照明與展柜一體化設計
——解析“古代中國”展覽照明改造案例

艾 晶

(中國國家博物館，北京 100006)

引 言

伴隨著全球疫情反復，以及資源危機等不確定性因素，我國把“碳達峰、碳中和”納入“十四五”規(guī)劃和2035年遠景目標綱要，正號召各行業(yè)拿出抓鐵有痕的勁頭，如期實現(xiàn)目標。目前各博物館和美術館也掀起可持續(xù)發(fā)展節(jié)儉行動計劃，諸如延長設備使用壽命、降低運營成本和碳排放，以促成行業(yè)良性循環(huán)。中國國家博物館作為我國對外傳播文化的重要窗口，我們對其最為重要的基本陳列“古代中國”場館，率先示范性開展簡約高效的光環(huán)境改造提升設計，實施光品質的提升計劃。

1 “古代中國”場館照明現(xiàn)狀

“古代中國”基本陳列是中國國家博物館最為重要的常設展覽，也是全國唯一一個全面反映我國上下5000年歷史的通史陳列，是觀眾來國家博物館參觀人流最為集中的場館。該場館中，由于照明設備老化和部分光源損壞，很多展品看不清楚紋飾，影響了觀眾對展品的欣賞與喜愛，因此對這些展柜急需進行照明改造。另外，由于該展覽開展了十多年，原有照明如傳統(tǒng)鹵素燈、熒光燈和光纖照明，以及部分展柜采用的LED光源，均隨著時間推移，燈具已開始變色或損壞，部分區(qū)域存在光影凌亂和光衰問題，尤其展示青銅器的區(qū)域，觀眾對展品色彩與肌理已無法認知，像國寶級文物“四羊方尊”和“青銅冰鑒”兩件展品，觀眾參觀時，非常渴望能獲取展品藝術美感和內涵信息，但現(xiàn)場的光環(huán)境不盡如人意，盡管展品無與倫比的精美，但觀眾卻苦于看不清楚展品紋飾，在參觀興趣上大打折扣，無法感受到展品精致與震撼的視覺效果[1]。如圖1和圖2所示，“四羊方尊”展品紋飾幾乎無法辨別清楚，伴隨著眩光和頻閃等干擾光現(xiàn)象，影響著該展品信息的傳達；“青銅冰鑒”展品底部光源光衰嚴重，局部光源已損壞不發(fā)光，整個展品顯得暗淡無光，光圈一朵一朵，影響展品整體效果，呈現(xiàn)支離破碎展示印象。

圖2 “青銅冰鑒”舊展柜光環(huán)境Fig.2 The lighting environment of “The Bronze Jian (utensil containing ice)” old showcase

2 設計構思解析

為保障展覽正常開放，場館的照明施工要在周一閉館時進行，除了要考慮資金支持力度外，還要考慮周期問題，要在一天內完成相應工作量，需要做詳細施工計劃和進度時間表。另外，我們考慮“古代中國”展覽有8 000多平方米，涉及展柜數(shù)量龐大，因此前期改造計劃主要解決重點和難點問題，挑選 “古代中國”展廳中最急需改造的30余處進行光環(huán)境提升，待前期改造工作完成后，能改善展覽中一些文物展品光環(huán)境的展示問題，解決辨識難、清晰度差等現(xiàn)象。

我們首選展廳中較突出的照明問題，將一些較珍貴文物柜率先進行照明提升。由于這些展品的稀缺價值，館方要求特別嚴格，不讓輕易移動展品和開啟這類展柜，尤其大體量青銅器展品自身體量也不容易挪動，還有部分展品的材質有裂紋，其脆弱的表面也容易發(fā)生脫落損壞現(xiàn)象(圖3、圖4)。因此，施工我們只能采取就地改造，以替換原展柜電器和光源為主，工作范圍局限于現(xiàn)場來完成任務。但僅更換舊有照明設備，很多新光源與舊設備的光源色彩匹配一致性較差，技術工人現(xiàn)場操作施工難度大，出于安全考慮，也只能在確保文物展品萬無一失的前提下推進工作。另外，部分展品造型豐富，紋飾也精美，原有展柜底部結構沒有照明設計，要提升展柜的照明品質更存在難度，需要對展品底部進行有效補光，否則很難解決柜內光環(huán)境的問題。我們在這些苛刻要求下，重新考慮照明方案，趨利避害，如新添附加件、增加一些可靈活可操作元素、重新設計照明與展柜一體化結構件來解決難題。但新設計改造結構件需要保證與原展柜材質和色彩一致，大小比例結構要與柜內展品尺度和諧，尤其新結構件的樣式與設計高度要與原展柜文物底托形狀和高度協(xié)調，改造后的結構件要與原展柜無縫銜接搭配合理，要讓觀眾視覺舒適性和審美提高，又能與空間周圍展示環(huán)境完美契合，才能顯得不突兀(圖5～圖7)[2]。

