信息熵法的美感評量分析
——以室內設計作品為例

劉時泳

(中原大學 室內設計學系，臺灣 桃園 32023)

信息熵法的美感評量分析
——以室內設計作品為例

劉時泳

(中原大學 室內設計學系，臺灣 桃園 32023)

信息熵法是把熱力學的“熵”概念應用到探討一事物各組成元素間相互影響的因果關系及其最佳的決定次序上，這種方法非常適合用來探討美感評量這類的主題，但這方面的研究文獻并不多見。以室內空間的彩色照片為測量工具，以國內大學生為測量對象，以受測者從視覺上主觀感受到的美感程度為數據，探討信息熵法對于美感評量的分析結果。此項研究結果對于室內設計領域及實證美學領域有其價值與意義。

信息熵理論；美感評量；室內設計

0 前言

“美”的事物人人喜歡，賞心悅目的景物令人產生美好的喜悅感。室內設計最根本的目的之一是塑造一個能讓人產生美好感覺的人造環境，因此，室內設計作品如何才能讓人產生賞心悅目的美好感可以說是此領域最重要的課題之一。就這一方面而言，室內設計作品的“美感”視覺特征元素應是重要關鍵。然而，一件室內設計作品到底需具什么樣的美感屬性或特征才可能讓人產生賞心悅目感？這些美感特征是由哪些視覺元素(visual components)所構成？各視覺元素在構成的過程中如何決定其次序與組合才能獲致最理想的效果？……這些都是非常關鍵的問題，但這些問題在國內外都尚未被系統地深入探討過。

對于美的研究，各領域的研究者因不同的研究取向而有相當分歧的觀點與看法。過去，有關環境美學的研究大部分性質上都是屬于實證美學，其中，將主要焦點鎖定在環境的物理特征(physical features)上，亦即完全針對物體的形態或結構，探討美感經驗與形態或結構之間關系的，此即為“形態美學”(formal aesthetics)或“結構美學”(structural aesthetics)研究；而其搜集資料的工具多為以語文敘述為主的問卷，且以社會科學研究常用的“相關性分析”法(correlational analysis)來進行“美感因素”與“美感反應”之相關性分析。本研究進一步嘗試以圖片為工具，以信息熵法(information entropy)來進行探索性的實證美學研究。

具體而言，本研究目的主要包括：1) 探討以信息熵法對于美感評量的分析，以了解美感構成元素的理想次序。2) 信息熵法對于美感評量的分析結果。

1 文獻探討

本研究的內容所涉及的重要課題包括：“美”的相關概念、“信息熵理論” “多元尺度法”等，相關的文獻分別探討于下：

1.1 “美”的相關概念

美感知覺(aesthetic perception)是人對于“美”的事物的感知，這是每個人都有的能力。在有關美感判斷(aesthetic judgment)的概念上，依據康德的觀點，它包含了三種要素：1)快或不快的感覺(the feeling of pleasure or pain)：快感可說是一種“本能性的美感”，它雖不完全等同于美感，但卻是形成美感不可或缺的條件。2)理解(understanding)與想象(imagination)的自由融合：概念的理解在美感發生的過程中，能幫助想象力的自由馳騁；理解力不是本能，它的發展是在“快感”之后，會隨著人的成長而逐漸增進。3)共通的普遍法則(universal rules)：每個人的美感判斷可能會因其主觀的理解力與想象力之不同而有所差異，不過，當大家對于同一事物都有相同的美感判斷或感受時，這種“共通感”就成了普遍法則。

在對環境的實證美學研究上，由環境、客體所隱含的“美學因素”(aesthetic factor)所激起的人的(包括生理、心理、行為的)美好響應就是“美感反應”(aesthetic response)。美感反應可說是人對各種環境線索(environmental cues)所產生的反應之一種。環境提供各種線索，人依據對這些線索的感受而產生對應的生理、心理、行為反應。當某些線索讓人有美好感受時，所產生的就是美感反應或“偏好”(preference)。形態美學的研究是將環境線索的范圍限定在環境的物理特征上，亦即完全針對物體的形態或結構，探討美感經驗與形態或結構之間的關系。美感評量(aesthetic evaluation)指的是人對于事物“美”的程度的感知衡量。在既有的對環境的美感評量實證研究上，基本上都是以照片或圖片為研究工具，以測量并分析受測者對于某些特定環境的物理特征之偏好程度。這也就是說，這類的美感評量基本上就是以環境的物理特征之“悅目”程度為基準。

