建築燈光設計Sage Russell 2012原著 永續社編譯www.epa.url.tw
Contents
第一部分：光的基本原理
第1章 設計思路
第2章 光的力量和作用
第3章 光照少，衝擊力大
第4章 在層中添加燈光
第5章 光的物理基礎
第6章 視覺生理學
第7章 光源的顏色學
第8章 電光源
第二部分：設計燈光
第9章 光的紋理
第10章 光的形狀
第11章 光源位置
第12章 黑暗中的建築之光
第13章 發展照明理念
第14章 光中概念的捷徑
第15章 起作用的照明
第16章 用日光設計
第17章 圖形工具：渲染和光照貼圖
第18章 照明裝置和測量
第19章 瞭解照度級別
第20章 照明計算
第三部分：可交付成果
第21章 解讀製造商的文獻和燈具切割單
第22章 選擇燈具：基本族
第23章 開關、調光和控制系統
第24章 初步照明佈局“紅線”
第25章 燈具一覽表和切割板
第26章 照明平面圖
第27章 住宅區照明佈置圖
第28章 商業空間照明佈局
第29章 普通照明詳圖
第30章 日光和電燈集成詳圖
第四部分：最終設計思路
照明設計的基本過程
綠色設計與可持續發展
以全新的眼光設計
附錄
附錄A照明術語表
附錄B專業組織和機構
附錄C照明用描述性詞語
附錄D貢獻者和製造商名錄
前言
光是設計師真正的媒介。它是我們所擁有的最強大的工具之一，可以改變我們對周圍環境的感知和體驗。光與形式、尺度和材料一樣，是空間設計的一種可控工具。光轉化了視覺，正是視覺給了我們大量的經驗。
這本書提供了一個獨特的培訓，使設計與光直觀的視覺過程，可以提供一個全新的欣賞能力的架構和設計。在這裡，我們將找到一個開發設計思想的程式和翻譯這些思想的視覺化工具。有了這種理解力的設計師將受到啟發，並通過照明設計的創造性應用豐富設計環境。
這些知識是為建築師，景觀設計師，室內設計師，規劃師和照明設計師的願望，以發展直覺和信心的設計與光。正是這些人負責將組織和情感體驗帶到我們每天互動的環境中。在這本書中提出的概念和過程是打算立即有用的任何設計師誰想包括光作為盟友在設計。
我撰寫這本書的目的是向那些準備充分利用這本書的人提供資訊。通常，那些最有機會將設計的光應用到最大效果的人被剝奪了必要的知識。因此，照明決策往往被擱置一邊，錯過了強大的設計機會。
不管讀者目前對照明設計的熟悉程度如何，這本書將提供一個更加有意義的理解光在設計環境中的作用。在這些網頁中，你將發現創造性的程式和圖形技術，以產生和交流照明設計概念。由此產生的直覺和工具集將幫助讀者作出照明設計的信心和喜悅的決定。我的目的不是創造技術“照明超級專家”，而是提供創造性的信心和對光的力量和效果的熟悉，這將證明是有用的任何數量的支援技術知識。
我希望能讓那些有機會用光來設計的人充滿信心地前進，宣稱光是一種設計工具，並用它為他們的設計增加影響和意義。
Sage Russell, 2012
第一部分 光的基本原理
設計思考
“從本質上講，我們都是設計師”
在我們繼續討論如何在設計環境中應用光之前，我們必須先看看我們是如何考慮設計的，以及我們是如何想出點子的。我們必須鞏固我們的創作過程。作為設計師，我們是創意人。這是我們的本性；這是人們對我們的期望，也是我們的客戶對我們的要求。我們從事的是產生想法。這項任務似乎很容易，因為人類天生就有創造力。然而，有一種不幸的傾向，這種精神在某些人身上被扼殺，在另一些人身上得到培育。在某些時候，通常是在童年時期，一個人被告知也許他/她“只是不具有藝術性”或“不是一個有創造力的人”。在所有情況下，這種說法都是錯誤的。創造力是人的本性。當我們稱自己為設計師時，我們是在告訴世界，我們已經決定培養創造力，致力於創意的培養。
有兩個過程對任何人追求他們的頭腦的創造性能力是無價的：共同的“腦力激盪”和逆向工程設計的過程。
腦力激盪
腦力激盪是最有價值的過程之一，“創意人”可以參與其中。這是一個簡單的過程，寫下任何和所有的想法時，想到了一個具體的主題或挑戰。腦力激盪只有一個基本規則：腦力激盪沒有錯誤的答案。這個簡單的規則很好地轉化為創造力和設計，因為在設計中沒有錯誤的答案，簡單的想法和可能性比其他人更合適。設計師不能太執著於一個看似好的主意。在設計的過程中，由於許多原因，想法被擊落，設計師必須有一個充滿其他想法等待表達的頭腦。
對於一個設計師來說，腦力激盪是一種自由的召喚和培養任何和所有的想法在腦海中出現的具體的設計挑戰。這些想法是特定設計師的背景、教育、過去的經驗、價值觀、靈感來源和設計信念的產物。這些想法和設計師一樣都是獨立的，正是這種獨特性迫使人們尋找設計師的想法和解決方案。
腦力激盪的必要的第一步是把這些想法都寫下來。創建一個想法的清單或圖表可以讓他們從頭腦中脫穎而出，寫在紙上。清空大腦會為更多的想法創造空間發芽，防止相同的想法在頭腦中迴圈和混亂。記下這些想法也會產生永久性的記錄，這樣就不會在大腦的黑暗通道中丟失任何想法。
圖1.1 一個簡單的書面清單主題和單詞出現在腦海中的具體主題。在這個例子中，突出的“大創意”被圈出。
圖1.2 氣泡圖顯示了想法之間的關係。
腦力激盪的結果證明我們都有好主意。專心致志的設計師只不過是更勤奮地培養創意，把它們寫下來，交流它們，並跟蹤它們。如果我們不允許自己的自由統治去召喚思想，並把它們寫在紙上，這些思想就會永遠消失，成為自我審查和自我批評的強大力量的受害者。可以說，在設計的土地上，不乏懷疑論者和批評家告訴我們，我們的想法太異想天開，太昂貴，太耗時，或不切實際。如果我們期望這種思想的提煉將來自外部力量，那麼很明顯，我們不需要對其進行內部批評。因此，我們繼續前進，以最快的速度寫下想法、概念和解決方案，因為我們知道，通過設計的發展過程，最好的想法會上升到最高點。
這個過程的回報是有信心提出想法而不害怕被拒絕。當我們知道我們有一長串的好主意的書面清單，以及一個可以隨意想出新點子的大腦，那麼當我們與其他人一起參與提煉這些想法的過程時，我們的效率就會大大提高。當我們的想法被認為不合適時，我們既不沮喪也不沮喪。我們認為批評是一種挑戰，而不是威脅。這種對回饋的歡迎和“厚臉皮”是一個熟練設計師最有價值的特徵之一。
養成腦力激盪的習慣，培養創造性的生產力和靈活性，這是設計師信心和技能的基礎。
從設計到逆向工程
逆向工程的過程正如其名稱所示。它是一種解剖某物以發現是什麼使它起作用的工具。舉個例子，一個吉他製作者把一把漂亮的原聲吉他拆開，以確定吉他是如何獲得木質的，微空洞的聲音的。經解剖，發現聲音是由稀有蘇門答臘柚木貼面粘在裡面的產物。吉他製造商現在可以結合這個簡單的功能，在未來的任何時候，只要同樣的聲音是需要的。你可能會問，這個軼事是如何應用于設計思維的？答案就在於這樣一種信念：作為在建築環境領域工作的設計師，我們有責任設計出能夠強迫互動和激發情感的空間。除了我們設計的空間的基本功能外，我們最關心的是人們的感受，以及他們的行為和與我們設計的互動。
我們每天都在體驗設計環境和周圍的自然世界，因此每天都有機會對設計進行逆向工程。作為設計師，我們能做的就是花時間去識別我們在環境中的感受，以及工作中是什麼讓我們有這種感覺。以這種方式剖析我們的經歷有三個不同的步驟：
第一步：體驗生活
去一些地方，見見一些人，讓自己盡可能多地參與其中。這種行為實際上是生活的副產品，可以肯定地說，幾乎每個人都是通過每天離開家來做到這一點的。
第二步：評估情緒影響
這一步需要更多的投入。它是一種在特定的情況或環境中評估你的感受或情緒狀態的練習。我們認為詩人、藝術家和哲學家擁有這種技巧。評估一個人的感受並不是自然而然的，當然也有人在日常生活中從不停下來意識到環境是如何影響他們的。
第三步：找出導致情緒效應的機制
這一步需要花時間來確定是什麼情況或環境導致了我們正在經歷的情緒反應。這是一個只有少數人參與的精神步驟。