圖3 “青銅鼎”舊展柜光環(huán)境Fig.3 The lighting environment of the “Bronze Tripod” old showcase

圖4 “王子午青銅鼎”舊展柜光環(huán)境Fig.4 The lighting environment of the “Wangziwu Bronze Tripod” old showcase environment lighting

圖5 新龕柜照明與展柜一體化結構件Fig.5 Integration structure forcabinet of built-in and lighting

圖6 新改造后實際照明效果Fig.6 The actual lighting effect after the new transformation

圖7 展柜與照明一體化結構件Fig.7 Integration structure of cabinet and lighting

該展覽金屬展柜使用較多，不同展品照明要求也不同，需要根據(jù)展品類型和文物形狀來設計，初始狀態(tài)下，展柜照明效果能滿足館方正常使用需求。但隨著展出時間的增長，展柜內部照明燈具的衰減要先于展柜的淘汰速度，當展柜達不到報廢年限，而燈具衰減不能正常使用，導致光環(huán)境效果已影響觀眾正常觀賞的情況下，館方需要對其進行改造。傳統(tǒng)展柜的照明改造方法有兩種：一是直接更換新展柜，此方案成本較高，實施周期也較長；二是更換照明設備或光源，但新光源與舊照明設備有可能匹配性較差，這兩種解決方案均是不理想的。尤其淘汰舊有展柜會造成資金浪費，而且也不低碳環(huán)保。本次改造提升任務本著節(jié)約成本、以小見大、先局部后整體，帶有先期實驗和學術探討雙向目標來推進工作。例如展廳中很多舊展柜照明設計不理想，尤其展柜頂部大面積泛光，會吸引觀眾視線到展柜頂部，直接影響觀眾對展品的觀賞。改造中，我們需要解決展柜頂部的發(fā)光問題，以減輕它們對觀眾視線的干擾；另外，通過減少不必要的光源，也可以節(jié)省能源和資金。在設計新改造方案中，我們盡可能關閉展柜頂部照明設備，將新替換的光源光束集中到展品上，角度可以靈活調節(jié)，以消除不必要雜光。再譬如，大部分重點照明展柜采用光纖照明，該光源光色一致性較好，沒有紫外線和紅外線等有害光的輻射，對文物保護有利，以往國內很多博物館和美術館經(jīng)常使用，但該光源的缺點是造價成本昂貴[3]。隨著LED新光源普及利用，以及技術性和功能性日益提高，在改造中我們?yōu)檫M一步節(jié)約成本，對部分展柜保留原有的光纖設備，僅將配件發(fā)光器中的傳統(tǒng)光源替換為LED光源，并對原有光纖燈導線和燈頭進行清潔和維護，以延長該照明設備的使用壽命，這樣既可以提升舊展柜的光環(huán)境品質，還可以節(jié)約成本。此外，針對部分原有展柜由于原燈具安裝設計位置不合理，其展柜底部根本無法補光的問題，我們必須新增加結構件來解決。只有充分考慮原展柜照明的利弊，才能設計好展柜與照明一體化新方案，實現(xiàn)預期光環(huán)境提升的效果(圖8～圖9)。

圖8 “青銅鼎”舊展柜光環(huán)境Fig.8 The lighting environment of the “Bronze Tripod” old showcase

圖9 “青銅鼎”新改造展柜光環(huán)境Fig.9 The actual lighting effect of the new modified“Bronze Tripod”

