建筑景觀照明中材質色光情感定量化研究*

牛盛楠朱溢楠 劉剛

(1.山東建筑大學建筑城規學院，山東250101;2.山東省建筑節能技術重點實驗室，山東250101;3.可再生能源建筑利用技術教育部重點實驗室，山東250101;4.棗莊科技職業學院建筑工程系，山東277500;5.天津大學建筑學院天津市建筑物理環境與生態技術重點實驗室，天津300072)

1 前言

建筑景觀照明是整個城市景觀照明的主體。當前我國建筑景觀照明存在的主要問題是彩色光的使用隨意、不合理;由于對色光與建筑材質之間的關系理解不當導致兩者搭配不合理，造成與設計初衷相悖的照明效果，沒有達到預期效果［1］，從而使建筑景觀照明缺乏科學性、藝術性和美感。為了能理想地表現建筑立面的質感以引起人們的興趣，就要合理地選擇適合各種材質的光源。［2］

本文對實際建筑景觀照明中常用的真實光源色光和典型建筑材質兩兩組合的情感影響因素進行研究分析，進而可以為建筑景觀照明設計者提供一種定量化、直觀化的描述和表達大尺度建筑材質色光情感和偏好的方法和參考依據。［3］

2 實驗方法

2.1 實驗流程及實驗儀器

本研究在實驗室條件下使用的數字化設計和評價方法見流程圖1。

圖1 數字化設計和評價方法流程圖

本實驗所用儀器設備如圖2所示，詳見表1。

2.2 實驗物理刺激和被試者的選取

實驗選取用“計算機—等離子電視”色光再現裝置再現的5種常用彩色光源(紅色金鹵燈(RM)、紫色金鹵燈(PM)、藍色金鹵燈(BM)、綠色金鹵燈(GM)、高壓鈉燈(HPS))與4種典型建筑材質(清水混凝土、石材、外掛面磚、磚墻面)兩兩組合成的20個實驗物理刺激。

表1 實驗所用儀器設備及功能

選取天津大學在校學生30人為視覺主觀評價的被試者，其中非建筑專業14人，建筑專業16人;男生15人，女生15人。被試者分別來自12個省份，依據中國具體地區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) 華東地區組12人(山東、江蘇、河南、福建、湖南、江西);

2) 華北地區組14人(北京、天津、河北、山西、內蒙古、黑龍江)。

2.3 情感尺度(量表)的選取

視覺主觀評價實驗量表由前期研究得到的21個情感尺度組成(表2)。

表2 視覺主觀評價實驗量表

圖2 實驗設備示意圖

2.4 實驗過程控制

本實驗在天津大學建筑學院建筑技術研究所的“光色測量及主觀評價多功能實驗室”中進行，實驗區域大約35m2，四周可自動升降的黑色幕簾及黑色天花板圍合成一個封閉的暗室。

選取的20個實驗樣本規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語義差別法對呈現的物理刺激逐一進行描述，實驗場景示意見圖3。

3 實驗結果分析與討論

將得到的13230個視覺評價實驗數據，用統計軟件SAS9.13進行統計分析。

3.1 量表信度分析

根據實驗數據統計分析得到的量表信度alpha系數，詳見表3。

由表3可知，本量表對20個樣本的信度克倫巴赫alpha系數值均大于0.7，說明本實驗總體樣本具有較好的內部一致性和可靠性，樣本選取有意義，實驗可靠。

表3 量表alpha信度系數

3.2 性別、專業、地區差異影響分析

采用皮爾遜(Pearson)積差相關系數r進行雙側檢驗的統計方法，從總體情感評價分析性別、專業、地區差異對樣本情感的影響程度。

圖3 實驗場景示意圖

相關性檢驗分析結果顯示不同性別(男性與女性)、不同專業(建筑專業與非建筑專業)、不同地區(華北地區與華東地區)對20個樣本的總體評價，在21個情感尺度上相關性達到了顯著性水平且表現出高度的相關性，說明性別、專業、地區差異對情感總體評價無影響。

