Архитектурное освещение фасадов
Центральная эстетическая проблема процесса формирования световой среды города и световой архитектуры объектов — взаимодействие искусственного света с архитектурной формой в четырех основных ее видах или категориях (пространство, объем, пластика, цвет), в результате которого образуются светопространство, светоформы, светопластика и светоцвет с новыми, иными, чем днем, визуальными качествами (рис. 36).
По принятой выше классификации (см. п. 3.2) городские пространства подразделяются по функциональному признаку на транспортные и пешеходные с дифференциацией пешеходных пространств на три типа, поскольку при проектировании уличного освещения функция имеет главенствующую роль и определяет требования к видимости и различимости объектов в пределах освещенного пространства. Выявление или обеспечение художественных качеств уличных городских пространств в вечернее время является в современной практике сопутствующей и пока редко решаемой на проектной стадии задачей.
Другие категории архитектурной формы -объем, пластика и цвет — характеризуют материальные объекты, физически формирующие городские пространства (здания, сооружения, земля, малые формы, деревья и т.п.). «По тайному ощущению художника форма как зрительное явление дается ему светом», — говорил о восприятии материальных форм П.А. Флоренский . Эти формы можно подразделить на искусственные и природные (ландшафтные). Художественные качества объектов целенаправленно выявляются, как правило, установками архитектурного освещения, поскольку случайная засветка фасадов осветительными установками, предназначенными для других целей, приводит обычно к случайным эффектам и нежелательному искажению их облика.
Возможности зрительной трансформации каждого вида архитектурной формы с помощью освещения весьма широки. При этом наиболее изменяется в ночном городе восприятие пространства потрем его координатам. Человек, находящийся в пределах ограниченного но размерам светопространства, особенно с высокой светонасыщенностью, зрительно не воспринимает параметры окружающего его неосвещенного пространства, как и пешеход, двигающийся из темноты в освещенную зону и адаптирующийся к ее яркости, почти не оценивает пространственные качества темного окружения. Последнее обстоятельство является важным стимулом побуждения и приемом организации движения в ночном городе. По характеру зрительной адаптации это - полная противоположность условиям дневного «тотального» («космического») освещения, когда прекрасное и безобразное, далекое и близкое, главное и второстепенное, крупное и мелкое, цветное и ахроматическое представлено равноценно, а человек ощущает себя эгоцентриком, равноудаленным от горизонта как естественной границы видимого пространства, имеющего структурно единое световое поле с постоянным направлением света сверху.
Есть существенная разница в структуре этого поля в солнечный и пасмурный день, но глобальное распределение светового потока — сверху — остается неизменным.
Искусственное освещение городской среды, т.е. городских пространств, формирующих их объектов и поверхности земли фрагментарно, избирательно и в ближайшей перспективе принципиально не изменится. Оно осуществляется множеством источников света, являющихся первичными излучателями, и отражающих свет поверхностей, рассматриваемых в качестве вторичных излучателей, с различной яркостью, цветностью, светораспределением и кинетикой излучения. Каждый из первичных источников образует световое пространство, которое можно назвать элементарным светопространством (рис. 37) с более или менее четкими границами, которые прочитываются на земле и при определенных условиях в воздухе как световые конусы, сферы, цилиндры и т.н. (световой поток в определенном телесном угле при пониженной прозрачности городского воздуха — при дожде, снеге, ныли, смоге, тумане и т.н.). Форма и размеры такого светопространства могут быть охарактеризованы, в частности, фотометрическим телом создавшего его осветительного прибора. Каждое элементарное светопространство, оптически сливаясь с соседними (при их наличии), образует более сложное но структуре утилитарное пространство (см. рис. 37) с разной степенью неоднородности но всем трем координатам, которая может регламентироваться неравномерностью распределения освещенности на земле или в пространстве, — непрерывное в пределах линейных планировочных элементов (улиц), дискретное на отдельных участках территории (на площадях, в жилых дворах и парках) или «лоскутное» — прерывно—непрерывное, каковым является светопространство в пределах города. Его рисунок прочитывается по освещенным фрагментам земли, но «световым тоннелям» улиц на «световом плане» города, воспринимаемом с высоко расположенных видовых точек, с авиалайнеров и спутников. Реальное архитектурное светопространство вместе с утилитарным светопространством включает и эффекты вторичных излучателей — освещенных объектов; которые формируют трехмерную среду. - зданий, сооружений, деревьев и т.п. (рис. 38).
Зрительно они наиболее значимы при эстетичес кой оценке среды, чем первичные излучатели, хотя их «удельный вес», характеризуемый фотометрическими параметрами создаваемого светового ноля, обычно меньше, чем «вес» уличных светильников. В конечном счете, создание освещения есть оптическое формирование городского архитектурного пространства с прогнозируемыми светокомпозиционными параметрами.
