基于腦電技術的商業綜合體中庭景觀視覺專注度差異研究

孫允睿 陳蘇柳

摘要：從數據化實驗化角度對中庭空間構建，為之后的景觀空間設計、景觀設計提供參考和依據。從數據化生理測量角度出發，在深刻研究和學習腦電技術原理的基礎上，研究學習傳統商業綜合體中庭空間規劃理論及設計方法，歸納總結腦電技術參與下城市商業綜合體中庭空間景觀規劃的設計原則及依據。結合消費行為學、環境心理學等學科理論及研究方法，分析中庭空間景觀對人的消費及其他行為影響，得到專注度差異數據模型。腦電技術為景觀設計差異化創新設計提供參考方法。

關鍵詞：腦電技術城市商業綜合體生理檢測中庭景觀專注度

中圖分類號：TU2

文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2021）02-0122-04

一、腦電技術概念及原理

腦電技術是一種使用電生理指標記錄人類大腦活動的技術。能夠記錄大腦的活動，將人類大腦的活動以可視化的形式翻譯出來。是腦神經細胞的電生理活動在大腦皮層或頭皮表面的總體反映。腦電技術的應用極為廣泛，主要運用于腦科學的基礎理論研究以及醫療診斷中，作為診斷人類腦部組織是否發生器質性病變的重要依據。

生物電現象是生命活動的基本特征之一，人體肌肉細胞、神經細胞、腦細胞都有自身的電活動。其中腦細胞的電現象尤為明顯。大腦包括間腦和端腦。端腦是高級神經系統的主要部分，是控制運動、產生感覺及實現高級腦功能的高級神經中樞。大腦皮層主要劃分為枕葉、顳葉、額葉、頂葉和島葉五個部分;枕葉主要與語言、動作感覺、抽象概念及視覺信息有關;顳葉主要負責處理聽覺信息，也與記憶和情感有關;額葉與人的意志、思維、動機有關;頂葉與人的味覺、觸覺有關。島葉是大腦皮層的外側溝，島葉被認為與人體平衡功能和意識有關。

我們所說的腦電波，是大腦皮層大量神經元器質性變動所產生的結果。神經細胞在靜息狀態下，細胞膜內鉀離子濃度大于膜外鈉離子濃度，細胞膜對鉀離子通透性增大，鉀離子通過離子通道外流入細胞膜，這種現象我們稱之為“靜息電位”;當神經細胞受到外界的刺激時，此時，膜外鈉離子濃度高于膜內鉀離子濃度，鈉離子通過鈉鉀泵內流入細胞膜，形成“動作電位”。神經細胞群在這一過程中產生短暫的電位波動，產生興奮性或抑制性突觸后電位，沿突觸神經進行傳導，突觸后電位的總和即為腦電波。腦電從類型上大致可分為自發腦電、誘發腦電和事件相關電位。腦電波按照波段大致可劃分為a波、B波、k波、8波和0波五種波型。

二、腦電技術在設計領域的應用

（一）腦電技術用于城市規劃設計研究

腦電技術用于輔助設計街道和無障礙設施。倫敦大學帕諾斯將這項技術運用到街道的規劃設計當中：帕諾斯在《情緒在行人移動中的作用：測量行人心理體驗的移動方法》一文中運用愛丁堡大學研發的CASA系統用于城市空間的感知和體驗、關注空間認知研究。運用移動腦電技術測量焦慮或舒適的感覺，理解人與環境之間的交互。帕諾斯將流動EEG系統應用到街道的評價和街道無障礙設計中，進而優化街道的設計、盲道的設計等。

（二）腦電技術用于景觀設計研究

腦電技術可用于對比不同景觀帶來的感官差異。宗本順三等【1】將腦電技術應用到水景空間的研究中。實驗規定被測試者進行水景空間和非水景空間的視聽實驗，來比較a波段的功率，對水景空間的生理效果進行比較。實驗向被測試者總計13人展示水景和非水景空間的照片，對測試者腦波的a波段功率進行比較分析，通過t檢定來驗證兩者的視聽對腦波產生的影響的差異。實驗結果顯示13人中觀看水景空間時，腦波中a波為優勢波的人數是9人;13人中觀看非水景空間時，腦波中a波為優勢波的人數中只有2人。在進行聽覺測試時，12人表示喜歡水景空間，1人喜歡非水景空間。結論是被測試者在觀看水景空間時a波功率平均值較大;自然環境的水聲、鳥聲音壓水平偏向高音域，對人腦a波平均值功率有提高作用。

李法紅等【2】以蘋果樹作為觀賞目標定量研究室外蘋果樹葉子和花朵的觀賞對人體腦波的影響，結果表明，在觀賞狀態下，「波總量和mida波總量均呈顯著線性關系。李軻等【3】人利用腦電技術進行了不同游道景觀差異性的研究，將不同的腦電波的頻率轉化為相應的專注度，數值的設定為0-100，數值越大說明被測試者對目標景點專注度越高。實驗規定三條不同的實驗路線，被測試者根據設計的游道路線對游道的每一個景點進行測試，每個景點有20s-30s的數據采集時間，以此來比較得出哪些景觀影響被測試者的專注度，進而得出最優的游覽路線。研究發現，因為木質棧道架設在溪水之上，被測試者心曠神怡，所以被測試者在景點長壽泉專注度峰值最高，達到了83.6。分析得出金鞭溪游道中三個腦電波的波峰是同比中最大的，金鞭溪游道是最佳游道。

