Figylem! Ez a cikk 10 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
Az Európai Bizottság egyik 2011-ben kiírt pályázatának célja az volt, hogy gyakorlati alkalmazáson keresztül bemutatható legyen a világ számára, 2014-ben a LED-ek már alkalmasak lesznek kiváló minőségű, a műalkotásokat nem károsító világítás létrehozására. A konzorcium a bemutató helyeként egy több szempontból is különleges helyszínt választott: a vatikáni Sixtus-kápolnát.
A sikeres pályázat alapján 5 országot felölelő, 6 partnerből álló konzorcium kezdett munkához 2012-ben: a konzorciumvezető németországi OSRAM, az energia auditért felelős spanyolországi IREC, a természetes világítás vizsgálatáért felelős olasz Fabertechnika, a lámpatestek gyártását végző olaszországi OSRAM, valamint a helyszíni mérések alapján színképi optimalizálást és hangolást végző magyarországi Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Kutatólaboratóriumon kívül a Vatikán Múzeum a helyszínt biztosította.
A Sixtus-kápolna sajátságai
A Sixtus-kápolna önmagában is igen különleges helyszín: egyrészt a Vatikán Múzeum részeként múzeumi helyszín, évente 6 millió látogatóval, másrészt egyházi szempontból is kiemelten fontos, hiszen a mindenkori pápa megválasztásának – a konklávénak is helyszínül szolgál. Liturgiáknak és a Vatikáni Kórus fellépéseinek – emiatt gyakran TV közvetítéseknek – is otthont ad. A Sixtus-kápolna freskói Michelangelo, valamint több reneszánsz művész remekművei; közülük az Utolsó Ítélet című, minden idők második legnagyobb freskója.
Hogyan illik/kell megvilágítani egy ilyen adottságú helyszínt?
A Sixtus-kápolnában található páratlan kulturális örökség miatt az ide telepítendő berendezésnek ki kell elégíteni a múzeumvilágítás követelményeit, mind a világítás minősége, mind pedig a műtárgyak védelme oldaláról. Szintén a múzeumi jellegből adódóan a nagy tömegben érkező látogatók (napi 25 000 fő) komfortérzete és biztonsága is fontos szempont, hiszen a kápolnában belső elválasztó fal, illetve lépcső is található. Az egyházi funkció miatt pedig megfelelő megvilágítást kell létrehozni a konklávékor használt asztalokon, a misék alkalmával az oltár környezetében, a TV közvetítésekkor pedig annak megfelelő, villogásmentes világítást kell biztosítani.
A szabványok előírásain és helyszíni sajátosságokon kívül a Vatikán Múzeum kurátorai további, kihívásokkal teli követelményeket fogalmaztak meg:
Az új lámpatesteket az épület belsejében kell elhelyezni úgy, hogy azoknak nem szabad láthatónak lenniük.
A Sixtus-kápolnában az új világítás színhőmérsékletének illeszkednie kell a Vatikán Múzeum más területein használt melegfehér világításhoz.
Lehetséges fényforrások múzeumvilágítási célra
A természetes sugárzás, amely a Napból érkezik a légköri rétegeken keresztül a Föld felszínére, széles spektrumú, hidegfehér sugárzás. A látható hullámhossztartományba eső sugárzáson kívül tartalmaz a műalkotások számára kártékony ultraibolya és infravörös sugárzást is. Lásd az 1. ábra „Nappali sugárzáseloszlás” görbéjét. Ezenkívül egy napon belül és az év folyamán az intenzitása és a színhőmérséklete is folyamatosan változik, emiatt napjainkban múzeumokban csak nagy körültekintéssel és speciálisan szabályozott árnyékolók beépítésével használják.
1. ábra: Nappali sugárzáseloszlás, izzólámpa és hidegfehér LED spektruma
A mesterséges fényforrások közül a hidegfehér színhőmérsékletűek jelentős teljesítménnyel rendelkeznek a spektrum 350-420 nm közötti tartományában, amely a Nemzetközi Világítástechnikai Bizottság (CIE) 157-es ajánlása szerint kerülendő. A rövidebb hullámhosszúságú fotonok energiája nagyobb, mint a hosszabb hullámhosszúságúaké, így a károsító hatásuk is jelentősebb. Az 1. ábrán látható, hogy az izzólámpa spektrumának kék-tartalma már sokkal kedvezőbb lehet, ám a jelentős infravörös sugárzás miatt mégsem alkalmas egy manapság kialakítandó múzeumvilágítási rendszer alapjaként. Az optikai sugárzás károsító hatásait a hullámhossz függvényében a 2. ábra mutatja.
