夜間商業(yè)標識對行人視覺舒適度的潛在影響因素

孟瑩瑩，李 健，楊 彪

(哈爾濱工業(yè)大學(深圳)建筑學院，廣東 深圳 518055)

引言

夜景照明、戶外商業(yè)照明等構成了現(xiàn)代大都市的重要元素，活躍的商品經濟帶來了戶外廣告業(yè)的極大繁榮，但由于商業(yè)廣告標識的使用時間和使用頻率的增加，環(huán)境問題也逐漸暴露出來，如亮度過高所帶來的能源浪費、眩光和光污染問題等。國內外照明標準和規(guī)范[1-15]中，對戶外廣告照明參數(shù)的選取存在明顯的不一致性，如表1所示。

表1 國內外戶外廣告照明標準

有學者針對夜間商業(yè)標識影響視覺舒適度潛在參數(shù)進行研究，但大多數(shù)研究只是探討公路兩側的電子廣告牌造成駕駛員的視覺污染。Zalesinska[16]通過在實驗室內模擬真實道路的情況，判斷駕駛員的反應速度，探討廣告牌的大小、亮度以及駕駛員觀看時所處的位置對駕駛人的視覺影響。夏軍[17]的研究問題是高亮度LED顯示屏對駕駛員造成的視覺影響，將高亮度顯示屏的光源直接定義為眩光，通過失能眩光閾值增量和不舒適眩光等級來衡量。姚夢明等[18]在2013年研究道路照明舒適度因素時，將平均亮度、縱向均勻度、環(huán)境比、不舒適眩光、光源色溫和顯色性選定為道路照明舒適度的評價指標。劉剛等[19]在研究天津城市道路交匯區(qū)LED大型顯示屏對駕駛員造成的視覺影響時，主要針對顯示屏的亮度、所在區(qū)域的環(huán)境背景亮度值等指標進行主觀評價。蔡建奇等[20]在研究中得出400 cd/m2可以作為大尺寸LED顯示屏的推薦亮度。但是對于駕駛員視覺需求的結果是否為行人所需求的，我們還不得而知。

還有學者針對LED顯示屏眩光污染的影響參數(shù)開展研究。高成康等[21]在沈陽市選取六個有代表性區(qū)域進行LED顯示屏的光污染狀況監(jiān)測。通過測量夜間LED屏幕的光污染情況，分析影響夜間光污染的主要因素。結果表明光污染主要影響因素是距離和角度，環(huán)境光照、LED屏幕面積、照度等對LED光污染也有直接影響。楊洋[22]在做文獻綜述時發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)光源的眩光模型未將光源均勻性以及光譜納入考量，因此主要考慮了光源均勻性以及光譜兩種因素對視覺舒適的影響。劉鳴等[23]提出兩大類導致眩光污染的潛在影響指標，分別是總體評價指標(環(huán)境亮度分區(qū)、光色控制、區(qū)域間距控制、上射光比例、熄燈時間、亮度平衡)和監(jiān)測技術指標(照度、光源閃爍度、有效光照區(qū)域、照射時間、眩光控制水平、天頂亮度)。在一項研究動態(tài)干擾光對人的視覺、心理、情緒影響的實驗[24]中，距離、背景亮度和刺激目標三種因素的變化來確定動態(tài)光的干擾情況，結果表明影響被試總干擾評價水平的實驗因素次序為視角、刺激速度與背景亮度。

關于商業(yè)區(qū)商業(yè)標識對行人造成的視覺污染的研究相對較少。Lin等[25]為了評估LED廣告牌對閃爍眩光和視覺舒適性的影響，通過改變閃爍頻率、面板亮度、視角視差和環(huán)境照明等四個因素的參數(shù)等級設計了A、B1、B2、C四個實驗。結果表明閃爍頻率、亮度和視角視差是影響夜間LED廣告牌閃爍眩光和視覺舒適性的關鍵因素，且亮度和視角視差兩因素之間相互影響。袁有無[26]在研究城市戶外LED顯示屏亮度與設置評價研究中，將評價指標分為三種。一種是亮度適宜度評價指標：表面亮度、表面亮度與背景亮度對比、表面亮度與環(huán)境亮度對比、亮度瞬時變化；第二種是設置適應度評價指標：設置空間布局、設置空間位置、設置單塊面積；第三種是視覺整體意象指標。這些研究中提出的造成視覺污染的商業(yè)廣告標識技術參數(shù)各不相同，較難確定到底是哪些參數(shù)導致了視覺污染。