1.2 信息熵理論

信息熵理論基本上由“信息”(information)與“熵”(entropy)兩種理論、概念所組成。“信息理論”源自于Wiener的控制學理論及Shannon的通信數學理論，亦即結合“機率論”與“系統理論”，用來說明溝通時信息傳遞轉換的情形，主要的焦點在于信息傳遞過程中所隱含的信息量、信息的編碼與譯碼，以及信息傳遞途徑的傳輸能力等。另一方面，“熵”原屬熱力學(Thermo dynamics)上的專有名詞。在熱力學上有兩大定律，一是“能量守恒定律”，乃指宇宙間一切物質與能量皆不變，其無法被創造，也無法被消滅；二為能量由一種狀態轉變為另一種狀態的過程中，有一部分的能量會變成既沒有用又無法回收的“廢能”，“熵”就是對這種無用的“廢能”的一種衡量方式。換句話說，“熵”就是一種用來衡量一系統失序、混亂或不確定性的指標[1]，而不確定性正是統計中的機率問題。

將熱力學上“熵”的觀念引用到社會科學研究之信息領域的是美國貝爾電話研究所的Shannon。1948年，他把一定總和事件中的偶然事件或一系列事件信息出現的不確定程度用“熵”來度量，亦即以“熵”來表示系統的無組織、混亂或不確定的程度。當一個系統的無組織、混亂或不確定的程度愈高時，它的熵就愈大；反之，由于能量、信息的轉換具有可逆性，因此，“負熵”的引進就可以降低因熵所產生的混亂或不確定的程度，故而負熵值的增加表示信息量的提高，所代表的意義就是從不易于區分的不確定狀態(無序性)過渡到易于區分的確定狀態(有序性)。

就藝術與設計領域而言，一件作品最終的呈現可以說就是信息輸出的總和，作品中的各項構成元素就是輸入的信息，各元素輸入何種信息具有不確定的機率，整件作品可視為各構成元素機率期望值之總和。由于此類作品(特別是三度空間的室內設計作品)所涉入的視覺信息非常復雜而多樣，且又涉及主觀評價或個人偏好問題，如何降低信息熵、提高信息負熵，這將是個艱巨的挑戰。

2 研究方法

本研究的主要目的在于探討信息熵法對于美感評量的分析結果，為求盡量降低某些個人屬性變項(例如：年齡、教育程度、職業……等)對于研究結果的可能干擾，因此，本研究將研究對象設定為國內大學生此一同構型相對較高的群體。另外，由于既有的研究文獻一再驗證了建筑師等專業設計者與一般人在對人為環境的美感評量與偏好上有顯著的差異[2-7]，為探討專業教育背景的差異所可能產生的影響差異，本研究將研究對象分成室內設計系(以下稱“本科系”)學生與非本科系學生，并以自己設計的研究工具(問卷)進行研究資料的搜集，再對所獲得的資料進行統計、分析與比較。

本研究之工具為由專家篩選出的室內設計實景彩色照片。在本研究中，美感指的僅是受測者從照片中空間的“外觀形式”所感受到的美觀悅目等的視覺心理感知而言，并不包括實用與否的功能性評量。美感程度的測量采用Likert 五點尺度法，從非常美到非常不美分成5個等級。計分方式則從非常美到非常不美依次給予5到1分；總計分數愈高，表示受測者覺得該照片所呈現的室內空間愈美。

本研究的調查工作分成兩階段進行：第一階段先初擬調查工具，由主修室內設計的5位研究生，分別依6種不同設計風格，于室內設計相關媒體中搜集室內設計作品實景彩色照片350張，再邀請10位專家，從中篩選出具有明顯特征的作品60件。本研究將這60張照片制作成ppt.文檔的問卷調查工具，在對同意協助問卷填答的大學生班級實際施測時，以單槍投影機投射于布幕上讓受測者觀看，受測者據以作答。此一調查所獲資料的統計分析結果，將進一步成為第二階段調查的工具，而第二階段調查所得資料，將進行“信息熵”分析。