2. ábra: Az optikai sugárzás károsító hatásai a hullámhossz függvényében
A 2. ábrán látható, hogy kerülendő az olyan fényforrások használata, amelyek a 350-420 nm hullámhossztartományban teljesítménycsúccsal, vagy jelentős teljesítménnyel rendelkeznek. Világító dióda alapú világításnál ez a kritérium a kék LED mellőzésével, valamint a fényporos fehér LED fényport gerjesztő kék LED-je teljesítmény csúcsának gondos megválasztásával teljesíthető.
A Sixtus-kápolna korábbi világítási rendszere
A Sixtus-kápolna korábbi világítási rendszere az 1990-es évek közepén készült el, a kápolna freskóinak restaurálása után. Az akkori világítástechnikai megoldások olyan rendszert engedtek meg, amely a múzeumvilágítást a kápolnán kívül, az ablakoknál elhelyezett fémhalogén lámpákkal (90 db 170 W-os) valósította meg. A középkori vastag üvegezés jelentős szűrést jelentett, így a 15,3 kW beépített teljesítmény ellenére a kápolnában csak korlátozott színlátási viszonyok valósultak meg. Az öregedő fényforrások, valamint az egyenetlen felületű üvegezés miatt az egyes ablakokon bejutó fény színképi eloszlása és intenzitása jelentősen különbözött egymástól.
A konklávé, valamint egyházi események alkalmával egy ún. „gála” világítási rendszert kapcsoltak fel a múzeumvilágítás mellé, amely a 11 m magasan – a kápolna két hosszanti oldalfalán – elhelyezkedő korlátokra rögzített halogénlámpa és fémhalogén lámpa alapú, funkcionális világítási rendszert jelentett. Ennek beépített teljesítménye önmagában 50,36 kW, a múzeumvilágítással együtt 65,66 kW. A padlóra irányított fényszórók jelentős káprázást okoztak, a freskók megvilágításán a gálavilágítás nem változtatott jelentősen.
Reneszánsz műalkotások világítása – helyszíni mérések
A reneszánsz műalkotások számára optimális fényforrás spektrumának megtalálásához első lépésként áttekintettük az akkoriban alkalmazott pigmenteket. A reneszánszkori pigmentek reflexiójának méréséhez kezdetben az esztergomi Vármúzeum nyújtott segítséget, ahol Botticellinek tulajdonított freskók restaurálása történik. Előzetes vizsgálataink megállapították, hogy a reneszánszkori pigmentek színképi reflexiója jelentősen különbözik a ma használt pigmentekétől. Emiatt a ma használatos fényforrás színminőségi metrikák (CIE CRI, CQS) egyike sem szolgáltatna megfelelő előrejelzést a Sixtus Kápolnában várható színi megjelenésről.
A kutatások során kétszer került sor helyszíni méréssorozatra a Sixtus-kápolnában: 2013 februárjában a kápolna korábbi világítási rendszerét mértük fel, amely magában foglalta a padló megvilágítási szintjének, valamint az oldalfali freskók fénysűrűség eloszlásának mérését. Ugyanekkor került sor a freskók jellegzetes színes felületein pigment reflexiómérésekre. 2014 szeptemberében a kutatás alapján javasolt színképi teljesítmény-eloszlás megvalósítása, valamint a vatikáni döntéshozók elfogadó véleménye után az új világítási rendszer felmérésére került sor, a 2013. februári mérési sorozattal megegyezően.
A korábbi világítási rendszer felmérése
A padló megvilágítása
A padló megvilágítási szintjének méréséhez egy 2×2 méteres képzeletbeli háló rácspontjait jelöltük fel a Sixtus-kápolna padlójára. A rácspontokban kalibrált megvilágításmérők segítségével végeztünk méréseket. A megvilágításmérők f1’ illesztettségi mutatója <1,4%, a kalibrálás mérési bizonytalansága: ±2,0% (k=2). A 3. ábra a padló megvilágítás mérésének eredményeit mutatja a kápolna alaprajzán jelölve az elválasztó falat és az oltár területét. Az ábrán szereplő értékek lux mértékegységben értendők.