這種思考過程的一個例子可能如下所示：
任何人都可以站在樹林裡一條緩慢流動的小溪邊上。
一個開明的人可能會花時間去意識到和平、平靜、寧靜以及與自然的聯繫。
正是設計師花時間認識到，這些感覺是風吹拂蘆葦沙沙作響、陽光在水面上閃爍閃爍、以及綠色、棕色和黃色的泥土色調的產物。
有了這種意識，當設計師被要求創造一個平靜，寧靜和和平的環境時，他或她知道土色調，自然材料，和特定品質的光影將提供所需的情感反應。
這些要素不需要逐字翻譯，但瞭解它們將使我們更接近一個具有深度、背景和持久性的設計解決方案。
為了實踐這個過程，我們可以採取任何一個圖像，歌曲，或電影，並解剖它，以找出它的工作原理。在音樂、藝術和電影中，任何事情都不是偶然發生的，每一種成分都會產生特定的效果。
看一部喜歡的電影或聽一首最喜歡的歌。然後通過研究來識別這些情緒的機制，並識別這些情緒。顯而易見的是，光的數量和品質在我們如何想像環境中起著主導作用。
試試這個：
當你在腦海中體驗到一件藝術或設計時，就在一張紙上畫一張圖表。在文章的左邊，開始一個題為“情感和感覺”的專欄，在這一列中填入與設計相關的許多可識別的感覺。在這篇文章的右邊，開始一個題為“機制負責”的專欄，花點時間找出是什麼特定的成分對情緒和感覺負責。是觀點還是觀點？是音調、節奏還是節拍？它是一種特定的顏色、質地還是光質？識別這些成分可以讓設計師走上一條道路，讓他/她在自己的設計中創造出一種可預見的效果。
圖1.4 剖析一個環境會給你一個特定的成分，供日後用來創造類似的情感體驗。
如果我們能養成對周圍世界進行逆向工程的習慣，我們就能很快磨練自己作為創造性思想者和設計師的技能。一旦我們花時間去識別在環境中產生某種感覺的機制，我們就可以利用這些機制在我們自己的設計中創造同樣的效果。通過這種方式，設計師建立了一個不斷增長的工具箱，其中包括技術和成分，可以用來獲得可預測的效果。設計師有能力將環境的感受轉化為可注入任何環境中的有形、觸感成分。
當我們繼續討論我們可以用光來鼓勵的具體細微差別和效果時，讓我們把這兩個工具作為我們日常設計過程的一部分。我們培養和表達照明設計理念的技巧是非常具體的，但讓我們始終利用這些基本技能。設計首先要有能力在不自責的情況下構思，並不斷致力於找出為什麼我們最喜歡的環境是這樣工作的。如果我們能把這些工具作為習慣來使用，我們將更好地準備好提供人們期望我們不斷湧現的想法和概念。
第2章 光的力量和作用
因為我們的歷程是用光來豐富和加強我們的設計，我們首先要花一些時間來弄清楚為什麼光是創造情感和改變我們對周圍世界的感知的有用工具。有一個灌輸是必需的，以便我們帶著對光的力量影響設計的永恆信念前進。
為什麼我們探討光
在建築環境中，可以合理地說，我們的大多數體驗都是視覺的。聲音、嗅覺和觸覺當然扮演著不同的角色，但是大多數人依靠視覺來傳遞大量的資訊。
視覺本質上是光的產物。它是光的創造，光的反射，最終，我們的視覺系統吸收和轉換光的結果。邏輯告訴我們，如果我們想最大限度地控制設計環境，我們必須與光親密接觸，並學會讓它成為我們翻譯設計的盟友。
光可以迅速有力地改變我們設計空間的外觀和情感效果。設計師可以花費任何時間來優化空間的佈局、空間的比例、空間的材質和飾面。不過，只需幾筆簡單的筆劃，就可以應用燈光來真正增強或完全破壞所需的效果。一個設計師可能會設想一個冥想小屋，它是用竹板和天然的河石地板做成的。小屋可能有沉重的深色木材傢俱和上油的青銅硬體和口音。儘管我們付出了很大的努力和對細節的關注，但通過安裝紅色閃光燈和迪斯可球，我們可以在一瞬間改變情感效果。當然，這是一個極端的例子，但這一點是有效的：如果一個人想改變一個空間的氣氛，就改變燈光。如果要更改空間的比例，請更改照明。如果你想改變空間的顏色，那就改變燈光。一旦你意識到有多少方面可以照亮，你就開始明白它是一種高效、有效、強大的方法來完成設計目標。
只要對光的顏色、強度和紋理有一個基本的瞭解，設計師就可以瞭解哪些類型的光可以支援，哪些類型的燈光會影響專案的設計目標。
超越開與關：光的三個基本方面
光遠比我們所認為的要多，它應該得到任何設計媒介的呵護。正如設計師在決定顏色和材料的細微差別一樣，他/她也必須在決定光線時謹慎。光可以控制到比通常認為的更高的程度。為了充分利用光，我們必須定義我們可以控制的光。為了做出一個經過深思熟慮的照明決策，必須解決一些特性。添加到環境中的每一塊光都應該根據三個基本屬性來考慮：強度、顏色和紋理。
光強度：光明與黑暗
強度是光的最明顯和最容易理解的方面。這是一個超越簡單的開或關的步驟：這光是暗的，還是亮的？我們傾向於將低光照與更放鬆、更私密的個人環境聯繫在一起。我們將更高的光照水準轉化為更無害、更公開、更活躍和更具活力。低光照的環境通常會鼓勵你逗留和放鬆。較高的光照強度可以刺激活動和運動。
圖2.1 更高的光照水準（左）轉化為一種暴露的、公眾的感覺。低光照（右）意味著平靜和隱私。
淺色：溫暖與涼爽
有許多方法可以改變我們光源的顏色，既微妙又明顯。光源可以表現出各種不同的色溫，無論是暖的還是冷的，都是中性的輕微變化。我們的光源也可以修改，以顯示非常飽和，生動的顏色。這些顏色對情緒有不同的影響，這取決於一個人的經歷、文化和條件。顏色和色溫可以決定一個人在環境中逗留是否足夠舒適，或者他/她是否被趕走。顏色會立即影響情緒和心境。溫暖的燈光顏色；黃色和紅色，往往會引起冷靜、放鬆和行動節奏減慢。冷色；藍色和綠色，往往會引起活躍和警覺。明顯飽和的顏色被用於高級設計，主題環境，以創造視覺興趣和獨特的情感體驗。
圖2.2暖光（左）和冷光（右）應該選擇的方式，他們揭示的顏色和材料在一個空間，以及所需的情緒。
光紋理：定向與漫反射
紋理也許是光的最不被理解或考慮的方面。我們引入空間的光線的質感對整體感覺和功能有著戲劇性的影響。當我們談到光的質感時，我們指的是光從一個光源發出的物理方式。在光譜的一端，我們有柔和的，均勻的，漫射光，這通常是包含擴散材料的燈具的產物。在光譜的另一端，我們有刺眼的、定向的光，這是燈具的產物，這些燈具使用精確的反射器和透鏡，在特定的方向傳遞光線。想想一個平均發光的球體（漫反射）和定向聚光燈（定向）。
圖2.4 漫反射光（左）減少陰影，鼓勵長期視覺舒適。平行光（右）產生對比和視覺興趣。
一旦我們擴展我們的思維來認識到這三個特性，我們就開始對決策的深度有了一個初步的瞭解，這是確保我們添加到空間中的光朝著我們的設計目標努力所必需的。
當我們回到設計師負責鼓勵情感的概念時，我們可以開始看到，對於每一種可以描述的情感，都有相應的光強度、光顏色和光紋理，成功地激發了這種情感。當我們想要創造一個放鬆、平靜、舒緩的環境時，我們會採用較低的光照水準、更溫暖的光顏色和更多的漫反射光源。當我們在設計更具活力、更活躍、更具生產力的空間時，我們會採用更高的光照水準、更冷的光線和更具方向性的光源。我們將要添加到光的知識中的大部分內容都是圍繞著清晰的照明決定來展開的，這些決定是為了鼓勵對我們所添加的光進行更深入的思考。通過這種方式，我們在設計中充分利用了光的潛力。
在整個設計過程中做出照明決策
在我們最喜歡的格言之一“在設計過程的每一步都做出照明設計決策”的框架內應用時，制定照明決策的明確方法是最有效的。建築師和設計師經常“在黑暗中設計”。他們常常走上“設計、設計、設計”的道路，一旦空間完全“設計”，那麼它就會“點亮”
在本文中實現的思想過程幾乎相反。一個設計師應該尋找每一個機會來思考如何在設計中使用光。光當然可以“應用”到一個已經設計好的空間，但其結果永遠不會達到偉大的水準，當光被整合到一個項目的每一步的方式。為了使設計向偉大過渡，必須在每個重要的設計關頭考慮照明。我們欣賞的偉大的設計項目來自各個領域的品味和風格，但他們有一個共同點，那就是深思熟慮的照明整合。
對於每一個設計決策，都有一個照明決策可以支持或侵蝕設計.