3 結果與討論

3.1 第一階段調查

以60張室內設計實景彩色照片的計算機投影，對國內4所同意參與調查的大學校院室內設計系學生，以班級為單位，進行美感評量問卷調查，共獲得有效問卷292份。本研究對調查所獲數據進行探索式的因素分析，方式是：以計算機統計軟件進行主成份因素分析，設定以因素負荷量0.5為基準，根據此一觀察值，刪除未達基準之照片題項后，再進行一次分析……反復進行到第四次，經刪除其中22題之后，以所剩38題進行因素分析，結果：其KMO=0.815，表示其適切性甚佳，而Bartlett球形檢定之近似卡方分配為4 025.633(df=703)，P=0.000，亦達顯著水平。分析這38題，共可獲得10個因素，其累積解釋量為62.61%(參見表1)。由于受限于多元尺度法之分析軟件PD-MDS的程序運算，受測物及刺激物的數目必須有所限制，因此無法將這38題全部做為下一階段的測量工具，故僅從所獲的10個因素中，每個因素選擇其中因素負荷量最高的一張照片做為代表。這10張照片，其因素負荷量，除因素8的33號照片為0.652以外，其余9張均在0.72以上，故這10張照片(參見圖1)應可視為各具特色的10種類型代表。

接著，本研究邀請10位專家，針對這10張代表照片的“視覺特征”與“心理意象”進行語匯描述解讀，分別獲得10組描述語匯：1)“視覺特征”：多元混搭、自然取材、單純秩序、形色繽紛、簡潔明亮、質感高雅、風格獨具、懷舊元素、色調迷人、手法創新；2)“心理意象”：高貴奢華、現代品味、異國休閑、浪漫溫馨、時尚典雅、素雅和風、雅痞簡約、古意新韻、古典風華、自然悠閑。本研究就以這10張照片以及各為10組的“視覺特征”與“心理意象”描述語匯做為下一階段問卷調查的工具。

3.2 第二階段調查

本研究以上述工具對50位本科系學生及58位非本科系學生共計108位進行問卷調查，請他們針對10張照片，分別以“視覺特征”及“心理意象”各10組的描述語匯去評量每張照片，量尺為1～10，數目愈大，表示該一照片所隱含的該項語意內涵愈多。調查資料分析結果為：

1) 分別對本科系學生及非本科系學生分析其于“視覺特征”及“心理意象”的得分權重。在“視覺特征”方面，本科系的前三名次序為：懷舊元素(權重=0.213 9)>形色繽紛(0.179 8)>自然取材(0.150 8)；非本科系的前三名次序為：懷舊元素(權重=0.249 0)>自然取材(0.212 9)>形色繽紛(0.145 8)。本科系與非本科系的理想次序排序第一名一樣，但二、三名對調。詳參見表2及表3。在“心理意象”方面，本科系的前三名次序為：雅痞簡約(權重=0.170 0)>素雅和風(0.156 4)>自然悠閑(0.115 0)；非本科系的前三名次序為：雅痞簡約(權重=0.141 8)>古典風華(0.137 9)>素雅和風(0.122 2)，本科系與非本科系的理想次序排序第一名一樣。詳參見表4及表5。此項分析結果顯示，對于理想次序相對最優者，本科系與非本科系看法并無差別。

