“古代中國”基本陳列光環境研究

艾 晶，呂 東，劉杏琪，邵 壯，王立軍

(中國國家博物館，北京 100006)

引言

博物館是保護和傳承人類文明的重要場所，文博工作者要守護好、傳承好、展示好中華文明優秀的成果，可謂責任重大。目前我國各地方博物館和美術館實施可持續發展計劃，諸如延長設備使用壽命、降低運營成本和碳排放，以促成行業良性循環。中國國家博物館作為國家對外傳播文化的重要窗口，肩負著引領行業發展的重要責任。作為國家博物館最為重要的常設展覽“古代中國”基本陳列，已經開放12年之久，將面臨全面改陳，如何提升該展覽光環境、實施節約能源、營造展覽氛圍，以提升觀眾體驗感是我們努力的方向。項目組為此工作近兩年，近期取得了階段性成果，具體內容介紹如下。

1 當前“古代中國”基本陳列光環境分析

當前我們主要工作，是整理現階段“古代中國”基本陳列需要重點展示的文物類型，我們對其進行數量和對光不同敏感性類別的分析，并對當前展柜和照明方式進行歸類梳理。

“古代中國”基本陳列位于地下一層，展廳建筑面積約18 000 m2，展品2 520件，其中文物2 026件，一級文物521件，照片、模型、復制品、摹繪品等494件，各式展柜共計574件，場館展示的現有文物類型可謂豐富多樣，囊括了各類材質和各種復雜器物造型，對光敏感性類別全涉及，屬于營造光環境難度最高等級，尤其是展示那些極具觀賞和學術價值的國寶級展品，如：“四羊方尊”、“司母戊大方鼎”、“鸛魚石斧圖彩陶缸”、“鷹型陶鼎”、“紅山文化玉龍”、“武王征商簋”、“大盂鼎”、“商子龍鼎”、“九龍九鳳冠”等皆為國之重器。目前展示空間分為四個層高：序廳和尾廳9.74 m、遼宋夏金元段層高8.2 m、三國兩晉南北朝和部分隋唐段層高3.7 m，其余大部分空間7.2 m。根據內容分為8個單元布局空間：遠古時期、夏商周時期、春秋戰國時期、秦漢時期、三國兩晉南北朝時期、隋唐五代時期、遼宋夏金元時期、明清時期。

遠古時期展品主要有兩類對光敏感類展品，如骨器和彩陶罐等，其他為對光不敏感石材或玉器。另有裸展展品“背鹿人”塑像和山頂洞人場景，以及2個沙盤文物級展品(姜寨聚落遺址、龍虎蚌塑墓)。展示器物多為暗淡無光澤展品，以石材和陶器為主，展示器具分三類：龕柜、三面柜和中心柜。夏商周時期展品有兩類對光敏感類型，如骨器和漆器，其他為青銅器對光不敏感，展示器物造型復雜、紋飾精美，另有一放映廳場景。展示器具分三類：龕柜、三面柜和中心柜，像“四羊方尊”、“司母戊大方鼎”等重點文物采用特制中心柜展示。春秋戰國時期展品有三類對光敏感性展品，“朱繪獸耳陶壺”屬于對光特別敏感類展品，另有編鐘、石編磬等展品屬于對光敏感類展品，其余青銅器屬于對光不敏感類展品。展示器具分為四類：龕柜、三面柜和中心柜，平柜展示記錄儒家經典思想的竹簡文物，中心柜展示的皆為重點文物。像體量特殊的“青銅缶”、“青銅冰鑒”、“王子午青銅鼎”等展品造型不僅奇特，而且紋飾精美。秦漢時期有三種對光敏感類型，像“彩繪陶兵馬俑”、“彩繪石騎馬人”屬于對光特別敏感類展品，以及服飾展品等。其他材質類型很豐富，尤其陶器和鐵器增多，還有部分服飾展品，展品的色彩開始豐富起來，這對光源色彩的還原要求提高。展示器具分為四類：龕柜、三面柜和中心柜，特制柜如展示“彩繪陶兵馬俑”等。另外，此段裸展展品如“秦始皇兵馬俑”、“瑯琊刻石”、“石天祿”、“車馬出行圖壁畫”等文物級別和對光敏感度也較高，尤其是彩繪展品。

