Основные компоненты световой среды города

Искусственная световая среда города обладает явно выраженной спецификой, очевидной при ее сравнении с естественной световой средой. Она обусловлена четырьмя основными компонентами этой среды — светотехническим, зрительным, функциональным и архитектурно-градостроительным. Два из них — функциональный и архитектурно-градостроительный — представляют константную урбанистическую основу среды, два других — светотехнический и зрительный — изменяющиеся факторы.

Светотехнический компонент — главное "действующее лицо" в формировании световой среды, созданное человеком и постоянно модифицирующееся благодаря прогрессирующему развитию светотехнической науки, производства и практики.

Он полностью управляем и, по сравнению с урбанистической основой, мобилен, изменяем во времени и пространстве.

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 (в качестве вторичных излучателей) с различной яркостью, цветностью, светорас-пределением и кинетикой излучения. Каждый из первичных источников образует зрительно воспринимаемое пространство, которое можно назвать элементарным светопространством, с более или менее четкими границами, которые при определенных условиях прочитываются в воздухе как световые конусы, сферы, цилиндры и т.п. (световой поток при определенном телесном угле при пониженной прозрачности воздуха — при дожде, снеге, тумане и т.п.). Форма и размеры такого светопространства могут быть охарактеризованы фотометрическим телом создавшего его осветительного прибора. Каждое элементарное светопространство, оптически сливаясь с соседними (при их наличии), образует более сложное по структуре, относительно единое утилитарное светопространство с разной степенью неоднородности — непрерывное в пределах линейных планировочных элементов (улиц), дискретное на отдельных участках территории (на площадях, в жилых дворах, в парках) или "лоскутное" — прерывно-непрерывное, каковым является светопространство в пределах города. Его рисунок прочитывается по освещенным фрагментам земли, по "световым тоннелям" улиц на "световом плане" города с высоко расположенных видовых точек и с авиалайнеров. Реальное архитектурное светопространство включает в себя и эффекты вторичных излучателей — освещенных объектов, которые формируют трехмерную среду, — зданий, сооружений, деревьев. Зрительно они более значимы в эстетической оценке световой среды, хотя их "удельный вес", характеризуемый фотометрическими параметрами создаваемого светового поля, обычно меньше, чем уличных светильников. В конечном счете создание освещения есть оптическое формирование городского пространства с прогнозируемыми светокомпозиционными параметрами.

Сегодня параметры любого светопространства в городе регламентируются лишь косвенно, исходя из требований видимости объектов, главным образом, критериями количества света на дорожных покрытиях и фасадах освещаемых объектов и неравномерностью его распределения на них.

Как известно, качество освещения определяется распределением света в пространстве, во времени и по спектру. Распределение света в пространстве определяет, в частности, масштаб создаваемого светопространства, который, как и в "дневной" архитектуре, оценивается сомасштабностью его с человеком, "мерой всех вещей", а также размерными величинами и соотношениями частей и целого. Сложность оценки масштабных характеристик заключается нередко в зрительной нечеткости, эфемерности границ и трудноуловимости размеров создаваемого светопространства. Учитывая изменяемость условий наблюдения движущимся в городской среде человеком, наиболее приемлемыми критериями масштабной оценки являются протяженность светопространства с заданными фотометрическими параметрами и угловые размеры освещенных и светящихся объектов с учетом высоты их расположения над горизонтом.

Акцент на пространственных параметрах световой среды не случаен по двум причинам. Во-первых, город характерен, прежде всего, пространственными впечатлениями, получаемыми в движении и во времени, хотя в непосредственном восприятии материальные структуры первенствуют, что отражается в чувственной конкретности архитектурно-художественного образа: образ памятника, здания, сооружения. Однако, как говорил Э. Сааринен о современной архитектуре, "восприятие пространства становится более важным, чем восприятие массы". Организация пространства стала основной задачей современной архитектуры, а свет, по словам Л. Кана, — важнейшее структурное средство, едва ли не решающий фактор формообразования. Концепция пространства как активной связующей силы архитектуры и градостроительства (К. Танге) должна стать главной идеей в проектировании искусственной световой среды города.