A mérési eredmények területenkénti kiértékelése az 1. táblázatban látható. Az oltár körüli terület alatt a táblázat B2 és E6 cellái által határolt területet, a belső kápolna területén az A1 és N7 cellák által határolt területet, míg a külső kápolna területén az O1 és U7-es cellák által határolt területet értjük.
A mérési eredményekből látható, hogy a megvilágítási szint nagyon kicsiny volt, nem tette lehetővé múzeumlátogatók nagy tömegekben történő áramlását. A padló megvilágításának 10 lx körüli értékre emelése volt megfogalmazható célként az új világítási rendszer tervezésekor.
A múzeumvilágítás mellé bekapcsolt „gála” üzemmódban a padló megvilágítás mérési eredményeinek kiértékelése a 2. táblázatban látható. A „gála” világítási üzemmód már megteremti a biztonságos közlekedéshez szükséges megvilágítást, valamint a konklávékor kielégíti a látási feltételeket.
Az oldalfali freskók fénysűrűség eloszlását azok érintése nélkül egy fehér színű vászon segítségével valósítottuk meg. A vászon fénysűrűség eloszlását a TechnoTeam LMK 98-3 típusú fénysűrűség és színmérő kamerával, valamint a Világítástechnikai Társaságtól kölcsönkapott TechnoTeam Canon D450 mobil fénysűrűségmérő kamerával készítettük. A fehér vászon reflexiós tényezőjének, valamint a faltól való távolságának ismeretében a vászon egyes pontjainak fénysűrűség értékeiből a távolságtörvény segítségével becsülhetjük a freskók egyes pontjainak megvilágítás értékeit. A 4. ábrán látható mintegy 0,6-1,8 cd/m2 fénysűrűség ez alapján 2-5 lx megvilágításnak feleltethető meg. Szintén látható, hogy a freskók fénysűrűségi szintje az ún. mezopos fénysűrűségi tartományba esik, amelyben az emberi látórendszer receptorai közül a nappali körülmények között használt csapok már csak részben ingerlődnek, emiatt valódi színlátásról nem beszélhetünk. Az új világítási rendszer tervezéséhez célként minimum 50 lx átlagos megvilágítás került megfogalmazásra az oldalfreskók esetén.
A Sixtus-kápolna freskóinak világításához a LED fényforrások színképét a reneszánszkori festék-pigmentek reflexiós tulajdonságainak figyelembe vételével kellett meghatározni. Ehhez a helyszínen – a freskók érintése nélkül – végeztünk reflexióméréseket a freskók előre meghatározott pontjaiban. A freskó részletét egy ismert spektrumú, stabil fényáramú reflektorral világítottuk meg, majd a spektro-radiométerrel a felületről visszavert fényt mértük. A reflektornak és a spektro-radiométernek a mérendő felülethez képesti pozíciójának, valamint a fényforrás spektrumának ismeretében a felület reflexióspektruma meghatározható.
5. ábra: Reflexiómérés – mérési elrendezés
6. ábra: Reflexiómérés – mérési eredmények
Színképi optimalizálás
A saját helyszíni méréseinken kívül a Vatikán Múzeum rendelkezésünkre bocsátott por alakú pigmenteket, valamint a szakértőik által készített mérési eredményeket is. A fényforrás színképi optimalizáláshoz így összesen 280 reflexióspektrum állt rendelkezésre, amelyből egy reprezentatív halmaz került felhasználásra a fényforrás színképének meghatározásakor. Az optimalizálás egyik peremfeltétele volt, hogy a lámpatestekben a felhasználható független csatornák száma maximálisan négy lehet. Ennek megfelelően kerültek kiválasztásra a kiindulási LED típusok, melyekből a 7. ábrán látható négy báziscsatorna került kialakításra.
7. ábra: A LED-es lámpatestek báziscsatornái
Az optimalizálás egy új paradigma alapján történt: olyan fényforrás színképet hoztunk létre, amelynél a freskó pigmentek a mesterséges megvilágítás mellett is jó közelítésben olyan színészleletet keltsenek, mint természetes megvilágítás esetén. A reneszánsz freskók optimális színmegjelenését biztosító színképi teljesítmény-eloszlás a 8. ábrán látható. A megvalósított LED-es színkép néhány színminőségi adatát a 3. táblázatban foglaltuk össze.
