Зрительное восприятие при искусственном освещении

Поскольку речь идет о впечатлениях и оценках окружающей среды, получаемых человеком с помощью глаз в процессе зрительного восприятия в разных условиях, главным образом, в условиях электрического освещения, в той или иной степени присутствующего в городской среде в темное время суток, необходимо представлять себе основные механизмы и закономерности работы глаза вместе со зрительными центрами мозга.

Зрение — очень сложный и далеко не до конца изученный процесс. Химические и микроэлектрические явления в сетчатке (ретине) глаза в результате воздействия на нее световых стимулов, передача нервных импульсов по зрительному нерву в головной мозг, деятельность нервных клеток в зрительных зонах мозга -все это составные части процесса, называемого зрением.

Процесс зрения не завершается проекционным изображением рассматриваемого объекта на сетчатке, а начинается с него. Глаз превращает падающий на него свет в сигналы, преобразует их и посылает в мозг, который трансформирует эти Сигналы в зрительные образы.

Глаз способен оценивать общее количество доходящего до него света, его качество и распределение по различным направлениям. Иными словами, глаз представляет собой не только орган светоощущения, но и оптический анализатор окружающего мира, дающий возможность видеть предметы и получать впечатления, возбуждающие мысли и эмоции, на основании которых рождаются суждения и предпринимаются действия. Поле зрения человека даже при неподвижном взгляде двумя глазами (бинокулярное видение) достаточно обширно (рис. 4), но в реальных условиях оно не бывает фиксированным и еще более расширяется вследствие перевода взгляда с предмета на предмет, поворотов головы и тела. Зрительные ощущения, возникающие у человека в результате действия на глаза видимого излучения, позволяют судить о светлоте и цветности, размерах и форме предметов, излучающих и отражающих свет, их движении и взаимном расположении. Эти ощущения могут быть различны в одной и той же, но по-разному освещенной архитектурно-пространственной ситуации, т.е. они зависят от условий светоцветовой адаптации глаза, способного работать в одном из трех режимов (табл. 1.1).

Видимость предметов окружающего мира основана на получении оптического изображения на светочувствительном слое сетчатки глаза. Степень зрительного ощущения определяется, в первую очередь, освещенностью изображения на сетчатой оболочке. Эта освещенность зависит не от угловых размеров рассматриваемых предметов, а от яркости светящей поверхности в направлении к наблюдателю. В этом можно убедиться, рассматривая освещаемый объект с различного расстояния. Если отходить от объекта, то освещенность на сетчатке остается постоянной, так как его изображение уменьшается пропорционально изменению проникающего в глаз светового потока. Однако при малых угловых размерах рассматриваемого предмета эта закономерность изменяется, поскольку в этом случае на размер изображения определенное влияние оказывают дифракция и аберрация. В этом случае, характерном для точечных источников света (уличные светильники), видимость определяется не яркостью рассматриваемого предмета, а интенсивность проникающего в глаз светового потока.

Каждый участок светочувствительного слоя сетчатки состоит из элементов, по-разному воспринимающих световую энергию различных полос спектра, что 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 очень широкий диапазон чувствительности глаза, возможность приспосабливаться к различным величинам и условиям распределения яркости в поле зрения позволяют оценивать его как наиболее совершенный орган чувств. Способность глаза реагировать как на весьма слабые, так и на интенсивные раздражители объясняется наличием в сетчатке глаза двоякого рода светочувствительных клеток (фоторецепторов) — «колбочек» и «палочек», названных так благодаря их форме.

Светочувствительные элементы расположены на сетчатой оболочке неравномерно: в центральной ее части, вблизи зрительной оси, преобладают колбочки, в периферических (удаленных от оси глаза) частях — палочки, а в зоне активного видения — колбочки и палочки (см. рис. 3). Зрительная ось проходит через центр зрачка и центральную ямку (фовеа) сетчатки, где наиболее сконцентрированы колбочки. На центральную ямку ложится изображение объекта, на котором мы фиксируем взгляд, чтобы детально его разглядеть. Этому месту с угловым размером поля зрения около 1,3° соответствует наибольшая острота дневного зрения. Зона вокруг ямки с угловым размером около 10° называется «желтым пятном», или зоной центрального (фовеального) зрения

В условиях малых яркостей, когда колбочковый аппарат зрения отключается, центральная ямка представляет собой «волчью яму» для падающего на нее света, ибо предмет, проецирующийся на центральную ямку, становится невидимым. Давно замечено, что в темноте не нужно смотреть на предметы в упор, лучше отвести взгляд несколько в сторону, чтобы изображение проецировалось на периферическую (палочковую) зону сетчатки. Почти невидимыми становятся и изображения малоярких предметов с угловым размером до 2—3 °, попадающие при обозрении на желтое пятно сетчатки.

