建筑景觀照明中材質(zhì)色光情感定量化研究*

牛盛楠朱溢楠 劉剛

(1.山東建筑大學(xué)建筑城規(guī)學(xué)院，山東250101;2.山東省建筑節(jié)能技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東250101;3.可再生能源建筑利用技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東250101;4.棗莊科技職業(yè)學(xué)院建筑工程系，山東277500;5.天津大學(xué)建筑學(xué)院天津市建筑物理環(huán)境與生態(tài)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300072)

1 前言

建筑景觀照明是整個(gè)城市景觀照明的主體。當(dāng)前我國(guó)建筑景觀照明存在的主要問(wèn)題是彩色光的使用隨意、不合理;由于對(duì)色光與建筑材質(zhì)之間的關(guān)系理解不當(dāng)導(dǎo)致兩者搭配不合理，造成與設(shè)計(jì)初衷相悖的照明效果，沒(méi)有達(dá)到預(yù)期效果［1］，從而使建筑景觀照明缺乏科學(xué)性、藝術(shù)性和美感。為了能理想地表現(xiàn)建筑立面的質(zhì)感以引起人們的興趣，就要合理地選擇適合各種材質(zhì)的光源。［2］

本文對(duì)實(shí)際建筑景觀照明中常用的真實(shí)光源色光和典型建筑材質(zhì)兩兩組合的情感影響因素進(jìn)行研究分析，進(jìn)而可以為建筑景觀照明設(shè)計(jì)者提供一種定量化、直觀化的描述和表達(dá)大尺度建筑材質(zhì)色光情感和偏好的方法和參考依據(jù)。［3］

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 實(shí)驗(yàn)流程及實(shí)驗(yàn)儀器

本研究在實(shí)驗(yàn)室條件下使用的數(shù)字化設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)方法見(jiàn)流程圖1。

圖1 數(shù)字化設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)方法流程圖

本實(shí)驗(yàn)所用儀器設(shè)備如圖2所示，詳見(jiàn)表1。

2.2 實(shí)驗(yàn)物理刺激和被試者的選取

實(shí)驗(yàn)選取用“計(jì)算機(jī)—等離子電視”色光再現(xiàn)裝置再現(xiàn)的5種常用彩色光源(紅色金鹵燈(RM)、紫色金鹵燈(PM)、藍(lán)色金鹵燈(BM)、綠色金鹵燈(GM)、高壓鈉燈(HPS))與4種典型建筑材質(zhì)(清水混凝土、石材、外掛面磚、磚墻面)兩兩組合成的20個(gè)實(shí)驗(yàn)物理刺激。

表1 實(shí)驗(yàn)所用儀器設(shè)備及功能

選取天津大學(xué)在校學(xué)生30人為視覺(jué)主觀評(píng)價(jià)的被試者，其中非建筑專業(yè)14人，建筑專業(yè)16人;男生15人，女生15人。被試者分別來(lái)自12個(gè)省份，依據(jù)中國(guó)具體地區(qū)劃分并保證樣本量合理分配的前提下，將被試者分成2大組:

1) 華東地區(qū)組12人(山東、江蘇、河南、福建、湖南、江西);

2) 華北地區(qū)組14人(北京、天津、河北、山西、內(nèi)蒙古、黑龍江)。

2.3 情感尺度(量表)的選取

視覺(jué)主觀評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)量表由前期研究得到的21個(gè)情感尺度組成(表2)。

表2 視覺(jué)主觀評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)量表

圖2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備示意圖

2.4 實(shí)驗(yàn)過(guò)程控制

本實(shí)驗(yàn)在天津大學(xué)建筑學(xué)院建筑技術(shù)研究所的“光色測(cè)量及主觀評(píng)價(jià)多功能實(shí)驗(yàn)室”中進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)區(qū)域大約35m2，四周可自動(dòng)升降的黑色幕簾及黑色天花板圍合成一個(gè)封閉的暗室。

選取的20個(gè)實(shí)驗(yàn)樣本規(guī)律性地由等離子電視以全屏的形式依次投出，被試者坐在距離電視屏幕約1.62m處，以大約35°的視角用所選取的量表以五級(jí)語(yǔ)義差別法對(duì)呈現(xiàn)的物理刺激逐一進(jìn)行描述，實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景示意見(jiàn)圖3。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論

