景觀照明中典型建筑形體的色光情感定量化研究*

張明宇 董奇英 馬 劍 劉 剛

(天津大學(xué)天津市建筑物理環(huán)境與生態(tài)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，300072)

1 研究目的及內(nèi)容

現(xiàn)代城市中各種建筑類型因其功能、性質(zhì)、體量、規(guī)模不同，在其夜景照明設(shè)計(jì)中照明方式、色光運(yùn)用、燈具類型選擇應(yīng)用上有很大差異，對(duì)色光情感進(jìn)行定量化研究對(duì)實(shí)現(xiàn)城市光環(huán)境較高的心理滿意度和營(yíng)造適宜氣氛具有重要的意義，不同色光產(chǎn)生的心理感受傾向是目前色光照明研究中的前沿問(wèn)題。

本論文是國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“人工光環(huán)境中色光情感定量化研究”的部分研究。通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)、主觀評(píng)價(jià)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析等手段尋求建筑載體的色光情感定量化表達(dá)。

2 典型建筑類型和實(shí)驗(yàn)典型光源

通過(guò)武漢、天津兩座城市的建筑現(xiàn)狀和照明情況的調(diào)研，在對(duì)武漢11條干道兩側(cè)的建筑類、天津中心城區(qū)13個(gè)地段的建筑風(fēng)格、類型、建筑層數(shù)的調(diào)研，通過(guò)比選，最終選定以三種體量的典型建筑形式為研究對(duì)象。見(jiàn)圖1。

實(shí)驗(yàn)中模擬的光源選用白色金鹵燈、藍(lán)色金鹵燈、紫色金鹵燈、紅色金鹵燈、高壓鈉燈、黃色LED、白色LED、藍(lán)色 LED、紫色 LED、紅色 LED共計(jì)十種。

圖1 選取的三種體量典型建筑形式

3 實(shí)際光源色的還原再現(xiàn)

在全黑環(huán)境的實(shí)驗(yàn)室中，用BM-5彩色亮度計(jì)對(duì)所選擇的 LED光源進(jìn)行色度測(cè)量。采用0°入射45°觀測(cè)的方法，對(duì)光源進(jìn)行測(cè)量。首先由測(cè)量得到各色刺激的色度坐標(biāo) x、y及亮度因數(shù) L*值，根據(jù)CIE 1976(L*a*b*)空間米制明度 L*的計(jì)算公式①荊其誠(chéng)，焦書(shū)蘭等，北京:科學(xué)出版社，1979.:

L*=116(Y/Y0)1/3－16 Y/Y0>0.01

求得Y，(其中Y0為CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體D65照射在完全反射漫射體上，再經(jīng)完全反射漫射體反射到觀察者眼中的白物體色刺激的刺激值，Y0=100)根據(jù)下列CIE光譜三刺激值的公式②程杰銘等，《色彩學(xué)》北京:科學(xué)出版社，2006，98頁(yè).:

表1 實(shí)際色光定量化再現(xiàn)數(shù)據(jù)

得出顏色刺激的色刺激值 X、Z。然后再根據(jù)ITU(國(guó)際電信聯(lián)盟)的PAL制式彩色顯示器XYZ系統(tǒng)向RGB空間的顏色轉(zhuǎn)換模型公式③何興國(guó)，《顏色科學(xué)》上海:東華大學(xué)出版社，2004，269－270頁(yè).

本課題“計(jì)算機(jī)——等離子電視”組成的圖像投影系統(tǒng)作為建筑夜景模擬定量化再現(xiàn)輸出的裝置，依據(jù)已有色光還原的技術(shù)路線，通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)量和數(shù)據(jù)模型的計(jì)算，得出與真實(shí)色光相對(duì)應(yīng)的數(shù)字驅(qū)動(dòng)值 Ir、Ig、Ib。

圖2 部分實(shí)驗(yàn)研究樣本示意

4 夜景照明中建筑色光情感偏好定量化研究

對(duì)色光再現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中的30個(gè)建筑色光組合，借助根據(jù)語(yǔ)義差別 (SD)法設(shè)計(jì)的主觀評(píng)價(jià)量表，進(jìn)行20人的主觀評(píng)價(jià)測(cè)試，運(yùn)用SPSS分析軟件進(jìn)行分析，得到了可供進(jìn)行色光情感預(yù)測(cè)的評(píng)價(jià)因子、規(guī)律及初步的量化公式。實(shí)驗(yàn)狀況見(jiàn)圖2～圖5。