展示區中段是較為低的3.7 m層高空間，主要展示三國兩晉南北朝時期和部分秦漢時期與隋唐五代時期的展品。三國兩晉南北朝展品主要為對光特別敏感類展品和對光不敏感展品兩類，少量對光敏感類展品像沙盤模型屬于非文物級。另外，此區域有壁畫、拓本、彩繪等展品數量較多，尤其 “畫像磚”是對光特別敏感類展品，還有對光不敏感類展品“永固陵石券門”、“石堂”等屬于文物級展品，目前為裸展展示，有精美紋飾需要特別表現。展柜為四類，除龕柜、三面柜和中心柜以外，還有幾件特制柜，展示畫像磚和成組的陶武士俑等展品。展品材質復雜，對光敏感類展品增多，展品色彩也越來越豐富多彩。隋唐五代時期，展品主要為對光特別敏感類展品和對光不敏感類展品，織物和繪畫類、壁畫類展品是對光特別敏感類展品，三彩釉瓷器增多屬于對光不敏感類展品。另有少量對光敏感類展品，如木制沙盤模型“佛光寺模型”、“南禪寺模型”屬于非文物級展品。展示器具分五類：龕柜、三面柜、平柜、中心柜，還有特制柜如展示“昆侖人陶俑”彩陶釉等展品，另有文物級裸展展品“安濟橋石欄板”和“客使圖”、“闕樓”壁畫等。展品較豐富，材質類型多樣，色彩絢麗。

遼宋夏金元段的層高為8.2 m，此區域展示了多件體量高大的展品如“佛宮寺釋迦塔”、 “水運儀象模型”、“銅壺滴漏”等模型沙盤，還有大尺幅壁畫“鐘呂傳道圖”，以及屬于對光特別敏感性展品“木雕觀音像”，還有對光不同敏感類型展品皆有展示。另外，展柜以三面柜、中心柜為主，展品類型豐富，材質也多樣，有數量眾多的瓷器和石雕展示。明清時期三種對光敏感類展品：有尺幅較大的書畫展品如“玄燁像”、“弘歷像”、“貨郎圖”等，以及長尺幅卷軸展品“平定準噶爾圖”、“乾隆南巡圖”在平柜中展示，另有屬于對光特別敏感類展品“孝瑞皇后鳳冠”等。該區域紙制品和織物類展品明顯增多，另外，瓷器展品也數量可觀，屬于對光不敏感類展品。展示器具分為四類：三面柜、平柜、中心柜，特制柜像“皇史宬‘金匱’”展品，沒有柜內光源，展品完全靠柜外補光照明。該區域展品器型和種類豐富，展品色彩與紋理層次驚艷。具體展品整理類型方法見表1。

2 模擬實驗采集數據比對

為籌備“古代中國”改陳能遴選到優質的光源，項目模擬實驗建立了統一標準來征集產品，并采用專業儀器和科學方法進行測試，通過數據分析，了解目前市面上主流燈具企業產品的技術水平。我們首先向社會征集燈具，提出相應技術要求如下[2]：

(1)頂部導軌射燈光源，可以調節角度6°～ 45°之間，能滿足7.2 m層高空間的照明需求，燈具距墻2 m，模擬被測目標離地1.2 m、高1.5 m范圍內，均勻度0.7，照度150 lx，色溫3 000 K。