設計師對光線的適應度越高，就越有可能在決策過程中自動考慮光線。對於每一個形式決定，比例決定，材料決定和顏色決定，有一個免費的照明決定。如果這些照明決策是通過設計過程做出的，那麼結果就是設計的深度，而光照在一個完全設計的項目上是無法獲得的。
人類如何利用光
為了使我們對光的重要性有所瞭解，我們可以解釋一下人類對光的反應和反應。一旦我們認識到我們如何在日常生活中使用光，我們就可以開始通過我們的照明決定產生非常複雜的效果。因為我們與光的長期關係，它有能力影響我們的潛意識的方式，其他媒介無法。正是這種潛意識的關係為我們提供了最強大的照明工具。當我們考慮人類花了多長時間來體驗光的時候，我們可以開始欣賞光的所有利用方式，而不僅僅是“看”
重要的是要認識到，在我們地球上的絕大多數歷史中，我們作為人類，已經習慣了太陽作為我們的主要光源。在它所有的化身-日出，日落，正午，陰影和漫射-太陽負責我們對光的大部分反應。這種關係解釋了為什麼我們依賴環境中的光線品質來告知我們的行為線索。
光與心情
我們有意無意地依靠光來告訴我們活動的程度和我們應該帶進空間的情緒類型。這些影響可能與我們一天中不同時間的光質以及不同季節的光質有關。如前所述，我們都對有助於活動和興奮的光以及鼓勵平靜和放鬆的光有著天生的理解。這些光的性質可以擴展到鼓勵悲傷和憂鬱或快樂和快樂的情緒。人類依靠光來通知他們一天中的時間，因此，他們的情緒和活動應該隨之而來。光質可以讓我們想起值得慶祝的季節或需要努力和勤奮的季節。對於光的特定波長（顏色）如何影響我們的健康以及光線不足如何對我們的生理產生負面影響，有著廣泛的研究。所有這些主題都成為實現現代電光源和利用日光的關鍵。
光的引導
通過經驗和條件反射，人類也發展出我們直接從光中獲得的運動和位置反應。我們用光來指導我們去哪裡，朝什麼方向走，走什麼路。我們通過觀察太陽光的角度和強度來告訴我們地理位置。設計師可以增加亮度來定義人們所屬的區域，然後在那些不屬於的區域留下黑暗。光的顏色可以作為停止或前進的提示。閃光燈可以用來吸引注意力或警告人們離開。這些效應都依賴於前面討論過的光的可控方面。為了利用這些強大的反應，設計師還必須考慮特定的形狀、特定的圖案和特定的光的運動。
對光的吸引力：向光性
人類對光最強烈的反應是最簡單的：它是人類對光和光照空間的基本吸引力。就像飛蛾撲火，我們朝著明亮的地方飄移。這種無意識的欲望是重要的，因為它是本能的。它不同於我們對許多其他設計項目的反應，這些元素是品味、潮流或喜好的產物。我們被告知人類對光的親和力是一種生存機制。這種本能有一個名字：我們稱之為趨光性（拉丁語中的光吸引）。這種原始的反應意味著，在最基本的設計層面上，只要把光線放在正確的位置，我們就可以幫助引導人們的體驗之路，並鼓勵他們與空間的互動。我們將使用的許多照明效果都依賴于人類行為的一個簡單前提。
圖2.5 當正確使用時，明亮的表面有助於使尋路更直觀。
為了理解利用光吸引人們並引導他們的經驗的有效性，研究人類為什麼會產生這種反應是很有幫助的。在一個非常基本的層面上，它是關於視覺的。人類的視覺系統對光的轉換非常精細。俗話說，一幅畫勝過千言萬語。可以肯定地說，視覺是瞭解我們周圍世界最快的方式之一。正是因為這種依賴性，我們的大腦總是鼓勵我們去尋找有更多視覺資訊的區域，也就是說，明亮的區域。大腦相信我們看得越多，我們的生活體驗就會越好。毫無疑問，還有一種殘餘的信念，那就是我們看到的越多，我們就越有可能找到食物、庇護所、伴侶，也就越不可能被捕食者吃掉。
當我們研究光所特有的所有這些情感和行為效應時，我們會發現光不僅僅是足夠的數量。在建築和設計領域，我們可以做的遠不止是簡單地為空間添加光，這樣人們就可以發揮作用並執行視覺任務。
在這篇文章中，我們將要探索的知識是基於我們想要光在空間中做什麼的決定。
任何我們作為設計項目引入的東西都必須有存在的理由，所以我們通過識別光在環境中所起到的諸多好處來證明它的合理性。然後我們研究我們能控制的不同類型的光。然後，照明設計就變成了一個概念化的過程，即光應該在空間中完成什麼，以及如何以及在哪裡傳遞光。
第3章 光照少，衝擊力大
“一切都是為了妥善安置。”
有效照明設計最重要的意識是關注光線在哪裡傳遞。隨著我們對人類如何將光轉化為視覺和最終體驗的理解加深，我們會敏銳地意識到如何通過精心佈置光線來最大限度地提高我們設計的預期體驗。
可持續的設計和對資源的關注正日益成為建築和建築的優先事項。這一趨勢已經導致了重要的立法和法規的實施，這些法規控制了我們為電燈提供多少電。這種對消耗量的關注通常採取建議的形式，將光照水準應用於任務和環境。這些研究和指導方針對於特定視覺任務來說有多合適是很有用的，但是複雜空間的設計師可能要處理的不僅僅是視覺任務的表現。一些空間可以通過研究視覺任務（比如做手術或閱讀工作材料）並確定適合該任務的確切光線量來有效解決。一個關注整體體驗的設計師—一個空間的情緒、互動和視覺衝擊—必須採取更為全面的方法，包括在正確的表面上放置正確的強度、顏色和紋理，以創造最大的效果。
當我們小心地放置光線時，結果是一個更深刻的陳述，很可能是用較少的光創造出來的。
“特定光在特定表面上”的集中應用在光和人類色覺的關係，其中有4項基礎：
1.適應：適應明暗環境；
2.亮度：表面與周圍環境的對比度；
3.向光性：對光照表面和物體的吸引力；
4.垂直視野：傾向於看周圍而不是上方或下側。
依靠適應
適應是指人類視覺系統在不同光線下表現良好的能力。我們都經歷過等待我們的視覺系統從一個照明場景調整到另一個場景的現象。當我們從陽光明媚的停車場走到昏暗的電影院時，我們的眼睛和大腦一起工作，最大限度地增加進入我們視覺系統的光的數量。當我們從黑暗的劇院回到明亮的停車場時，我們的眼睛和大腦都在努力限制被轉換的光的數量。儘管在這兩種情況下，這一過程都需要時間，但最終，我們的眼睛和大腦會進行調整，以便在兩種情況下都能正常工作。在這兩個極端中，我們所面對的光照水準是完全不同的。在正午和月夜下，光照強度的變化大約是數萬。在這兩種情況下，我們都能閱讀一本書，這確實是一種生理學上的壯舉。
這種改編的設計意義對我們非常有利。因為我們的視覺系統一直在工作，以適應周圍的光線水準，所以我們可以推斷，當我們的視覺系統適應並“平衡”我們的體驗時，引入空間的過多光線會失去效果。因此，當我們的視覺系統發生變化以充分利用現有的光線時，我們很可能在許多空間中遠離光線。
這些空間的照明效果最為明顯。一個充滿平坦、均勻分佈的光線的房間，無論實際的光照水準如何，都會隨著視覺系統的適應而顯得非常相似。
適應還告訴我們，一個充滿了接收不同數量光的表面的空間將始終顯示出對比度，無論實際的光照水準是多少。
對比亮度
亮度是一個常用術語，用來描述我們日常環境中表面的光照效果。然而，亮度不是表面的絕對屬性。由於人類的視覺系統適應每一種光照環境，亮度是個體在特定光照條件下做出的主觀判斷。理解物體之間的對比是定義視覺並驅動我們判斷亮度的重要因素。我們的眼睛告訴我們一個物體從哪裡開始，另一個物體結束是因為物體反射的光不同。當我們讀一本書時，深色墨水比白紙反射的光少，我們可以分辨出書頁上字母的形狀，即使兩種材料接收到的光是相同的。當我們把更多的光照在書頁上時，白紙會反射更多的光，顯得更亮，而深色的文本仍然反射很少的光。另一個簡單的例子是任何房間的角落：由於兩個表面之間的對比，我們不可避免地可以分辨出一面牆與另一面牆的相交處。如果兩個相交的牆顯示相同的亮度，我們的感知將是一個連續的表面。當我們對視覺任務或強調的物件應用更高的亮度時，這是通過增加物件或材質之間的對比度來提高可見性的嘗試。物體不可見僅僅是因為它們有光線投射到它們身上；它們之所以“可見”是因為它們反射的光與周圍環境不同。