Во-вторых, на практике эти определения относились, главным образом, к архитектуре интерьеров, а городское светопространство с точки зрения его светокомпозиционных особенностей не было предметом архитектурных и светотехнических исследований и целенаправленной творческой работы. Все внимание в эстетических оценках и проектных разработках уделялось освещению фасадов объектов — созданию выразительных светоформ. Городские светопространства в большинстве своем формировались как утилитарные по типовым решениям в инженерной части проектов освещения дорожных покрытий на улицах, площадях и территориях. При архитектурно-дизайнерском подходе утилитарные светопространства уже на концептуально-проектной стадии должны стать органической частью комплексного решения городского архитектурного светопространства.

Две главные составляющие световой среды — "наполненное" светом пространство (светопространство) и освещенные объекты (светоформы) — сегодня композиционно пока не "состыковываются" по своим светотехническим показателям из-за отсутствия методики и критериев их фотометрической и масштабной гармонизации.

Светотехническая специфика искусственной световой среды наглядно обнаруживается при сравнении ее с дневной средой. Сложная структура светового поля в вечернем городе не имеет аналогов в природе. Оно характеризуется низким общим уровнем освещенности (или светонасыщенности) при наличии источников с чрезмерной яркостью, высокой контрастностью и неоднородностью освещения, разнообразным направлением световых потоков с разной интенсивностью и цветностью излучения, сложным тенеобразованием и стихийной динамикой. Распределение яркостей — решающий фактор зрительного восприятия. Небо почти всегда является чуть ли не самым темным элементом видимой среды, занимая нередко большую часть поля зрения и определяя адаптационный режим работы глаза. Вместо господствующих днем позитивных силуэтных кадров с отрицательным контрастом (темные объекты на светлом фоне неба) вечером освещением создаются негативные положительные контрасты (светлые объекты на темном фоне). Разноспектральный свет усиливает неоднородность световой среды, а в случаях одноцветного излучения источников с плохой цветопередачей, например, широко применяемых натриевых ламп, наоборот, зрительно гомогенизирует ее.

Светоцветовая среда в городе формируется осветительными установками, которые методологически удобно разделить на две основные группы по принципу глобального распределения световых потоков в городском пространстве: установки освещения территории (т.е. условно горизонтальной поверхности земли) и установки освещения объектов (т.е. условно вертикальных поверхностей).

Господствующие в любом городе стационарные установки первой группы являются установками общего функционального освещения дорожных и, отчасти, газонных покрытий в транспортных и пешеходных зонах. Они должны обеспечивать возможность использования определенных участков городских территорий по их назначению вечером и ночью. Это они, в основном, "наполняют" светом городскую среду, формируя утилитарные светопространства и участвуя одновременно в комплексном оптическом формировании архитектурных светопространств. Их участие условно можно назвать пассивно-фоновым.

Установки второй группы подразделяются на две подгруппы: наружного архитектурного освещения (фасадов зданий, сооружений, деревьев) и световой информации и рекламы. Они служат основными содержательными элементами создания образных характеристик среды и активно участвуют в оптическом формировании архитектурных светопространств.

В каждой группе установок существует определенный набор приемов освещения, которые выступают в роли первичных светокомпозиционных средств, образующих своеобразный "словарь". Установки функционального освещения выполняются в виде высокомачтовых, обычных, парапетных, газонных и встроенных систем с осветительными приборами преимущественно направленного света и ограниченного светораспределения. Они позволяют формировать разный масштаб элементарных и утилитарных светопространств — от микропространства в зоне цветника с невысоким газонным светильником, мезопространства площади с высокомачтовой осветительной установкой до макропространства всего города, складывающегося из микро- и мезопространств.

Стационарные или временные установки наружного архитектурного освещения предназначены для выявления из темноты и образной интерпретации формирующих городскую среду объектов, и для создания световых ансамблей. Эти установки выполняются в виде систем заливающего или локального света, светящихся поверхностей, "световой графики", "световой живописи" или их разнообразных сочетаний.