(2)運用專業儀器測試紫外線、紅外線、顯色參數、頻閃控制、色容差、照度、均勻度、色域指標等技術參數。

(3)測試光源需要配導軌，企業至少能提供2套滿足要求的被測試光源，以便采集檢測光源的光色一致性參數與燈具的光衰現象。

測試時長為半年，測試日期為2023年3月20日至9月27日，最后提供測試結果，給予測試企業檢測報告。

我們根據實驗場所環境，測試采集形式做了兩種方式的調整，如圖1所示。經過近3個月的社會征集，最后由11家企業提供了光源，如圖2所示。從征集情況可以看出，目前國內市面上的軌道射燈以單顆集成cob光源為主流產品，大功率(多珠)產品少有。從測試采集到的情況可以明顯發現，單顆大功率射燈產品的自身溫升會低于大功率(多珠)產品，燈具多可以設計成自由變焦的拉伸調焦形式，而大功率(多珠)產品則只能采取更換鏡片形式，才能實現變焦效果，靈活性上略微差一些。另外，大功率(多珠)產品對現場安裝位置和調試角度相對嚴格，容易產生嚴重眩光，會造成人眼的不適。

圖1 模擬實驗采集數據Fig.1 Simulation experiment collected data

圖2 征集的模擬實驗燈具Fig.2 The collection of simulation experimental lamps

另外，我們還測試了各廠家的導軌，外觀各不相同，各品牌質量的差別也很大。導軌屬于基礎件，質量差的導電不好，容易漏電和影響光效，測試導軌形式如圖3所示。對于博物館、美術館的常設展覽，設計時長一般為5年以上，開展期間不可避免會更換部分損壞的光源，或因局部調整展陳，或因更換展品位置而調整光源，如果使用品牌不一致，很容易因導軌不匹配，造成漏電或安全隱患問題。此類情況應引起有關單位或部門主管的重視，后期維護可能帶來風險，也只能用統一使用的標準來規避問題，或始終如一地使用同一品牌的產品和導軌。

圖3 征集的模擬實驗導軌Fig.3 The collection of simulation experimental guide rail

另外，從征集的各項技術參數的比對中，我們還可以清晰地發現一些明顯的差異性問題，整體差異數據如圖4所示[3]。各品牌整體均勻度差異較小，平均值在0.7以上，遠遠高于國標。但色容差的差異較大，品質差別很突出，很多產品高于國標界定的色容差不高于SDCM5的數值[4]，如圖5所示，但也有特別優異的產品，數值為SDCM0.8，遠低于《美術館光環境評價方法》(WH/T 94—2021)對陳列空間燈具(含光源)質量，優秀色容差SDCM2的數值。另外，各品牌的光效差異也較大，如圖6所示，通常光效與燈具配光、產品結構件設計，以及光學組件使用的材料等多種因素有關，這些皆會影響燈具的出光效果，光效高的產品對實現節約發展目標大有裨益。其他相關指標各廠家差異較小，有部分廠家色溫偏差較大，應引起重視，它會引起展覽中色彩不一致現象。尤其在更換新光源和購買不同品牌光源時容易產生色彩不一致問題，如圖7所示。

圖4 模擬實驗數據Fig.4 Simulated experimental data

圖5 色容差比對Fig.5 Color tolerance comparison

圖6 光效比對Fig.6 Light-effect comparison

圖7 色溫比對Fig.7 Color temperature comparison

此外，評估燈具質量還需要關注燈具的光型，尤其是光暈的消影問題，各品牌光暈的差異直接會影響燈具產品在實際展廳的應用效果，光暈漸變均勻的產品，實際效果往往會更優一些。尤其是變焦的光源，在調焦過程中容易產生光暈不均勻現象(圖8)。

