基于主體視野下傳統園林要素的視覺認知研究*

陸邵明 杜 力

園林要素復雜多樣，信息量龐大，通常觀者難以將其觀察到的對象準確且完整地呈現出來，因此如何可視化地呈現便成為一個難題。之所以成為難題，是因為每一位觀者關注的對象與重點不一，信息成分復雜。然而，這一難題的解決意義非凡，因為它將有助于設計師了解使用者的認知需求與特點，從而理性引導設計。本文基于眼動實驗，針對海派古典園林中的代表性場景，定量評測人們在園林場景觀賞過程中對各要素的興趣與審美偏好。

1 研究方法

眼動，就是指人眼獲取外界視覺信息所發生的運動。眼動的三種基本類型為注視、眼跳與追隨。而每一個個體眼動特征與主體的心理過程密切相關，它反映出大腦如何搜集和篩選信息，從而構建使用者主體與環境客體之間的關系。

眼動實驗就是借助眼動儀器（eye tracker）與相關軟件，監測、記錄觀察者在看特定場景時的眼動軌跡，并進行相關的數據分析，從而精準全面捕捉人在場景認知中所感興趣的熱點。眼動實驗的主要呈現結果是眼動熱點圖（heat map/fixation map）。眼動熱點圖就是將眼球運動信息疊加在視景圖像上，形成注視點（位置）、注視持續時間（fixation duration）、注視頻次（fixation Frequency）。熱點圖能具體、直觀和全面地反映測試者對觀察對象各處的不同關注度及其分布情況。注視軌跡圖（gaze plot）展現測試者的眼動隨著時間的延伸，其注視點的變化情況。熱點圖雖為注視點的詳細情況及其順序的信息，但是具有更高的理解度與整體性。

西方的眼動實驗開始于19世紀末和20世紀初。美國學者麥克沃思（Mackworth）和莫蘭迪（Morandi）較早將三維場景圖片用于眼動實驗之中。即，通過將場景圖片分成若干區域，每一塊區域對應特定的信息，然后讓測試者瀏覽圖片并記錄眼動信息，分析不同區域信息被關注的情況，結果表明測試者關注的位置大都集中在信息量大的區域，且對信息量大的區域注視時間早，注視次數多，時間長[1][2]。目前這一技術已經在廣告圖形、車輛駕駛、游戲與電腦產品設計、地鐵指示系統等領域得到實際運用。

在景觀建筑方面，國外眼動的最新研究成果，包括城鄉文化景觀和街景圖像的視覺偏好等研究。比利時學者杜邦、奧姆斯等（Lien Dupont, Kristien Ooms, Marc Antrop）運用視線追蹤技術研究主題景觀對潛在使用者的視覺影響評價。作者認為，以往歐洲設計師關注使用者的參與設計，但是不知道他們是如何感知與評價的。作者選取了42個測試者（其中包括21個專業人士、21個非專業人士），對74張鄉村與城鎮景觀圖片自由瀏覽，來尋找觀察者對于景觀要素的關注習慣以及對不同類型景觀的關注偏好。結果發現：專業人士的視覺關注比一般人士更加完整；相比城鎮景觀，鄉村景觀更加容易被關注[3]。韓國學者李昌魯（Chang No Lee）等以街景為對象進行眼動實驗，從測試者凝視不同街道場景圖片來考察步行者的視覺偏好。實驗選取三條街道作為研究案例，并在場景中選取街道設施、建筑立面、環境小品、天景等要素，對30名測試者的眼動進行追蹤統計分析，確定感興趣要素和關注度。該研究的目的是為提升街道環境品質提供有效引導[4]。

近年來，國內關于眼動分析在視覺景觀中的應用，主要從文化地理、景觀方案與實景、建筑造型分析評價等方面展開研究。張衛東等學者較早采用眼動實驗方法，觀察52位學生對20幅觀賞性高低不同的城市綠化景觀圖片的關注點與關注時間，對其進行對比分析，揭示了觀賞城市綠化景觀的基本特征以及對于設計的啟示[5]。李學芹等學者進一步深化了眼動技術在景觀實景中的研究，將眼動興趣區域分為主體建筑、自然景觀、人物、背景等要素進行數據統計，分析測試者對相關要素的關注度強弱，著力探討旅游者在欣賞風景時的眼動規律與視覺偏好[6]。