表1 38題因素分析之轉軸后成份矩陣

Table 1 Factor analysis of 38 picture

pictureno因素與負荷量factorandloading12345678910390.7800.1010.0880.0450.068-0.010-0.1240.0700.0360.093420.758-0.038-0.0690.0940.0270.0610.0580.171-0.1550.029520.6730.088-0.0820.1820.0000.0930.176-0.121-0.0230.093170.669-0.0120.363-0.0940.083-0.029-0.007-0.065-0.0130.071120.649-0.0100.0240.017-0.0090.0740.0120.0380.0900.006270.6190.2460.0840.1240.009-0.081-0.118-0.101-0.0470.147480.589-0.0070.1110.396-0.0720.1350.2080.1060.015-0.039140.5650.1970.0300.1060.005-0.086-0.315-0.0390.2480.188370.0540.789-0.0030.052-0.0080.1280.1500.146-0.0460.077250.2060.7610.126-0.0480.0770.0180.1020.0580.0260.00232-0.0220.7440.083-0.0990.294-0.076-0.0030.1250.052-0.052470.0850.680-0.0030.0310.2390.2210.2320.153-0.0450.11003-0.0750.581-0.0770.3030.0200.113-0.050-0.1050.2230.166310.2390.5660.151-0.0390.315-0.0570.027-0.1320.228-0.120220.151-0.0490.7770.162-0.003-0.0420.1300.0980.158-0.002210.0510.0420.7180.0520.0530.2010.0010.1320.0740.077560.0130.1220.6630.0590.0060.2350.0690.153-0.0570.090530.0780.0780.5990.2590.0130.1550.010-0.1240.0940.107070.062-0.0740.0850.7790.1310.1080.048-0.0460.0030.219550.301-0.0100.1780.6480.082-0.0600.1160.1550.033-0.045350.1930.1280.1580.605-0.1750.0460.3010.1650.205-0.112280.1210.1180.3320.5940.3130.203-0.1070.0290.107-0.046510.0660.175-0.0660.0480.726-0.050-0.0340.1620.1850.058400.0360.2100.1350.0890.6900.0350.1840.0530.076-0.05246-0.0230.186-0.0080.0860.6570.1040.2900.1090.085-0.019590.050-0.0220.2560.101-0.0190.7520.1630.055-0.0850.112600.1610.2370.1360.0650.0560.727-0.005-0.0050.1150.03838-0.1160.0550.2970.1040.0080.516-0.0960.4540.213-0.11957-0.0440.2360.1360.0630.162-0.0280.780-0.0230.1280.027580.0050.1220.0350.1800.3090.1150.7590.0600.1650.072330.1670.0810.1340.1620.130-0.063-0.0440.652-0.1690.18326-0.0450.1080.013-0.0480.1940.1320.0960.627-0.0290.21743-0.0610.0360.2280.0260.1560.496-0.0610.5150.313-0.094340.0550.2230.0820.210-0.1190.0500.4140.5110.382-0.158160.0760.1600.1090.0830.1330.0260.107-0.0020.768-0.00709-0.067-0.0330.1190.0840.2800.1310.192-0.0220.6820.149080.1630.0320.1290.0200.103-0.027-0.0040.1610.0500.747060.2910.1100.1250.0700.1900.1390.0610.0870.0440.609

2) 在“心理意象”方面，各描述語匯相對最符合的照片為：高貴奢華：照片7(屬性權重=0.341 2)；現代品味：照片5(0.504 7)；異國休閑：照片3(0.560 7)；浪漫溫馨：照片3(0.555 5)；時尚典雅：

照片5(0.501 8)；素雅和風：照片3(0.378 5)；雅痞簡約：照片5(0.501 6)；古意新韻：照片9(0.470 4)；古典風華：照片9(0.528 5)；自然悠閑：照片3(0.559 8)。其中，照片3占了4項。詳見圖1中照片3、5、7、9。

3) 從相似性認知空間來看，四個象限均有這10張照片的分布，其中落于左下象限的照片是6、8、9三張，如圖2所示。詳見圖1中照片6、8、9。

根據理想距離模式PREFMAP分析結果發現，全體的理想點，以及本科系與非本科系的理想點均落于左下象限區內，但本科系與非本科系并非完全一致(右下圖為該區放大圖，GROUP A與 B分別代表本科系與非本科系，ALL則為整體之落點)。由此可見，照片6、8、9所隱含的共同特質相對最受喜愛。見圖3所示。