利用向光性引起注意
正如在中所討論的，向光性是一種理解，即人類被光吸引是出於本能。這種簡單的本能可以用來吸引人們對我們希望人們互動的表面和空間的注意。向光性表明，儘管有條件和期望，在一個充滿了細部傢俱、複雜地板、牆面覆蓋物和瓷磚馬賽克的房間裡，不經意的觀察者首先會注意到的是角落裡發光的陰影檯燈。有了這種理解，我們意識到我們可以預見地控制觀眾的注意力被吸引到我們設計的空間。向光性決定了觀察者的眼睛將從最亮的表面移動到下一個最亮的表面。這意味著，我們通常可以通過簡單地將注意力吸引到幾個大而明亮的表面上，來說服觀察者一個空間是明亮的。
垂直表面照明
我們所依賴的人類感知的第三個工具是這樣一個前提：人類的視覺系統被設計用來轉換環境中表面反射的光。眼睛不能對直接來自光源的高水準光做太多的工作。因此，對空間亮度的感知更多地與從周圍表面探測到的光有關，而不是與光源的亮度有關。這一概念以聚光燈下的舞臺表演者為例。這個人身上有大量的光線投射到他/她身上，但他/她仍然覺得自己處於黑暗之中。另一個例子是一個簡單的房間，中間有一個發光的吊燈。枝形吊燈可能會吸引人們的注意，但並不一定會讓空間感覺明亮。
因為我們是直立的，站立的生物，我們依靠從構成我們周圍環境的垂直表面反射的光來定義我們的周邊視覺。在我們大多數日常活動中，我們的視野都集中在眼前。即使當我們環顧四周，我們也在利用周圍環境的垂直表面來定義我們的環境。禁閉或自由的感覺和整體的光線品質是由我們周圍的牆壁、水準天花板和天空條件決定的。我們只需要在我們周圍的道路上立即照亮我們的安全，所以我們只需要立即照亮前方的道路。
人類不會根據周圍地面的光照水準來定義亮度，也不會通過直接聚焦在他們身上的光來定義亮度。作為一種直立的、移動的生物，人類自然會把注意力集中在周圍直立、反射的表面上，以此來定義他們對環境的印象。如果目標是創造一個明亮的印象，光應用於垂直環境比光直接照射在觀察者身上要有效得多。
圖3.1 與應用于水準表面（右）的相同數量的光相比，應用於垂直表面（左）的光增加了對亮度的感知。
我們照明策略概述
視覺系統將適應最大限度地利用低光照，並減輕過多的光線。
亮度是基於相鄰表面之間對比度的主觀判斷.
人類本能地被明亮的表面、區域和物體所吸引.
人類從他們周圍的垂直表面獲得亮度的定義.
人類感知的這四個要素一起工作，為我們如何有目的地將光放置到我們的環境中奠定基礎。
有了這個基礎，我們的設計方法就變成了一個研究如何通過將光引導到一些特定的表面來創造最大效果。這種方法從識別對光最敏感的表面開始。我們在哪裡可以創造出光明的目標來吸引人們通過空間？我們在哪裡可以通過照亮垂直表面和物體來增強對亮度的感知？我們在哪裡可以依靠光線的對比度來創造視覺趣味呢？通過回答這些問題，我們將通過在特定的表面上繪製特定的光線來創建動態的、視覺上有趣的空間，從而實現空間的照明設計目標。這種照明方式與提供均勻的光線來定義空間正好相反。
為了適應光線的具體位置，許多可供設計師使用的照明工具都是獨立的、建築上集成的燈具，它們將聚焦池或光平面傳送到特定的表面上。通過使用這些隱藏的、定向的光源，我們將我們的環境定義為一組被照亮的表面，而不是一組過於明亮的光源或一個具有一般均勻亮度的平坦區域。
因為我們花了太多時間在辦公室和教室裡，而這些辦公室和教室的光線通常是均勻的，所以我們認為這種設計是正確或安全的照明方式。然而，當我們學會清晰地表達我們的照明目標時，很明顯，空間被這些均勻的光照水準所處理的唯一原因是，人們可以想像地坐在任何地方，長時間地執行視覺任務。正因為如此，我們開始實踐時就明白光是我們的媒介，或者更準確地說，光的表面是我們的媒介。這種設計特定光線的簡單構造方法將指導我們的所有設計。
照明設計的兩步基本程式
我們將採用照明設計的兩步程式來定義照明理解的提高：首先是照明細節，其次是增強環境。
第一步：先瞭解細節
這一步依賴於花時間來識別我們想把光線放在哪裡。我們首先確定的任務，口音和局部視覺效果，是我們的設計不可或缺的。我們想像自己有能力把光“畫”到這些表面上，就好像用畫筆或噴霧器一樣。
圖3.2 一個沒有照明的空間（左），在它的表面（右）上有精神上的光。
圖3.3 燈光效果的外觀（左），添加環境元素後的效果（右）。
在照亮這些特定的表面之後，我們退一步，看看我們設計的空間的整體照明效果；我們根據我們的專案或空間特定的設計目標評估效果，例如舒適性、一致性、對比度和視覺興趣。我們直接照射到特定表面上的每一片光不僅照亮了預期的表面，而且繼續相互反射—也就是說：從一個表面反射到另一個表面—以增加均勻性的二次“發光”。理解這種“相互影響”對於視覺化我們如何在我們的空間中一次一個成分地構建光是至關重要的。
第二步：增加氛圍或感知亮度
只有在我們評估了特定表面照明的整體效果之後，我們才能確定我們的空間是否需要補充照明來引入不同的空間氛圍。如果我們確定需要更全面地感知亮度，我們現在知道光照在最可見和最欣賞的表面；垂直表面將最有效地實現這一目標。
你不能點亮空氣
這兩個步驟與第一次用均勻光“填充”一個空間的想法形成了鮮明的對比，然後試圖通過附加的重音來創建視覺感興趣的元素。我們對適應的討論提醒我們，視覺是基於對比度，而不是絕對亮度。我們辨別細節，不是看物體上有多少光，而是從一個物體或表面與另一個物體或表面之間的對比。無論實際測量的光照水準如何，一座比它背後的牆亮一倍的雕像都會吸引我們的注意力。因此，如果我們先用光來填滿我們的空間，我們最終會浪費更多的光，試圖在已經明亮的空間中繪製表面和物體。如果我們先識別並在特定的表面和物體上繪製光線，我們就能成功地創造出我們想要的對比度，從而產生“視覺興趣”和亮度。當我們用額外的“填充”或“環境”光來增強我們的設計時，這種對比將保持不變。
圖3.5 當均勻地添加燈光時，2:1的強調比（左）和感知到的亮度保持不變（右）。只有當對比度差增大時（見下圖），視覺興趣才會增強。
當這兩個步驟被實施時，結果是一個充滿情感衝擊、吸引人的視覺興趣和邏輯的設計空間。我們創造出真正鼓勵互動的設計。這種邏輯甚至可以證明對我們開放的辦公空間和教室也是有用的，但在我們的高設計互動環境中，視覺衝擊和情感效果是主要的程式，因此非常有效。
這一程式的神奇之處在於它不需要瞭解照明產品和技術。它不使用計算或光照測量。以這種方式照明只是一種視角和理解的改變，這將使人們能夠更好地評估照明效果並更好地定義空間的照明需求。
我們將在這個過程的基礎上引入一個系統來確定光線的歸屬並闡明照明目標。這個簡單的，兩步的過程首先是照亮細節，然後是增加氛圍，這仍然是基礎。
第四章 光的多層次考量
與設計任何東西一樣，照明設計並不像人們想相信的那樣是一種自發的工藝。更像是一個藝術和突然的設計，更像是一個很好的設計和程式。作為關注光的設計師，我們希望通過擴大我們的可能性來豐富我們的工藝，為偉大的創意創造空間。“形式服從功能”這句格言在照明設計中和在任何設計學科中都是一樣正確的。真正掌握照明就是為我們為什麼要給空間添加光而建立理由。設計必須有存在的理由，而要創造好的設計機會，我們就要詳細闡述照明要“被” 添加的原因