3.3 情感因子分析

經過MAS值檢驗，剔除情感尺度“曖昧的—明晰的”、“自然的—人工的”、“無機的—有機的”、“簡單的—復雜的”4個MSA值低于0.5的情感尺度，對余下的情感變量進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，說明情感變量可以被2個公共因子(活動性情感因子(Activity)、評價性情感因子(Evaluation))很好的解釋。方差累積貢獻率達到88.76%，因此，本次因子提取結果很理想。

為了清楚地反映情感變量與情感因子的關系，將20個樣本根據人均得分權重求和均值從大到小降序排列。正值樣本說明該樣本主導情感為情感尺度中的正向情感，如“溫暖的”、“樸實的”、“熱鬧的”等;在正向情感樣本中多數來自高壓鈉燈(黃色光)投射，可以推斷光源色光對情感影響大于材質對情感的影響。負值代表引發的主導情感為負向情感，如“寒冷的”、“華麗的”、“肅穆的”等。

表4 情感尺度方差最大旋轉后因子載荷(負荷矩陣)

3.4 各建筑材質與不同光源組合的情感分析

通過對5種真實光源與各建筑材質組合在2個因子上的得分情況進行分析，總結出用于建筑景觀照明中常用建筑材質與真實光源投光照明組合所引發情感的預測規律(表5)，其各自引發的情感趨勢有一定的共同性:

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

2)藍色金鹵燈使人產生鎮靜的、寧靜的、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生傳統的、過時的、丑陋的、廉價的、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，在材質自身對人的情感影響上最大。

3.5 色光偏好實驗結果分析

將情感評價實驗中針對“喜歡的—不喜歡的”尺度的評價結果進行分析。偏好與情感在15組情感尺度上具有高度相關性，但情感尺度“廉價的－高級的”、“傳統的—現代的”與色光偏好之間相關性較低，甚至不相關，說明當一種色光環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，那么該色光環境是被喜歡的;反之，喚起的負向情感是不被喜歡的。情感尺度“華麗的—樸實的”與色光偏好呈現負相關性，即當色光喚起人們樸實的情感感受時，那么該色光環境是被不喜歡的，說明人們更偏好華麗的色光環境。

男性組與女性組比較分析，在情感尺度“廉價的—高級的”、“傳統的—現代的”與色光偏好之間相關性上男性組呈現較高的相關性，而女性組呈現不相關，即男性喜歡可以讓其產生“現代的”、“高級的”情感感受的色光環境，而女性對這種色光環境沒有感覺;建筑專業組與非建筑專業組比較分析，在情感尺度“傳統的—現代的”與色光偏好之間相關性上非建筑專業組呈現相關性，而建筑專業組呈現不相關，即非建筑專業組喜歡可以讓其產生“現代的”情感感受的色光環境，而建筑專業組對這種色光環境沒有感覺。

采用回歸分析方法對20個樣本的色光偏好及2個公共情感因子進行多元線性回歸分析，得到基于2個公共情感因子的色光偏好預測數學模型，見公式(1)。

表5 建筑材質的真實光源情感預測規律

色光偏好=0.1417+0.355×活動性情感因子+0.214×評價性情感因子(1)

4 結論

色光與建筑材質的綜合合理運用在建筑景觀照明總體定位、特色營造、風格確定等諸多方面是舉足輕重的，決定了建筑、城市夜間光環境的質量。通過對建筑色環境進行視覺心理分析，從而達到輔助設計的目的［4］。這對于科學控制建筑景觀照明中色光和材質的合理搭配與選用，對于規范城市景觀照明規劃建設和城市夜晚經濟的提升具有很強的指導意義。

［1］馬劍．景觀泛光照明質量與環境的幾個問題．照明工程學報，1997(8):50～52

［2］柳孝圖，林其標，沈天行．人與物理環境．北京:中國建筑工業出版社，1996.64～66

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

［4］劉春陽．建筑設計人工智能宜人化的途徑——色環境視覺心理分析．［碩士學位論文］，天津;天津大學，1993