上述國內外各類眼動實驗技術的應用研究尚未引入到傳統園林之中。筆者認為，眼動技術為傳統園林的認知評測提供了新的切入點，一方面可以揭示多樣化的主體對于傳統園林要素及其信息的認知規律，另一方面讓文化遺產基因更加易于理解把握與傳播傳承。

下文將借助視線追蹤技術與三維場景眼動實驗，試圖解答2個問題：其一，場景中怎樣的景觀要素容易被關注。其二，園林要素及其文化信息與觀察者的視覺偏好之間存在著正相關嗎？

2 研究對象

本文主要以豫園、醉白池、曲水園、秋霞圃、古猗園等5個海派古典園林為研究案例，從中甄選10個典型場景及其照片，用來作為眼動實驗的觀察對象。每一個園林有兩張代表性場景照片，每張照片精度約為960 ×1200像素。場景照片選擇主要依據三個原則。首先，所處空間位置避免雷同，每個園林中甄選的兩張照片要屬于不同的場景或者不同子景區。其次，場景具有代表性，無論是哪一個時期建造的，都能展現原初的造園意圖與時代背景。第三，場景信息量及其空間區位的典型性。選擇空間區位較好的場景，例如視野開闊，遠景-中景-近景畫面層次清楚；要素與內涵信息豐富，通常有兩個或兩個以上主題建筑；有鮮明的水景呈現?？臻g區位較弱的場景，例如視野有一定局限性，畫面層次較少；要素及其信息數量較少，有一個或者沒有建筑；花木數量較多；有局部水面或者沒有。

這些場景圖片的甄選包括三個步驟：根據園林主題、歷史資料以及現場考察，每個古典園林選取兩個場景；然后到現場尋找最佳點選擇不同視角拍攝若干場景照片約30張；最后，向專業人士征求意見，從中選取具有代表性的場景照片，每個場景一張，最終確定每個園林的兩張場景照片，一共10張照片。

參照傳統園林的一般分類，將建筑、花木、山石、水景等作為園林的基本要素。根據上述四個要素，對每一張場景照片進行區域劃分，作為眼動實驗的重點研究對象。

豫園中的代表性場景有兩個。場景1-1，即流觴亭場景，位于豫園中心景區得意樓子園，介于得意樓與得月樓之間。該處空間區位較好，場景中有得月樓、流觴亭、水景等文學信息豐富的園林要素。實驗照片近景為景觀植物、石駁岸、得意池塘，中景為流觴亭，遠景為假山與得月樓。場景1-2，即鳳舞鸞鳴戲臺場景，位于豫園東北側景區點春堂子園。該處的空間區位相對較弱。場景中的主角鳳舞鸞鳴戲臺擁有一定的文學性信息。實驗照片近景為點春堂與庭院地面，中景為戲臺與景觀植物，遠景為假山石等。

醉白池中的代表性場景有兩個。場景2-1，即醉白池場景，位于園林中心景區的池上草堂子園。該處在全園的區位較好。場景中有池上草堂、四面廳、醉白池等文學性信息豐富的園林要素。實驗照片近景為醉白池湖面，中景為古香樟樹和古橋，遠景為池上草堂和四面廳。場景2-2，即晚香亭場景，位于醉白池南側的玉蘭子園。該處在全園的區位較偏。該場景部分為改擴建，文學性信息相對較少。實驗照片近景為喬木，中景為晚香亭，背景為景觀廊。

曲水園中的代表性場景有兩個。場景3-1，即荷花池場景，位于曲水園的中心景區。該處在全園的區位較好。該場景中擁有恍對飛來亭、迎曦亭和小濠梁等文學性信息豐富的要素。實驗照片近景為荷花池，中景為恍對飛來亭，遠景為迎曦亭和小濠梁。場景3-2，即西入口場景，位于曲水園的西北庭院，其空間區位較差。該場景近景為柱石和喬木樹干，中景為景廊和灌木，遠景為碑刻廊。其中碑刻廊有文學性信息。

