城市開放空間聲景恢復性效應實證研究進展

胡國敏, 李房英

(福建農林大學園林學院，福建福州 350002)

在世界范圍內，社會和物質環境的快速變化和激烈的競爭導致了廣大民眾的精神壓力，許多國家社會正面臨著越來越大的與壓力相關疾病的挑戰。盡管減壓與許多因素相關，但越來越多的研究者相信日常環境對減壓的重要性[1-2]。自1989年Kaplan教授提出“恢復性環境”概念以來，與自然環境相互作用的恢復性效應在過去30多年中得到了廣泛的研究證實，自然環境比城市環境更能促進個體恢復以達成學界共識[3-4]。鑒于高密度城市的環境資源特征和市民普遍的生活方式，越來越多的研究者開始關注各類城市開放空間的恢復性效應，旨在通過調查其環境特征與壓力恢復之間的關系，以改善人居環境，提高民眾身心健康水平。但由于人類80 %的感官體驗依賴于視覺刺激，該領域的研究大多是基于單一視覺體驗所證實，其與真實環境多感官體驗的差異使其應用價值有待進一步的探討。

如今的城市開放空間中，人們總是不可避免地暴露在噪聲之中，噪聲污染正迅速被認為是一個影響人類心理健康的社會問題[5]。為了反映宜人的城市聲環境對一個可持續、健康的城市的重要性，加拿大作曲家Schafer在1960年末提出了“聲景”的概念[6]。國際標準化組織(ISO)將聲景定義為“特定場景下，個人或群體所感知、體驗及(或)理解的聲環境”[7]。隨著聲景研究領域的興起，人們逐漸開始意識到聲音在恢復性環境中的重要作用，探討城市開放空間聲景對人們健康的積極影響及相應的聲景設計逐漸成為近年來聲景和恢復性環境研究領域的重點。因此，本研究基于恢復性環境相關理論，以敘述性綜述的形式對當前國內外已公開發表的有關城市開放空間聲景恢復性效應的實證研究現狀進行評述，以期為國內城市開放空間聲景恢復性研究和實踐提供借鑒和啟示。

1 聲景恢復性的理論發展與表現形式

恢復性環境的研究理論和實踐成果為探索聲景恢復性提供了科學的方法指導，具有理論指導意義和實踐參考價值。1983年Kaplan最早提出“恢復性環境”的概念，并將其定義為“能使人們更好地從心理疲勞以及和壓力相伴隨地消極情緒、生理反應中恢復過來地的環境”[8]。隨后Kaplan夫婦與Ulrich在對恢復性環境展開理論和實證研究過程中，分別提出了“注意恢復理論(ART)[9]”和“減壓理論(SRT)[10]”。ART通常被用來識別和恢復認知機制[11-12]，而SRT主要關注環境刺激對心理情緒和生理健康的影響[20]。其中ART為自然恢復性體驗提供了理論構架，Kaplan夫婦通過實驗歸納出恢復性環境的4個特征：魅力性、遠離性、延展性和相容性。隨后Harting等人基于ART的4個特征因子，編制了感知恢復量表(Perceived Restorative Scale，PRS)[14]，經過多次修訂后具有良好的信度和效度，在之后的健康效益評價研究中被廣泛引用。

在隨后的恢復性環境實證研究過程中，一些學者也曾多次發現聲音對環境恢復性存在潛在干擾[15-16]。英國學者Payne在研究過程中注意到聲景的增強或減弱對恢復體驗的潛在影響，并假設如果聲景具有恢復性，那么應在魅力、遠離、兼容和延展4項特征中同樣具有變化差異。為了幫助未來評估聲景對個體恢復體驗的貢獻，Payne基于注意恢復理論和感知恢復性量表(PRS)，開發了聲景感知恢復性量表(Perceived Restorativeness Soundscape Scale，PRSS)來衡量聲景感知的恢復程度[17]，并通過實證進一步驗證了量表的結構效度[18]。該量表能夠區分不同類型的環境以及相同環境不同區域中感知的聲景恢復性，因此被其他研究者廣泛使用和改進[19-20]。國內學者張圓根據經典恢復理論及相關實證研究成果, 結合聲景恢復性研究實踐,建構了聲景恢復性表現理論模型，并指出城市開放空間聲景對個體的恢復性效應包含了心理、生理和認知3個方面的直接效應,以及借助視聽交互產生的間接恢復效應[21-22]。

