聲壓級(jí)大小對(duì)鳥叫聲和流水聲恢復(fù)性效應(yīng)的影響

艾祥睿， 歐達(dá)毅

( 1. 華僑大學(xué) 建筑學(xué)院， 福建 廈門 361021； 2. 廈門市生態(tài)建筑營造重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 福建 廈門 361021 )

在環(huán)境心理學(xué)中，恢復(fù)被定義為恢復(fù)身體、心理和社會(huì)能力的過程，而這些能力在滿足日常的適應(yīng)需求時(shí)已經(jīng)枯竭了[1].以往的研究表明，人們暴露于自然公園等恢復(fù)性環(huán)境中，對(duì)心理體驗(yàn)[2]和認(rèn)知表現(xiàn)產(chǎn)生積極影響[3].目前，學(xué)者對(duì)恢復(fù)性環(huán)境的研究更多地考慮視覺因素的影響，而自然環(huán)境中的視覺因素恢復(fù)性要優(yōu)于城市環(huán)境中的視覺因素[4].考慮到人的感知是基于多種感官，學(xué)者們開始嘗試將恢復(fù)性環(huán)境的研究擴(kuò)展到聽覺因素[5-6]，并發(fā)現(xiàn)鳥叫聲、流水聲等自然聲具有良好的聲景恢復(fù)性效應(yīng)[7]，其聲景恢復(fù)性顯著優(yōu)于人為噪聲環(huán)境[8].

聲景恢復(fù)性效應(yīng)有良好的研究意義和應(yīng)用價(jià)值，比如開放式辦公室是當(dāng)前重要且流行的辦公風(fēng)格，在開放式辦公室里經(jīng)常發(fā)現(xiàn)諸如擁擠和噪聲等環(huán)境問題，使員工更容易身心疲憊和工作效率下降[9-11].因此，在開放式辦公室中引入恢復(fù)性環(huán)境將有利于員工的疲勞緩解和效率提升[12].基于此，本文主要研究聲壓級(jí)大小對(duì)鳥叫聲和流水聲的恢復(fù)性效應(yīng).

1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所及聲源材料

實(shí)驗(yàn)在華僑大學(xué)建筑學(xué)院實(shí)驗(yàn)大樓內(nèi)進(jìn)行，平面圖如圖1所示.實(shí)驗(yàn)室面積為42.24 m2(6.6 m×6.4 m)，凈高為3.0 m.水磨石抹面，輕質(zhì)塑料板材吊頂，單面墻開窗，另外三面墻為石灰抹面，并布置適量的吸聲板.使用一臺(tái)工作站(E)作為控制臺(tái)，兩個(gè)工作臺(tái)(R1和R2)作為測(cè)試位置，兩個(gè)工作臺(tái)之間用1.5 m高的隔斷隔開.使用位于S位置(R1和R2中心線)的十二面體球聲源(PYRITE SN 0506)播放實(shí)驗(yàn)聲，通過工作站控制球聲源播放聲音的聲壓級(jí)(LSP)大小.整個(gè)實(shí)驗(yàn)中，保證兩個(gè)工作臺(tái)位置上的聲級(jí)基本一致(最大標(biāo)準(zhǔn)差0.35 dB(A)).

圖1 實(shí)驗(yàn)室平面圖(單位：mm)Fig.1 Laboratory plan (unit: mm)

為消除非聲學(xué)參數(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，實(shí)驗(yàn)室的熱環(huán)境、光環(huán)境和空氣質(zhì)量均控制在舒適的范圍內(nèi).從自然聲中選取兩種恢復(fù)效果較好且具有代表性的聲音作為恢復(fù)性聲源，它們分別是鳥叫聲和流水聲.鳥叫聲為麻雀叫聲，有研究表明麻雀叫聲具有良好的恢復(fù)效果[13]；而流水聲則選取生活中比較常見的溪流聲.

在聲音素材網(wǎng)(http:∥aspx.sc.chinaz.com)中，選取一段時(shí)長為252 s的鳥叫聲和一段308 s的流水聲作為原始音頻，將兩段音頻導(dǎo)入Adobe Audition 3.0，剪裁為時(shí)長180 s的實(shí)驗(yàn)聲.實(shí)驗(yàn)中使用電聲設(shè)備播放實(shí)驗(yàn)聲來模擬自然聲的情況，這些聲音跟印象中自然界聽到的鳥叫聲和流水聲區(qū)別不大，被試者在聽到聲音后就能辨別出聽到的是鳥叫聲和流水聲.

