Свет и состояние природы в виртуальной среде
Свет является предпосылкой пространственного восприятия, которое является одним из важнейших компонентов архитектуры. На протяжении всей истории восприятие света резко влияет на архитектуру большинства цивилизаций, наиболее фундаментальной архитектуры. Сегодня световой дизайн в архитектуре по-прежнему играет жизненно важную роль и стал более явным и ярким в последние несколько лет.
Седова Ю. А.
Чжуонэн Ван Вай, Чинг Ченг. Кочующее облако. 2019
Свет делает архитектуру выразительным искусством. Без света искусства архитектуры нет. Между тем, в теории и практике архитектуры, по сравнению с вышеприведенными аксиомами, свету уделено ничтожное внимание. Гипотетически этот нонсенс нашей отраслевой прикладной науки можно объяснить лишь генетической памятью зрительной системы человека: он тысячелетия мыслит дневными образами. Так проектирует и архитектор, ориентируясь на усредненно-дневной образный архетип окружающей среды с ее объектами, хотя свет солнца и неба в разные сезоны года, время дня и при разных состояниях погоды чрезвычайно разнообразен и создает бесчисленные световые образы объектов материального мира и окружающей среды. Сам свет, ранее обожествленный во многих религиях, способен создавать виртуальные зрительные формы и образы без архитектуры и участия или с участием человека и его технических средств.
Щепетков Н.И.
Иоанна Сотириу. Гипертопия. 2019
Этьен-Луи Булле. Кенотаф Исаака Ньютона. 1784
Как было сказано ранее, восприятие любой архитектуры, не только современной, усиливается при комплексном взаимодействии стилистических и композиционных приемов и света. Использование света в архитектуре — один из древнейших приемов. Так, например, главным элементом в структурной композиции Египетских пирамид, Стоунхенджа в Великобритании является свет солнца в различные фазы дня и года, луны, звезд. По утверждению Стивена Холла, «восприятие духа и метафизической силы архитектуры обусловлено свойствами света и тени, формирующимися объемами и пустотами».
Коломыченко А.А.
Александр Бродский, Илья Уткин. Музей современного архитектонического искусства. 1989-1990
Джованни Баттиста Пиранези. Воображаемые тюрьмы. Готическая аркада. 1745-1761
Можно сказать, что подход к естественному освещению у наших далёких предков был зачастую гораздо мудрее и человеколюбивее, чему нас, живущих в 21 веке. Больше ценился естественный свет и создаваемый им микроклимат, ведь человек был тотально зависим от природных явлений. От планировки улиц до построения здания и выбора материалов — на всех этих уровнях безымянные архитекторы не забывали о дневной и годовой динамике солнца. Это давало им результаты, которыми мы можем восхищаться и у которых можем учиться и сегодня.
Длина Волны
Этьен-Луи Булле. Второй проект Королевской библиотеки. 1785
Этьен-Луи Булле. Проект храма «Метрополь». Интерьеры. 1781-1782
Эйдан Дойл, Сара Ван. Имперский курс. 2017
Анализируя творчество того или иного архитектора, можно обнаружить, что у одного свет — архитектурная категория, влияющая на замысел и воплощение, у другого — всего лишь традиционные окна для освещения помещений. Различие в отношении к свету становится еще более очевидным при анализе не дневной, а вечерней архитектуры. Архитекторы, чья психология творчества не ограничивается дневным временем, создают архитектурные решения, сохраняющие свои пластические и композиционные качества в вечернее время. Хорошим тоном при демонстрации проекта того или иного сооружения является подача объекта в ночное время, давая тем самым понять, что вечернее решение является столь же важным, как и дневное.