我們之前談到了在整個建築和室內設計過程中做出照明決策的重要心理實踐。為了實現這一目標，我們將給自己盡可能多的機會停下來，以全新的眼光審視我們的設計。如果我們打破照明設計過程，一次只關注光的一個方面，我們就有更多的機會去思考可以用來支援我們的設計目標的具體燈光片段。
設計的美之一就是沒有“錯誤”的答案，簡單地說就是沒有經過深思熟慮的想法。如果我們把自己的想法研究得足夠長一段時間，偉大的思想一定會達到頂峰。偉大的照明是在設計過程的許多步驟中評估設計需求的產物。糟糕的照明通常是照明設計理念在專案結束時一次性應用的結果。
為了真正感受到光整合的重要性，我們只需要想像光在改變空間效果時的強大程度。建築的意境往往是微妙的，光線可以對設計產生迅速而有力的影響。我們必須敏銳地意識到光最能實現什麼樣的設計目標，以及光在我們所設計的環境中應承擔的責任。
為了達到這些目的，我們將實施的照明程式是一種闡明我們為空間添加光的原因的方法，並分別解決每個原因。這個過程已經被改進，並在這裡作為一個在五個不同的層中添加光的系統
光照設計的五個層次
第一層：燈光設計體驗
用光來創造目標，路徑和目的地來鼓勵流動和運動
第二層：照明來定義氣氛和氛圍
增加強度、顏色和質感，激發情感，鼓勵在空間中具體使用
第三層：照明以強調物件
通過使有趣的物體更加突出，創造出吸引注意力和鼓勵互動的光線。
第四層：用燈光來展示建築和造型空間
將光線應用於空間的特徵和細節，以增強空間效果並揭示結構和形式的力學原理
第五層：功能照明。
將光線應用於任務區域，以適應空間的基本功能“一次集中注意力和思考一個層次”
在一個完美的世界裡，設計師有機會單獨觀察每一層，中間有一個心理停頓。對於一個照明設計師來說，理想的情況是在考慮照明解決方案之前就開始全神貫注於專案的計畫或“簡介”。下一步是圍繞自己的計畫，立面圖，圖表和效果圖來定義專案。然後，設計師開始為添加的光線創造創意，這可能會設計出穿過空間（第一層）的體驗。在用盡這些想法之後，設計師休息一下。然後，設計師回到設計中，考慮添加一些光線，這些光線有助於氣氛和環境（第二層）。整個過程就是這樣，設計時要有一個特定的目的，每次都要用新的眼光來看待這個項目。這個理想並不總是現實的，但是為了充分利用分層設計系統，每個步驟都應該單獨處理。
如果我們盯著一個設計好的空間，一下子想到“點亮它”，我們一定會想出基於實用性、習慣和恐懼的通用照明解決方案。功能是任何設計專案的首要目標，照明可以決定或破壞專案的功能。
就像廚師在整個烹飪過程中添加特定的配料和調味料一樣，將我們設計的光線層層應用給我們的設計深度並不是很明顯，如果我們試圖在設計過程的最後一步將所有這些想法都應用到設計過程中，肯定是不可能的。
這些層次將在這裡概述，以給人一種印象，即每一層可以完成多少任務。當我們繼續研究光的細微差別以及人類如何與之互動時，每一層的力量將變得顯而易見。有了層次系統來指導我們的思維過程，光照的想法來得容易而且有目的。我們的設計過程更加舒適，結果也更加確定。
這個系統是我所知道的唯一最好的工具，它可以讓任何專業水準的設計師掌握如何將光線添加到設計環境中。
第一層：燈光設計體驗
編舞就是指揮舞者的動作。在建築學中，我們發現自己有責任鼓勵人們在空間中流動，並按照特定的順序進行互動。因此，編排的應用程式只是決定我們希望觀眾如何通過我們的設計並與之交互。人類是嗜光的。我們本能地被明亮的表面和物體吸引。有了這些知識，我們利用光的力量潛意識地說服一個人，只要把光放在那個區域，就可以朝著這個區域移動。當我們想要鼓勵運動或流動時，我們可以求助於一些簡單的方法，比如指示牌和方向指示，或者我們可以依靠人類對光線的微妙但強大的吸引力。
這種做法很簡單，只需照亮我們希望人們走向的地方，留下我們希望他們遠離的黑暗地帶。以這種方式，我們使用照亮的終點或目標來推動人們通過一個空間。我們把燈光放在大廳的盡頭或建築物的入口處。我們點燃房間的另一端，點燃聚集區的咖啡桌。我們想辦法利用一個單一的，發光的表面來吸引人們的注意，我們可能已經照亮了整個道路。通過這種方式，編排注意力和流動是我們減少光線進入空間的方法之一。對於我們想要的每一個定向運動，我們確定了一個表面，當它被照亮時，它將鼓勵這種運動。當我們想引起注意並創建視覺層次結構時，我們會識別出我們可以照亮的特定物件來實現這個目標。當我們將這種特定的燈光佈置策略與我們對人類視覺直立性的認識相結合時，我們發現垂直的表面—牆壁、隔牆、傢俱和藝術特徵—是我們編排舞蹈的最有效的表面。突然間，我們發現我們的空間已經形成了視覺上的興趣，通過確定哪些特定的垂直面和中心元素來服務於我們的編排目標。雖然編舞規劃只是五層的一層，但一旦應用，我們已經有了一個直觀的自我引導和邏輯流程的空間。
圖4.1 光在垂直的表面和物體上是鼓勵人們朝著特定目標前進的有效手段。
第二層：照明來定義氣氛和氛圍
我們研究的第二層次是光在我們的空間中的應用，其唯一目的是改變觀看者的情緒狀態。很容易想像光是多麼容易改變空間的整體顏色、比例或紋理。我們首先確定我們想要在某個區域創造的氛圍，然後確定支持這種情緒的照明成分。添加光來影響情緒是對光的可控方面的研究，需要深思熟慮地做出決定。創建成功影響情緒的照明的一個簡單方法是根據我們之前確定的光的三個可控制屬性定義每個照明效果：
強度：暗淡與明亮。
顏色：暖色和冷色（或明顯的顏色）。
紋理：定向與漫反射。
當我們利用這種意識來為我們添加到空間中的每一塊光做出強度決定、顏色決定和紋理決定時，我們可以確定光線與我們想要創造的情緒是一致的。
這一層思想的目標是在一個房間或一個區域的基礎上定義專案，並描述我們希望每個空間的情緒和情感效果。一個好的做法是創建一個“情緒圖”，在專案的每個區域、空間或房間中標記預期的情緒。這張地圖可能會用諸如“舒適”、“刺耳”或“耀眼”等情感描述詞來描述空間。這些描述詞用來告訴我們關於光的三個可控屬性的決定，這些屬性是我們應用於空間的。
這些微妙的特徵必須為我們引入的每一片光都考慮到，以避免應用意外地與期望的情緒衝突的光。當我們注意到“冷”的來源不利於親密的居住環境時，我們只是在解決一個未經仔細考慮的方面（在本例中是色溫）。當我們遇到光在空間中與所期望的情感相悖的例子時，通常只有這三個可控制的方面（強度、顏色或紋理）中的一個被忽略了。因此，只要稍作改變，光就可以得到補救，對所期望的感覺作出積極的貢獻。
第二層次將給你機會，讓你對光的核心品質做出有意義的決定。它也會鼓勵你明確每個設計領域的具體意圖。
圖4.2.1 光的強度、顏色和質地可以極大地影響空間的氣氛。
圖4.2.2 光的強度、顏色和質地可以極大地影響空間的氣氛。
第三層：照明以強調物件
我們要處理的第三層次可以說是最直觀、最容易識別的。我們只是將光應用到已經有趣的物體和表面上，僅僅是為了讓那些東西更引人注目。人類的光致性是可以利用的，可以吸引人的運動，但它也是有效的小規模通過吸引視覺注意。通過在我們空間中的物體上放置不同形狀的光，我們創造了一種邏輯，它將指示觀察者的眼睛如何在單個空間的視覺景觀上移動。我們可以從一幅帶有口音的壁畫，到一盞水晶吊燈，再到一張佈置得很完美的餐桌，都可以在潛意識中找到一條視覺路徑。這種視覺興趣的組織鼓勵訪問者以特定的順序體驗環境，花時間與設計交互；一種小規模的編排。
.