Светоинформационные установки — традиционный и множащийся в наших городах элемент визуально-информационных и коммуникационных систем и, в то же время, — наиболее мобильный и изменчивый элемент систем городского освещения. В них используется тот же "словарь" технических средств и приемов, что и в установках архитектурного освещения.

В дневное время многие элементы установок функционального, архитектурного освещения и световой информации играют в городской среде роль малых форм и деталей ритмического членения пространств и поверхностей объектов. По характеру их дизайна можно выделить четыре группы установок:

• традиционные светильники (фонари) на опорах, подвесах или кронштейнах, основное назначение которых — освещать территорию и пространство;
• светильники-скульптуры, имеющие две равнозначные функции для ночи и дня;
• светящиеся малые формы — стенды, рекламно-информационные установки, киоски, фонтаны, свет которых для окружения является их вторичной функцией;
• светящие элементы архитектуры — это, как правило, встроенные в фасадные поверхности и в остекленные проемы осветительные приборы, скрытые или представленные как декоративно-пластические формы, свет которых наиболее эффективно формирует архитектурные светопространства.

В современной практике городского освещения можно констатировать ряд общих закономерностей и тенденций развития, в которых светотехнический компонент играет ведущую роль, обеспечивающую то или иное качество искусственной световой среды:

• световая среда в городах в целом желтеет из-за доминирования излучения натриевых ламп в установках функционального уличного освещения;
• в ряде городов Франции, Испании, США приняты регламентные контрмеры, обеспечивающие зрительное отличие транспортных зон от пешеходных, освещаемых преимущественно белым светом. Цветовые различия вместе с различиями в уровнях освещенности разнофункциональных пространств обеспечивают некое светоцветовое зонирование среды;
• повышается живописность и эмоциональное воздействие вечерней среды, поскольку в установках архитектурного освещения, количество которых растет, все шире используется цветной свет, а доля желтого света натриевых ламп, господствовавших два-три десятилетия во многих странах, снижается;
• растет разнообразие применяемых приемов и средств освещения во всех группах установок — новые источники света, изделия и системы формируют особые декоративные качества среды, придающие индивидуальность городу и его уголкам;
• развивается дизайн элементов осветительных установок, повышается их эффективность и комфортность действия;
• все шире используется многопрограммное освещение в статическом и динамическом режимах, усиливающее впечатление виртуальности окружающего мира.

Зрительный компонент рассматриваемой системы представляет человеческий фактор среды. Он определяется условиями работы глаза и снижением всех функций зрения в нестабильном, а потому относительно дискомфортном и неэкологичном режиме ночного-сумеречного-дневного зрения, при высоких яркостных контрастах и слепящем действии видимых источников света и светящих элементов, при не всегда сгармонизированном по цветности разноспектральном свете или раздражающем динамическом освещении. Негативное впечатление от световой среды усиливается в ситуациях с визуальным хаосом, создаваемым разнородными осветительными установками, при возникновении у пешехода, особенно со слабым зрением, непривычных зрительных иллюзий или предчувствия агрессии, усиливающегося от атавистической боязни темноты или криминогенности окружения. Дополнительные психологические нагрузки возникают у пешеходов и водителей от затруднений в ориентации в городском пространстве при недостатке световой информации или от повышенной вероятности дорожно-транспортных происшествий, по статистике, с относительно более тяжкими последствиями, чем днем. Многие из этих ощущений отсутствуют в дневное время у тех же людей в той же ситуации.