秋霞圃代表性場景甄選了兩個。場景4-1，即桃花潭場景，位于全園的核心桃花潭子園。該場景在全園的空間區位較好，擁有桃花潭、碧光亭、叢桂軒和舟而不游軒等文學信息豐富的要素。實驗照片近景為碧梧軒、桃花潭水面、植物和水岸護欄，中景為碧光亭，遠景為叢桂軒和舟而不游軒。場景4-2，即補亭場景，位于三隱堂子園西側。該處在全園空間區位較偏。該場景為后來增建的園景，文學性信息較弱。實驗照片近景為樹木，中景為水景駁岸和地面灌木，遠景為補亭。

古猗園中的代表性場景有兩個。場景5-1，即戲鵝池場景，位于整個園林中心的戲鵝池子園。該場景在全園的空間區位較好，擁有荷花池、不系舟、浮筠閣等文學性信息豐富的要素。實驗照片近景為荷花和石駁岸，中景為不系舟、浮筠閣，遠景為梅花廳和植物（圖14）。場景5-2，即繪月廊場景，位于梅花廳景區。該場景在全園的空間區位較偏，文學性信息集中體現在繪月廊處。實驗圖片的近景為灌木和白墻，中景為繪月廊入口，遠景為繪月長廊和花木。

3 實驗方案

針對前文闡述的實驗目的，本次研究包括：實驗所采用的眼動指標主要是注視次數與注視持續時間——筆者稱之為“視覺關注度”。關注度越高，測試者對目標區域的注視次數越多，注視時間越長。

實驗將考察測試者對園林要素及其信息的視覺認知。這一實驗中，30位測試者被邀請看5個海派古典園林中10張典型場景照片。每一張圖片隨機出現，播放持續時間10秒。我們通過眼動儀對測試者的視線熱點與軌跡進行追蹤、觀察與記錄，重點考察三個方面的內容：測試者對于同一類代表性場景中不同園林要素類型的視覺關注度（注視次數與持續時間）；測試者對典型場景的視覺關注度（注視次數與持續時間），進而來揭示測試者的視覺關注度與園林要素信息強度之間的映射機制。

實驗主要任務是測試者在觀看圖片時記錄目標點停留位置，并對獲取的相關數據進行統計分析。整個過程包括編程設計、場景照片選擇與處理、測試者的選擇、校對核準、視線追蹤實驗、實驗記錄、問卷調查反饋以及數據分析。

第一步，眼動儀校準： 對每個測試者進行眼動實驗前首先要進行眼動儀校準，校準成功后正式開始實驗。校準的指標包括瞳孔直徑、瞳孔寬度、注視點的x軸、y軸坐標以及注視時間。第二步，實驗引導：為了引導測試者順利進入測試狀態和保證實驗的可比性，眼動實驗開始時，首先對測試者給予統一的引導語：“開始實驗，屏幕上將按順序呈現一組園林照片，按照你平時的觀看習慣進行瀏覽?！钡谌?，實驗記錄：按固定順序讓每個測試者觀看所選定的園林場景照片，每幅照片觀看時間10000ms，實驗全過程通過眼動儀記錄數據，照片呈現結束，眼動記錄同時結束。第五步，問卷調查（利用問卷調查獲取測試者對于園林景觀敘事信息的主觀評價）：儀器測試結束后，讓每個測試者按照主觀感受指出圖片中吸引視線關注的區域位置、對場景各處的記憶情況，以便進一步核實測試者試驗的視覺選擇。第六步，數據統計分析：眼動測試結束后，對實驗數據的統計分析主要為以下幾個方面：針對敘事載體要素的統計、針對不同連接度場景的統計、針對不同測試組的統計。