當我們強調空間中的物體時，我們也在決定什麼樣的光線適合這個物體。這就需要瞭解我們設計中使用的材料，以及它們是否能更好地回應強調光的特定強度、顏色和紋理。如果我們對揭示紋理感興趣，我們希望在更陡的角度使用更多的定向光。如果我們想隱藏紋理，我們會使用更多的漫反射光源，使光線向多個方向散射。我們甚至應該思考我們投射到物體上的光的形狀。
當我們談到強調物體以創造視覺興趣和邏輯時，我們也在談論我們用來為空間增加焦點和閃光的裝飾性光源。裝飾掛件和壁燈可以作為自己的興趣點。
在強調物件上放置燈光是我們將光線聚焦到特定表面上的另一種方式，並減少在設計中創建視覺清晰度和功能所需的光線量。
圖4.3 不同的光點和形狀增加了現有物體和材料的興趣。
第4層：用燈光展示建築空間
在我們的系統中的第四層次照明解決了光，它定義、強調和表達了我們花時間設計到我們的空間中的建築形式和細節。視覺完全依賴於光，因此可以合理地說，沒有適當的光線應用，最偉大的建築概念和空間效果都會變得毫無意義。理解了光的力量，使空間擴大和縮小；使物體看起來更近或更遠，我們就有能力做出非常有影響的決定。揭示建築也要求我們思考我們正在創造的光的形狀。這也是一個思考光線從何而來的機會。使用光來強調建築決策有兩個原則：照明定義建築特徵和照明強調建築細節。
照明以定義空間特徵
影響建築觀感的第一步是決定一個房間的基礎上，我們希望如何考慮一個空間。我們必須決定我們是否想要一個讓人感到高大和開闊、封閉和親密、廣闊和廣闊的空間等等。在我們不遺餘力地把我們的邊界和物體以一種特殊的空間感的方式放置之後，我們可以將光線應用到適當的表面以增強所需的效果。
我們可以把光照到天花板上，以確定空間的高度。我們可以照亮一個空間的牆壁來顯示邊界，或者我們可以讓它們變暗以消除限制的感覺。將光線應用到一組特定的建築邊 界和表面上會產生明顯的空間影響。我們在決定如何對待每一個領域時，必須小心謹慎，有目的性。重要的是要認識到光的來源對人們如何感知空間以及他們在空間中的感受有著重要的影響。人類已經習慣於光從天上流到世界上的想法。建築照明工具的出現意味著我們可以超越期望，創造出從地面、牆壁、傢俱、任何我們選擇的物體或表面發出的光。
照明突出建築細節和特徵
揭示建築的第二個要素是識別有助於定義空間結構和邏輯的細微差別和建築特徵。我們正在尋找結構的運算式；定義空間的柱和拱腹，或定義形狀的凹洞、圍堰和頂點。這些建築特徵大多會從我們的計畫和草圖中跳出來。我們對待它們就像對待其他“可強調”的物件一樣。唯一的區別是，除了照明只是為了吸引人們的注意，我們是在幫助表達空間的形式和結構邏輯，以及空間是如何支撐的。
圖4.4 一些放置良好的光線為建築增添了空間和深度。
第5層：任務照明
我們的五層次中，我們討論的最後一層是我們為了執行視覺任務而引入空間的光。這些任務可以像閱讀文書一樣具體，也可以像在大廳裡導航一樣微妙。我們把這個思考過程留到最後，因為當我們應用光來處理前面所有的層時，光很可能會與我們的空間相互作用，為我們的視覺任務提供必要的光。如果我們考慮到
我們所有的其他層次的光，我們會有一個豐富的，動態的情感體驗。如果我們的設計不能適應我們的任務，我們可以增加額外的燈具或局部的任務照明。然而，如果我們忽略了更為空靈的層次，比如編舞和情緒，我們就不太可能重新獲得這些微妙的功能。
任務照明也碰巧有大量的先例和可用資訊來説明設計師確定什麼樣的光照水準適合具體任務。有很多圖表和表格的參考書，任何人都可以用來解決任務照明問題。
應該避免的是任務照明作為空間唯一考慮的照明類型。在一個好的設計方法中，它只是五個層次中的一個，並且是最後一個層。
我們將研究為任務提供照明的具體細節，因為它是空間功能的關鍵組成部分。但它決不能掩蓋其他層的思想和設計，這些層真正為我們的環境注入了獨特的體驗。
圖4.5 任務照明度應考慮視覺舒適度和性能。
要想對層系統感到舒適和自信，我們必須提醒自己，沒有一個層本身就是完整的解決方案。知道了這一點，我們就可以自由地去解決我們想要的光如何以及在哪裡。如果我們將每一層分離為一個獨特的思維過程，我們就可以退後一步，觀察我們的空間幾乎是一個經過深思熟慮的光在特定表面上的應用的集合。
這種方法的成功依賴於再次提醒我們自己，發光的表面是我們的媒介。我們通過這種分層方式添加的所有光元素都是畫在特定物件和建築元素上的光
此外，我們對感知的理解告訴我們，最有效地利用我們的照明資源是光應用於垂直表面和垂直強調的物體，我們放置在我們的設計空間。
如果我們花精力在正確的表面上設計出正確的光，那麼選擇如何傳遞光線的技術性更強的任務將更加容易，並且可以滿懷信心地執行。
第五章 光的基礎物理
當我們致力於將光融入我們的空間，並聲稱它是一種熟悉的媒介時，我們也致力於理解光是如何工作的。就我們的目的而言，我們將通過一個相對簡潔的定義，光是什麼，它如何與我們的環境表面相互作用，以及這如何影響我們對它的使用。從物理角度理解光將使我們有能力做出正確的設計決定，避免誤用光的危險和陷阱。
光是被稱為電磁輻射的一個更大的物理現象家族的一員。在我們的討論中，我們將簡單地稱之為“輻射”。輻射是我們日常生活中遇到的許多現象的原因。它一直在我們身邊。X射線、微波、無線電波甚至熱都是輻射的形式。“光”僅僅是我們決定用眼睛探測到的輻射類型的一個名稱。
像輻射一樣輕
輻射本質上是能量，因此，沒有品質，沒有顏色，沒有味道，沒有氣味。所有不同類型的輻射以同樣的速度在我們的星球和宇宙中傳播。我們稱這種速度為“光速”，但實際上它是每種輻射的速度。光正好是我們最喜歡的類型。
一種形式的輻射與另一種形式的唯一區別在於輻射在傳播時振動的速度。因此，我們所看到的光與用於烹飪的微波不同，只是在它穿越太空時振動的速度有多快。因為這種振動率是輻射的唯一可辨別的特性，所以我們把輻射象徵為環繞在我們周圍的細小、彎曲的線條。這使得我們可以用曲線上波峰和波谷之間的距離來描述輻射。從峰值到峰值或波谷到波谷的長度被稱為輻射的“波長”，它是區分一種輻射和另一種輻射的唯一可靠方法。在可見光的情況下，這些長度非常非常小，所以通常用奈米來描述。一奈米是如此之短，它需要十億個奈米組成一米(公尺)。
圖5.2 電磁輻射的完整光譜，包括我們稱之為可見光的部分。
一般來說，我們說人類的彩色視覺可以探測波長最短為380奈米、波長最長為770奈米的輻射。因此，在這個範圍內，我們有“可見光譜”或我們稱之為“光”的輻射。任何振動更快或振動較慢的東西，我們不再“看見”。輻射仍然存在；我們只是無法用眼睛探測到它。
人類確實有探測其他類型輻射的機制，但肯定不是以“可見光譜”的敏銳度來探測的，就在可見光譜之外的紅外線輻射就是一個很好的例子。人類不能用眼睛探測到它，但他們確實用神經探測到它作為不同水準的輻射熱。我們通常被告知熱量上升，但更準確地說，熱空氣上升。熱量本身可以像其他形式的輻射一樣，用反射鏡來引導。
圖5.2 電磁輻射的完整光譜，包括我們稱之為可見光的部分。
一般來說，我們說人類的彩色視覺可以探測波長最短為380奈米、波長最長為770奈米的輻射。因此，在這個範圍內，我們有“可見光譜”或我們稱之為“光”的輻射。任何振動更快或振動較慢的東西，我們不再“看見”。輻射仍然存在；我們只是無法用眼睛探測到它。
人類確實有探測其他類型輻射的機制，但肯定不是以“可見光譜”的敏銳度來探測的，就在可見光譜之外的紅外線輻射就是一個很好的例子。人類不能用眼睛探測到它，但他們確實用神經探測到它作為不同水準的輻射熱。我們通常被告知熱量上升，但更準確地說，熱空氣上升。熱量本身可以像其他形式的輻射一樣，用反射鏡來引導。