8. ábra: Optimalizált LED színképi teljesítményeloszlás
3. táblázat: A megvalósított színképi eloszlás néhány színminőségi paramétere
Ra
93
R9
82
CCT [K]
3496
duv
0,0029
FCI
110,3
Az új, LED-es világítási rendszer felmérése
A padló megvilágítása
Az új rendszer telepítése, valamint finomhangolása után a padló megvilágítás mérése a korábbi rendszer mérésével megegyező módon történt. A 9. ábra a padló megvilágítás mérésének eredményeit mutatja a kápolna alaprajzán jelölve az elválasztó falat és az oltár területét. Az ábrán szereplő értékek lux mértékegységben értendők.
A mérési eredmények területenkénti kiértékelése a 4. táblázatban látható. A mérési eredményekből következtethető, hogy az új világítási rendszer esetén az átlagos megvilágítási szint 2,3-szorosára emelkedett, így a célként megfogalmazott 10 lx körüli megvilágítás teljesült. „Gála” rendszer esetén a padló megvilágítása a korábbinak átlagosan 90 %-a, ami még mindig kielégíti a különböző funkciók világítási igényeit.
Az új, LED-es rendszer beüzemelése után az oldalfali freskók fénysűrűség eloszlását az előbbiekben bemutatott módszer szerint mértük. A 10. ábra a mérési eredményeket mutatja, mely szerint a mintegy 10-20 cd/m2 fénysűrűség átlagosan 50 lx megvilágításnak feleltethető meg. A freskók fénysűrűsége az ún. fotopos fénysűrűségi tartományba esik, amelyben az emberi látórendszer receptorai közül a nappali körülmények között használt csapok is ingerlődnek, emiatt ebben az esetben már valódi színlátásról beszélhetünk.
A Sixtus-kápolna új, LED-es világítási rendszere múzeumvilágításként 40 darab lámpatestből áll, amelyekben egyenként 140 darab LED (kék, türkiz, vörös és fényporos fehér) került elhelyezésre. Ez 3900 W beépített teljesítményt jelent. A „gála” világításhoz 30 darab, motoros fényvető került beszerelésre, amelyek egyenként 50 W teljesítményűek. A múzeumvilágítás 75%-al, a „gála” mód pedig 92%-al fogyaszt kevesebb villamos energiát, mint a korábbi világítási rendszer (LENI EN15193).
Fontos megemlíteni, hogy ilyen mértékű fogyasztáscsökkenés mellett a padló átlagos megvilágítása a régi rendszerhez képest 2,3-szeresére nőtt múzeumvilágítási módban, 0,9-szeresére csökkent „gála” üzemmódban. Az oldalfreskók fénysűrűsége 2 cd/m2-ről átlagosan 16 cd/m2-re növekedett, aminek köszönhetően az emberi látórendszer csap típusú receptorai jobban működnek, így ezentúl teljes színlátásban van része a Sixtus-kápolna látogatójának.
Köszönetnyilvánítás
A kutatás a LED4ART – Minőségi és energiatakarékos LED világítás a művészet számára – című, 297262 szerződésszámú EU ICT-PSP-2010-5 projekt keretében valósult meg. A szerzők köszönetüket fejezik ki Wierdl Zsuzsanna restaurátornak az esztergomi Vármúzeumban történt mérésekért, Böröcz Sándornak és a Lisys Zrt-nek a méréshez használt fényforrás biztosításáért, a Világítástechnikai Társaságnak a mobil fénysűrűségmérő kamera rendelkezésre bocsátásáért, Fáy András és Tátrai Vilmos uraknak a Szépművészeti Múzeum munkatársainak a múzeumban lehetővé tett próbavilágításért.
Irodalomjegyzék
Commission Internationale de l’Eclairage. Control of Damage to Museum Objects by Optical Radiation. CIE Technical Report 157:2004. Vienna: CIE,( 2004)
Commission Internationale de l’Eclairage. Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources, CIE Publication 13. Paris: CIE, (1965)
Davis W, Ohno Y. Toward an improved color rendering metric. Proceedings of the SPIE 2005; 5941: G1–G8
Schanda J. Csuti P. Szabó F. Colour fidelity for picture gallery illumination, Part 1: Determining the optimum LED spectrum. Lighting Res. & Technol. 16, 2014, doi: 10.1177/1477153514538643
Schanda J, Csuti P, Szabó F: A new concept of color fidelity form museum lighting. LEUKOS: The Journal of the Illuminating Engineering Society of North America, DOI: 10.1080/15502724.2014.978503