Центральная эстетическая проблема проектно-творческой работы — обеспечение необходимого взаимодействия света с архитектурной формой во всех ее видах или категориях (пространство, объем, пластика, цвет), в результате которого образуются светопространство, светоформы, светопластика и светоцвет с новыми, иными, чем днем, визуальными качествами. Возможности оптической трансформации каждого вида архитектурной формы с помощью освещения весьма широки. Наиболее подвержено изменениям под действием освещения восприятие пространства по трем координатам. Человек, находящийся в пределах светопространства, особенно с высокой светонасыщенностью, зрительно не воспринимает параметры окружающего неосвещенного пространства, как и пешеход, двигающийся из темноты в освещенную зону и адаптирующийся к ней, почти не оценивает пространственные качества темного окружения. Последнее обстоятельство является важным приемом организации движения в ночном городе. По условиям зрительной адаптации это — полная противоположность условиям дневного "тотального" освещения, когда прекрасное и безобразное, крупное и мелкое, далекое и близкое представлены равноценно, а человек всегда ощущает себя в центре видимого пространства, имеющего структурно единое световое поле с постоянным направлением света сверху.

Проведенные нами экспериментальные исследования методом светомоделирова-ния на макетах застройки с регулируемой системой освещения позволили установить ряд закономерностей построения и восприятия световой композиции [18]:

• светонасыщенность городского пространства может иметь определенный диапазон от минимально допустимого до максимально приемлемого уровня, что выражается фотометрическими величинами и соотношениями уровней освещенности земли, фасадов рядовой застройки и акцентируемых светом объектов;
• глубина архитектурного пространства ансамбля иллюзорно сокращается при увеличении яркости фасадов 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 освещения, В.Г. Макаревич назвал "яркостной инверсией"). Обратный порядок распространения яркостей вызывает впечатление углубления перспективы и снижения зрительной активности светового ансамбля;
• тип объемно-пространственной композиции ансамбля (в эксперименте "фронтальная" и "глубинная") влияет на выбор средних уровней освещения объектов и земли;
• функциональная и градостроительная иерархия объектов, их ведущая роль по отношению друг к другу и к освещаемой земле выражаются определенными величинами и соотношениями яркостей;
• эффекты зрительной динамики и объемности архитектурных форм достигаются определенными градиентами яркости и соотношениями яркостей смежных фасадов или поверхностей.

Аналогичные закономерности в освещении пространства и материальных форм наблюдаются и в натуре. Некоторые соотношения яркостей, характеризующие эффекты светомоделировки форм и глубинности пространства, практически совпадают с результатами лабораторных экспериментов. Например, прием выявления глубины портиков, галерей, аркад, лоджий, звонов колоколен интенсивным высвечиванием их изнутри используется повсеместно. Вопреки мнениям некоторых специалистов, рекомендующих сохранять дневную последовательность яркостей: первый план светлее второго, прием "яркостной инверсии" обычно более эффективен как с точки зрения выявления особенностей и повышения выразительности архитектурной формы, так и в смысле функциональной содержательности этих элементов в зданиях как полуоткрытых буферных пространств, служащих промежуточной адаптационной зоной при переходе из городского пространства в интерьер: днем со света в полутьму, вечером — из темноты в освещенное помещение.

Объемность объектов эффективнее обеспечивается яркостными, нежели цветовыми контрастами (последние случайно или целенаправленно создаются использованием в установках наружного освещения разноспектральных источников света — натриевых, металлогалогенных, ртутных, индукционных, люминесцентных, газосветных и галогенных ламп и светодиодов). Яркостные контрасты — нюансные при соотношениях яркостей смежных фасадов менее 1:3, оптимальные при соотношениях в диапазоне 1:3—1:7 и допускаемые до 1:10 — выявляют и сохраняют объемную материальность формы, но если превышают 1:30, то яркие элементы фасадов кажутся дематериализованно-светящимися. При относительно одинаковой яркости смежных фасадов или объектов первого и второго планов, освещенных разноспектральным светом, например, натриевых и металлогалогенных ламп, объем здания и глубина пространства прочитываются вяло. В лучшем случае при определенных цветовых сочетаниях получается декоративный эффект, не всегда достаточный для отчетливой светомоделировки архитектурной формы. Наилучший моделирующий результат обеспечивается при заметном яркостном контрасте смежных поверхностей, усиленном разноспектральным светом.