1.2 任務(wù)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)任務(wù)包括：壓力引導(dǎo)任務(wù)、注意力測(cè)試任務(wù)和聲景的心理恢復(fù)性感受量表填寫.

1) 壓力引導(dǎo)任務(wù).采用采取口算任務(wù)，被試者被要求在5 min內(nèi)盡可能多地完成100道算數(shù)題，以誘導(dǎo)壓力狀態(tài).研究表明，被試者在進(jìn)行類似特里爾社會(huì)應(yīng)激測(cè)試(TSST)的數(shù)字計(jì)算后，其注意力水平有所下降，心理焦慮程度增加.有學(xué)者證明這種數(shù)字計(jì)算是可以有效地誘發(fā)被試者的各項(xiàng)應(yīng)激反應(yīng)[14]，持續(xù)集中注意力可以使人產(chǎn)生腦力疲勞[15-16].

2) 注意力測(cè)試任務(wù)[8].采用數(shù)字組合劃銷法，要求被試者在若干個(gè)數(shù)字串中，用下劃線劃出和為10的相鄰兩數(shù)的數(shù)字組合.在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，被試準(zhǔn)確標(biāo)識(shí)的數(shù)字組合的正確個(gè)數(shù)占總數(shù)的比值，作為其注意力水平的指標(biāo).實(shí)驗(yàn)要求被試在壓力引導(dǎo)后做一次測(cè)評(píng)，在播放鳥叫聲(或流水聲)后再做一次內(nèi)容相同的測(cè)評(píng)，通過對(duì)比兩次測(cè)評(píng)的結(jié)果，求得“差值”，用“差值”來對(duì)“恢復(fù)性”的程度進(jìn)行衡量.對(duì)于注意力表現(xiàn)，“差值”為正表示注意力表現(xiàn)提升，差值的絕對(duì)值越大，恢復(fù)效果越好.

3) 心理恢復(fù)值.用聲景感知恢復(fù)量表(perceived restorativeness soundscape scale，PRSS)的得分來計(jì)算，評(píng)價(jià)均值“3(一般)”表示具有恢復(fù)效果，評(píng)價(jià)均值越大，恢復(fù)效果越好.本研究以Pasini提出的聲景感知恢復(fù)量表作為測(cè)試問卷，如表1所示.該量表是在傳統(tǒng)恢復(fù)性環(huán)境量表基礎(chǔ)上修改得來，其用于聲景感知恢復(fù)程度的有效性已經(jīng)得到檢驗(yàn)[17-18].量表以感知恢復(fù)的4個(gè)特征作為度量維度，每個(gè)維度下設(shè)置3～5個(gè)問題，共有13個(gè)問題，并采用李克特五級(jí)評(píng)價(jià)，從“很不同意”(1分)到“很同意”(5分)，共分為5個(gè)等級(jí).

表1 聲景的感知恢復(fù)性量表(PRSS量表)Tab.1 Perceived recovery soundscape scale (PRSS scale)

1.3 實(shí)驗(yàn)流程

以自愿報(bào)名的形式在華僑大學(xué)廈門校區(qū)招募20名在校研究生(10名男性，10名女性)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，被試人員的年齡在23～27歲之間(平均值為24.8歲，標(biāo)準(zhǔn)差為1.36).為保證被試人員選取的有效性和公正性，防止其他因素影響實(shí)驗(yàn)測(cè)試，選取的參與者聽力都正常.在實(shí)驗(yàn)前，詢問被試的工作生活狀態(tài)和壓力狀態(tài)，如果有熬夜、過勞或?qū)β曇舴锤械犬惓顟B(tài)，則不允許參加實(shí)驗(yàn).

圖2為實(shí)驗(yàn)過程.實(shí)驗(yàn)共設(shè)計(jì)9種不同的聲學(xué)條件，分別為45，50，55和60 dB(A)的鳥叫聲，45，50，55和60 dB(A)的流水聲，以及安靜條件(不播放任何聲音，背景噪聲約為38 dB(A)).以上實(shí)驗(yàn)流程重復(fù)9次，每次隨機(jī)播放一種聲音條件.

圖2 實(shí)驗(yàn)流程圖Fig.2 Experimental flow chart

被試者進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，先有10 min時(shí)間熟悉環(huán)境，然后開展9組實(shí)驗(yàn)，分別對(duì)應(yīng)上述9種聲音條件(每組實(shí)驗(yàn)使用1種聲音條件，順序隨機(jī))，每組實(shí)驗(yàn)都包含以下5個(gè)步驟.