綜上所述，商業(yè)標識是構成城市形象和商業(yè)景觀的重要構成部分，不當?shù)纳虡I(yè)照明所產生的光污染會對行人造成視覺不舒適。本研究的目的是在已有文獻的基礎上，通過實地調研和測量分析，進一步篩選出夜間商業(yè)標識對行人視覺舒適度的潛在影響因素。文獻[16-26]中提出的潛在影響因素總結見表2。

表2 影響視覺舒適度的潛在因素

1 實地調研

1.1 商業(yè)街道選取

根據(jù)《深圳市城市照明專項規(guī)劃》(2013—2020)[27]的照明區(qū)域分類,從深圳市十個行政區(qū)的商業(yè)區(qū)中選取調研區(qū)域,如圖1所示。為了保證實驗選點的樣本質量，采用分層抽樣的方法，盡量從每個行政區(qū)中各選出一個商業(yè)區(qū)作為樣本。且選擇的商業(yè)區(qū)樣本特點是應至少擁有一條長度大于100 m的街道上有大于或等于100個商業(yè)標識。

圖1 深圳市城市照明專項規(guī)劃中的商業(yè)照明區(qū)域Fig.1 Commercial lighting area in Shenzhen urban lighting planning

針對隨機選取的商業(yè)照明區(qū)進行實地踏勘，確定隨機選取的區(qū)域是否符合調研要求。踏勘結果發(fā)現(xiàn)光明區(qū)、龍華區(qū)的商業(yè)照明區(qū)不符合要求，因此在選點的附近重新選取。鹽田區(qū)、坪山區(qū)和大鵬新區(qū)的商業(yè)照明區(qū)不符合要求，因此在經濟比較發(fā)達的南山區(qū)內重新選取兩個照明商業(yè)區(qū)。最后確定九個商業(yè)照明區(qū)域，分別是南山區(qū)海岸城、福田區(qū)華強北步行街、羅湖區(qū)東門商圈、寶安區(qū)沙井商圈、龍華區(qū)一方天地、光明區(qū)公明商圈、龍崗區(qū)萬科里、南山區(qū)萬象天地、南山區(qū)海上世界。九個商業(yè)區(qū)的目標街道行走路徑如圖2所示。

圖2 九條商業(yè)街道的行走路徑圖Fig.2 Walk path of nine streets in commercial lighting area

1.2 篩選商業(yè)標識

實驗邀請十個被試者參與每條街道的實地調研，平均年齡在23歲左右。實驗人員要求被試者們在指定地點集合，現(xiàn)場分發(fā)調研任務說明書和街道地圖。實驗開始前，被試者的任務需要明確調研街道的行走路徑，熟悉步行路線。實驗開始時，被試者需按照地圖上標注的行走路徑進行行走觀測，互相之間禁止交流，自由選擇出他們直觀感受到2個明顯舒適和2個明顯不舒適的商業(yè)標識，之后再回到起始點集合。并將所選擇的商業(yè)標識所處的地理位置標記在地圖上，將所選擇的商業(yè)標識照片發(fā)給實驗人員。

1.3 戶外測量

根據(jù)被試者選擇的商業(yè)標識，實驗人員需在9條商業(yè)街道上，測量這些商業(yè)標識的影響因素的參數(shù)值。在街道上布置商業(yè)標識的測量點方案時，考慮到人流量最大區(qū)域和測量點與商業(yè)標識的夾角等問題，將測量點盡量選在距離商業(yè)標識人流量最多的人行道上且正對商業(yè)標識拍攝，應最大化避開樹木的遮擋。實驗人員將三腳架調整在1.5 m的測量高度，固定好單反相機和成像亮度計，拍攝時應盡量保證相機和成像亮度計拍攝的標識所占拍攝畫面的比例一致。測量過程中使用成像亮度計拍攝商業(yè)標識的亮度分布圖，單反相機記錄色度照片，照度計測量周圍環(huán)境照度指標。