3 照明與展柜一體化設計

在改造進程中，我們除了采取替換舊設備為新高品質照明產(chǎn)品以外，還要進行新的照明設計，以解決原有照明條件不佳等難題。在施工中，我們除了參照《博物館照明設計規(guī)范》(GB/T 23863—2009)和《文物展柜基本技術要求及檢測標準》(GB/T 36111—2018)等標準以外，在改造工作中，我們主要應用了最新的《美術館光環(huán)境評價方法》(WH/T 94—2021)標準來選擇光源，并嚴格按照此標準對光環(huán)境進行優(yōu)化設計，以確保展品的真實色彩還原，既能清晰辨識展品的紋飾，還能提升展覽的整體光環(huán)境品質。這里我們做了一次投入小、見效快的改造方案，主要針對基本陳列等長期展覽，在原有舊展柜基礎上，增加新結構件，置入展柜與照明一體化設計新元素，保證展柜整體效果不變的情況下，巧妙安裝新結構件和配置新光源，在“見光不見燈”設計理念的指引下，迅速提升光環(huán)境的改造計劃[4]。

3.1 設計方案一

我們主要做了三項照明與展柜一體化設計方案，方案一：在保障常設展覽或專題展的正常展出、不移動展品的情況下改造，以四面中心柜為主的設計，解決了四面柜內部光效的衰減與照明設備損壞問題，在原有照明設備無法實現(xiàn)理性效果的前提下，保留原舊展柜初始結構，置入新的展柜與照明一體化設計結構件，同時，根據(jù)展柜外觀尺寸與柜內展臺樣式來構思設計，采用碳鋼板焊接技術，折彎成型，外觀呈凹槽包裹狀造型，將迷你軌道射燈進行隱藏安裝，并采用磁吸式軌道進行靈活的布置燈光，再根據(jù)現(xiàn)場的需要，來增減或更換燈具設備以解決現(xiàn)場問題，此結構件可以直接放置到展柜中，對展品自下而上整體均勻補光，還可以利用燈具的位置，任意調節(jié)燈具的角度等方式，來滿足對柜內展品照明改造的提升需求，實現(xiàn)“見光不見燈”的光環(huán)境展示效果(圖10)。

1.照明一體化結構件主體；2.底板；3.豎板；4.非定點型磁吸照明機構；5.隱藏式軌道送風機構圖10 展柜一體化設計方案一Fig.10 Integrated design scheme 1 of cabinet

改造后展館照明效果得到明顯提升，原有四面展柜照明突出問題得到有效解決。如展館中國寶級文物 “四羊方尊” 展品為觀眾所熟知，但原展柜光源的光衰較嚴重，展品紋飾很難被看清楚，細節(jié)已無法辨認。盡管它擺放在過廊的中心展示位置，由于展柜內的光環(huán)境衰減問題，使整個文物的色調顯得沉悶昏暗，直接影響觀眾對展品的觀賞。展柜照明設計效果欠缺還包括：展柜照明結構件底部安裝位置不合理、燈具角度和光圈調節(jié)不靈活、頂部光源的頻閃嚴重，已不能滿足展品細節(jié)的展示需求，而“四羊方尊”這件展品器物造型呈上寬下窄形態(tài)，加上原展柜底部和頂部光源安裝位置不合理，僅替換原有光源很難實現(xiàn)理想的光環(huán)境效果[5]。因此，我們對此件展品進行多次實驗性改造，具體方法分三步：一是添加展柜與照明設計一體化結構件，覆蓋原有照明結構，通過結構件的造型與底板尺寸設計，讓新結構件與舊展柜內部展臺的形式達到完美結合；二是調整光源與結構件的高矮尺度，以實現(xiàn)對底部展品紋飾的完美呈現(xiàn)；三是選擇合理光色的光源，盡可能展示文物展品的真實色澤和藝術美感，實現(xiàn)360°無死角觀賞效果(圖11)。由于該展品的特殊與珍貴，在改造過程中，我們還對展品進行了數(shù)據(jù)采集工作，我們運用了《美術館光環(huán)境評價方法》(WH/T 94—2021)標準的采集數(shù)據(jù)方法與評價光環(huán)境方式，做了原舊展柜與新改造后展柜光環(huán)境數(shù)據(jù)比對工作。表1和圖12為“四羊方尊”改造前舊展柜光環(huán)境采集指標信息，表2和圖13為“四羊方尊”改造后新展柜光環(huán)境采集指標信息[6]。

