中，我们还可以清晰地发现一些明显的差异性问题，整体差异数据如图4所示[3]。各品牌整体均匀度差异较小，平均值在0.7以上，远远高于国标。但色容差的差异较大，品质差别很突出，很多产品高于国标界定的色容差不高于SDCM5的数值[4]，如图5所示，但也有特别优异的产品，数值为SDCM0.8，远低于《美术馆光环境评价方法》（WH/T 94-2021）对陈列空间灯具（含光源）质量，优秀色容差SDCM2的数值。另外，各品牌的光效差异也较大，如图6所示，通常光效与灯具配光，产品结构件设计，以及光学组件使用的材料等多种因素有关，这些皆会影响灯具的出光效果，光效高的产品对实现节约发展目标大有裨益。其他相关指标各厂家差异较小，有部分厂家色温偏差较大，应引起重视，它会引起展览中色彩不一致现象。尤其在更换新光源和购买不同品牌光源时容易产生色彩不一致问题，如图7所示。
图 3 征集的模拟实验导轨
图 4模拟实验数据
图 5 色容差比对
图 7 色温比对
此外，评估灯具质量还需要关注灯具的光型，尤其是光晕的消影问题，各品牌光晕的差异直接会影响灯具产品在实际展厅的应用效果，光晕渐变均匀的产品，实际效果往往会更优一些。尤其是变焦的光源，在调焦过程中容易产生光晕不均匀现象（图8）。
图 8 光晕效果比对
3 现场应用检验效果分析
对于征集的光源，我们还进行了现场效果测试，替换旧有照明设备为新的高品质照明产品，并根据现状陈列进行了整体光环境品质的提升，同时结合实验测试数据和新设计方法，解决现状陈列中照明条件不佳的问题。工作组先后邀请了4位专家，对实验用光源检验效果进行了交流，并陪同专家考察“古代中国”现场，经磋商认为：目前“古代中国”展览光环境变化节奏过于平缓，需要创造一点起伏，要利用光影效果来增强视觉艺术语言，让观众在参观中能感受到丰富的视觉愉悦。实验用光源数量为21盏，最终确立在展厅14处位置（图9），进行现场效果检验，以满足该展览光环境的提升目标。
图 9“古代中国”实验用灯安装位置图
2023年世界博物馆日的主题是“博物馆、可持续发展与美好生活”，节能减排对博物馆可持续发展有重要意义，照明设计涉及用电和消防安全问题，灯具与电气设备的更换需要谨慎对待。项目征集了25盏光源，但4盏光源因导轨匹配问题未进行现场安装调试，仅采用21盏光源替换展厅原使用的欧科品牌60盏传统卤素灯。替换过程中，原有传统光源导轨已出现温度过载的安全隐患（图10），卸载灯具测试采集最高温度97.5°，而新安装的LED光源普遍温升不高于40°，会大大降低灯具的散热量，提高了整体展陈的安全性。另外，我们还对光源的用电量进行了比对，结果见表2。由表2可知，新光源的功率降低了2/3，如果用电量按一天开展8h计算，节约能源接近7倍，节约资金近7倍；同时替换后的LED光源体积和造型小巧，使陈列显得更加简洁，视觉效果更佳。
图 10 替换现场光源
表2 新旧光源用电量比对
3.2 展示光效提升与数据比对
前期工作中，我们选择展厅中有突出照明问题的区域，特别是一些珍贵文物柜率先进行了照明提升。这部分展品造型复杂、纹饰精美，但原有展柜底部结构没有照明设计，要提升展柜的照明品质存在难度，需要对展品底部进行有效补光。我们重新考虑照明方案，趋利避害，如新添附加件，增加一些可灵活操作的元素，重新设计照明与展柜一体化结构件。在保障正常展出、不移动展品的情况下进行改造，主要设计了三套方案（图11）：方案一，以四面中心柜为主的设计，解决了四面柜内部光效衰减与照明设备损坏问题，在原有照明设备无法实现理想效果的前提下，保留原旧展柜初始结构，置入新的展柜与照明一体化设计结构件；方案二，以沿墙三面柜为主进行设计，解决柜内光效衰减、光的色彩不一致，以及照明设备损坏等问题，在不改变旧展柜整体结构的前提下，新结构件是利用原旧展柜的点光源凹槽结构开孔进行安装，既方法灵活，又保留了原旧展柜的结构，重新置入展柜与照明一体化新结构件；方案三，主要针对嵌入式大尺度龛柜，尤其是龛柜内平面尺幅大的展品照度不均匀的问题，新结构件的设计可以灵活拆装，根据龛柜的外观尺寸来设计，采用碳钢板经过焊接后折弯成画框形式的包裹状，泛光光源直接安装在新结构件内侧，利用内凹造型巧妙将灯具隐藏，布光位置也根据展品尺幅可以量身定制，从两侧向中心展品方向进行均匀洗墙式补光[6] 。
图 11 前期改造三个设计方案
后期工作中，我们利用所征集的光源，开展了提升展览艺术效果的研究计划，所征集光源可以灵活变焦，选择3000K色温也适合目前展厅环境，所选功率适用于展厅层高。通过现场调试，可以满足我们对展览空间提升艺术效果的需求，所做研究工作也是针对新改陈服务，可以直观感受预期光环境效果，并多维了解各厂家产品质量，寻找差异与不足，便于日后撰写技术文件，淘汰落后产品。我们从空间节奏、展品质感、满足观赏舒适性三个方面改善光环境。同时，对大体量展品局部进行柜外补光，以满足空间节奏和展示效果的需求。具体做了6个方面设计：1）以突出重点展品，增强光环境艺术氛围为目标；2）以还原展品材质的真实色泽、增强舒适观赏美感为方向；3）突出文物展品的展示效果，以吸引观众的目光为目的；4）控制观众参观的节奏，以提高展品的细节呈现为目的；5）以还原展品历史真实感、去除或规避杂光为要务；6）以增强展品色彩丰富性和细节观赏效果为任务。前后改造比对效果如图12所示。
图 12 后期空间展示效果比对
从图13和表3测试结果中可以看出，改造后的现场视觉效果有明显提升，各项技术指标明显好于改造前的各项参数。我们运用了恰当的照度与环境对比，突出表现了展品立体效果；另外，显色指标的提高、色容差指标的降低，可以让展品的材质感更加趋于真实。另外，我们略微提高了色温，不仅可以让展品更好地融入到光环境中，还可以凸显展品，适度的冷暖差异和色泽变化让展品表现更加鲜活。
图 13 安济桥石栏板展示效果比对
表3 测试数据比对
4 研究工作的意义与思考