表2 本科系“視覺特征”權重

Table 2 Weighted visual feature index value of interior design majors

IndexA1A2A3A4A5A6A7A8A9A10ej1-ejWMixandmatch-0.2702-0.2102-0.1933-0.2796-0.2571-0.1250-0.2155-0.2393-0.1842-0.27020.97480.02520.1009Nature-oriented-0.2843-0.1461-0.2902-0.2069-0.1740-0.2483-0.1283-0.2397-0.2138-0.28430.96240.03760.1508Simpleandorder-0.1873-0.2639-0.2464-0.1554-0.2523-0.2676-0.2568-0.2619-0.1768-0.18730.97970.02030.0813Colorfulformat-0.2855-0.1679-0.1907-0.3161-0.1993-0.1359-0.1784-0.1923-0.2477-0.28550.95520.04480.1798Cleanandbright-0.2346-0.2644-0.2218-0.2001-0.2680-0.2120-0.2665-0.2105-0.1602-0.23460.98700.01300.0520Qualityandele-gance-0.2289-0.2540-0.2157-0.1813-0.2689-0.2217-0.2274-0.2787-0.1642-0.22890.98570.01430.0573Uniqueandstylish-0.2254-0.2061-0.2368-0.2360-0.2427-0.2240-0.1962-0.2659-0.2342-0.22540.99570.00430.0173Nostalgia-0.2090-0.1622-0.2499-0.1918-0.1391-0.2989-0.1203-0.2935-0.3061-0.20900.94670.05330.2139Attractivehue-0.2581-0.2262-0.2347-0.2179-0.2466-0.2032-0.1891-0.2795-0.1536-0.25810.98460.01540.0619Innovative-0.2458-0.2155-0.2133-0.2579-0.2691-0.1496-0.2236-0.2794-0.1538-0.24580.97880.02120.0849

表3 非本科系“視覺特征”權重

Table 3 Weighted visual feature index value of other majors

Index12345678910ej1-ejWMixandmatch-0.2776-0.2031-0.2057-0.2627-0.2496-0.1558-0.2109-0.2153-0.1990-0.28010.98140.01860.0663Nature-oriented-0.1328-0.1502-0.3168-0.1898-0.1694-0.2571-0.1466-0.2557-0.2302-0.31660.94030.05970.2129Simpleandorder-0.1437-0.2789-0.2510-0.1564-0.2550-0.2708-0.2619-0.2539-0.1701-0.19540.97160.02840.1013Colorfulformat-0.2453-0.1690-0.2213-0.3248-0.1873-0.1583-0.1912-0.1776-0.2447-0.28890.95910.04090.1458Cleanandbright-0.2022-0.2676-0.2391-0.2120-0.2689-0.2012-0.2789-0.1927-0.1606-0.23980.98280.01720.0613Qualityandelegance-0.2652-0.2460-0.2261-0.1948-0.2655-0.1850-0.2556-0.2569-0.1555-0.21580.98430.01570.0559Uniqueandstylish-0.2221-0.2177-0.2554-0.2292-0.2354-0.2068-0.2123-0.2443-0.2253-0.24720.99710.00290.0104Nostalgia-0.2104-0.1516-0.2698-0.1805-0.1148-0.3019-0.1148-0.2959-0.3156-0.18650.93020.06980.2490Attractivehue-0.2302-0.2209-0.2623-0.2342-0.2377-0.1932-0.2096-0.2525-0.1653-0.27050.98860.01140.0405Innovative-0.2138-0.2093-0.2419-0.2497-0.2469-0.1667-0.2341-0.2579-0.1653-0.28060.98420.01580.0564

表4 本科系“心理意象”權重

Table 4 Weighted mental image index value of interior design majors

IndexA1A2A3A4A5A6A7A8A9A10ej1-ejWNobleandextrava-gance-0.3231-0.2146-0.1728-0.2120-0.2563-0.1419-0.2248-0.2736-0.1967-0.20520.96460.03540.0627Modernandclassic-0.2563-0.2861-0.1616-0.1957-0.3058-0.1377-0.2839-0.2429-0.1002-0.21250.94790.05210.0922Exoticandleisure-0.2471-0.2074-0.3195-0.2437-0.1828-0.2335-0.1429-0.2116-0.1389-0.28240.95970.04030.0712Warmandcozy-0.2330-0.1961-0.2793-0.2984-0.1953-0.1918-0.1764-0.1901-0.1459-0.30660.96110.03890.0689Fashionandgraceful-0.2706-0.2769-0.1673-0.1946-0.3006-0.1488-0.2669-0.2541-0.1115-0.21130.95650.04350.0770Unadornedandmoderate-0.1297-0.2004-0.2501-0.1394-0.1944-0.3549-0.1599-0.3085-0.1623-0.19950.91160.08840.1564Yuppieandconcise-0.1164-0.3190-0.1762-0.1435-0.3322-0.1652-0.3172-0.2141-0.1137-0.18390.90390.09610.1700Newlyretro-0.2596-0.1849-0.2626-0.2016-0.1431-0.2472-0.1203-0.3280-0.2485-0.19730.95240.04760.0842Classicalgrandeur-0.3037-0.1650-0.1944-0.1952-0.1474-0.2515-0.1157-0.3084-0.2978-0.19010.94210.05790.1025Naturalleisure-0.1196-0.2138-0.3260-0.1877-0.1926-0.2515-0.1547-0.2215-0.1604-0.32510.93500.06500.1150