將得到的13230個(gè)視覺(jué)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用統(tǒng)計(jì)軟件SAS9.13進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

3.1 量表信度分析

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析得到的量表信度alpha系數(shù)，詳見(jiàn)表3。

由表3可知，本量表對(duì)20個(gè)樣本的信度克倫巴赫alpha系數(shù)值均大于0.7，說(shuō)明本實(shí)驗(yàn)總體樣本具有較好的內(nèi)部一致性和可靠性，樣本選取有意義，實(shí)驗(yàn)可靠。

表3 量表alpha信度系數(shù)

3.2 性別、專業(yè)、地區(qū)差異影響分析

采用皮爾遜(Pearson)積差相關(guān)系數(shù)r進(jìn)行雙側(cè)檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)方法，從總體情感評(píng)價(jià)分析性別、專業(yè)、地區(qū)差異對(duì)樣本情感的影響程度。

圖3 實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景示意圖

相關(guān)性檢驗(yàn)分析結(jié)果顯示不同性別(男性與女性)、不同專業(yè)(建筑專業(yè)與非建筑專業(yè))、不同地區(qū)(華北地區(qū)與華東地區(qū))對(duì)20個(gè)樣本的總體評(píng)價(jià)，在21個(gè)情感尺度上相關(guān)性達(dá)到了顯著性水平且表現(xiàn)出高度的相關(guān)性，說(shuō)明性別、專業(yè)、地區(qū)差異對(duì)情感總體評(píng)價(jià)無(wú)影響。

3.3 情感因子分析

經(jīng)過(guò)MAS值檢驗(yàn)，剔除情感尺度“曖昧的—明晰的”、“自然的—人工的”、“無(wú)機(jī)的—有機(jī)的”、“簡(jiǎn)單的—復(fù)雜的”4個(gè)MSA值低于0.5的情感尺度，對(duì)余下的情感變量進(jìn)行公共因子的提取和命名(表4)。

表4顯示情感因子的變量共同度較高，說(shuō)明情感變量可以被2個(gè)公共因子(活動(dòng)性情感因子(Activity)、評(píng)價(jià)性情感因子(Evaluation))很好的解釋。方差累積貢獻(xiàn)率達(dá)到88.76%，因此，本次因子提取結(jié)果很理想。

為了清楚地反映情感變量與情感因子的關(guān)系，將20個(gè)樣本根據(jù)人均得分權(quán)重求和均值從大到小降序排列。正值樣本說(shuō)明該樣本主導(dǎo)情感為情感尺度中的正向情感，如“溫暖的”、“樸實(shí)的”、“熱鬧的”等;在正向情感樣本中多數(shù)來(lái)自高壓鈉燈(黃色光)投射，可以推斷光源色光對(duì)情感影響大于材質(zhì)對(duì)情感的影響。負(fù)值代表引發(fā)的主導(dǎo)情感為負(fù)向情感，如“寒冷的”、“華麗的”、“肅穆的”等。

表4 情感尺度方差最大旋轉(zhuǎn)后因子載荷(負(fù)荷矩陣)

3.4 各建筑材質(zhì)與不同光源組合的情感分析

通過(guò)對(duì)5種真實(shí)光源與各建筑材質(zhì)組合在2個(gè)因子上的得分情況進(jìn)行分析，總結(jié)出用于建筑景觀照明中常用建筑材質(zhì)與真實(shí)光源投光照明組合所引發(fā)情感的預(yù)測(cè)規(guī)律(表5)，其各自引發(fā)的情感趨勢(shì)有一定的共同性:

1)高壓鈉燈(低色溫，暖色)均極易使人產(chǎn)生熱鬧的、溫暖的、明快的、樸實(shí)的、明亮的、舒緩的、快樂(lè)的、喜慶的積極的正向情感;

2)藍(lán)色金鹵燈使人產(chǎn)生鎮(zhèn)靜的、寧?kù)o的、寒冷的、肅穆的、厚重的、昏暗的、哀傷的情感;