圖5.3 構成可見光光譜的輻射波長的表述。
大多數人都有一種驚人的能力來區分不同類型和不同的可見光組合。我們視覺系統的清晰可見於我們對所有這些光的體驗給予過多的名稱。我們把它們命名為顏色，在我們的色彩體驗中也不乏微妙的變化。然而，重要的是要提醒自己，“顏色”只是一種體驗的名稱。光本身沒有顏色。只有當不同波長的輻射從我們環境中的表面反射出來進入我們的眼睛時，我們才有了一種我們可以稱之為“顏色”的體驗，因此可見光譜中的每一個波長的輻射都會產生一種相當可預測的顏色體驗。因此，與其爭論一個物體是被視為黃橙色還是“淡黃色”，我們可以簡單地用奈米級的波長來描述輻射來結束爭論。另外值得注意的是，色覺的敏銳度因人而異，取決於他/她的生理化妝。各種形式的色覺不足會大大減少一個人所能擁有的獨特色彩體驗的數量。研究表明大約8%的男性和不到1%的女性患有某種形式的色覺缺陷。
彩色視覺的演變
用這種方式來描述輻射、光和顏色，就需要解釋為什麼人類首先會“看到”這種輻射，以及為什麼我們如此擅長區分一種類型和另一種類型。原因在於地球上生命的邏輯。在歷史上，太陽在這裡一直是主要的輻射源。太陽表現出一個看似無窮無盡的核聚變迴圈，它發出非常精細的輻射光譜：基本上，就是我們所知道的完整的光譜，從x射線到無線電波。然而，覆蓋地球的大氣阻擋了絕大多數的輻射。這些輻射中有一部分是溜過去的，據我們所能猜到的，一直在悄悄地穿過。實際上，這條潛入地球表面的輻射帶包括我們的可見光譜和一些超出“可見光譜”末端的紫外線和紅外線輻射。色覺是人類對一直存在的輻射作出反應的一種適應能力。我們在地球表面已經有很長一段時間來改進我們的能力，不僅能夠探測到這種輻射，而且能夠表達出非常細微的差異，就像我們可以用嗅覺和味覺一樣。
這一邏輯也解釋了為什麼我們不容易發現或使用所有其他形式的輻射；它們根本就不在地球表面上，讓我們去關心。只有現代科學的出現，才將許多其他形式的輻射—微波、x射線和無線電波—引入我們的生活中。
圖5.4人類已經能夠探測和使用穿過地球大氣層的小波段輻射：可見光、紫外線和紅外線。
到達地球的輻射以三種方式與我們周圍的表面相互作用：
輻射光可以“反射”或從表面彈起。
輻射光可以被表面吸收.
輻射光可以“傳播”或穿過表面。
正是通過這些反應，來自太陽光和電光源的複雜光譜成為可見光輻射的不同組合，我們轉化為不同的顏色體驗。
儘管輻射遊戲的物理性質很複雜，但這些課程還是相當基礎的：
“光”是一組特定波長的輻射的名稱，這些波長恰好被我們的眼睛探測到。
顏色不是物件的屬性。顏色是我們大腦對從物體反射到眼睛的輻射的轉換。
基本照明互動作用
為了更深入地討論光與我們的環境和視覺系統的相互作用方式，必須指出的是，在所有光的情況下，我們談論的是光的基本部分：流明。照明科學通過給光通量以不同方式相互作用的現象起不同的名字，使得談論光的任務有點棘手。測量光通量的細節將在後面討論。目前，批判性知識僅僅是一點詞彙。
照度Illuminance是光照在物體上或“擊中”物體的數量的運算式。表面上的照度並不一定告訴我們該表面將是什麼樣子，因為它沒有定義將從該表面反射的光的量。然而，知道物體上的照度水準可以預測不同反射材料之間的對比度。
出射光度Exitance是離開表面的光總量的運算式。出射很容易理解，因為它只是計算出離開光源或表面的流明數。這種簡單性也限制了存在作為描述的有用性。“存在性”告訴我們有多少光離開光源或表面，但它並不能告訴我們光的最終去向。
明度Luminance是指光以特定密度在特定方向離開光源的現象。雖然明度很難測量，但它是非常有用的，因為它描述了從光源發出的光在空間裡明度，就像觀看者所體驗到的一樣。描述一個特定情況下的明度水準可以讓我們直觀地看到空間的光照效果。
正確使用這些術語最安全的方法是習慣於與它們相關的介詞。談論表面的照度是恰當的。我們通常說的是“脫離”表面的存在性。我們通常談論的亮度“來自”一個表面。
圖5.5 光的互動作用總是關於光的基本單位：流明度Lumen。
照度(Illuminance)是物體表面每單位面積所吸收可見光的光通量，用於入射表面的光。照度單位是勒克斯(lx=lux)或輻透(ph=phot），1勒克斯lux =1流明/平方米，1 輻透 = 1流明/平方厘米，1 輻透 = 10000勒克斯。居家的一般照度一般在300~500勒克斯之間。
亮度Luminance =光出射度 Luminous exitance，單位是勒克斯(lx=lux)，物體表面每單位面積所發出可見光的光通量，用於出射表面的光。
光通量（Luminous flux），單位是流明（lumen，簡記為lm），是一種表示光功率的物理量，是表示光源整體亮度的指標。 指每單位時間內由光源所發出或由被照體所吸收的光能，可以由發光強度（Iv）對立體角的積分計算得到。 光通量體現的是人眼感受到的功率，也就是離開光源的空間亮度。
發光強度（Luminous intensity），在光度學中簡稱光強或光度。 用於表示光源給定方向上單位立體角內發光強弱程度的物理量，單位為燭光，符號：cd，以前又稱坎德拉、支光。 與通常測量輻射強度或測量能量強度的單位相比較，發光強度的定義考慮人的視覺因素和光學特點，是在人的視覺基礎上建立起來的。
第六章 視覺生理學
人類的眼睛，連同它所有的機制，應該有一本自己的厚書。但是，為了我們的目的，我們將把重點放在眼睛探測和轉換光的組件上。這些成分啟動了一個化學過程，將資訊傳遞到我們的大腦，在那裡它被處理成視覺體驗。作為設計師，要研究這些力學原理，我們必須瞭解眼睛和大腦在一個環境中需要做什麼和感到舒適。
為了更好地理解我們視覺系統的需求，我們從學習我們之前提到的一些機械基礎開始。
適應
這個術語是我們給眼睛和大腦的力學命名，它控制進入眼睛並由大腦翻譯的光的數量。當我們走進一個黑暗的房間時，我們會“適應黑暗”，因為我們的眼睛和大腦的機械裝置在工作，以最大限度地利用有限的光線。當我們進入一個更明亮的空間，我們的眼睛和大腦努力限制進入人類視覺系統主要組成部分的光量。適應是無意識的。值得一提的是，光明的適應發生得相當快。黑暗適應可能需要幾分鐘才能完全發生。因此，當我們把人們從明亮的空間過渡到黑暗的空間時，我們會額外考慮光線的水準。
調焦駐所Accommodation
這是一個奇特的名字，用來形容眼睛對不同距離物體的聚焦能力。眼睛有靈活的折射元件，當我們把焦點從一個近的物體移到一個遙遠的物體時，它會改變形狀以不同的方式彎曲光線。
眼睛的結構
人眼由許多令人印象深刻的部件組成，它們執行所有這些複雜的任務。幾乎所有這些功能都可以通過與相機的類比來理解。
眼球最外層的部分是角膜，它是我們眼球前部充滿液體的隆起物，它將大量的光線聚集和聚焦到眼球後部。角膜在保護眼睛的其他部分和過濾有害輻射方面也有很好的作用。
圖6.2靈活的“水晶體”會改變形狀
角膜後面是虹膜。虹膜是當眼睛聚焦在遠（左）或近（右）眼的遠部部分時，折射光的方式不同。攜帶“眼睛顏色”，充當快門裝置，打開和關閉控制進入眼球的光線量。當視覺系統“適應”不同的光照水準時，虹膜首先起作用。瞳孔是虹膜產生的光圈的名稱。所以我們看到瞳孔的大小隨著條件的變化而改變，以吸收更多或更少的光。