Totalarch
Андрес Райзингер. Виртуальный дом. 2022
Современные архитекторы, такие как Петер Цумтор, Кампо Баеза и Стивен Холл, работают со светом так, будто он так же материален, как камень: его нужно контролировать, придавать направление и пропорции. Естественный свет в современной архитектуре стал элементом формообразования пространства наравне с кирпичом, деревом и стеклом. Через взаимодействие с массой здания свет раскрывает эмоциональный потенциал пространства — это явление получило название светопространства. В сущности, если раньше архитектурное сооружение формировали массы и объёмы, то сегодня им на смену приходит пустота внутреннего пространства, заполненная овеществлённым светом. Естественный свет, подобно тому, как на протяжении веков это делали камень, дерево и стекло, диктует образ архитектурного сооружения. «Материальный» свет стал элементом формообразования «нематериального» пространства.
Татлин
Петер Цумтор. Термальные бани в Вальсе. 1986-1996
Porta Milano. Альберто Кампо Баэса. 2009
Музей современного искусства «Киасма». Стивен Холл
Петер Цумтор рассматривает материальность света в качестве одного из основных принципов проектирования: «Первая из моих любимых идей, — рассказывает архитектор, — планировать здание как массу тени, затем, позже, размещать свет так, как если бы мы разрезали им темноту, как если бы свет был новой массой, проникающей внутрь». Кампо Баеза утверждает, что естественный свет — это самый драгоценный материал, который когда-либо использовался архитекторами. В одном из интервью, рассуждая о взаимосвязи света и архитектуры, он говорит: «Свет — это такой же материал, как, например, камень, у него своё тело, своя консистенция, с которой можно работать… Архитекторы древности пользовались мрамором и бронзой, сегодняшние — сталью, стеклом и специальными пластическими материалами. С помощью этих материалов они пытаются создать оригинальные и запоминающиеся объекты архитектуры, но в действительности основным строительным материалом является свет».
Татлин
Петер Цумтор. Термальные бани в Вальсе. 1986-1996
Петер Цумтор. Капелла брата Клауса. 2007
Поскольку свет становится главным материалом архитектуры, его, как и любое вещество, можно контролировать. Как любой объект материального мира, его можно измерить и классифицировать. Кампо Баеза задаёт свету характеристики, присущие материальным объектам, различая «горизонтальный» свет, «вертикальный», «диагональный», «рассеянный» и «плотный». Характеризуя свои проекты, он часто упоминает о геометрической составляющей света, например: «Диагональный свет пронизывает вертикальное пространство». «Вслед за Хайдеггером, я считаю, что только архитектурное пространство, напряжённое светом, и есть пространство обитания человека», — пишет архитектор в статье «Точность: похвала несовершенству».
Татлин
Альберто Кампо Баэса. Мультиспортивный павильон и учебный комплекс. 2017
Альберто Кампо Баэса. Дом бесконечности. 2012-2014
В большинстве случаев психология творчества такова, что архитектурно-художественные проблемы экстерьера связываются с дневным освещением. Конечно, любое здание (если это потребуется) можно осветить заливающим светом прожекторов, поставленных вокруг него. По-видимому, эта мысль успокаивает многих архитекторов. Действительно, заливающий свет используется для создания световой архитектуры. Но это всего лишь одно из средств, которое не всегда дает хорошие результаты. Существует достаточно примеров в современной архитектуре, где искусственный свет является архитектурным средством. Эти примеры рассеяны по разным странам, они не похожи друг на друга, как не похожи творческие почерки архитекторов. Общее, что объединяет эти примеры, — отношение к искусственному свету. Свет не столько освещает архитектуру, сколько решает архитектурную задачу. В одних случаях светом решается тектоника здания; в других — ритм или метр архитектурной композиции; в третьих — пластика или пространство, т. е. то, что является определяющим. Светом можно выявить дневную композицию, можно создать и новую, отличную от «дневной».
Totalarch
Дэниел Аршам. Дом Ареса. 2022
Альберт Орозко, Эдвард Риверо. Ллоронас из Хуареса. 2020
Форму любого элемента здания можно преломить в зависимости от характера освещения. Некоторые объекты полностью преображаются с наступлением темноты, стены служат не только архитектурные и несущие функции, но и являются большими экранами для медиа-информации и взаимодействия с горожанами. Светодизайнеры различают заливающее, локальное, фоновое, контурное и динамичное архитектурное освещение, каждое индивидуально, решение остается за заказчиком, определяющим фактором является стиль здания и его роль.