Акцент на пространственных параметрах световой среды не случаен по двум причинам. Во-первых, город характерен прежде всего пространственными впечатлениями, получаемыми в движении во времени, хотя в непосредственном восприятии материальные структуры обычно первенствуют. что отражается в чувственной конкретности архитектурно-художественного образа: образ памятника, здания, сооружения. Как отмечает И.Л. Ладовский, результаты архитектурного труда должны «служить высшей технической потребности человека ориентироваться в пространстве» [43]. Э. Сааринен в середине XX века говорил, что «новое восприятие пространства становится более важным, чем восприятие массы». Организация пространства была декларирована тогда лидерами функционализма как основная задача современной архитектуры, а свет, но словам Л. Капа, был признан «важнейшим структурным средством, едва ли не решающим фактором формообразования». Концепция пространства рассматривалась «как активная связующая сила» архитектуры и градостроительства (К. Танге). Во-вторых, на практике изучение эффектов света в пространстве относилось, главным образом, к архитектуре интерьеров, а городское пространство с точки зрения его композиционных особенностей не было предметом архитектурных, светотехнических и психологических исследований и творческих экспериментов. До сих пор все внимание в эпизодически публиковавшихся эстетических оценках и проектных разработках уделялось освещению фасадов объектов, т.е. созданию выразительных светоформ. Городские светопространства в большинстве своем стихийно формируются как утилитарные по типизированным решениям в инженерной части проектов освещения улиц, дорог, площадей, пешеходных участков.
Утилитарные светопространства уже на первоначальной проектной стадии должны стать органической частью комплексного решения архитектурного светопространства. Исходя из главенствующей роли пространственного компонента в восприятии архитектурной среды, искусственная световая среда города может рассматриваться как объединение множества светопространств, образуемых светящими элементами и отражающими поверхностями освещенных ими объектов и земли, создаваемое человеком в соответствии со своими потребностями и возможностями.
Две главные составляющие световой среды — «наполненное» светом пространство (светопространство) и освещенные объекты (светоформы) пока весьма случайно «состыковываются» в проектах и в реальности но своим композиционным показателям из-за отсутствия методики и недостатка критериев их фотометрической и художественной гармонизации. Сегодня регламентируются, исходя из требований видимости, не композиционные параметры городских пространств, а лишь некоторые, главным образом, количественные параметры освещения дорожных покрытий и фасадов объектов, а также неравномерность освещения как элементарный показатель его качества (см. п. 2.4). Сложные взаимосвязи между условиями адаптации глаза в пределах пространства пребывания человека с той или иной структурой светового поля и яркостными, цветовыми, светокинетическими. светомасштабными характеристиками материального окружения применительно к градостроительным ситуациям практически очень мало исследовались.
В национальных нормах многих стран регламентируемые параметры наружного освещения весьма элементарны и определяются, в основном, утилитарно-гигиеническими минимумами по уровням освещенности или яркости для определенной зрительной функции. На практике встречается также зрительно ощутимая цветовая и масштабная дифференциация между разнотипными светопространствами. Например, в городах Франции, Испании, США некоторые репрезентативные пешеходно-общественные пространства подчеркнуто выделены интенсивным белым светом на фоне желтого освещения транспортных зон и индивидуализированным дизайном элементов осветительных установок, дополненным архитектурным освещением фасадов зданий.
По проведенным исследованиям установлены некоторые общие закономерности и современные тенденции развития городского освещения, а также объективные параметры, обеспечивающие то или иное качество световой среды:
- в ряде городов в странах Запада приняты регламентные меры, обеспечивающие зрительное отличие транспортных зон с желтым светом от пешеходных, освещаемых преимущественно белым светом. Цветовые различия вместе с различиями в уровнях освещенности и приемах освещения разных по функции пространств обеспечивают определенное светоцветовое зонирование среды;
- уровни освещенности в пешеходных зонах варьируются в широких пределах, в ряде случаев в пространствах торговых улиц, общественных и рекреационных центров европейских городов они достигают сотен люкс, т.е. на порядок выше, чем в аналогичных ситуациях в наших городах и в отечественных нормах. В то же время яркости фасадов освещаемых объектов в Москве сегодня сравнимы с зарубежными аналогами и, в целом, ориентируются на международные стандарты;
- установлено определенное соответствие между величиной вертикальной или цилиндрической освещенности и ощущением достаточности света для определенной зрительной работы в пешеходных пространствах города: при отсутствии слепящих источников освещенность в 1 лк на лице человека позволяет узнать его на расстоянии до 5 м, 3—5 лк - на расстоянии до 10 м. 10 лк — до 15 м, при 35—45 лк создается впечатление насыщенности пространства светом. Для обеспечения достаточного визуального комфорта и информации о ближайшем окружении, зрительного контакта между пешеходами и ощущения безопасности (в том числе в плане борьбы с преступностью на улицах) рекомендуется создавать в соответствующих ситуациях цилиндрическую (или полуцилиндрическую) освещенность не менее 15 лк;
- повышается уровень эмоционального воздействия вечерней среды, поскольку в установках архитектурного освещения, количество которых в последние годы динамично растет, все шире используется цветной свет, а доля желтого света натриевых ламп, господствующих два десятилетия в городах многих стран, сокращается в пользу белого холодных и теплых оттенков;
- растет разнообразие приемов и средств освещения во всех группах установок — новые источники света, изделия и системы формируют особые декоративные качества среды, придающие индивидуальность и благоприятную психологическую «окраску » городу и его фрагментам;
- постоянно совершенствуется и разнообразится по стилистике дизайн элементов осветительных установок, повышается их эффективность и комфортность действия;
- распространяется использование многопрограммного освещения в статическом и динамическом режимах, усиливающего впечатление виртуальности и «одушевленности» окружающего мира.