1) 進(jìn)行5 min的口算任務(wù).即壓力引導(dǎo)，營造心理壓力狀態(tài)和注意力疲勞狀態(tài).

2) 生理指標(biāo)測(cè)量.使用腕式血壓計(jì)測(cè)量被試的生理指標(biāo)，并讓被試者完成2 min的注意力表現(xiàn)測(cè)試題，用于反映被試者壓力引導(dǎo)后的狀態(tài).

3) 恢復(fù)階段.被試者在測(cè)量初始生理指標(biāo)和任務(wù)表現(xiàn)成績之后，戴上眼罩，傾聽1種聲音條件(時(shí)長3 min).

4) 恢復(fù)狀態(tài)測(cè)量.使用腕式血壓計(jì)測(cè)量被試的生理指標(biāo)，并在2 min內(nèi)完成注意力表現(xiàn)測(cè)試題，用于反映被試者在傾聽實(shí)驗(yàn)聲后的注意力狀態(tài)；在完成測(cè)試題后對(duì)該聲音進(jìn)行PRSS量表打分，以反映受試者當(dāng)時(shí)的心理狀態(tài).

5) 休息階段.5 min休息，在此期間，播放輕柔的瑜伽音樂，輔助參與者的生理、心理、注意力表現(xiàn)狀態(tài)恢復(fù)到正常水平.

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

實(shí)驗(yàn)中對(duì)脈搏、血壓等生理指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)試，但這些指標(biāo)在各種聲音條件下聲景恢復(fù)前后的結(jié)果變化很小且無明顯規(guī)律，不再詳細(xì)闡述.下文將重點(diǎn)分析各種聲級(jí)條件下的注意力恢復(fù)效果和心理恢復(fù)效果.為了更好地表達(dá)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的意義，對(duì)注意力表現(xiàn)和心理狀態(tài)這兩個(gè)指標(biāo)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行描述.

1) 注意力恢復(fù)值(ΔAt)=At2-At1.其中，At1，At2分別為實(shí)驗(yàn)聲播放前、后的數(shù)字組合劃銷題得分的百分率.ΔAt>0表示恢復(fù)性效應(yīng)為正，ΔAt=0表示恢復(fù)性效應(yīng)為零，ΔAt<0表示恢復(fù)性效應(yīng)為負(fù).

2) 心理恢復(fù)值(PR).PR值為PRSS量表的得分，0≤PR<3表示恢復(fù)性效應(yīng)為負(fù)，PR=3表示恢復(fù)性效應(yīng)為零，PR>3表示恢復(fù)性效應(yīng)為正.

2.1 鳥叫聲的恢復(fù)性效應(yīng)

4種聲壓級(jí)鳥叫聲下的注意力恢復(fù)值測(cè)試結(jié)果，如圖3所示.圖3中：LSP為聲壓級(jí)；ΔAt為注意力恢復(fù)值.同時(shí)，運(yùn)用重復(fù)測(cè)量方差分析對(duì)不同聲壓級(jí)下的注意力恢復(fù)值進(jìn)行差異性檢驗(yàn).

圖3 不同聲壓級(jí)鳥叫聲下的注意力恢復(fù)值 圖4 不同聲壓級(jí)鳥叫聲下的心理恢復(fù)值Fig.3 Attention recovery value under different sound pressure levels of bird sound Fig.4 Psychological recovery value under different sound pressure levels of bird sound

從圖3可知：45，50和55 dB(A)下鳥叫聲的注意力恢復(fù)性效應(yīng)為正，而60 dB(A)下鳥叫聲的注意力恢復(fù)性效應(yīng)為負(fù). 各種聲壓級(jí)鳥叫聲下注意力恢復(fù)值的評(píng)價(jià)均值得分差異性均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01).對(duì)于注意力恢復(fù)的程度，各聲壓級(jí)下鳥叫聲的排序?yàn)椋?0 dB(A)>45 dB(A)>55 dB(A)>60 dB(A).說明，50 dB(A)的鳥叫聲注意力恢復(fù)程度最高，恢復(fù)效果最好.

4種聲壓級(jí)鳥叫聲下的心理恢復(fù)值測(cè)試結(jié)果，如圖4所示.圖4中：LSP為聲壓級(jí)；PR為心理恢復(fù)值.同時(shí)，運(yùn)用重復(fù)測(cè)量方差分析對(duì)不同聲壓級(jí)下的心理恢復(fù)值進(jìn)行差異性檢驗(yàn).