4 眼動實驗結果

結合兩個實驗的數據，從眼動熱點及其注視頻次來考察每一個園林中主體視覺認知的特征與規律。

豫園中不同場景的視覺關注特征。從注視熱點圖來看，場景1-1眼動熱點相對集中，主要有兩個遠景的假山石區域與中景處的流觴亭區域，且注視持續時間較長，其次是近景的假山與遠處的得月樓區域。這說明測試者對該區域信息的認知處理比較仔細。場景1-2眼動熱點較多，分布廣泛，分別對焦于遠處的假山石、中景的戲臺區域以及作為干擾要素的人物，這里吸引測試者的要素較多。從注視次數來看，豫園1-1場景的總注視次數遠高于場景1-2的注視次數（表1）。這表明測試者對于場景1-1的信息更感興趣。從具體的物體來看，建筑物被關注的次數最多，其次是山石、花木、水景。從綜合注視熱點與次數來看，測試者對豫園兩個場景中的假山石比較感興趣，對建筑的信息比較關注。

表1 豫園典型場景中園林要素的注視次數統計表

表2 醉白池典型場景中園林要素的注視次數統計表

醉白池中不同場景的視覺關注特征。從所有測試者的注視熱點圖來看，場景2-1眼動熱點主要有1個，集中在池上草堂建筑區域，逐漸向周邊的花木遞減。也就是說，這一區域的信息具有明顯的吸引力；熱點圖還顯示對主要注視點的注視持續時間較長，表明測試者對該區域的信息具有一定認知心理。場景2-2眼動熱點主要積聚在垃圾箱上，但是，注視點的分布區域是晚香亭的整體意象，即晚香亭具有一定的吸引力。從注視次數來看，醉白池2-2場景的總注視次數略高于場景2-1（表2）。從載體要素來看，建筑被關注的次數最多，其次是花木，此外，水景也獲得了一定的關注。這些關注一定程度上反映了測試者的好奇心。

曲水園中不同場景的視覺關注特征。從30位測試者的注視熱點圖來看，場景3-1眼動熱點分布集中，位于遠處的恍對飛來亭注視時間較長，映射了這一建筑的信息具有明顯的吸引力。除此之外，迎曦亭、小濠梁等建筑也比較受到關注。場景3-2眼動熱點依次為近處的景石、花木以及建筑，說明近處的景石最具有吸引力。從注視次數來看，場景3-1的總注視次數高于場景3-2的注視次數（表3），這說明測試者更感興趣場景3-1。在各種景觀敘事載體中，建筑與花木被關注度較高；山石與水景被注視的機會明顯有所提升。整合注視熱點與次數的數據來看，測試者對于場景中的景園建筑與山石比較感興趣。

秋霞圃中不同場景的視覺關注特征。從全部測試者的注視熱點圖來看，場景4-1眼動熱點分布呈現多點，主要分布在中景的碧梧軒以及遠景的碧光亭、舟而不游軒等建筑上。同時，遠景建筑的注視時間明顯較長，反映了這一建筑的信息具有明顯的吸引力。除此之外，測試者對水景也有視覺關注。場景4-2眼動熱點分布集中，聚焦中景處的補亭，說明測試者對這一建筑的信息非常感興趣。從注視次數來看，場景4-1的總注視次數高于場景4-2的注視次數（表4），這說明測試者對場景4-2的視覺偏好比起場景4-1程度略高。從敘事載體來看，被關注的要素依次為花木、建筑、水景、地景以及山石等。結合注視熱點與次數這兩個因素，發現秋霞圃實驗場景中建筑與花木被關注的機會較多。

表3 曲水園典型場景中園林要素的注視次數統計表

表4 秋霞圃景觀敘事載體注視次數統計表

古猗園中不同場景的視覺關注特征。從所有測試者的注視熱點圖來看，場景5-1眼動熱點主要集中在近景的不系舟，其次是浮筠閣。對不系舟的注視持續時間占主導，這反映了測試者對不系舟的信息具有明顯的視覺偏好。場景5-2眼動熱點分布集中明確，說明近處的繪月廊具有較強的吸引力。從注視次數來看，場景5-1的總注視次數明顯高于場景5-2的注視次數（表5）。這說明，相較于場景5-2，測試者對場景5-1的信息更感興趣。而測試者在對載體的關注中，建筑占有絕對優勢，植物次之；此外，測試者對戲鵝池水景也有較大興趣。