Опыт показывает, что для отчетливой видимости предметов в вечерних и ночных условиях при низких яркостях поверхностей (менее 3 кд/м2) необходимо, чтобы рассматриваемые предметы имели угловой размер не менее 5°. В целом в экологическом плане важно, чтобы при формировании видимой среды было достаточное количество хорошо различимых глазом предметов. Полезно помнить при этом, что порог абсолютной световой чувствительности глаза минимален для объектов с угловым размером 50° и более.

Невдалеке от фовеа расположено место выхода зрительного нерва из глаза, или т.н. слепое пятно, где нет никаких фоторецепторов, и поэтому при любом освещении отсутствует изображение объектов, проецирующихся на него. Чем дальше от фовеа, тем больше становится палочек и меньше колбочек. Палочки наиболее сконцентрированы вокруг фовеа на расстоянии 12—15’ от зрительной оси. Они обладают большой световой чувствительностью и обеспечивают нам возможность видеть в сумерках и ночью хотя бы большие предметы. Но они не воспринимают цвета: «ночью все кошки серы». При ночном (периферическом) зрении глаз, подобно старой 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, но они обеспечивают цветовое зрение. Существуют три вида колбочек, отличающихся друг от друга по своей спектральной чувствительности. Один вид более чувствителен к длинноволновой области спектра, другой к средней его части, третий — к коротковолновой (рис. 5). Условно их можно назвать красными, зелеными и синими колбочками (КЗС-рецепторами), а механизм цветового зрения нашел отражение в названиях колориметрических систем, обозначаемых начальными буквами «КЗС» (по-английски RGB). Красный, синий и зеленый цвета являются первичными, их нельзя получить смешением двух других цветов, но их аддитивное смешение дает возможность воспроизвести любой другой цвет света, включая белый (рис. 1.3). В целом же глаз наиболее чувствителен к монохроматическому желто-зеленому излучению с длиной волны X = 555 нм, что является условным значением максимальной спектральной чувствительности при дневном зрении.

Периферическое зрение с более высокой чувствительностью к свету, чем центральное, обладает меньшей четкостью видимости. Максимум чувствительности при сумеречном зрении сдвинут из желто-зеленой части спектра (при центральном зрении) в зелено-голубую (X - 510 нм) 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 Пуркине. Иллюстрацией этого эффекта может служить сравнение яркостей красной и синей или зеленой поверхностей, которые воспринимаются равно яркими при интенсивном освещении и резко контрастными — при малом: красная поверхность, кажется, значительно темнее синей и зеленой.

Эффект Пуркине имеет большое практическое значение при выборе уровня освещенности на открытых пространствах городов, а также при освещении объектов источниками с различной цветностью излучения.

Расхождение между фотометрической (физической, действительной, объективной) яркостью поверхностей наблюдаемых объектов и их светлотой (субъективным зрительным ощущением) особенно заметно при сопоставлении разноцветных поверхностей. Это обстоятельство вызвало необходимость введения понятия о кажущейся (цветовой) яркости, т.е. яркости равносветлой поверхности, посылающей к глазу белый свет (см. п. 1.3).

Следовательно, каждой действительной яркости, каждому спектральному составу света соответствует определенное значение переходного множителя от действительной яркости к цветовой. Это явление особенно ощущается при яркостях от 0,3 до 0,03 кд/м², т.е. при вечернем освещении города, когда освещенность многих объектов окружающей среды составляет несколько люкс, и термин «цветовая яркость» может быть заменен на «эквивалентную яркость» (см. рис. 1.1).