Непривычное для дневного, но характерное для искусственного освещения, особенно при локальной подсветке фасадов, неравномерное распределение света на них создает иллюзию зрительного изменения массы и "весовых соотношений" элементов ансамбля, делая их более тяжелыми или легкими, статичными или динамичными, что можно оценить градиентом яркости. Локальное освещение, создающее пятнистый световой рисунок, часто является причиной кажущегося разрушения визуальной целостности объема здания или его фасадов. Для сохранения единства архитектурной формы требуется обеспечить на ней определенную равномерность и логику распределения света.

Особенности взаимодействия хроматического света, пока редко применяемого в городе, с цветными поверхностями объектов, имеющими разные отражательные характеристики, далеко еще не установлены, т.е. предстоит изучить формообразующие свойства светоцвета в широком диапазоне существующей палитры колеров фасадных поверхностей, элементов ландшафта и возможных цветных излучений. По первым реализациям в Москве и других городах видно, что цветной свет на поверхностях фасадов, на земле и деревьях в условиях темновой адаптации работает более эффективно, чем цвет самих поверхностей, освещаемых белым светом. Иными словами, при определенной интенсивности излучения воспринимаемый глазом отраженный результирующий цвет в большей степени определяется цветностью падающего света, нежели цветом отражающей поверхности. Синие, зеленые, золотистые, красные силуэтные элементы в светопанорамах Москвы, Парижа, Лиона обязаны не столько цвету освещаемых материальных форм, сколько цветности излучения освещающих их прожекторов.

Светопластика фасадов и монументов также имеет свою специфику. Редко удается осветительными приборами создать на пластически сложном объекте светотень, подобную дневной. 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 рельефных деталей. Этот эффект называют "рамповым", "театральным", "драматическим".

При нескольких приборах, нацеленных издали на фасад, когда их световые пятна перекрывают друг друга, происходит расхождение или наложение теней друг на друга, появляются глухие, а при разноспектральном освещении — разноцветные тени, например, от колонн на фоновой стене портика, залитого снаружи светом прожекторов, что нередко усугубляет дробность, атектоничность или неуместную декоративность световой композиции. При "лобовом" заливающем освещении пластика зрительно может почти исчезнуть, при этом фасад выглядит плоским "бельмообразным" пятном в светопанораме застройки.

В силу эволюционно-биологических причин в основе привычных зрительных ощущений от окружающей среды лежат ассоциации, выработанные природным освещением. Искусственная световая среда города, близких аналогов которой в природе нет, всегда производит своеобразный эффект. Тем не менее некоторые ассоциативные образы дневного освещения, например, его солнечность или пасмурность, мажорность или минорность, существуют и используются при создании или оценке световых ансамблей освещенных объектов.

Функциональный компонент формирования световой среды обозначает различное назначение участков и объектов городской среды. Его специфика обусловлена фактом выборочного и дифференцированного освещения лишь используемых вечером городских территорий, пространств и объектов, освещения, рассчитанного на зрительное восприятие людей, находящихся непосредственно в городской среде, т.е. пешеходов, и в закрытых пространствах — в транспорте (водители и отчасти пассажиры). Интересы людей, наблюдающих ночной город из интерьеров, учитываются пока в минимальной степени.

Люди в транспорте и пешеходы перемещаются в пространстве города с разной скоростью, имеют разные условия зрительной адаптации, разный контакт с окружением, разные поведенческие намерения и действия. Исходя из этого создаваемые светопространства подразделяются на две основные группы — транспортные и пешеходные.

В транспортных светопространствах, имеющих четкие функции и очертания, главной задачей является обеспечение необходимой видимости для водителей проезжей части при расчетной скорости и интенсивности движения транспорта. Эта задача решается созданием системы утилитарных светопространств установками функционального уличного освещения. Параметры его регламентируются нормами на основе иерархической классификации магистралей, улиц и площадей (категории А—Б—В городского, районного и местного значения, соответственно). Сопутствующие задачи освещения — улучшение ориентации в пространстве и эстетика окружающего ночного пейзажа (для водителей и пассажиров) — решаются, в основном, установками архитектурного освещения и световой информации.