圖8 光暈效果比對Fig.8 Halo comparison

3 現場應用檢驗效果分析

對于征集的光源，我們還進行了現場效果測試，替換舊有照明設備為新的高品質照明產品，并根據現狀陳列進行了整體光環境品質的提升，同時結合實驗測試數據和新設計方法，解決現狀陳列中照明條件不佳的問題。工作組先后邀請了4位專家，對實驗用光源檢驗效果進行了交流，并陪同專家考察“古代中國”現場，經磋商認為：目前“古代中國”展覽光環境變化節奏過于平緩，需要創造一點起伏，要利用光影效果來增強視覺藝術語言，讓觀眾在參觀中能感受到豐富的視覺愉悅。實驗用光源數量為21盞，最終確立在展廳14處位置(圖9)，進行現場效果檢驗，以滿足該展覽光環境的提升目標。

圖9 “古代中國”實驗用燈安裝位置圖Fig.9 Installation position diagram of “Ancient China” experimental lamp

3.1 節能與安全性數據的比對

2023年世界博物館日的主題是“博物館、可持續發展與美好生活”，節能減排對博物館可持續發展有重要意義，照明設計涉及用電和消防安全問題，燈具與電氣設備的更換需要謹慎對待。項目征集了25盞光源，但4盞光源因導軌匹配問題未進行現場安裝調試，僅采用21盞光源替換展廳原使用的歐科品牌60盞傳統鹵素燈。替換過程中，原有傳統光源導軌已出現溫度過載的安全隱患(圖10)，卸載燈具測試采集最高溫度97.5°，而新安裝的LED光源普遍溫升不高于40°，會大大降低燈具的散熱量，提高了整體展陳的安全性。另外，我們還對光源的用電量進行了比對，結果見表2。由表2可知，新光源的功率降低了2/3，如果用電量按一天開展8 h計算，節約能源接近7倍，節約資金近7倍；同時替換后的LED光源體積和造型小巧，使陳列顯得更加簡潔，視覺效果更佳。

圖10 替換現場光源Fig.10 Replacement of field light source

表2 新舊光源用電量比對Table 2 Comparison of electricity consumption between old and new light-source

3.2 展示光效提升與數據比對

提升基本陳列展示效果需要營造舒適的光環境，還要圍繞展品藝術表現力服務。我們考慮到“古代中國”展覽有8 000多平米，涉及展柜數量龐大，該展覽又將面臨全面改陳，我們所做光環境研究工作，可投入經費有限，提升展館的光效只能“抓大放小”，分兩步來推進工作，時間跨度為2年。前期工作主要是針對柜內照明進行研究，采用照明與展柜一體化設計，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余處展柜進行光環境改造，改造完成后，可以改善展覽中一些文物展品光環境的展示問題，解決辨識難、清晰度差等現象。同時，還提供了前期研究經驗，特別是遇到的問題，對今后全面改陳趨利避害具有重要價值。后期工作主要針對展場空間和柜外補光展品開展研究，部分解決展覽空間節奏和展品形體塑造問題。這部分研究使用的是實驗征集光源，僅可以利用21盞射燈，這也意味著只能解決展廳14處場景，另外，本項目研究工作主要是查找問題，除了提升藝術效果以外，我們還詳細地記錄了前后替換場館光源的效果，進行數據比對分析，尋找差異和解決辦法[5]。

前期工作中，我們選擇展廳中有突出照明問題的區域，特別是一些珍貴文物柜率先進行了照明提升。這部分展品造型復雜、紋飾精美，但原有展柜底部結構沒有照明設計，要提升展柜的照明品質存在難度，需要對展品底部進行有效補光。我們重新考慮照明方案，趨利避害，如新添附加件，增加一些可靈活操作的元素，重新設計照明與展柜一體化結構件。在保障正常展出、不移動展品的情況下進行改造，主要設計了三套方案(圖11)：方案一，以四面中心柜為主的設計，解決了四面柜內部光效衰減與照明設備損壞問題，在原有照明設備無法實現理想效果的前提下，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；方案二，以沿墻三面柜為主進行設計，解決柜內光效衰減、光的色彩不一致，以及照明設備損壞等問題，在不改變舊展柜整體結構的前提下，新結構件是利用原舊展柜的點光源凹槽結構開孔進行安裝，既方法靈活，又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；方案三，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，新結構件的設計可以靈活拆裝，根據龕柜的外觀尺寸來設計，采用碳鋼板經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[6]。