2 實證研究進展

2.1 聲景感知恢復性潛力主觀評價研究

為探討聲景在感知恢復方面的潛在積極作用，一些學者利用聲景感知恢復量表(PRSS)或在此基礎上加以改進修訂，探討不同城市開放空間聲景的感知恢復潛力。Payne最早為了驗證PRSS的信度和效度，比較了不同環境類型(城市、城市公園、鄉村)和相同環境類型(城市公園)的聲景恢復性差異。評價結果表明，城市聲景的恢復潛力顯著低于城市公園聲景，而城市公園聲景的恢復潛力顯著低于農村聲景[17]。張圓采用聲景語義恢復量表對城市開放空間不同類型聲景的恢復性效應進行主觀評價實驗，發現自然聲與和諧音樂聲具有“顯著正效應”，休閑活動聲的恢復性效應各異，以機械聲與商業活動等喧囂聲呈現“顯著負效應”，加劇了居民消極的心理感受[21]。此外，Shu等人探討了以兒童感知為基礎的恢復性聲音，研究將36名兒童暴露在32種視聽刺激(2種視覺×16種聲音刺激)中，使用改編的兒童感知恢復性聲景量表(PRSS-C)評估其恢復潛力。根據兒童的主觀評價，揭示了潛在恢復性聲音的三個關鍵恢復特性，即魅力、相容和延展。其中類似音樂的聲音被認為是最有魅力和最兼容的聲音，其次是自然聲，這一結果與成年人所感知的聲景恢復性特征和感受有很大不同[20]。雖然有關聲景感知恢復性潛力評估的研究數量較少，但目前研究普遍支持了自然聲相比人工聲具有較高的恢復性潛能。

2.2 聲景對個體生心理恢復的效應研究

在最近的研究中，越來越多的生理反應證據支持從聲景暴露中獲得恢復性益處。大多數研究的生理指標往往選擇心率和皮膚電反應等反應敏感的指標,也有一些最新研究探討了聲景對呼吸頻率[23]、腦電[24]以及核磁共振[25]等指標的影響。最明確的一項生理恢復研究證明，當受試者接觸自然聲音時，他們的皮膚電導水平(SCL)降低速度往往比接觸不同聲壓級的噪聲環境更快，這表示自然聲與無論較低、相同還是較高聲壓級的噪聲相比，都具有更好的壓力恢復效果[26]。在另一項研究中，Hume等人探索了人們對18個城市開放空間聲音片段的生理反應，在暴露于所有聲音場景后都觀察到明顯的心率(HR)降低，盡管程度不同[23]。Li等人同時采用了10種生理指標探索不同聲景類型對個體生理恢復的影響，研究發現皮膚溫度和眨眼頻率并不受聲景類型的影響,其他指標在自然聲與噪聲之間有顯著差異，前者會帶給人更低的心率、呼吸頻率和呼吸深度,并能提高心率變異性、R波幅度、α和β腦電波值[27]。

關于心理恢復，許多學者進行了大規模的現場調查和小規模的實驗室研究。前者主要以發放心理量表的形式進行調查，調查結果普遍表明，減弱消極聲景與自我健康狀況報告顯著相關[28-29]，積極評價的聲景顯著改善情緒和生活質量[30-31]。小規模的實驗室研究則普遍支持了自然聲比人為聲具有更高的心理效益。如喚起積極情緒[23-32]，減少焦慮等消極情緒[33-34]。此外，許多研究還發現，對聲景的心理愉悅度與生理反應之間存在潛在的關系。例如，Medvedev等人的研究發現，與不愉快的聲景相比，令人愉快的聲音(最典型的是鳥鳴、音樂和海洋聲)可以顯著降低應激后或休息時受試者的皮膚電導水平[35]。