圖13 現(xiàn)場光學數(shù)據(jù)與頻閃指標圖(新展柜參觀模式數(shù)據(jù))Fig.13 Indicator diagram on-site optical data and stroboscopic (Data of visit pattern of new showcase)

表2 “四羊方尊”改造后新展柜光環(huán)境采集指標信息Table 2 Information about lighting environment after the modified “Four Sheep Statue” new showcase

圖12 現(xiàn)場光學數(shù)據(jù)與頻閃指標圖(舊展柜參觀模式數(shù)據(jù))Fig.12 Indicator diagram on-site optical data and stroboscopic (Data of visit pattern of old showcase)

表1 “四羊方尊”改造前舊展柜光環(huán)境采集指標信息Table 1 Information about lighting environment before the modified “Four Sheep Statue” old showcase

圖11 “四羊方尊”的改造過程與光環(huán)境效果Fig.11 Transformation process and effect of lighting environment on “Four Sheep Statue”

通過對比兩組新舊展柜的改造數(shù)據(jù)，我們可以看出該展品各項照明指標均明顯提升。青銅器展品的色溫提高，有助于展品材質感的體現(xiàn)；頻閃得到了有效控制，能讓觀眾隨時可以拍攝到稱心如意的展品照片留念，再不用擔心發(fā)生模糊虛晃影像了。其他指標提高如顯色指數(shù)和色容差，可以使展品色彩還原效果接近真實；另外，展品照度的提高可以使展品細節(jié)觀賞起來更加清晰，在展廳中散發(fā)迷人光彩[7]。

3.2 設計方案二

此方案以沿墻三面柜為主進行設計，解決三面柜內光效衰減、色彩不一致或照明設備損壞等問題，同樣可以滿足在不移動展品和正常展出情況下，進行光環(huán)境改造與提升計劃。設計方案中，我們首先拆除了原舊展柜點光源的照明設備，關閉舊展柜頂部熒光燈的泛光光源，在不改變舊展柜整體結構的前提下，新結構件利用原舊展柜的點光源凹槽結構開孔進行安裝，此方法既靈活，還保留了原舊展柜的結構，重新置入展柜與照明一體化新結構件，再結合展柜的比例，采用經(jīng)過焊接后折彎成型的碳鋼板，嵌入泛光洗墻燈與重點照明軌道射燈，通過配光方式的綜合運用，讓面光和重點照明能組合在一起；另外，還設計了遮擋形式，消除觀眾視線之外的雜光，實現(xiàn)三面柜整體光環(huán)境俱佳效果。在新結構件中，還可以任意調節(jié)射燈的角度和位置，可根據(jù)展品實際來增減導軌射燈數(shù)量，隨時為柜內展品進行立體補光，外觀形式與原舊展柜完美融合，不僅可以滿足對三面柜展品的靈活布展，還可以實現(xiàn)對光環(huán)境品質提升的設計需求(圖14～圖16)。

圖14 舊三面柜照明結構件Fig.14 Lighting structure of old three-side cabinet

圖15 新三面柜照明結構件Fig.15 Lighting structure of new three-side cabinet

圖16 三面柜展柜與照明一體化結構安裝示意圖Fig.16 Installation diagram of integration structure for three-side cabinet and lighting

展廳中數(shù)量最多的展柜是沿墻三面柜，我們在改造中僅選了兩個臨近的展柜進行試驗性改造，因舊展柜是機械化大生產(chǎn)的產(chǎn)物，照明設計形式較為單一傳統(tǒng)，展柜內部燈具調節(jié)的程度有限，只有頂部配光，對于柜內擺放大件展品或造型結構復雜的展品適用性不高，要實現(xiàn)理想光環(huán)境展示效果有一定難度。以“婦好”青銅三聯(lián)甗展品為例，原柜內展品光色不均勻，展品器物紋飾也很難看清晰，頂部光源泛光是利用熒光燈管和LED燈混合進行照射，對文物色彩還原效果較差，青銅器上的綠銹也無法辨別(圖17)。通過改造使展柜內光環(huán)境效果得到很大程度提升(圖18)。