1.4 不規(guī)則標識的亮度計算方法

成像亮度計所拍攝的亮度分布圖可以用ProMetric軟件進行分析，但只能直接分析像素亮度，如若分析場景內的商業(yè)標識亮度、商業(yè)標識背景亮度需要自行劃分區(qū)域。商業(yè)標識背景亮度計算方法如下：采用多個選框將非商業(yè)標識部分勾選，多個選框區(qū)域的亮度平均值即為背景AVG亮度，而背景MIN/MAX亮度可直接比較。商業(yè)標識亮度計算方法如下：如若商業(yè)標識為規(guī)則形狀，框選標識區(qū)域后軟件可以直接計算亮度值，但大多數(shù)的商業(yè)標識是由英文、中文或者數(shù)字構成的，若直接框選，測量平均亮度時會產生誤差，如圖3(左)所示。為了消除誤差，應對英文、中文和數(shù)字等標識進行選點取值，如圖3(右)所示。多個選點的亮度平均值即為背景AVG亮度，而背景MIN/MAX亮度可直接比較。

圖3 不規(guī)則商業(yè)標識的亮度測量與計算方法Fig.3 Measuring and calculating method of luminance for irregular commercial signage

2 舒適/不舒適照片庫

為保證舒適度認同的一致性，確定至少兩人選擇的商業(yè)標識作為實地測量的對象。統(tǒng)計所有街道上商業(yè)標識的選擇結果，共計360個商業(yè)標識。其中至少兩人選擇的商業(yè)標識有70個，排除掉有爭議(既有人認為舒適又有人認為不舒適)的兩個，一致認為舒適的有36個，不舒適的有32個，并將其作為光色和照明等參數(shù)實地測量的對象。舒適類商業(yè)標識如圖4所示，不舒適類商業(yè)標識如圖5所示。

圖4 舒適類商業(yè)標識(36個)Fig.4 The comfortable commercial signage (36)

圖5 不舒適類商業(yè)標識(32個)Fig.5 The uncomfortable commercial signage (32)

3 數(shù)據(jù)分析

從商業(yè)標識和商業(yè)標識與周圍環(huán)境關系這兩個方面來進行統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析。

3.1 商業(yè)標識

對舒適和不舒適的商業(yè)標識的技術參數(shù)進行對比分析，可以得到潛在的舒適度影響因素。將商業(yè)標識平均亮度值、最小亮度值、最大亮度和亮度對比值(MAX/MIN)與視覺舒適度(舒適/不舒適)進行獨立樣本T檢驗，結果見表3。

表3 獨立樣本T檢驗結果

商業(yè)標識平均亮度值、最小亮度值、亮度對比值(MAX/MIN)與視覺舒適度(舒適/不舒適)獨立樣本T檢驗的結果接受原假設(p>0.05)，表明商業(yè)標識自身亮度值與舒適度沒有顯著相關性。商業(yè)標識最大亮度值與視覺舒適度進行獨立樣本T檢驗，分析結果反對原假設(p<0.05)，表明商業(yè)標識最大亮度值與舒適度存在顯著相關性。

考慮商業(yè)標識顏色這一潛在因素，36個舒適類商業(yè)標識中有28個(78%)為白色，32個不舒適類商業(yè)標識中有13個(41%)為彩色或藍色，如表4所示。這兩個比例表明，白色商業(yè)標識更有可能引起視覺舒適，彩色和藍色商業(yè)標識可能導致視覺不舒適。

表4 舒適類和不舒適類商業(yè)標識中顏色比例

在統(tǒng)計商業(yè)標識的技術參數(shù)時，除了亮度最大值和顏色影響因素之外，還發(fā)現(xiàn)亮度不均勻、動態(tài)和視覺分辨率也是潛在影響視覺不舒適的因素。不舒適類商業(yè)標識中37.5%存在標識亮度不均勻(亮度均勻度<80%)的問題，而在舒適類商業(yè)標識中僅有5%。這表明亮度不均勻可能是導致視覺不舒適的潛在因素。類似地，不舒適商業(yè)標識中31.2%的商業(yè)標識為動態(tài)，而舒適類中僅有3%。這表明動態(tài)問題也可能是導致視覺不舒適的潛在因素。有的LED顯示屏點間距較大(5mm+)，距離較近觀察的話，會呈現(xiàn)內容不清晰的情況[14]。其中這種類型商業(yè)標識占不舒適類商業(yè)標識中的34.3%，而在舒適類商業(yè)標識中僅有5%。說明像素較低、發(fā)光源間隔較大的商業(yè)標識會導致行人視覺分辨率降低，引起行人視覺不舒適。

