基于鉴赏的国画展陈光环境偏好研究

卫 冕，许景峰

(重庆大学建筑城规学院，山地城镇建设与新技术教育部重点实验室，重庆 400045)

引言

国画作为中国传统绘画之一，深受中国人民的喜爱，也是国内美术馆展陈作品的重要组成部分。在国画展陈时，适宜的照明环境对其艺术表现和鉴赏具有重要的影响。通过对重庆地区多家美术馆的实际调研发现，LED在展陈照明中的使用日渐广泛[1，2]，且现代绘画作品展陈时，其照明环境并未按照基于传统光源的一些指标和结论[3-6]进行布置。特别是针对大部分现代国画作品，人们更加侧重于对鉴赏效果的追求。

近年来也有较多学者对绘画展陈光偏好进行了研究，这些研究表明不同类型的绘画对照明环境有着不同的需求。然而前人的研究大多针对于西方绘画，因此，本文拟从鉴赏的角度对国画的展陈光环境偏好进行研究，从而为现代国画在美术馆的展陈照明设计提供参考依据。

1 国内外研究现状

1941年发表的Kruithof舒适度区域是照明领域最早的色温和照度舒适度实验结果，结论为低照度的低色温光源和高照度的高色温光源被认为是舒适的照明[7]。之后，Scuello得出在3 600 K下视看绘画作品时清晰度和舒适度较高的结论[8，9]；Pinto[10]通过文艺复兴时期油画高光谱图像的观看实验得出了优选色温为5 100 K的结论；Nascimento等[11]邀请七名观察者评估11幅画在不同色温下(3 600～20 000 K)的愉悦度，得出屏幕优选色温为5 700 K，真实视看下的优选色温为5 500 K的结论；Balocco[12]让观察者对三种配置下的壁画照明进行偏好选择，还采用了眼动仪来考虑光源对图案外观的影响，得出4 049 K为多数人喜欢的色温。国内浙江大学团队通过不同照明组合下对油画和水粉视看效果的量表评分判断照明偏好，得出观察者喜好2 850 K×200 lx的组合以及4 000 K×800 lx的组合，并认为照度对视觉知觉的影响比CCT大。在后面的工作中他们进一步测试了CRI(Color Rendering Index)和Duv的影响，得出最高CRI和3 500 K CCT和-0.002Duv最受观察者的喜爱[13，14]。Bellia等[15]在他们的实验中考虑了照度、CCT和背景色三个方面，让44名观察者针对绘画、环境氛围和艺术品估价这几个方面对两幅画进行评估，得出照度是影响所有评估特征的最重要变量。Feltrin等[16]在他们的实验中研究了CCT、绘画整体颜色含量和背景亮度的影响等因素对绘画外观和欣赏度的影响。结论分析得出照明CCT是影响绘画偏好的主要因素，绘画总体色相含量和背景亮度影响较小。Pelowski[17]在他的研究中表示，特定种类绘画与特定照明条件进行组合可以增强审美体验，绘画本身之间的差异结果表现出评估效果的大小是照明效果的两倍至六倍。

从上述研究可以看出，光环境偏好的主要影响因素是光源色温和照度，且不同类型的绘画所适合的陈展光环境存在较大的差异。然而，前人的实验对象在风格、设色、材质以及受众审美等方面均与国画存在很大区别。而国内外针对国画视看效果与展陈光环境之间的相关研究较少，导致美术馆在营造国画展陈光环境时从展示效果的角度缺乏相应的参考。

2 实验方案

2.1 实验准备

实验综合考虑了材质、设色、题材等因素，选择了八幅不同类型的国画作为实验对象，所选画幅如表1所示。为了减少光源类型、投光角度等因素对实验的干扰，实验选用了西顿玛雅三款24 W可调焦距和光通量的白光LED轨道灯，并模拟美术馆展陈照明投光角度进行安装，如图2所示。同时，为了减少画幅大小对观察者主观实验的影响，将画幅统一控制在30 cm×58 cm～30 cm×61 cm之间。光源上采用了高CRI(Ra>90)的白光LED，由于在展示照明选择中最常考虑的两个光源参数为照度与色温，并被普遍认为在照明的主观体验和观看者的喜好方面起着关键作用[18]，同时结合国画自身的特性以及光辐射损害的影响，选择了3 000 K、4 000 K、5 600 K这三种CCT以及50 lx、100 lx、150 lx、200 lx、300 lx这五种照度。通过KONIKA MINOLTA分光辐射照度计CL-500A记录光源的CCT、照度、Duv、Ra以及xy值如表2所示，图1为15种照明组合的光谱信息。