OGNImo
Этьен-Луи Булле. Проект храма «Метрополь». Интерьеры. 1781-1782
Лорена Кано Акоста, Николас Мендоса Рамос. Свет жизни. 2018
Саманта Андерсон. Тор. 2018
При выборе и расположении приборов следует избегать световых пятен, зрительно деформирующих плоскость. Они нетерпимы на гладких фасадах, лишенных пластики. Равномерная яркость фасада здания или его части получается в том случае, если максимальная освещенность не более чем вдвое превышает среднюю. Плавное нарастание или убывание яркости фасадов, а также изменение цветности свечения может создавать дополнительный эффект. В тех случаях, когда необходимо обеспечить равномерную яркость фасадов, применяют приборы с широким светораспределением, располагая их так, чтобы пятна света перекрывали друг друга. Приборы с узким светораспределением (кинжального вида) используют обычно для локального освещения архитектурных деталей, важных в композиционном отношении или удаленных от источника света.
Totalarch
Сергей Бархин, Михаил Белов, Михаил Хазанов, Екатерина Белова, Елена Козелькова. Новый театр Олимпико. до 1990
NEMESTUDIO. Среднеземье: Диорамы для планеты. 2018
Кэрол Нунг. Репетиция смерти. 2015
Для архитектурной подсветки применяются светильники нескольких типов. Это могут быть прожекторы — светильники сильного направленного света. Они — главный, самый применяемый в архитектурном освещении источник света. Обычно это специально предназначенные модели. Прочная металлическая конструкция, где можно выбирать направление в двух плоскостях и надёжно фиксировать его. Светом выделяются внешние контуры здания, крупные элементы архитектуры. Выполняется обычно светодиодной лентой, линейными светильниками и прожекторами. Выделенные элементы как бы парят в воздухе, отрываясь от основания.
Totalarch
Линус К. Л. Ченг. Возвращение Вояджера. 2019
Линус К. Л. Ченг. Возвращение Вояджера. 2019
Изображение предоставлено Duncan Rawlinson flickr по лицензии Attribution-NonCommercial 2.0 Generic (CC BY-NC 2.0). DEADMAU5. Фестиваль Метаверс. 2021
Понятие «температура света» (или «цветовая температура») действительно имеет важное значение для светодизайна, а также это одна из основных характеристик светодиодного оборудования.
Это понятие относится к физике и измеряется по шкале Кельвина, а объясняет визуальный эффект восприятия источника освещения человеческим глазом. Европейские нормы выделяют три группы цветности источников света:
1. теплый белый (ниже 3500 K), 2. нейтральный белый или дневной (3500 — 5300 K), 3. холодный белый (выше 5300 K).
OGNImo
Цзыгэн Ван. ПУСТОЙ. 2015
Карли Дин и Ричард Нельсон-Чоу. Призыв к участию в конкурсе. Великая американская стена. 2017
Альберт Орозко, Эдвард Риверо. Ллоронас из Хуареса. 2020
Теплый свет расслабляет и создает атмосферу уюта, а более холодные тона помогают организму концентрироваться и настраивают на рабочий лад. Поэтому жилые помещения рекомендуется оборудовать небольшими и низкотемпературными «теплыми» световыми приборами, а в нежилых устанавливать более крупные светильники нейтрального «белого» света, так как они оптимальны для рабочего процесса, помогают ему сконцентрироваться, ускоряют реакцию и рабочие процессы организма. Хорошо выбирать источники излучения именно от 3500 K до 5600 K, с белым или нейтральным светом, с чуть синеватым оттенком. Установка в рабочем пространстве светильников холодного белого света с диапазоном, близким к 6500 K приведет к быстрой утомляемости и снижению работоспособности. Но холодный оттенок необходим там, где желательна периодическая концентрация внимания, например, смотровые кабинеты, операционные, ювелирные салоны и другие магазины.