Пешеходные светопространства с более сложной структурой функций и объемнопланировочных решений в целях их масштабно-психологической адаптации к человеку и индивидуализации световых решений можно подразделить на три типа — общения, движения и отдыха. За главные признаки этой классификации приняты их функциональное назначение и характер зрительного восприятия и поведения людей.

Светопространства общения — наиболее важные в смысловом и светокомпозиционном отношениях пешеходные участки города в структуре его общественных центров и предприятий обслуживания разного иерархического ранга. По характеру поведения людей, посещающих эти объекты с определенными практическими целями, они занимают промежуточное положение между транзитными, динамичными светопространствами движения и статичными, дискретными светопрост-ранствами отдыха. Это среда, которой свойственен внутренний динамизм функциональных процессов, имеющая локальную дискретность в городе и развитые композиционные связи с окружением, в которой важное значение имеет визуальная информация и эстетика формирующих ее элементов.

Светопространства движения — это освещаемые пешеходные пути, часть системы городских коммуникаций, имеющих важное значение для жизни города, для восприятия его в пространстве и времени, формирования его целостного образа.

Как и транспортные светопространства, они имеют линейный и технологичный характер, но иной масштаб, и являются частью городского "каркаса". Для находящихся в их пределах пешеходов главное значение имеет видимость на определенных расстояниях, ориентация в пространстве и чувство безопасности. Здесь более широко, чем в других типах светопространства, применяется "неархитектурная" визуальная информация в виде указателей, табло, знаков, символов.

Социальное и функциональное назначение светопространств отдыха (освещаемых участков в рекреационных зонах, на озелененных территориях, в жилых дворах) — создание в их пределах условий, обеспечивающих свободное общение между людьми и определенные контакты с природой. Необходимые для отдыха визуальная изолированность от окружения и благоприятная психологическая атмосфера создаются оптически — решением освещения с камерным масштабом дискретных светопространств и декоративной живописностью световой композиции.

Эти светопространства служат основными структурными элементами городского пространства в селитебной зоне.

Исследованиями определены некоторые светокомпозиционные параметры каждого из трех типов пешеходных светопространств и их сочетаний между собой и с транспортными светопространствами. В национальных нормах многих стран регламентируемые параметры освещения в пешеходных зонах весьма элементарны и определяются утилитарно-гигиеническими минимумами. На практике цветовая и масштабная дифференциация между разнотипными светопространствами во многих случаях существует и зрительно ощутима. В городах Франции, Испании некоторые репрезентативные пешеходно-общественные пространства подчеркнуто выделены интенсивным белым светом на фоне желтого освещения транспортных зон и индивидуальным дизайном элементов осветительных установок, дополненным архитектурным освещением фасадов зданий.

Архитектурно-градостроительный компонент является первоосновой любой светокомпозиционной системы. В каждом городе он имеет свои особенности — структурно-планировочные, архитектурно-стилевые, ландшафтно-климатические. При искусственном освещении они могут получить различную интерпретацию. Акцент может быть сделан на выявлении структуроформирующих систем магистралей, общественных центров и озеленения или светофункциональном зонировании, на визуализации той или иной системы ориентации в городе — линейно-осевой, основанной на объемных ориентирах или на особых пространственных впечатлениях. Световую композицию в определенной степени можно увязать с колористической системой, если она предусматривается. Искусственное освещение, осуществленное с учетом ассоциаций с естественным, может отличать северные города от южных — ведь контрасты и цветность дневного света и колорит пейзажа в этих регионах различны. Горы, холмы или акватории могут использоваться как выразительный ландшафтный лейтмотив в формировании световых панорам. "Возраст" города в целом или его центра и окраин, насыщенность его достопримечательными объектами или его функциональная "специализация" (столица, порт, курорт, город науки) в той или иной мере может образно отражаться выбором соответствующих светокомпозиционных приемов и технических средств. Фрагменты таких решений существуют в мировой практике и в проектах, и в натуре.