從圖4可知：各種聲壓級(jí)下鳥叫聲的心理恢復(fù)性效應(yīng)均為正，不同聲壓級(jí)鳥叫聲下心理恢復(fù)值的評(píng)價(jià)均值得分差異性具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01).對(duì)于心理恢復(fù)程度而言，各聲壓級(jí)下鳥叫聲的排序?yàn)椋?5 dB(A)>50 dB(A)>55 dB(A)>60 dB(A).說明，45 dB(A)的鳥叫聲心理恢復(fù)程度最高，恢復(fù)效果最好.

2.2 流水聲的恢復(fù)性效應(yīng)

4種聲壓級(jí)的流水聲下的注意力恢復(fù)值測(cè)試結(jié)果，如圖5所示.圖5中：LSP為聲壓級(jí)；ΔAt為注意力恢復(fù)值.同時(shí)，運(yùn)用重復(fù)測(cè)量方差分析對(duì)不同聲壓級(jí)下的注意力恢復(fù)值進(jìn)行差異性檢驗(yàn).

圖5 不同聲壓級(jí)流水聲下的注意力恢復(fù)值 圖6 不同聲壓級(jí)流水聲下的心理恢復(fù)值 Fig.5 Attention recovery value under different sound pressure levels of water sound Fig.6 Psychological recovery value under different sound pressure levels of water sound

從圖5可知：45，50 dB(A)下流水聲的注意力恢復(fù)效應(yīng)為正，55 dB(A)下流水聲的注意力恢復(fù)效應(yīng)為零，60 dB(A)下流水聲的注意力恢復(fù)效應(yīng)為負(fù).不同聲壓級(jí)流水聲下注意力恢復(fù)值(ΔAt<0)的評(píng)價(jià)均值得分差異性具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01).對(duì)于注意力恢復(fù)的程度，各聲壓級(jí)下的流水聲的排序?yàn)椋?0 dB(A)>45 dB(A)>55 dB(A)>60 dB(A).說明，50 dB(A)的流水聲注意力恢復(fù)程度最高，恢復(fù)效果最好.

4種聲壓級(jí)的流水聲下的心理恢復(fù)值(PR)測(cè)試結(jié)果，如圖6所示.圖6中：LSP為聲壓級(jí)；PR為心理恢復(fù)值.同時(shí)，運(yùn)用重復(fù)測(cè)量方差分析對(duì)不同聲壓級(jí)下的心理恢復(fù)值進(jìn)行差異性檢驗(yàn).

從圖6可知：各種聲壓級(jí)下流水聲的心理恢復(fù)效應(yīng)均為正，不同聲壓級(jí)流水聲下心理恢復(fù)值(PR)的評(píng)價(jià)均值得分差異性具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05).對(duì)于心理狀態(tài)的恢復(fù)程度，各聲壓級(jí)下的流水聲的排序?yàn)椋?5 dB(A)>55 dB(A)>50 dB(A)>60 dB(A).說明，45 dB(A)的流水聲心理恢復(fù)程度最高，恢復(fù)效果最好.

2.3 鳥叫聲和流水聲的恢復(fù)性效應(yīng)對(duì)比

運(yùn)用配對(duì)樣本T檢驗(yàn)對(duì)鳥叫聲和流水聲的注意力恢復(fù)值(ΔAt<0)進(jìn)行差異性分析，結(jié)果如圖7所示.圖7中：LSP為聲壓級(jí)；ΔAt為注意力恢復(fù)值.

圖7 鳥叫聲和流水聲在同種聲壓級(jí)下的注意力表現(xiàn)差異性分析 圖8 鳥叫聲和流水聲在同種聲壓級(jí)下的心理狀態(tài)差異性分析Fig.7 Difference analysis of attention performance between bird sound and water sound under same sound pressure level Fig.8 Difference analysis of psychological state between bird sound and water sound under the same sound pressure level

從圖7可知：鳥叫聲和流水聲在60 dB(A)下的注意力恢復(fù)效應(yīng)為負(fù)；鳥叫聲在45，50，55 dB(A)下的注意力恢復(fù)效果優(yōu)于流水聲.鳥叫聲和流水聲在同種聲壓級(jí)下的注意力恢復(fù)值(ΔAt<0)差異均不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05).