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5 視覺關注度分析與結語

通過對五大園林中10個典型場景、4種載體以及30名測試者眼動實驗數據的比較分析，發現了測試者對海派古典園林視覺認知的一般規律與審美偏好[7]。

首先，測試者對不同園林要素的關注度呈現出不同的視覺偏好。依據眼動熱點分布及注視持續時間來看，測試者最感興趣的是建筑，如曲水園的恍對飛來亭、秋霞圃的舟而不游軒、古猗園的繪月廊等等；其次感興趣的是景石，如豫園流觴亭場景中的假山石與點春堂鳳舞鸞鳴場景中的假山石、曲水園西入口場景中的景石等；接著是植物景觀，最為典型的是醉白池場景中的古樹。從總的注視頻次來看，被關注機會從高到低依次是建筑、花木、水景、山石。其中建筑與花木的被注視次數具有絕對優勢。依據上述注視頻次與注視持續時間，對園林要素的關注度大致可以分為2個層級：第一個層級是建筑與花木；第二個層級是石景與水景。

表5 古猗園典型場景園林要素的注視次數統計表

表6 五大海派園林敘事載體注視次數統計表

其次，測試者的關注度與要素的區位、大小、面積沒有直接的關聯關系。被關注的園林要素與其在畫面中的位置、比例對實驗結果存在一定的影響但不是決定性的。如，在秋霞圃場景4-1中，樹木相比建筑在畫面中的比例與面積具有絕對優勢，但是實驗結果表明，被試者的注視區域、熱點集中在建筑上。場景4-2中，占主導的是前景的樹木以及中景的樹木，園林建筑補亭體量較小且隱在喬木后面。眼動實驗結果顯示，被試者對遠景中的建筑感興趣而不是前景中的花木。

第三，注釋熱點的分布與要素的信息量存在一定的正相關系。實驗結果的數據統計表明，在所有的園林要素中，建筑的關注度最高，這與建筑本身所具有的信息量有一定關系。建筑信息通常包括屋頂、檐口、門窗、墻面及其形態、色彩、材料等物質信息，也包括匾額、對聯等文學信息。從物質屬性與審美角度來看，建筑相對其他景觀載體（如花木、山石、水景）而言，其外在具有獨特的形式、色彩與細部等，與周圍環境產生較大的視覺反差。特別是海派古典園林的建筑較為華麗，成為場景畫面的主角，在場景認知中可識別度較高。從文學語義與審美選擇來看，建筑往往包含匾額、楹聯、詩詞等豐富的文學性信息，容易喚起測試者的視覺關注與認知欲望,從而產生美學升華。因此，總體來看，被試群體對建筑顯示出較多的認知興趣。

綜上所述，通過眼動實驗可以直觀精準地考察測試者對園林要素的視覺認知規律與特點，可以幫助設計師了解使用者的認知偏好與審美習慣。但是，不同文化背景的審美是否存在區別？園林要素中的文學性信息是否有效地被本土被試者認知認同？這些問題有待于進一步研究。

注釋：

②眼動實驗主要由杜力同學負責，由蔣宏、楊曉虎、汪玉霞做技術指導，高冀峰、Farid等同學協助。30名被試年齡區間在12-50歲；測試者無色盲和色弱等眼疾，且裸眼視力或者矯正視力都在1.0以上。測試者主要為上海交通大學閔行校區在校本科生、碩士研究生、博士生、外國留學生以及教職工，有不同的文化背景。被試志愿者來自上海交通大學船舶海洋與建筑工程學院、媒體與傳播學院、軟件學院、外國語學院、圖書館、學生工作辦公室、后勤集團等。本次實驗采用加拿大SR Research Ltd.公司出產的EyeLink眼動儀。

③圖片眼動實驗通常在2000ms-10000ms，由于園林場景信息量較大，選擇停留時間較長。