上述研究在一定程度上概括了聲景的生心理恢復效應。然而，對這些研究的進一步檢驗表明，在不同的生理心理指標上存在潛在的差異，即雖然一些指標顯示在暴露于聲景后有顯著的恢復，但對其他指標則完全沒有效果。例如，Alvarsson等人雖然證實了自然聲對皮膚電導水平的恢復作用，但他們未能揭示對高頻心率變異性(HF-HRV)恢復的顯著影響[26]。另一項研究將皮膚電導水平(SCL)作為一種應激指標，比較了鳥鳴和交通聲對個體生理恢復的影響，發現兩者在改善應激恢復方面沒有顯著差異[36]。這些不同的結果也在其他生理測量中發現，如心率[35]、肌電圖(EMG)[23]和內分泌變化[37]。綜上所述，聲景對生心理健康的恢復作用尚未得到實證研究的確鑿支持，聲景暴露是否可以誘發生心理恢復仍需更多的研究證實。

2.3 聲景對個體認知恢復的效應研究

有關聲景影響個體認知恢復的實證研究結果普遍表明，自然聲對認知恢復有積極的影響，而環境噪聲對認知恢復具有消極影響。例如, Zhang等人針對城市濱水公園聲景進行注意力恢復實驗，通過讓受試者暴露在三種不同的聲環境 (自然聲、交通聲、機械聲)中,觀察被試恢復前后注意力水平變化。結果表明，城市公園中的自然聲對個體定向注意力的恢復有積極作用，且不同類型聲音對注意恢復有顯著差異[38]。除了探討聲景對成人認知能力的改善外, Shu等人還探索了校園聲景對兒童認知恢復的影響。研究證明，音樂、鳥鳴、和噴泉聲比人為聲音對兒童有更大的注意恢復作用[39]。然而，也有一些研究表明，自然聲對個體的認知恢復有沒有顯著影響[40-41]，自然聲和人為噪聲在對認知表現的影響方面沒有顯著差異[42]。導致實驗結果的差異性可能是不同的實證研究使用了不同的實驗刺激、呈現方法和測量方法。因此，即使一些研究已經表明了聲景的潛在認知恢復作用，但仍需通過更多的循證研究和更系統的方法進行充分的檢驗。

2.4 基于視聽交互體驗的聲景恢復性效應研究

除了采用單一的聲景媒介外，許多學者在聲景恢復性效應的視聽交互體驗方面也進行了大量探索。例如，張圓創新性地提出聲景憑借視覺引導而產生附加恢復性效應的理論假設，并采用眼動實驗定量地加以證實了聲景由于對視覺關注的引導而產生的附加恢復性效應，產生這種附加恢復性效應主要是由于聲景的信號提示功能和情緒感染功能所引起，且前者的影響力高于后者[21]。葛天驥對公園不同路徑空間中的鳥鳴聲景感知恢復性潛力進行主觀評價研究，發現綠地空間特征(軟硬質比例、天空指數、垂直蓋度)與鳥鳴聲景感知恢復具有顯著相關性[43]。Hedblom等人的一項虛擬視聽交互實驗發現，雖然不同的虛擬視聽場景(相同公園照片中添加“鳥鳴”、“鳥鳴混合交通噪聲”和“交通噪聲”)都顯著降低了皮膚電導水平，但不同聲景之間的壓力恢復沒有顯著差異，這一結果可能歸因于視覺虛擬環境的減壓效果[44]。Zhao等人進一步探索了怎樣的綠地特征與聲景元素結合具有更好的恢復效益，將自然水體和植物覆蓋率高的景觀與鳥鳴的視覺聯想相匹配會產生更高的恢復潛力;在靜水較少的景觀中引入流水聲可提高景觀恢復潛力;在鋪裝面積較少的景觀中加入中國傳統音樂，可以促進使用者心理壓力的緩解[45]。