運(yùn)用配對(duì)樣本T檢驗(yàn)對(duì)鳥叫聲和流水聲的心理恢復(fù)值進(jìn)行差異性分析，結(jié)果如圖8所示.圖8中：LSP為聲壓級(jí)；PR為心理恢復(fù)值.

從圖8可知：可以看出：在4種聲壓級(jí)下，鳥叫聲和流水聲的心理恢復(fù)效應(yīng)都為正；在45，50 dB(A)下，鳥叫聲的心理恢復(fù)效應(yīng)優(yōu)于流水聲.鳥叫聲和流水聲的心理恢復(fù)值(PR)差異均不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05).在55，60 dB(A)下，流水聲的心理恢復(fù)效應(yīng)優(yōu)于鳥叫聲，但鳥叫聲和流水聲的心理恢復(fù)值(PR)差異均不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05).

2.4 鳥叫聲和流水聲與安靜條件對(duì)比

前文已經(jīng)提到，鳥叫聲和流水聲在45 dB下心理恢復(fù)效果最佳，在50 dB下注意力恢復(fù)效果最佳.運(yùn)用重復(fù)測(cè)量方差分析對(duì)安靜狀態(tài)與45，50 dB下的鳥叫聲和流水聲的恢復(fù)性效應(yīng)進(jìn)行差異性分析，結(jié)果如圖9，10所示.圖9，10中：LSP為聲壓級(jí)；ΔAt為注意力恢復(fù)值；PR為心理恢復(fù)值；.

圖9 安靜狀態(tài)與鳥叫聲和流水聲注意力恢復(fù)效果的差異性分析 圖10 安靜狀態(tài)與鳥叫聲和流水聲心理恢復(fù)效果的差異性分析Fig.9 Difference analysis of attention recovery effect among quiet state,bird sound and water sound Fig.10 Difference analysis of psychological recovery effect among quiet state, bird sound and water sound

從圖9可知：在45 dB下，鳥叫聲和流水聲的注意力恢復(fù)效果顯著高于安靜狀態(tài)(P<0.01)，其中安靜狀態(tài)下注意力狀態(tài)與恢復(fù)前狀態(tài)差異甚微，說明安靜條件下的恢復(fù)效果相對(duì)較差(雖然恢復(fù)值略小于0，但仍屬于正常波動(dòng)范圍)；在50 dB下，鳥叫聲和流水聲的注意力恢復(fù)效果顯著高于安靜狀態(tài)(P<0.01).

從圖10可知：在45 dB下，鳥叫聲和流水聲的心理恢復(fù)效果顯著高于安靜狀態(tài)(P<0.01)；在50 dB下，鳥叫聲和流水聲的心理恢復(fù)效果顯著高于安靜狀態(tài)(P<0.01).

3 結(jié)論

文中分析了聲壓級(jí)大小對(duì)鳥叫聲和流水聲恢復(fù)性效應(yīng)的影響，主要研究了4種聲壓級(jí)(45，50，55和60 dB(A))下的鳥叫聲、流水聲，以及安靜狀態(tài)(背景噪聲為38 dB(A))的恢復(fù)性效應(yīng)，得出如下3點(diǎn)主要結(jié)論.

1) 聲壓級(jí)大小對(duì)鳥叫聲和流水聲的注意力和心理恢復(fù)效果均存在重要影響.45 dB(A)的鳥叫聲和流水聲對(duì)心理狀態(tài)的恢復(fù)效果最好，50 dB(A)的鳥叫聲和流水聲對(duì)注意力表現(xiàn)的恢復(fù)效果最好.

2) 播放鳥叫聲、流水聲狀態(tài)(45，50 dB(A))與安靜狀態(tài)對(duì)比，鳥叫聲和流水聲的注意力恢復(fù)效果和心理恢復(fù)效果顯著優(yōu)于安靜狀態(tài).

3) 對(duì)比鳥叫聲和流水聲發(fā)現(xiàn)，在各種聲壓級(jí)下，鳥叫聲和流水聲的注意力恢復(fù)效果和心理恢復(fù)效果均無顯著差異，在實(shí)際應(yīng)用中二者均可采用.其中，在45和50 dB(A)下，鳥叫聲的注意力恢復(fù)效果和心理恢復(fù)效果均略高于流水聲，值得推薦.

試驗(yàn)選擇了20個(gè)研究生作為研究對(duì)象，在人員類型上有待作全面細(xì)致的選擇.文中只選擇了自然聲作為聲源對(duì)象，在聲音種類的研究上也有待進(jìn)一步完善和充實(shí).