OGNImo
Шесть Н. Пять. Освободите место для нас. 2022
Амит Авни. Назад в Эдем. 2020
Нейран Туран, Мелис Угурлу, Анастасия Йи. Музей потерянных объемов. 2015
Итак, теплый свет помогает нам расслабиться, забыть о дневных заботах и подготовиться ко сну. Холодный же, наоборот, держит нас в тонусе, заставляет быть бодрее и энергичнее. Именно поэтому для архитектурного освещения частных домов рекомендуется использовать теплое белое свечение, он более спокоен и комфортен человеческому глазу, а холодному отдают предпочтение коммерческие объекты, он резче, ярче, больше привлекает глаз, но и усталость от него больше. Современная урбанистика отдает предпочтение теплой архитектурной подсветке, в диапазоне 2700–3000 градусов Кельвина.
OGNImo
Андрес Райзингер. Виртуальный дом. 2022
Вячеслав Мизин. Интерьер. 1985
В архитектурном освещении важен еще и цвет фасада. Например, теплые источники света плохо работают на «холодных» фасадах — в этом случае к ним рекомендуется подбирать более холодный свет, около 4000-5000 К, универсальным будет и нейтральный белый свет или использование соответствующих поверхности тонов. Так для натуральных древесных оттенков больше подходит теплый свет, а для металлических — холодный. Что касается ландшафтного освещения, подсветки деревьев и другой растительности, то здесь лучше использовать теплые оттенки, которые максимально подчеркивают естественную зелень, а холодные наоборот сделают живое растение восковым или ненастоящим. А вот дороги и проезжие части наоборот часто освещают в холодных оттенках, не с целью освещения окружающих зеленых красот, а с целью максимальной концентрации внимания на дороге.
OGNImo
Студия Алексиса Христодулу. Мираж. 2022
AUJIK. Пространственные тела: Осака. 2019
Кевин (Панг-Хсин) Ванг, Николас О’Лири. Глава тринадцатая. 2014
Для освещения интерьеров зданий часто важно учитывать цветовую температуру освещения. Например, более теплый свет (например, более низкая цветовая температура) часто используется в общественных местах, чтобы способствовать расслаблению, в то время как более прохладный (более высокая цветовая температура) свет используется для усиления концентрации в офисах. Свет — это энергия, которая помогает нам видеть и воспринимать окружающий мир. Освещение влияет не только на наше эмоциональное состояние, оно напрямую связано с тем, что чувствует наше тело. Находясь в помещении с точечным естественным светом, мы чувствуем тепло, даже если в комнате прохладно. Свет влияет на наши конкретные действия, желания и эмоции. С помощью освещения можно повысить работоспособность сотрудников, побудить покупателей приобрести определенный товар или согласиться на ненужную услугу. Интенсивность, частота мигания, цвет могут манипулировать людьми, если правильно продумать освещение.
Hisour
Space Popular. Арена Space Popular. 2020
BIG, UNStudio, Squint. Opera SpaceForm. 2022
Любопытно сравнить проблемы, возникающие при решении освещения архитектурных памятников старины и современной архитектуры. Художественная выразительность старых архитектурных ансамблей в вечернее время зависит от следующего.
1. цветности светового потока источников света. Опыт показывает, что следует выбирать цвет, контрастный цвету окружения: холодный, если окружающие здания освещены теплым светом, и, наоборот, теплый, если окружение освещено нейтральным или холодным светом;
2. выбора разных уровней освещенности (яркости) ансамблей и окружающих зданий, что связано с конкретными условиями адаптации;
3. расположения осветительных приборов; их устанавливают как можно выше, используя для этого крыши противолежащих зданий, мачты и т. д.