圖11 前期改造三個設計方案Fig.11 Three design schemes for preliminary renovation

后期工作中，我們利用所征集的光源，開展了提升展覽藝術效果的研究計劃，所征集光源可以靈活變焦，選擇3 000 K色溫也適合目前展廳環境，所選功率適用于展廳層高。通過現場調試，可以滿足我們對展覽空間提升藝術效果的需求，所做研究工作也是針對新改陳服務，可以直觀感受預期光環境效果，并多維了解各廠家產品質量，尋找差異與不足，便于日后撰寫技術文件，淘汰落后產品。我們從空間節奏、展品質感、滿足觀賞舒適性三個方面改善光環境。同時，對大體量展品局部進行柜外補光，以滿足空間節奏和展示效果的需求。具體做了6個方面設計：1)以突出重點展品，增強光環境藝術氛圍為目標；2)以還原展品材質的真實色澤、增強舒適觀賞美感為方向；3)突出文物展品的展示效果，以吸引觀眾的目光為目的；4)控制觀眾參觀的節奏，以提高展品的細節呈現為目的；5)以還原展品歷史真實感、去除或規避雜光為要務；6)以增強展品色彩豐富性和細節觀賞效果為任務。前后改造比對效果如圖12所示。

在提高展覽藝術效果的同時，另一個重要任務是采集數據。我們主要參考《美術館光環境評價方法》(WH/T 94—2021)[7]，該標準正逐步應用到美術館和類似美術館展示內容的博物館光環境評估與施工驗收之中，為我們積累了寶貴的經驗。此外，考慮該標準主要適用于美術館領域，與歷史類博物館應用范圍不同，我們對該標準進一步做了拓展，如采集方法和評估指標都增加了內容，使研究工作更加嚴謹細致，為今后我們承擔 “博物館評估標準”提前做好準備。

從圖13和表3測試結果中可以看出，改造后的現場視覺效果有明顯提升，各項技術指標明顯好于改造前的各項參數。我們運用了恰當的照度與環境對比，突出表現了展品立體效果；另外，顯色指標的提高、色容差指標的降低，可以讓展品的材質感更加趨于真實。另外，我們略微提高了色溫，不僅可以讓展品更好地融入到光環境中，還可以凸顯展品，適度的冷暖差異和色澤變化讓展品表現更加鮮活。

圖13 安濟橋石欄板展示效果比對Fig.13 Comparison of the “AnJiQiao Shilanban” display effect

表3 測試數據比對Table 3 Comparison of testing data

4 研究工作的意義與思考

“古代中國”基本陳列對國家博物館至關重要，對全國博物館、美術館來說也有深遠影響，不僅展品類型豐富，而且展品珍貴程度最高，是匯聚我國文物最多的殿堂之一。如何讓這批珍貴文物在改陳設計中重新煥發精神和光芒，始終是我們研究工作的重要任務。我們在做各項研究工作中，本著有利于降低改造成本，盡可能查找應用問題以規避風險，采用科學而嚴謹的研究方法，為今后基本陳列改陳和博物館評估標準制定提供數據支撐和實踐的范例。另外，我們通過遴選各廠家燈具產品進行實驗，可以提前熟悉各品牌產品的性能和質量，對廠家供貨速度與后期服務能力進行摸底，為高效快捷地判斷優質產品打下堅實基礎。此外，我們實驗用市面上一些博物館、美術館主流產品，通過數據比對和產品安裝，可以尋找產品質量之間的差異，發現應用問題，我們反饋給企業的技術報告，對各企業之間彼此了解技術水平有所幫助，為企業提高行業服務水平貢獻博物館人的智慧和力量。

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