图1 光源光谱信息Fig.1 Spectral power distributions of light sources used in the experiment

图2 实验设置和实验视看现场Fig.2 The viewing geometry of observers and the experimental situation

表1 选作实验对象的绘画

表2 实验中作为视看条件的15种光环境数据

2.2 心理物理实验

本研究搭建模拟了美术馆展陈环境，营造出15种不同的照明条件，在白色墙面背景下，设置了六盏不同色温的LED光源同时照射实验对象，并通过随机变换画幅位置以及光源照度实现所有组合的评价。

参与实验的39名观察者均为重庆大学在校研究生，所有观察者都通过了色盲及色弱测试，具有正常的色觉。年龄分布为23岁～27岁，包含18名男性和21名女性；其中22位同学有绘画经验，剩下17名同学没有接受过任何艺术或绘画方面的培训。

在实验进行前，对每个观察员随机展示了不同情况的照明组合，构成个人对不同照明条件的主观认识。采用观察者口头打分，实验人员记录的方式，并要求参与实验的人员穿深色衣服防止实验干扰。

我们结合前人的实验选词选取了对比度低/对比度高、昏暗/明亮、人工/自然、不舒适/舒适等10组与绘画观感相关的形容词供观察者进行评价，同时对不同组合下的整体偏好进行打分。每人在15组随机不同的光照环境下对8幅不同的国画进行10个形容词和整体偏好的评价，每场实验分三次完成，每人提供1229个主观评价数据，实验共收集了47931个主观评价数据。

3 实验结果与讨论

3.1 不同影响因素下的差异分析

通过对主观打分进行单因素方差分析可以得出表3的结果，从而基于显著性P值来判断是否主观打分具有显著差异：当P值小于0.010时，评价具有显著差异性，而P值大于0.050时，说明评价不存在显著差异。可以看出，大多数形容词打分和整体偏好的显著性P值均小于0.010，显著性明显，说明色温、照度以及国画的设色、材质均对观察者的主观评价存在较大的影响。而形容词中的自然度与国画的设色之间，以及色温×照度下的湿润感和自然度的P值介于0.010～0.050之间，说明两者之间存在影响，但并不十分显著。

独立样本T检验的分析结果如表4所示，可以看出不同性别情况和是否拥有绘画经验并没有对主观评价产生较大的影响。

表4 不同性别和专业的独立样本T检验结果

3.2 影响因素对观察者整体评价的影响

3.2.1 色温和照度对整体偏好的影响

为了方便处理和分析，将整体偏好的-2～2的分值转换为1～5之间。图3为不同色温的光源在五种照度情况下的整体偏好评价均值。由图可以看出大多数照度情况下，5 600 K色温的光源得分最高，说明观察者在高色温的情况下对国画观赏的整体偏好度较高，而3 000 K的色温下观察者们大多给出了较低的整体偏好评分，4 000 K的中性光源下整体偏好随照度增加而上升，但在200 lx时波动较大。总的来说，在50～150 lx的照度之间，三种不同色温情况下的整体偏好均呈现上升趋势；在200 lx时，4 000 K和5 600 K的光源呈现偏好下降的趋势；而300 lx时较150 lx时的整体偏好而言也并没有明显的上升。

图3 不同色温在五种照度情况下的偏好评价Fig.3 Evaluation of different color temperatures under five illumination conditions

3.2.2 国画材质及设色对整体偏好的影响

图4为不同的国画材质及设色在15种光源组合下的整体偏好评分，可以看出，材质在不同组合下的评分差异比设色要大。纸本偏好的照明组合多集中在5 600 K色温的情况下；而绢本在低照度的情况下偏好3 000 K的较低色温，在照度逐渐提高的情况下这个趋势变得不那么明显。黑白画作和设色画作趋势整体较为一致，均在色温较高的情况下整体评分更高。

图4 不同国画材质及设色在十五种光源组合下的评分Fig.4 Ratings of different Chinese painting materials and colors under fifteen light source combinations