4.1 實(shí)驗(yàn)方法

圖3 實(shí)驗(yàn)環(huán)境

圖4 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

選取天津大學(xué)20名在校學(xué)生為單色光情感評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)樣本，使用語(yǔ)義差別法對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行分析研究。根據(jù)前期預(yù)實(shí)驗(yàn)得出的20組情感尺度作為本實(shí)驗(yàn)的主觀評(píng)價(jià)量表，見(jiàn)表2。

圖5 實(shí)驗(yàn)過(guò)程照片

4.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

4.2.1 信度分析

對(duì)選用的20對(duì)情感尺度進(jìn)行因子分析，通過(guò)評(píng)價(jià)量表可靠性、情感尺度間的相關(guān)系數(shù)的分析剔除4對(duì)情感變量后，進(jìn)而獲得了四個(gè)公共因子:色光活動(dòng)性情感因子、建筑本質(zhì)性因子、色光本質(zhì)性情感因子、建筑評(píng)價(jià)性因子。

表2 主觀評(píng)價(jià)情感尺度的確定

表3 20對(duì)情感因子評(píng)價(jià)量表的信度分析

由表3可見(jiàn)，本實(shí)驗(yàn)所用的20個(gè)詞對(duì)的建筑色光情感評(píng)價(jià)量表對(duì)30個(gè)建筑夜景圖片樣本的信度克倫巴赫 α(Cronbach's Alpha)系數(shù)值為0.805，因此本研究所用的建筑色光情感評(píng)價(jià)量表具有較好的內(nèi)部一致性和可靠性。

剔除“公共的—私密的，華麗的—樸實(shí)”兩對(duì)情感因子后，信度系數(shù)提高至0.841，對(duì)最終量表內(nèi)的相關(guān)系數(shù)增加，從整體上提高評(píng)價(jià)量表的可靠性，見(jiàn)表4。

表4 18對(duì)情感因子的信度分析

4.2.2 因子分析前提條件

表5 巴特利特球度檢驗(yàn)和KMO檢驗(yàn)

通過(guò)前期量表可靠性分析，現(xiàn)針對(duì)18組情感尺度進(jìn)行因子分析前的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，由表5可知:巴特利特球度檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量的觀測(cè)值為6142.048，相應(yīng)的概率P-值接近0，小于顯著性水平 α(0.05)，則應(yīng)認(rèn)為相關(guān)系數(shù)矩陣與單位陣有顯著差異。同時(shí)，KMO值為0.860，根據(jù)Kaiser給出的常用的KMO度量標(biāo)準(zhǔn):可知原有變量適合進(jìn)行因子分析。各個(gè)情感尺度間大部分的相關(guān)系數(shù)都較高，各變量呈較強(qiáng)的線性關(guān)系。但是“沒(méi)有印象的—印象深刻的”和“簡(jiǎn)單的—復(fù)雜的”兩個(gè)情感尺度之間的相關(guān)系數(shù)較低，不太適合進(jìn)行因子分析，因此，去掉這兩個(gè)情感尺度，對(duì)剩余的16個(gè)情感尺度進(jìn)行因子分析。見(jiàn)表6。

4.2.3 因子提取

本研究在色光情感的因子提取中，采用了主成份分析法 (Principal Component Analysis)，并利用垂直正交旋轉(zhuǎn) (Orthogonal Rotation Method)的方差最大法 (Varimax)進(jìn)行因子旋轉(zhuǎn)，期望能將評(píng)價(jià)最終確定的16個(gè)建筑色光情感變量以少數(shù)的公共因子概化表達(dá)。

公共因子確定后，根據(jù)因子得分系數(shù)矩陣，可以分別得到30個(gè)建筑色光樣本在4個(gè)公共因子上的得分情況，進(jìn)而得到建筑色光對(duì)人產(chǎn)生的情感偏好。