3.2 商業(yè)標識與周圍環(huán)境的關系

對舒適和不舒適的商業(yè)標識的技術參數(shù)進行對比分析，可以得到潛在的舒適度影響因素。將環(huán)境平均照度、環(huán)境平均亮度、標識背景亮度、標識平均亮度與背景平均亮度比、標識平均亮度與環(huán)境平均亮度比、環(huán)境亮度比(MAX/MIN)與視覺舒適度(舒適/不舒適)進行獨立樣本T檢驗，結果見表5。

表5 獨立樣本T檢驗結果

將環(huán)境平均照度、環(huán)境平均亮度、標識背景亮度、標識平均亮度與環(huán)境平均亮度比與視覺舒適度進行獨立樣本T檢驗，分析均結果接受原假設(p>0.05)，表明這四個潛在影響因素與舒適度沒有顯著相關性。標識平均亮度與背景平均亮度比和環(huán)境亮度比(MAX/MIN)與視覺舒適度進行獨立樣本T檢驗，分析結果反對原假設(p<0.05)，表明這兩個潛在影響因素與舒適度存在顯著相關性。

綜上所述，商業(yè)標識最大亮度值、標識平均亮度與背景平均亮度比和環(huán)境亮度比(MAX/MIN)與視覺舒適度進行獨立樣本T檢驗，顯著性均小于0.05。除了以上三個因素的統(tǒng)計結果之外，其他潛在影響因素的統(tǒng)計結果也具有一定的參考價值。比如舒適類商業(yè)標識中78%為白色商業(yè)標識，5%的商業(yè)標識亮度不均勻，3%的商業(yè)標識處于閃爍狀態(tài)，5%的商業(yè)標識存在視覺分辨率較低問題；而不舒適類商業(yè)標識中41%為彩色和藍色，37.5%商業(yè)標識亮度不均勻，31.2%的不舒適商業(yè)標識存在動態(tài)問題。且視覺分辨率較低的商業(yè)標識占34.3%。以上統(tǒng)計數(shù)據(jù)均可表明顏色、亮度不均勻、頻閃和視覺分辨率也是潛在影響視覺不舒適的因素。統(tǒng)計分析結果如表6所示。

表6 影響視覺舒適度的潛在因素結果

4 結論

本研究主要采用實地調研的方法，首先在商業(yè)照明區(qū)內隨機選擇出9條商業(yè)街道，分別由十個被試者在商業(yè)街上行走觀測，自由主觀選擇出2個舒適和2個不舒適的商業(yè)標識。從所得360個商業(yè)標識中篩選出至少有兩人一致認為其舒適(36個)或不舒適(32個)的，并將其作為光色和照明等參數(shù)實地測量的對象。在實地測量過程中使用成像亮度計拍攝商業(yè)標識亮度照片及相關軟件記錄亮度信息，單反相機記錄色度照片，照度計測量周圍環(huán)境照度指標。分析商業(yè)標識影響因素的技術參數(shù)與視覺舒適度之間的顯著性，判斷出商業(yè)標識影響行人視覺舒適度的潛在因素。結果發(fā)現(xiàn)，商業(yè)標識平均亮度、最小亮度、亮度對比度、環(huán)境平均照度、環(huán)境平均亮度以及標識平均亮度與環(huán)境平均亮度比對行人視覺舒適度沒有影響，而最大亮度、亮度均勻度、顏色、動態(tài)、標識內容清晰度、標識平均亮度與背景平均亮度比和環(huán)境亮度比是影響視覺舒適的因素。如若在戶外設立商業(yè)標識，應控制商業(yè)標識的合理亮度，盡量減小與周圍環(huán)境的亮度對比度。