Фотометрические и калориметрические характеристики фасадов, даже при учете эффекта Пуркине, не дают полного представления об условиях восприятия, поскольку субъективная, воспринимаемая глазом яркость (светлота) зависит не только от действительной яркости и яркостных контрастов, но и от адаптации глаза.

Зрительной адаптацией называют приспособление глаза к различным условиям освещения, т.е. к различным условиям яркости и цветности поля зрения. Зрительная адаптация есть процесс смены состояний органа зрения в течение некоторого периода времени после перехода от одного уровня возбуждения к другому, например, при переводе взгляда с освещенного объекта на темное окружение.

Понятие зрительной адаптации часто относят к заключительной фазе адаптационного процесса, говоря о состоянии органа зрения в условиях стабилизации этого процесса. В таком понимании принято говорить о яркости адаптации, которой соответствует вполне определенное установившееся значение чувствительности органа зрения, а также о цветности адаптации, однозначно определяющей установившееся значение ощущения цветности поля зрения.

Отсюда различают адаптацию яркостную и цветовую. Яркостную адаптацию подразделяют на темновую — при переходе от большой яркости к малой и световую - при обратном переходе. Входя днем с ярко освещенной улицы в слабо освещенное помещение, посетитель в первые секунды пребывания в таком помещении не способен увидеть и оценить ни окружающее его пространство, ни детали и цвета отделки интерьера. И только после адаптации глаза к новым световым условиям человек получает возможность хорошо различать предметы и детали отделки помещения.

Темновая адаптация является процессом увеличения чувствительности главным образом палочковых рецепторных клеток при определенном регулирующем влиянии центрального зрения органа зрения. Адаптация от яркого света к полной темноте может длиться до одного—двух часов. Как показали исследования, очень медленное, незначительное увеличение световой чувствительности наблюдалось даже в течение 24 часов. Скорость темновой адаптации зависит от яркости предадаптации. Если она невелика, как это бывает в ночном городе, в короткий промежуток (3—10 мин) наблюдается существенный рост чувствительности глаза. Поэтому в большинстве ситуаций человек нс чувствует на освещенных улицах особого дискомфорта. При высоких уровнях яркости предадаптации, например, при выходе из ярко освещенного интерьера в темный двор, начальный этап темновой адаптации характеризуется малой скоростью роста световой чувствительности.

Световая адаптация характеризуется понижением световой чувствительности клеток сетчатки в процессе приспособления глаза к заданной яркости после пребывания в темноте. При этом известно, что световая адаптация происходит гораздо быстрее и легче, чем темповая — в пределах 5—10 мин. Поэтому человек предпочитает двигаться из темноты на свет.

Цветовая адаптация — процесс функционирования органа зрения под воздействием цветовых стимулов. Она протекает одновременно со световой адаптацией (за исключением редких случаев, когда наблюдается ахроматическая картина) и имеет место при изменении спектрального состава излучения источников света, когда изменяется ощущение цвета объектов, освещаемых этими источниками, или при переводе взгляда с одного цветного объекта на другой иного цвета. Это происходит не только за счет изменения цветности излучения источника и, возможно, светлоты наблюдаемых объектов вследствие изменения спектрального состава и интенсивности отраженного ими излучения, но также и за счет изменения чувствительности органа зрения в результате изменившегося соотношения уровней возбуждения трех его цветовоспринимающих рецепторов (КЗС). При воздействии цветового стимула, особенно высокой насыщенности, в условиях наблюдения какого-либо цвета фотореагенты (светочувствительные вещества) в соответствующих колбочках распадаются, чувствительность к этому цвету значительно снижается, цвет как бы выцветает, сереет, теряет свою насыщенность, может изменяться цветовая тональность ощущения, т.е. происходит явление цветовой адаптации. Изменения ощущения цветности в процессе цветовой адаптации могут достигать 15—20 цветовых порогов. Особенности цветовой адаптации лежат в основе явлений одновременного и последовательного цветовых контрастов.

Любая адаптация происходит непроизвольно, часто незаметно для человека, но знание ее закономерностей помогает эффективно использовать ее в создании качественной световой среды в интерьерах и городе.