表5 非本科系“心理意象”權重

Table 5 Weighted mental image index value of other majors

Index12345678910ej1-ejWNobleandextrava-gance-0.3238-0.2189-0.2307-0.2184-0.2520-0.1257-0.2441-0.2451-0.1469-0.21040.96250.03750.0677Modernandclassic-0.2512-0.2896-0.1848-0.1969-0.3114-0.1209-0.3047-0.1918-0.1002-0.20930.93840.06160.1112Exoticandleisure-0.2576-0.2020-0.3145-0.2353-0.1768-0.2488-0.1548-0.2231-0.1471-0.26460.96610.03390.0611Warmandcozy-0.2196-0.2039-0.2905-0.2934-0.1816-0.2196-0.1838-0.1809-0.1761-0.28520.97050.02950.0532Fashionandgraceful-0.2703-0.2809-0.1897-0.1988-0.2951-0.1367-0.2872-0.2209-0.1117-0.20870.95540.04460.0804Unadornedandmoderate-0.1170-0.2089-0.2579-0.1729-0.2048-0.3404-0.1695-0.3092-0.1670-0.19910.93230.06770.1222Yuppieandconcise-0.1142-0.3126-0.1838-0.1637-0.3171-0.2033-0.3162-0.2266-0.1221-0.16220.92150.07850.1418Newlyretro-0.2203-0.1408-0.2827-0.1897-0.1173-0.2598-0.1120-0.3244-0.2931-0.20960.93360.06640.1198Classicalgrandeur-0.2533-0.1293-0.2576-0.1831-0.1085-0.2787-0.1000-0.3119-0.3162-0.18810.92360.07640.1379Naturalleisure-0.1069-0.2229-0.3151-0.1940-0.1874-0.2524-0.1712-0.2184-0.1756-0.32510.94200.05800.1047

本研究的結果對室內設計作品之美感評量提供了一個新的研究分析方式，在后續研究上本研究提出的建議為：

1) 本研究以室內設計空間意象照片作為受測物，無法包含和滿意所有受測者心理認知及偏好，問卷的結果將會有所誤差。建議未來研究在受測物上應有多重選擇，例如:空間模型、3D虛空間、計算機動畫等，應可達到不一樣的結果。

2) 對于空間意象研究很少以問卷調查量化統計的方法，文獻提及多元尺度法、因素分析、集群分析，皆有其分析的步驟和方式，后續研究可作深入探討。

[1] 彭康麟.決策不確定之衡量-Shannon熵之應用[J].明新學報，2005(31):171-181.

[2] Devlin K, Nasar J. The beauty and the best: Some preliminary comparisons of “high” versus “popular” residential architecture and public versus architect judgments of same[J]. Journal of Environmental Psychology, 1989(9): 333-344.

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(責任編輯 李亞青)

Comparison of Aesthetic Evaluation Analyses Based on Information Entropy: Using Interior Design Works as Example

LIU Shih-yung

(Department of Interior Design, Chung Yuan Christian University，Taoyuan Taiwan 32023, China)

The information entropy approach applies the “entropy” concept in Thermodynamics to explore the casual link and the best decision order of those compositional elements of an object. The information entropy approach can find out the most ideal composition of elements by analyzing the relational position of each element in the stimuli space. The approach itself is very suitable to explore the aesthetic evaluation related issues, but the literatures are quite few. By using color photos of designed interiors as measuring instrument, conducting an investigation to the domestic college students, collecting data of aesthetic evaluation of these subjects to the color photos, this study intends to respectively explore and compare the results of aesthetic evaluation analysis of information entropy. The result of this study will be meaningful and valuable to the fields of interior design and empirical aesthetics.

Information entropy; Aesthetic evaluation; Interior design

10.16255/j.cnki.ldxbz.2016.01.011

2015-11-06

劉時泳，E-mail: lsy@cycu.org.tw

TU 238.21

A

1005- 0310(2016)01- 0055- 07