瞳孔後面是靈活的、可改變形狀的透鏡，它負責調節（聚焦）的一小部分，但卻是關鍵的部分。當我們聚焦在不同距離的物體上時，這個透鏡連接在肌肉上，收縮和放鬆，以優化透鏡的形狀，使光線從遠處或附近折射。
所有這些元件在任何時候都在協調工作，以交付理想數量的光照到我們眼球後面的元素。這些元素構成視網膜。視網膜是我們所有的光檢測光感受器，稱為視杆和視錐。不同類型的光感受器以一種非常有目的的方式分佈，可以分成三個感興趣的區域。
我們視網膜的週邊是感光細胞的家，這些感光細胞被稱為“視杆”，它能檢測到低水準的光。
我們視網膜的中央區域被稱為黃斑區，是視杆和我們稱為“視錐”的更注重細節的光感受器的混合體
我們視網膜的中心被稱為中央凹，它是視錐細胞的唯一家。因為圓錐體對於轉換細節和顏色非常重要，所以中心凹略凹，以最大限度地利用表面積。中心凹處的錐體密度允許視野中心有更大的細節和顏色感知。這是視網膜的中心-大部分區域，眼球的所有其他機械裝置都在向這個區域定向光。
視錐和視杆是眼睛探測光線的關鍵部件。為了理解這兩種不同的系統如何在不同的光照條件下為視覺做出貢獻，我們將在這裡對它們進行擴展。
視杆Rods
視杆是構成視網膜外周的光感受器，負責我們所謂的“周邊視覺”
視杆非常大，對細微的光變化和運動非常敏感。
杆狀物在低光照下是活躍的。我們稱之為“暗視”情況。
杆狀細胞分佈在視網膜周圍和黃斑的部分區域。視網膜中央凹（中心區）不含視杆。
光杆只有一類，它們都含有相同的光色素。這種光色素被稱為視紫紅質，對波長為504奈米的輻射最為敏感。這種波長的輻射會將顏色體驗“藍綠色”轉化為正常的色覺。因為我們所有的杆子都有同樣的靈敏度，對光的反應也一樣，所以它們只傳遞價值資訊。因此，在低光照下，“暗視”的情況下，我們的視杆只向大腦傳遞光明或黑暗的判斷。因此，暗視視力的情況是單色的（單色）。
椎體Cones
視錐細胞是填充在我們眼睛中央區域的感光細胞，負責我們所有的高細節和彩色視覺功能。毬果分為三類，每一類含有不同的化學光色素。不同種類毬果的不同峰值靈敏度使顏色區分成為可能。瞭解光是如何被不同類型的視錐細胞探測到並傳遞給大腦的，這對於理解顏色科學和做出適當的光源決策是必要的。
圓錐在高光照下是活躍的。我們稱之為“明視”情況。
視錐細胞分佈在視網膜的中央部分。黃斑主要由視錐細胞構成，而視網膜中央的中央凹則完全由視錐細胞構成。
錐體負責我們的顏色視覺，並在小尺寸，以轉換細節。
有三種不同種類的視錐，每一種都以它所含的光色素化學物質命名。這三種光顏料對不同波長的光都有一個峰值靈敏度，並以它們最敏感的波長命名。這些獨特的敏感性使辨別顏色成為可能。
“R”或紅色圓錐體含有光色素“紅色素”，對波長580奈米的輻射最敏感。毫不奇怪，這種波長本身會引發我們稱之為“紅色”的色彩體驗。
“G”或綠色圓錐體含有“氯仿”，它對波長540奈米的輻射最敏感。
“B”或藍色圓錐體含有光色素“氰醇”，它對波長450奈米的輻射最敏感。
從視錐上獲得的明視彩色視覺
瞭解視錐細胞和視杆的關鍵在於觀察這些光感受器如何協同工作，將資訊傳遞到我們的大腦，然後在那裡將資訊轉化為視覺。
Photopic Color Vision from our Cones
The key to understanding cones and rods is
in visualizing how these photoreceptors work together to transmit information
to our brain, where it is then translated into vision.
圖6.3三類錐的近似靈敏度。
圖6.3顯示可見光輻射的整個光譜（側面）。你可能還記得，在光譜的短端（波長380奈米），我們的輻射激發出顏色體驗“紫羅蘭色”。在圖的右側是可見光譜的長端（波長780奈米的輻射），這是一種輻射，將我們感知的顏色體驗轉換為“紅色”在圖表的左軸是一個簡單的數量或強度的測量。三種錐的三種靈敏度譜疊加在圖上。正如預期的那樣，每一類的峰值靈敏度與輻射類型一致，這些輻射類型提供了我們所期望的色彩體驗。最有效的方法來視覺化的工作錐是把每一類視為一個人或一個團體，根據他們所檢測到的最喜歡的輻射量來投票。
舉個例子，如果我們能分離出一個特定波長的輻射，在這個例子中是520奈米，我們就可以根據波長線與三條靈敏度曲線的交叉點來預測每一類錐體的投票方式（見）。我們看到紅色圓錐體投4票，綠色圓錐體投7票，藍色圓錐體投1票。這三張選票形成了三位元數的數位，被傳送到大腦進行處理；在這個例子中是“4-7-1”。大腦將每一個獨特的3位數代碼翻譯成一種獨特的體驗。為了保持簡潔，我們將這些體驗命名為顏色。如果我們的視錐細胞檢測到相同數量的他們喜歡的光，他們都投票相同，發送到大腦的數字看起來像“3-3-3”或“5-5-5”。在這種情況下，大腦的翻譯是一個中性值，一些灰色或黑色或白色的陰影。
圖6.4 可見光的孤立波長的影響可以通過確定它與靈敏度曲線相交的位置來確定。
遠比一些孤立波長的光更可能是一組許多不同波長的光，它們可能從物體反射或來自光源。在這樣一個廣譜的情況下，我們找到所有不同波長的交叉點，並考慮代表它們的平均值（見）。以這種方式，每一種可以想像到的光的組合都可以歸結為每一類光感受器的投票，並以三位元數的數位傳輸給大腦。三維空間的色彩體驗是多麼的有可能。
圖6.5即使是非常複雜的光譜也會被感光器轉換成一個3位元的數位。
雖然光的波長特性是絕對的，但光的檢測和顏色的轉換要主觀得多。每個人的視覺系統的峰值靈敏度和探測範圍都略有不同。有些人能探測到某些波長的光，而其他人卻沒有。因此，他們有一些人可能從來沒有過的色彩體驗。
這種色覺模型使我們認識到，“顏色”的感覺僅僅是視網膜對不同波長的不同光量的探測的大腦翻譯。這有著重要的影響，因為我們可以通過多種不同波長光的工程組合，人為地創造出我們想要的任何顏色體驗。
暗視Scotopic Vision
如果我們能想像出錐細胞的相互作用，那麼理解棒狀物是如何工作的就非常簡單了。就我們的棒子來說，只有一個等級，一種感光顏料，因此，只有一票。傳遞給大腦的資訊是一個單一的數位。正因為如此，低水準的“暗視”視覺是一種單色體驗。大腦所獲得的資訊只夠做出價值判斷：簡單地說是黑暗還是光明。
圖6.6所有的視杆都以同樣的方式回應光波察覺。因此，他們只轉換了一個波長數值。
白光的問題
這門科學與所謂的“白光”有關，因此需要進行最徹底的考慮。隨著現代高度工程化的電光源的出現，我們已經利用技術來創造光源，這種光源在直接觀看時可以呈現出一種令人愉悅的中性，但顏色卻很差。
圖6.7表明，如果我們創造出一個隻發射正確波長的“藍色”光和正確波長的“橙色”光的光源，我們的大腦錐會向我們的大腦發送一個三位元數的數位，這個數位將被轉換為中性。
圖6.7一個光源的中性感覺可以通過兩個波長的光的組合產生。
圖6.8對中性光的感知通常是多種可見光波長的產物。
當我們的大腦檢測到一個“中性”光源時，我們很容易相信這個光源會準確地呈現出我們周圍環境中所有潜在的顏色。但是如果我們創建了圖6.7中所示的光源，它將只精確地呈現兩種顏色；其餘的將是混亂的和灰色的。我們本可以成功地創建一個在視覺上完全中性的源，但是只渲染橘子和藍色。囙此，設計師應避免將光簡單地描述為“白色”。要準確地描述光源，我們必須討論兩種不同的特性：
1.
光源光譜的完整性或“顯色指數”。
2.
光源光譜平衡或“色溫”(Color
Temperature)。