Личный опыт убеждает нас в том. что рассматривание окружающей среды, как и любая зрительная работа, особенно в неблагоприятных условиях адаптации, нередко существующих в вечернее время в городе, связано с определенными зрительными усилиями. Зрительный процесс осуществляется благодаря постоянным перемещениям глаза, поворотам головы и туловища, в которых участвуют различные мышцы и нервные центры. Направление и скорость этих движений, длина пробегаемого глазами пути, длительность интервалов, когда глаз находится в состоянии относительного покоя, преодоление инерции глаза при переводе взгляда, при конвергенции и дивергенции вызывают тс или иные эмоциональные реакции, положительные или отрицательные впечатления, а иногда и зрительные иллюзии, на основе которых рождаются различные суждения и оценки. Контрастные соотношения воспринимаемых зрением параметров объектов окружающей среды, неожиданность появления их в иоле зрения, необычность ракурсов вызывают, как правило, более сильные реакции. Какие же параметры или факторы имеют большее значение для зрительного процесса?

В общем случае различимость любого объекта зависит от шести факторов: его яркости, углового размера, контраста (яркостного или цветового) между объектом и фоном, 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 любой 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 не были благоприятны прочие условия наблюдения.

В связи с этим при проектировании освещения объектов городской среды перед архитекторами, светодизайнерами встают конкретные задачи определения и выбора расчетных параметров для обеспечения хорошей различимости градостроительных доминант и панорамных композиций с больших расстояний (задача урбанистического, «ландшафтного» масштаба), архитектурных ансамблей и комплексов со средних расстояний (задача «ансамблевого» масштаба) и отдельных объектов, их объемного и цветового решения в локальном, «камерном» масштабе восприятия с относительно небольших дистанций.

Чувствительность зрительного анализатора принято оценивать уровнем основных функций зрения:

• контрастной чувствительности;
• остроты различения;
• остроты глубинного зрения;
• быстроты различения;
• цветовой чувствительности.

Все перечисленные функции зрения представляют собой характеристики изменения величин, обратных зрительным порогам, в зависимости от яркости адаптации глаза.

Известно, что все функции зрения повышаются с увеличением яркости в связи с уменьшением относительной величины зрительных порогов. Рост всех функций при увеличении яркости адаптации характеризует повышение относительной чувствительности зрительного анализатора. Функции зрения нелинейны как в результате общих свойств реакций зрительного органа (реакция зрачка, изменение концентрации фотореагента при изменении адаптации, изменение чувствительности центрального звена зрительного анализатора и др.). так и в результате специфических свойств отдельных функций зрения. В первом приближении рост основных функций зрения пропорционален логарифму яркости фона lgL_Ф (в отношении яркости — по закону Вебера—Фехнера, за исключением условий сумеречного и ночного зрения). Наличие специфических свойств зрительного анализатора приводит к различному относительному росту функций зрения при увеличении яркости адаптации. Предметы, отчетливо видимые в полдень, плохо различаются в сумерки, когда мелкие детали рассматриваемых предметов исчезают, и глаз различает лишь общие контуры предметов. Наконец, наступает момент, когда освещенность достигает низшего предела (порога), и рассматриваемый предмет становится невидимым. Мы видим любой объект только в случае, если существует разница по яркости, цвету, размеру или форме между ним и фоном, на котором он проецируется. Эту разницу между предметом и фоном, которая определяет 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 и 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.

Вечером в условиях темновой адаптации возможность зрительно обнаружить одноцветный с фоном объект наблюдения или различить его форму определяется пороговым значением яркостного контраста. Элементарное зрительное обнаружение или видимость объекта определяются минимальной (пороговой) разностью яркости ΔL_nop двух смежных участков поля зрения наблюдателя. Отношение ΔL_nop к яркости фона называют пороговым контрастом яркости объекта наблюдения с фоном: k_пор = ΔL_nop/ L_Ф. В некоторых случаях зрительная задача заключается не только в обнаружении (видимости) объекта, но и в различении его формы. Качественную характеристику этой разновидности зрительных задач, более употребительную в решении светокомпозиционных проблем, принято называть различимостью.