2.5 聲景恢復性效應的相關影響因素

除了上述操縱視-聽環境變量之外，研究者們也進一步探討了聲景恢復性效應與個體特征、時間和聲學特性等變量因素之間的相互關系。例如，在性別因素方面，Humn等人發現男性受試者在聆聽不愉悅的聲音時心率明顯低于女性受試者，而聆聽愉悅的聲音時呼吸頻率明顯高于女性[23]。在時間因素方面，目前有關心理反應的聲音刺激時長通常為幾秒到十幾秒[23][46]，而有關生理反應的研究通常將聲音片段選取在3～4 min左右[22][26][47]。一項關于生理指標敏感性研究中分析了暴露不同聲景條件下生理指標隨時間的變化規律，結果表明除了α腦電波外，其余各項生理指標均隨時間顯著變化,且在測量1 min后觀察到的生理反應最強烈，因此, 為更好地觀察到生理指標帶來的效應, 用1 min的時間來觀察生理指標較為合適[27]。此外，還有一些實證研究探討了物理聲學特性和心理聲學特性對恢復性效應的影響，例如不同聲壓級的環境噪聲對個體生理應激恢復具有顯著差異，噪聲聲壓級越大，受試者皮膚電導水平降低速度越慢[26]；兒童對聲景的感知恢復值與波動強度和銳度呈正相關，而與響度和粗糙度呈負相關[20]。

3 結論與展望

近年來, 隨著聲景研究領域的新興和發展，人們從單純重視噪聲消極影響逐漸轉向更加全面的探索聲環境的積極影響，恢復性環境的理論實踐成果為探究聲景對人們身心健康的影響提供了科學的視角和操作方法。目前，城市開放空間聲景研究與恢復性理論的結合尚處于探索階段，相關研究數量不多。從理論研究層面來看，一些學者基于經典恢復理論和聲景恢復性實證研究實踐，提出了聲景恢復性特征、語義評價量表以及表現形式等理論研究成果。

基于生理學和神經生理學的聲景恢復性研究已取得初步進展，相關生理監測指標主要涉及自主神經功能，即交感神經或副交感神經的激活。總的來說，這些研究從恢復的角度觀察副交感神經的激活，觀察到令人愉快的聲景與更有效的壓力恢復相關，證實了生理反應與主觀感知評價之間的相關性，但尚無統一結論。另一方面，關于心理恢復方面的研究，證實了自然聲景對個體心理狀態和注意力恢復的積極作用。但是，由于不同的實驗刺激、呈現方法和測量方法等因素導致研究結果存在潛在的差異，聲景對生心理健康以及認知能力的恢復作用尚未得到實證研究的確鑿支持，未來仍需更多的循證研究和更系統規范的研究工具進行充分的檢驗，以繼續深入研究。虛擬現實、眼動追蹤等技術的發展，促使聲景恢復性研究也不再局限于單一的聲音刺激，視聽交互作用產生的附加恢復性效應研究已經得到初步證實。在影響因素方面，研究者們從不同的角度進行了探索研究，包括年齡、性別、時間、物理聲學特性和心理聲學特性因素等方面。

隨著國外城市開放空間聲景恢復性研究成果不斷涌現，我國相關研究人員近年來也在不斷探索這一研究領域。在參考和借鑒國外實證研究經驗的基礎上，可進一步深入研究和拓展，例如，單一聲景元素和多種聲景元素混合影響的差異，聲景的物理和人文屬性對個體恢復的影響，聲景恢復性效益的時間變化規律，聲景恢復性效應評價與預測模型的構建等。隨著VR和AR技術、視覺追蹤和可穿戴生理測量設備等研究工具的有效開發,為不同的實驗環境將提供更具生態效益的測試。因此，基于視聽交互的研究方法探究聲景與恢復性的定量關系將是未來研究的趨勢，依此為健康城市開放空間的設計提供更加有力證據支持。