3)綠色金鹵燈均使人產(chǎn)生傳統(tǒng)的、過(guò)時(shí)的、丑陋的、廉價(jià)的、不舒適的、不喜歡的情感;

4)清水磚墻面較其他3種建筑材質(zhì)，在材質(zhì)自身對(duì)人的情感影響上最大。

3.5 色光偏好實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

將情感評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)中針對(duì)“喜歡的—不喜歡的”尺度的評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行分析。偏好與情感在15組情感尺度上具有高度相關(guān)性，但情感尺度“廉價(jià)的－高級(jí)的”、“傳統(tǒng)的—現(xiàn)代的”與色光偏好之間相關(guān)性較低，甚至不相關(guān)，說(shuō)明當(dāng)一種色光環(huán)境能喚起人的溫暖的、喜慶的、熱鬧的、活躍的、明亮的等正向情感感受時(shí)，那么該色光環(huán)境是被喜歡的;反之，喚起的負(fù)向情感是不被喜歡的。情感尺度“華麗的—樸實(shí)的”與色光偏好呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)性，即當(dāng)色光喚起人們樸實(shí)的情感感受時(shí)，那么該色光環(huán)境是被不喜歡的，說(shuō)明人們更偏好華麗的色光環(huán)境。

男性組與女性組比較分析，在情感尺度“廉價(jià)的—高級(jí)的”、“傳統(tǒng)的—現(xiàn)代的”與色光偏好之間相關(guān)性上男性組呈現(xiàn)較高的相關(guān)性，而女性組呈現(xiàn)不相關(guān)，即男性喜歡可以讓其產(chǎn)生“現(xiàn)代的”、“高級(jí)的”情感感受的色光環(huán)境，而女性對(duì)這種色光環(huán)境沒(méi)有感覺(jué);建筑專業(yè)組與非建筑專業(yè)組比較分析，在情感尺度“傳統(tǒng)的—現(xiàn)代的”與色光偏好之間相關(guān)性上非建筑專業(yè)組呈現(xiàn)相關(guān)性，而建筑專業(yè)組呈現(xiàn)不相關(guān)，即非建筑專業(yè)組喜歡可以讓其產(chǎn)生“現(xiàn)代的”情感感受的色光環(huán)境，而建筑專業(yè)組對(duì)這種色光環(huán)境沒(méi)有感覺(jué)。

采用回歸分析方法對(duì)20個(gè)樣本的色光偏好及2個(gè)公共情感因子進(jìn)行多元線性回歸分析，得到基于2個(gè)公共情感因子的色光偏好預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型，見(jiàn)公式(1)。

表5 建筑材質(zhì)的真實(shí)光源情感預(yù)測(cè)規(guī)律

色光偏好=0.1417+0.355×活動(dòng)性情感因子+0.214×評(píng)價(jià)性情感因子(1)

4 結(jié)論

色光與建筑材質(zhì)的綜合合理運(yùn)用在建筑景觀照明總體定位、特色營(yíng)造、風(fēng)格確定等諸多方面是舉足輕重的，決定了建筑、城市夜間光環(huán)境的質(zhì)量。通過(guò)對(duì)建筑色環(huán)境進(jìn)行視覺(jué)心理分析，從而達(dá)到輔助設(shè)計(jì)的目的［4］。這對(duì)于科學(xué)控制建筑景觀照明中色光和材質(zhì)的合理搭配與選用，對(duì)于規(guī)范城市景觀照明規(guī)劃建設(shè)和城市夜晚經(jīng)濟(jì)的提升具有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義。

［1］馬劍．景觀泛光照明質(zhì)量與環(huán)境的幾個(gè)問(wèn)題．照明工程學(xué)報(bào)，1997(8):50～52

［2］柳孝圖，林其標(biāo)，沈天行．人與物理環(huán)境．北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1996.64～66

［3］牛盛楠．建筑景觀照明材質(zhì)色光情感定量化研究．［博士學(xué)位論文］，天津;天津大學(xué)，2010.6

［4］劉春陽(yáng)．建筑設(shè)計(jì)人工智能宜人化的途徑——色環(huán)境視覺(jué)心理分析．［碩士學(xué)位論文］，天津;天津大學(xué)，1993