Величину, обратную минимальному пороговому контрасту яркости, численно равному пороговому контрасту пятна с угловым размером 50° . называют контрастной чувствительностью глаза

При решении разнообразных задач световой архитектуры города возникает необходимость оценить, во сколько раз изменяется ощущение яркости (т.е. светлота) одной или примыкающих друг к другу поверхностей при различном освещении. Светлота, измеряемая в порогах зрительных ощущений, пропорциональна яркости, т.е. по Веберу — Фехиеру В = ClgL. где В — светлота, L — фотометрическая величина яркости; C — коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора единиц.

Исследования показывают, что характер большинства зрительных ощущений определяется не отношением яркостей, а разностью светлот, вызываемых этими яркостями, с учетом яркости поля адаптации. Однако достоверных методов количественного определения светлоты в реальных условиях городской среды пока не существует, поэтому все известные рекомендации оперируют объективным параметром яркости и яркостных контрастов.

Как указывалось выше, степень различимости определяется контрастной чувствительностью глаза. При уменьшении контраста (яркостного или цветового) между деталью и фоном для обеспечения различимости необходимо увеличивать угловой размер предмета. По аналогии с пороговым контрастом яркости отношение разности яркостей между деталью и фоном к яркости фона называют яркостным контрастом:

где L_O, L_Ф — яркости объекта и фона, ΔL — разность яркости объекта и фона.

Из формулы следует, что положительным контрастом обладают объекты светлее фона, отрицательным — темнее фона. Условия обнаружения объекта, одноцветного с фоном, можно записать следующими неравенствами:

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 %, т.е. яркости поверхностей должны отличаться одна от другой более чем в 1,5 раза).

При малых яркостях закон Вебера— 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, 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 — резкими.

В ночном городе в поле зрения попадают объекты с разной яркостью, в том числе чрезмерной по ощущению. Это влияет на восприятие объектов, которые по светокомпозиционным требованиям должны иметь доминирующее значение, например, фасады освещаемых зданий, сооружений, памятников. Действие побочных световых раздражителей, приводящее к усилению или ослаблению эффекта прямого раздражителя (акцентируемого светом объекта), называется зрительной индукцией. Усиление светового эффекта прямого раздражителя — положительная индукция, ослабление эффекта — отрицательная индукция. Примером отрицательного индуктивного действия является снижение функций зрения при неравномерном распределении яркости в ноле зрения, а также при наличии в поле зрения ярких источников, что характерно для ночной среды города. Последнее явление называют ослепленностью . Показатель ослеплснности установок уличного освещения ограничивается нормами

Другим примером отрицательного индуктивного действия является явление дискомфорта, классифицируемое как ощущение неудобства или напряженности, возникающее при неудовлетворительном распределении яркости в освещаемом пространстве при наличии блеских источников прямого или отраженного (блики) света.

Снижение зрительных функций из-за вышеуказанных причин принято объяснять возникновением вуалирующей пелены, яркость которой накладывается на зрительное изображение и оказывает существенное влияние на восприятие объектов, имеющих невысокие яркости, особенно 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 — различимы 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 объекта по мере удаления от него. А второй — с тем, что с увеличением расстояния слой воздуха становится толще, а городской воздух не является абсолютно прозрачной средой. В мутном воздухе происходит рассеивание и поглощение световых лучей, вследствие чего он приобретает собственную яркость, воспринимаемую как вуалирующий эффект воздушной дымки, который также накладывается на видовые кадры, снижая контрасты, что приводит к ухудшению видимости и различимости предметов. Вуалирующий эффект дымки усиливается при высокой мутности воздуха (смог, пыль, влажность, туман и т.д.). Этот эффект — основная причина «светового загрязнения» неба (см. п. 2.5).

Влияние вуалирующего эффекта дымки воздуха при больших расстояниях наблюдения освещаемого объекта учтено в московских и федеральных нормах архитектурного освещения рекомендацией повышать яркость фасада на 50 % от нормируемой, а влияние вуалирующей пелены — требованием принимать нормируемую величину средней яркости фасада не менее 8 кд/м.

Способность органа зрения различать форму предмета или его деталей называется остротой различения S_a (в медицине — остротой зрения), выражается величиной, обратной минимальному разрешаемому углу:

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 различения 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 (L_a - 0).