圖17 “婦好”青銅三聯(lián)甗舊展柜光環(huán)境Fig.17 The lighting environment of old showcase for triple yan bronze of “Fu Hao”

圖18 新改造“婦好”青銅三聯(lián)甗光環(huán)境Fig.18 The lighting environment of new showcase for triple yan bronze of “Fu Hao”

我們通過數(shù)據(jù)采集，可以清晰辨析原舊三面柜各項指標皆低于新改造的展柜數(shù)據(jù)，尤其是R9值，新改造后的展柜光環(huán)境數(shù)據(jù)從指標23～97，提高4倍有余。由此可知，新改造后的三面柜光環(huán)境明顯會提高展品的材質和肌理呈現(xiàn)效果。另外，新改造的光源還可以提升展品的照度均勻度，能讓展品各個面展示完整，同時立體感和藝術效果也得到增強。

此外，綜合指標呈現(xiàn)頻閃指數(shù)有所降低，色容差指標也提高了等級，展品光環(huán)境更接近展品的真實效果。由于改造后各項指標的提升，展品的光色也更均勻，觀眾可以明顯感受到改造后的展品不僅紋飾精美，在展示環(huán)境中的美感效果也更加突出，如圖19所示。

圖19 新改造“婦好”青銅偶方彝光環(huán)境Fig.19 The lighting environment of new showcase for oufangyi bronze of “Fu Hao”

3.3 設計方案三

此方案主要針對嵌入式大尺度龕柜，尤其是龕柜內平面尺幅大的展品照度不均勻的問題，同時解決光色不一致和照明設備老化現(xiàn)象，保障展覽可以在正常展出和不移動展品情況下，對大尺度龕柜進行照明效果升級，實施改造計劃的任務。設計中，首先我們保留了原有部分照明的頂部點光源，有選擇性地改造泛光光源，回避了展柜頂部雜光，利用頂部重點照明點光源結合新改造的泛光源一同對展品進行補光。新結構件設計可以靈活拆裝，根據(jù)龕柜外觀尺寸來設計，采用碳鋼板經(jīng)過焊接后折彎成畫框形式的包裹狀，泛光光源直接安裝在新結構件內側，利用內凹造型巧妙將燈具隱藏，布光位置也根據(jù)展品尺幅可以量身定制，從兩側向中心展品方向進行均勻洗墻式補光，結合原展柜頂部重點照明，調整用光角度和位置配合補光，滿足大尺度龕柜對平面展品照明提升展示的需求，實現(xiàn)柜內光環(huán)境照度均勻度的提高與展示藝術的最佳效果(圖20、圖21)。

圖20 “樓中人”舊展柜光環(huán)境Fig.20 The lighting environment of “Lou Zhong Ren” old showcase

4 新改造方案推廣價值

“古代中國”基本陳列不僅對國家博物館至關重要，對全國博物館、美術館來說也會產(chǎn)生深遠影響，它是匯聚我國珍貴文物最多的殿堂之一，如何讓這批珍貴文物在改造提升設計中重新煥發(fā)精神和光芒，是我們研究的重要任務。當前我國在“雙碳”目標的時代背景下，提倡各行各業(yè)穩(wěn)中求進地推動節(jié)儉，以實現(xiàn)節(jié)能減排的目標任務，我們實施的對“古代中國”基本陳列照明改造案例，無疑是一次很好的嘗試，可以在小范圍內利用照明與展柜一體化設計方案，既可以維持現(xiàn)狀陳列的正常開放，還可以在短時間內實現(xiàn)對光環(huán)境效果的整體提升，為其他博物館和美術館可持續(xù)發(fā)展提供新思路。

致謝：美特文博(天津)科技有限公司、廣州市三信紅日照明有限公司、深圳市埃克蘇照明系統(tǒng)有限公司為本文提供部分圖片。