Проведенные статистические исследования методом светомоделирования на макетах с целью определения параметров световой композиции путем измерения фотометрических характеристик позволили установить ряд закономерностей:
- светонасыщенность городского пространства (см. макет центральной исторической улицы г. Владимира) имеет целесообразные нижние и верхние пределы: при минимально допустимом, оптимальном и максимально приемлемом уровнях освещенности она выражается средними соотношениями цилиндрической освещенности 1: 1,5 : 3 при освещенностях на зрачке наблюдателя 0,4— 0.6—1 лк, при этом средняя яркость фасадов рядовой застройки выражается теми же соотношениями, а яркость фасадов акцентируемых светом объектов — соотношением 1:3:5 (рис. 3.3);
- глубина пространства архитектурного ансамбля (на макетах застройки с композициями «фронтального» и «глубинного» типа А и Б, соответственно) иллюзорно сокращается при увеличении яркости фасадов зданий по мере их удаления от первоплановых, при этом усиливается напряженность и выразительность световой композиции из-за противоречивости кажущихся и действительных размеров светопространства (прием, характерный для сценического кулисного освещения, который В.Г. Макаревич назвал «яркостной инверсией»). Обратный порядок распределения яркостей фасадов, т.е. их снижения но мере удаления зданий, напоминающий эффект воздушной перспективы днем при светлой застройке, вызывает впечатление углубления пространства, отступления заднего плана и ослабления зрительного эффекта, как бы сходящего на «нет». Установлены соотношения яркостей фасадов зданий первого и последнего (пятого) планов на макетах со строчной («фронтальная » композиция А) и периметральной («глубинная» композиция Б) застройкой: А — 1 : 2,4 и 10: 1; Б — 1 : 2,7 и 3 : 1, соответственно при кажущемся сокращении и увеличении глубины пространства (см. рис. 39):
- световое зонирование территории в пределах ансамбля на тех же макетах А и Б отмечено нюансными соотношениями яркостей земли в пешеходных зонах общения, движения и отдыха (2: 1.4:1);
- тип объемно-пространственной композиции ансамбля («фронтальная» и «глубинная») влияет на выбор средних уровней яркости объектов и земли, которые во втором случае в 1,5 раза выше;
- функциональная и градостроительная иерархия освещаемых объектов, а также их ведущая композиционная роль но отношению к освещенной земле, выражаются определенными величинами и соотношениями средних яркостей фасадов жилых домов и общественных зданий (соотношение 1 :4,2), рядовой застройки и доминант (1 : 15), застройки и земли (3,2 :1);
- эффекты зрительной статики, динамики и объемности архитектурных форм достигаются определенными градиентами яркости и соотношениями яркостей смежных фасадов или поверхностей.
Понятно, что полученные на макетах характеристики требуют уточнения, поэтому ряд закономерностей в освещении пространства и архитектурных форм исследован и в натуре. Некоторые соотношения яркостей, характеризующие эффекты светомоделировки форм и глубинности пространства, практически совпали с результатами лабораторных экспериментов. Например, прием выявления глубины портиков, галерей, аркад, лоджий интенсивным высвечиванием их изнутри использован и проверен многократно. Вопреки мнениям некоторых авторов, рекомендующих сохранять дневную последовательность яркостей: первый план светлее второго (Г.П. Степанов) за счет обычно более темной окраски фоновой стены и частичного затенения ее белыми колоннами, прием «яркостной инверсии» более эффективен как с точки зрения выразительности архитектурной формы, так и в смысле функциональной содержательности этих элементов как полуоткрытых буферных пространств в зданиях, служащих промежуточной адаптационной зоной при переходе из городского пространства в интерьер: днем со света улицы в полутьму интерьера, вечером — из темноты городской среды в освещенное помещение.