Для архитектурной и светодизайнерской практики большой интерес представляет зависимость разрешаемого 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, угловым размером и контрастом для отчетливого ее различения она должна обладать. При снижении освещенности разрешаемый угол глаза увеличивается. Зависимость этого угла от яркости приведена в табл. 1.2.

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

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

Для характеристики точности зрительного обнаружения разноудаленности двух предметов, наблюдаемых бинокулярно (обоими глазами), пользуются понятием порога глубинного (стереоскопического) зрения (порога глубины). Величину, обратную порогу, называют остротой глубинного зрения.

Порог глубины темных объектов на светлом фоне (отрицательный контраст) возрастает по мере повышения яркости фона (с 0,01 до 5 кд/м²), а порог глубины белых объектов на черном фоне (положительный контраст) резко возрастает при увеличении яркости объектов сверх 8 кд/м², что приводит к снижению остроты стереоскопического зрения.

На значение порога глубины большое влияние оказывают форма объектов наблюдения и их контраст с фоном. 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 рассеянном естественном освещении.

Сведения об остроте глубинного зрения позволяют сделать вывод о различии зрительного восприятия объемного предмета и его пропорционально уменьшенного макета, возникающем в результате изменения степени диспарантности изображений и значения конвергенции при постоянстве базы стереоскопического зрения и различных расстояниях от наблюдателя до предмета и его макета. Этот вывод необходимо учитывать при моделировании осветительных установок путем использования метода порогов при выборе закономерностей переменного масштаба моделирования (см. 6.1).

Для оценки скорости реакции органа зрения вводят понятие быстроты различения, определяемой величиной, обратной минимальному времени различения, обеспечивающему заданную вероятность различения формы предмета или его деталей. Эта функция имеет важное значение при проектировании освещения объектов, воспринимаемых при быстром перемещении человека в городском пространстве, например, в автомобиле, движущемся по улице с кратковременными раскрытиями глубинных перспектив пересекающих ее улиц (Невский проспект и перспективные виды с него на Александрийский театр, Русский музей, церковь Спаса-на-Крови, арку Главного штаба и т.п.). При использовании динамического освещения также могут возникнуть проблемы обеспечения той или иной продолжительности действия определенного режима по освещенности и цветности света на объекте или его деталях.

Способность зрительного опознавания цветности излучения характеризуется порогом цветоощущения, а способность различения цветовых оттенков двух смежных участков поля зрения — цветоразличительной способностью органа зрения, которая определяется величиной, обратной порогу цвсторазличения (цветовому порогу). Цветовой порог принято оценивать наименьшим, впервые различаемым с заданной вероятностью различием цвета оптически смежных участков центральной части поля зрения наблюдателя.

Анализ основных закономерностей работы зрительной системы позволяет сформулировать ряд требований к осветительным установкам в городской среде:

• достаточная яркость освещаемых объектов, обеспечивающая необходимую (заданную проектом) достоверность их различения (с учетом расстояний наблюдения и яркости адаптации) или требуемый уровень светлоты освещаемого архитектурного пространства;
• отсутствие резкого (гиперконтрастного) различия яркостей и цветовых сочетаний освещаемых объектов или деталей с фоновыми объектами среды, т.е. гармоничные яркостные и цветовые контрасты между элементами архитектурно-световой композиции;
• в меру контрастное освещение рельефных объектов, обеспечивающее необходимый светомоделирующий эффект и зрительное восприятие их формы;
• постоянство освещенности рабочей поверхности во времени там, где это требуется (дорожные покрытия в транспортных, а также пешеходных зонах);
• распределение света по поверхности каждого объекта (градиент освещенности или яркости), создающее требуемый проектом эффект статичности или динамичности архитектурной формы;
• преобладающее направление световых потоков, вызывающее естественные (свет сверху) или «драматизированные» (свет снизу) ощущения;
• отсутствие в поле зрения слепящих источников света и ярких светящих поверхностей, обладающих дискомфортным действием;
• светокинетические режимы работы осветительных установок в особых, предусмотренных проектом ситуациях, не мешающие функциональным процессам в смежных зонах городской среды (водителям транспорта, пешеходам, обитателям жилых домов, лечебных учреждений И Т.П.).

Все перечисленные требования, за исключением первого, относятся к качеству освещения.