4.2.4 因子得分

從4個(gè)因子在所有樣本得分?jǐn)?shù)據(jù)整體折線圖(見(jiàn)圖6)的趨勢(shì)來(lái)看，因子4得分幾乎全為正值，說(shuō)明其解釋的情感尺度“難于識(shí)別—易于識(shí)別”、“難尋視覺(jué)目標(biāo)—易尋視覺(jué)目標(biāo)”、“傳統(tǒng)的—現(xiàn)代的”建筑評(píng)價(jià)性指標(biāo)都表現(xiàn)為正向情感即色光與三種類型建筑組合后給人的情感偏好為易于識(shí)別、易尋視覺(jué)目標(biāo)和現(xiàn)代的。因子1和因子2得分趨勢(shì)呈相反狀態(tài)，不同類型樣本之間呈現(xiàn)的情感偏好也較大。因子3的折線趨勢(shì)說(shuō)明其對(duì)人產(chǎn)生的情感偏好與光源的性質(zhì)和建筑類型都有很大關(guān)系。

表6 各情感尺度與因子對(duì)應(yīng)表

圖6 30個(gè)建筑色光樣本在四個(gè)因子上得分均值折線

結(jié)合上分析，人均得分權(quán)重求和均值大于0，說(shuō)明該組合主導(dǎo)情感為建筑色光情感尺度中的正向情感，如“溫暖的”、“尺度適當(dāng)?shù)摹钡鹊?小于0的組合引發(fā)的主導(dǎo)情感為色光情感中的負(fù)向情感，即“寒冷的”、“尺度不適當(dāng)?shù)摹钡取?/p>

4.3 結(jié)論

a)三種類型建筑在因子1(色光活動(dòng)性指標(biāo))上的得分趨勢(shì)幾乎一致，三種建筑與白色金鹵燈、白色LED、藍(lán)色金鹵燈、藍(lán)色LED四種光源組合后情感偏好為寒冷的、鎮(zhèn)靜的、寧?kù)o的、肅穆的和無(wú)活力的;相反，與紫色金鹵燈、紫色LED、高壓鈉燈、黃色LED、紅色金鹵燈、紅色LED六種光源組合后產(chǎn)生正向的情感偏好，即溫暖的、興奮的、熱鬧的、活躍的、有活力的，在照明設(shè)計(jì)師以往經(jīng)驗(yàn)上，色光應(yīng)用到不同建筑形體上的夜景照明中，色光的冷暖在建筑夜景照明中情感偏好的主導(dǎo)作用。

b)三種建筑類型在因子4(建筑評(píng)價(jià)性指標(biāo))上的得分幾乎都為正值，由此可以得出，夜景照明中描述建筑“難于識(shí)別的—”、“難尋視覺(jué)目標(biāo)—”和“傳統(tǒng)的—”三個(gè)情感尺度與色光差異甚微。也就是說(shuō)，建筑設(shè)計(jì)師塑造的建筑日景效果 (建筑評(píng)價(jià)性指標(biāo))在夜景表現(xiàn)上，與光色關(guān)系小。

c)根據(jù)各因子的方差貢獻(xiàn)率確定權(quán)重，從而得到色光情感綜合評(píng)價(jià)得分計(jì)算公式:

F=0.31F1+0.23F2+0.1F3+0.07F4

和根據(jù)情感得分排序得到以下結(jié)論:建筑的夜景照明中人的情感偏好的產(chǎn)生與色光關(guān)系密切，而建筑本身具有的尺度、功能、性質(zhì)、材質(zhì)、色彩等因素對(duì)人產(chǎn)生的情感偏好無(wú)主要影響。

5 結(jié)語(yǔ)

本論文針對(duì)典型建筑形體的色光情感影響進(jìn)行定量化研究。在大量調(diào)研基礎(chǔ)上統(tǒng)計(jì)歸納了三種典型建筑形體和三種夜景照明方式，借助測(cè)量?jī)x器和計(jì)算機(jī)模擬軟件等手段進(jìn)行場(chǎng)景實(shí)驗(yàn)室定量化再現(xiàn)模擬，在已有研究成果的基礎(chǔ)上進(jìn)行建筑形體色光情感的定量化拓展研究;論文運(yùn)用實(shí)驗(yàn)心理學(xué)、主觀評(píng)價(jià)分析法、統(tǒng)計(jì)學(xué)理論等研究方法，分析得到了基于三種典型建筑形體的色光情感規(guī)律和綜合評(píng)價(jià)公式，為今后建筑夜景照明中色光運(yùn)用提供定量化參考依據(jù)，同時(shí)也為今后實(shí)驗(yàn)對(duì)象的進(jìn)一步拓展拓寬了空間。

［1］肖俊宏.景觀照明中色光偏好定量化方法研究:［博士學(xué)位論文］，天津;天津大學(xué)，2008.

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