Объемность объектов эффективнее обеспечивается яркостными, нежели цветовыми контрастами (последние случайно или целенаправленно создаются использованием в установках наружного освещения разноспектральных источников света). Яркостные контрасты — нюансные при соотношениях яркостей смежных фасадов или элементов ближнего и дальнего планов менее 1 :3. оптимальные при соотношениях в диапазоне 1 :3—1: 7 и допускаемые 1:7—1:20 — выявляют и сохраняют объемную материальность формы и глубинность пространства, но если они превышают 1:30, яркие фрагменты фасадов кажутся дематериализованно-светящимися.
При примерно одинаковой яркости смежных фасадов или объектов первого и второго планов, освещенных разноспектральным светом, например, натриевых и металлогалогенных ламп, объем здания или глубина пространства прочитываются вяло (портики ГМ И И им. А.С. Пушкина, Голицынской больницы, МГХПУ им. Строганова и др. — рис. 3.4). В лучшем случае, при определенных цветовых сочетаниях достигается декоративный эффект, не всегда достаточный для отчетливой светомоделировки архитектурной формы (портик Екатерининской больницы). Наилучший моделирующий результат обеспечивается при заметном яркостном контрасте смежных поверхностей, усиленном разноспектральным светом, что проверено на архитектурных объектах и на скульптурных памятниках (портики Большого театра, ЦДРА. ЦАТРЛ, МАДИ, Первой Градской больницы. Концертного зала им. П.И. Чайковского и др. — рис. 3.5).
Непривычное для дневною, но характерное для искусственного заливающего и локального освещения фасадов, неравномерное распределение света создает иллюзию зрительного изменения массы и «весовых соотношений» элементов здания, делая его более тяжелым или легким, статичным или динамичным, что можно оценить градиентом яркости. Его величину еще следует установить экспериментально при разных условиях адаптации и на разных архитектурных формах. По результатам нашего светомоделирования на макетах объектов г. Владимира, выполненных в масштабе 1:150, пассивный градиент яркости составляет 0,3, активный - более 3 кд/м2 на пог. см.
Локальное освещение, создающее пятнистый световой рисунок, часто является причиной визуального разрушения целостности объема здания или его фасадов. Для сохранения единства архитектурной формы требуется обеспечить на ней определенную равномерность распределения света или ритмическую закономерность расположения световых пятен, связанных с тектоникой фасадов.
Пока не совсем ясны особенности взаимодействия хроматического света, еще относительно редко и осторожно применяемого в массовой практике архитектурного освещения, с цветными поверхностями объектов, имеющими разные отражательные характеристики, т.е. предстоит изучить формообразующие свойства свето—цвета разноспектральных источников (с применением или без применения цветных светофильтров) в широком диапазоне существующей палитры колеров фасадных поверхностей и элементов ландшафта.
По первым реализациям в Москве и других городах видно, что цветной свет на поверхностях фасадов, на земле и деревьях в условиях тем-новой адаптации «работает» более эффективно, чем цвет самих поверхностей, освещаемых белым светом. Иными словами, при определенной интенсивности излучения отраженный результирующий цвет в большей степени определяется цветностью падающего света, нежели цветом отражающей поверхности. Фиолетово-синие, зеленые, желто-золотистые, пурпурные, красные элементы в светопанорамах Москвы. Парижа. Лиона, Нью-Йорка. Лас-Вегаса, Шанхая обязаны, в основном, не цвету освещаемых материальных форм, а цветности излучения освещающих их прожекторов (рис. 3.6,3.7).
Светопластика фасадов и монументов также имеет свою специфику. Редко удается создать на пластически сложном объекте светотень, подобную дневной, хотя при освещении скульптур авторы обычно настаивают на таком варианте. В современной практике большинство приборов локального и. отчасти, заливающего освещения для исключения их слепящего действия, для удобства эксплуатации и по другим причинам устанавливается световым отверстием вверх, что создает непривычный рисунок обратных теней от выступающих пластических деталей. Этот эффект, как уже упоминалось, называют «рамповым», «театральным», «драматическим». При нескольких прожекторах, нацеленных па фасад, когда их световые пятна перекрывают друг друга, происходит расхождение и наложение теней друг на друга, появляются глухие, а при разноспектральном освещении — разноцветные тени, например, от колонн на фоновой стене портика, залитого светом снаружи, что нередко усугубляет дробность, атектоничность или декоративность световой композиции. При «лобовом» заливающем освещении архитектурная пластика зрительно может почти исчезнуть, при этом фасад выглядит плоским «бельмообразным» пятном в светопанораме («Белый дом», храм Христа Спасителя в Москве и др. - рис. 3.8).
Эти «метаморфозы» архитектурной формы при том или ином приеме и цветности электрического освещения имеют прямое отношение к выбору принципа построения светового образа объектов (см. п. 62).