由于组合照明的结果反映出国画材质和设色与光源色温、照度之间似乎存在更明显的关系，我们对主观实验数据进行了进一步的探究。从图5(a)和(b)可以看出，水墨黑白的国画与彩色国画在不同照度和色温下的整体趋势大致相同，设色画的整体评分普遍比水墨画要高。水墨画在3 000 K、4 000 K时打分较低，在5 600 K时喜好度上升较大；照度在50～150 lx时整体偏好评分逐步上升，在200 lx时呈现下降的趋势，在300 lx时整体偏好再次上升。由图5(c)和图5(d)可以看出国画材质对整体偏好的影响，纸本国画整体偏好随着色温的增加而上升，绢本国画则呈现在3 000 K和5 600 K时整体偏好度均较高，仅在中性色温下评分较低；照度呈现与先前结论一致的趋势，在50～300 lx之间整体偏好上升，但在200 lx时产生了较大的波动。

3.3 形容词评价及主成分分析

图6为各项形容词打分均值堆积和整体偏好折线的组合图。图中可知，整体偏好均在高色温时评分较高，在5 600 K×150 lx、5 600 K×200 lx和5 600 K×300 lx这三个组合下得分较高，这与对比度、明亮度、舒适度、清晰度、鲜艳度、色彩辨别度的偏好得分一致，它们都在这三个照明组合下呈现较好的主观得分。而古典感、湿润感、温暖感和自然度则在低色温下有着较高的评价，前三者的最高得分组合均为3 000 K×150 lx，自然度的最高得分组合为3 000 K×300 lx。

图6 十五种光源组合下形容词和整体偏好的评分Fig.6 Scores of adjectives and overall preferences under fifteen light source combinations

我们为了明确照明条件与形容词喜好之间的关系，通过主成分分析和正交旋转进行因子分析来对知觉形容词进行降维，主成分分析在旋转空间中绘制的组件如图7所示。表5显示了通过主成分分析得出的两个主要因子：“可见性”有40.9%的方差贡献率(包括舒适度、清晰度、明亮度、鲜艳度、色彩辨别能力、对比度)，“质感”维度的方差贡献率为20.4%(包括古典感、自然度、温暖度、湿润度)。

图7 通过主成分分析在旋转空间中绘制的组件Fig.7 Components drawn in rotated space by principal component analysis

表5 主成分分析的旋转分量矩阵结果

针对两大主成分的贡献因子进行分类，发现“可见性”和“质感”两个因子与色温和照度似乎存在关系。为了方便处理和分析，将整体偏好的-3～3的分值转换为1～7之间。由图8可以看出，当色温增加时，因子1“可见性”所包含的形容词评分呈上升趋势，因子2“质感”所包含的形容词评分呈下降趋势；当照度增加时因子1“可见性”所包含的形容词评分呈上升趋势，因子2“质感”所包含的形容词评分呈现较为一致的波动趋势。总的而言，色温和照度的增高可以达到使可见性提高的作用，而质感与照度没有直接关系，只受色温的影响，色温越低质感评分越高。

图8 光源色温和照度对不同形容词打分的影响Fig.8 Effects of light source color temperature and illuminance on scoring of different adjectives

4 小结

论文通过模拟美术馆内国画作品展陈的空间，对不同色温及照度光环境下的国画展品进行心理物理实验，旨在研究人们对不同类型国画(设色及材质)展品照明的光环境偏好。

结果表明，不同于前人对于西方绘画的研究结果，相对于3 000 K、4 000 K的光源来说，国画展陈更适合高色温的5 600 K光源，照度在50～150之间主观评价随着照度增加而增加，在150 lx之后呈现波动的趋势。同时，不同的国画设色对主观评价趋势没有很大的影响，但国画的载体在不同色温情况下则显示出较大的不同：纸本绘画更偏好高色温光源，而绢本则在3 000 K和5 600 K时均得到较高的评价。国画视看时“可见性”与“质感”是影响人们感知的主要因素，可见性随着照度和色温的提高而加强；质感则在低色温时评分较高，与照度关系不明显。

在不考虑光致损害的前提下，我们认为除去绢本国画同样适合低色温光源的情况，普遍来说高色温的光照条件更适合人们欣赏国画；而在较低的照度水平下，100～150 lx时人们的主观评价较50 lx时上升明显，适当提高照度可以达到提高国画视看效果的作用。对需要考虑光致损害的国画名作，其画作展陈的光环境偏好还有待进一步研究。