В зданиях современных, характеризующихся большими остекленными поверхностями, витражами, чередующимися с глухими поверхностями, целесообразно использовать прежде всего свет, проходящий через окна и витражи.
Totalarch
Аннибале Сиконольфи «Inward». 3D ART часть I. 2018-2019 / Тереза Лейк, Вильгельм Шерубль. дыхание. 2020
Изображение hdw.eweb4.com. Borderlands 2. 2012
Этьен-Луи Булле. Проект Конгресса. 1784
При использовании проходящего света вечерняя архитектура становится как бы негативом дневной. К общераспространенному мнению о том, что в этом случае световая архитектура получается «сама собой», следует относиться с осторожностью по следующим соображениям:
1. если заливающий фасад свет сохраняет распределение яркостей, подобное естественному освещению, то при использовании проходящего через окна света распределение яркостей становится противоположным дневному
2. высокая яркость окон в вечернее время зрительно уменьшает простенки, а следовательно, изменяет пропорции деталей сооружения; дополнительное подсвечивание фасада уничтожает эту иллюзию; проходящий через окна свет чаще всего создает очень активный ритм горизонталей, влияющий на пропорции и характер архитектуры, решенной вертикалями;
3. при использовании проходящего света освещение интерьеров должно быть подчинено задаче наружной световой архитектуры. В многоэтажных зданиях, например, это приводит к необходимости проектирования единой системы освещения всех помещений.
Totalarch
Лиам Янг. Город-планета. 2020
Шарисс Фу. Покойся в космосе. 2019
Одним из ключевых факторов для достижения реализма, помимо детализации моделей и их корректной динамики, является вычисление освещенности трехмерной сцены. Проблема в данном случае заключается в соблюдении баланса между точностью расчета и временем, необходимым на его выполнение. Так, высокореалистичная визуализация методами глобального освещения (например, с помощью технологии фотонных карт, Radiosity], многоуровневой трассировки лучей и т. д.) в настоящее время не позволяет обеспечить приемлемое в тренажерных комплексах время синтеза кадра даже с применением параллельных вычислений на современных многоядерных графических процессорах (GPU). Поэтому актуальным путем развития технологий и методов реалистичного рендеринга является приближенная имитация глобального освещения, позволяющая достичь упомянутого выше баланса точности и времени.
Мальцев А. В.
Аннибале Сиконольфи «Inward». 3D ART часть I. 2018-2019
Миша Кан. Карст Куагмира. 2022
Фуад Адду, Сулейман Гусич. Стены свободы. 2018
Если в виртуальной среде не применяется глобальная модель расчета, то, как правило, рассеянный свет реализуется с помощью фонового освещения (ambient light), интенсивность которого добавляется к вычисленной интенсивности освещения каждой точки каждого объекта. Добавление происходит без учета геометрии самого объекта и сцены в целом, принимается во внимание лишь материал поверхностей. Поэтому при отсутствии прямого освещения источниками света изображения виртуальных объектов и их частей могут сливаться, а ощущение их объема теряется.
Мальцев А. В.
Аннибале Сиконольфи «Inward». 3D ART часть I. 2018-2019
Аннибале Сиконольфи «Inward». 3D ART часть I. 2018-2019
Библиография:
Калмыкова М. Роль естественного света в «архитектуре без архитектора». Длина волны, 30.11.2020. URL: https://dlinavolny. ru/the-role-of-natural-light/
Мальцев А. В. Методы распределенной имитации непрямого затенения виртуальной среды на GPU в реальном времени. ИТиВС, 2019, № 3, 16–24 URL: https://www.mathnet.ru/php/archive. phtml? wshow=paper& jrnid=itvs& paperid=350 & option_lang=rus
Насыбуллина P. Свет как материал. Tatlin, 18.03.2022. URL: https://tatlin.ru/articles/ svet_kak_material
Седова Ю. А. Свет в архитектуре. Символ науки ISSN 2410-700X № 5 / 2018. УДК 72.0 URL: https://cyberleninka.ru/article/n/svetv-arhitekture