（三）腦電技術用于建筑設計研究

腦電技術直觀反映受試者對建筑外形的生理感受。程車智等【4】人提出了將腦電技術應用到中外建筑風格比較的研究中，實驗讓被測者佩戴腦電設備對經典中外建筑透視圖進行觀看，通過分析專注度與松弛度來比較測試者對中外建筑差異的反應。研究發現，被測試者對中國景點古建筑熟悉度較高而導致專注度均值不高，專注度平均值為51.09。而對于外國建筑，由于韻律感、形體感較強，建筑構造細部如穹頂、扶壁更突出純粹。專注度均值達到了53.12。實驗得出，人們對建筑造型整體感強，體量更為純粹的建筑專注度更高，過于復雜瑣碎的形體會分散人們在觀賞時的注意力，降低其專注度水平;對建筑細部設計更為深入的建筑更容易吸引人們的專注度。

（四）腦電技術用于工業設計研究

蔡船等5人運用腦電技術以不同外形的手機為研究對象，測試用戶對手機的感受。研究發現如果手機的各方面滿足被測試者的期待時，能在額葉中央區誘發峰潛伏期在260ms左右的負波和峰潛伏期在400ms左右的正波（P3），在頂區和枕區引起更大的峰潛伏期在300ms左右的負（N3）和晚期正波（LPP）。舒適性評價實驗中，通過讓被測試者穿戴裝有壓力傳感器和佩戴EEG耳機而進行舒適性測試，分析得出了腦電a波的功率譜、ERPS波形早期成分（N1，P2，N2）波幅與壓力舒適性的關系。陳炎等【6】分析了腦電技術在駕駛行為方面的應用，利用腦電技術進行駕駛安全評價和研究。

三、腦電技術在商業綜合體中庭景觀規劃設計中的應用

（一）腦電技術在商業綜合體中庭景觀設計的理論基礎1.消費行為學理論

消費者行為學是研究消費者在獲取、使用和處理產品或服務過程中所發生的心里活動特征和行為規律的科學。人的消費行為是因為消費需求而誕生的產物，消費動機促使消費需求的產生，消費需求引導人們完成消費行為。在消費中，由于消費動機、消費理念、消費方式與消費習慣的不同，消費者的消費行為千差萬別。消費環境、消費者、消費品三者共同參與了整個消費行為。

消費者進行消費行為時，心理狀態可以在一定程度上影響消費行為。現階段我們認為“刺激-反應模式（S-O-R模式）”是消費行為中最能體現消費環境，這其中就包含商業綜合體中庭景觀空間環境，對消費行為產生影響的一種機制。S-O-R模式認為，刺激引起消費行為且刺激源于消費者身體內部的生理、心理因素和外部的環境。消費者在各種因素的刺激下，產生動機，在動機的驅使下實施購買行為。另一方面霍華德-謝思模式也佐證了這一觀點，即重點是從刺激或投入內在因素、外在因素及反應影響消費者的購買行為。

消費行為的源頭是消費感知。消費感知是人腦直接作用于感覺器官的客觀事物個別屬性的反應。消費感知是認知過程及全部心理活動的基礎和起點。而消費感知的生理基礎是客觀事物作用于人的感覺器官，引起神經沖動，這種神經沖動再由神經傳導至到大腦皮層。中庭景觀環境會因為自身的物理屬性（如顏色、形狀、體積、質感等）和化學屬性（植物氣味等），通過神經系統傳遞至大腦，從而影響消費者的感覺感受，進而影響消費行為。

2.專注度（essence）與松弛度理論

中庭景觀空間作為消費環境的重要組成部分，在發揮空間轉換職能、文化傳播職能的基礎上，必須充分發揮誘導消費的職能，在滿足人們初次消費的需求后，進一步誘導消費者多次消費。合理組織的空間組合稱之為空間序列，研究認為，當a波為優勢腦波時，人的專注度（essence）指數較高，消費者對眼前的事物比較敏感，能夠集中精神于眼前的事物。當消費者剛進入商場的時候，因為內部環境和外部環境的差異，眼睛捕獲的視覺信息增多，致使人腦處于興奮狀態，大腦在努力捕獲以及處理傳遞過來的信息，此時震蕩頻率為8hz-14hz的a腦波為優勢波，人們會對經過的環境高度重視，被周圍的事物吸引，進而刺激消費需求。單一的重復的空間序列容易讓人產生疲倦感，當消費者適應了商場內，在消費者經過連續的相似的店鋪和貨架之后，相似的色調和相似裝飾的店鋪使消費者產生疲憊，此時人腦的優勢波就從剛進入商場時的a波逐漸變為β波，注意力開始呈現分散狀態。中庭空間景觀設計作為空間序列的一個高潮點，利用造景手法根據場地現狀創造多元化、多層次的景觀，利用適當的尺度，合適的材料，有機的組合方式使消費者耳目-新，重新將人們帶入一種興奮的狀態。盡可能地將a波作為腦波優勢波在整個購物時間中的占比增加，讓消費者產生更多的消費需求，從而達到促進消費的目的。

3.環境心理學理論

人作為環境的主體，人創造環境、改造環境以滿足某些功能上和心理上的需求;環境作為動作的被執行者，反作用于主體人。商業綜合體中庭是高度人工化的環境，不同的環境具有不同的環境特性。環境會根據客觀存在物質與社會關系，為人們提供需求，引導人們產生需求。喚醒理論【7】認為環境刺激對人產生的直接效果是提高喚醒水平，無論是令人愉快的還是令人不愉快的刺激，對提高喚醒水平的作用都是相同的。在刺激的作用下，通過腦干的網狀結構提高大腦皮層的興奮性，同時加強肌肉的緊張狀態。大腦會根據刺激的不同而處于不同的喚醒水平，這可以被描述為連續變化的過程，其一端為困倦或睡眠狀態，另一端為興奮狀態，這就呼應了上文提到的專注度與松弛度理論。運用腦電技術客觀評價人體的反應，結合環境行為學的理論和研究，能夠創造出更加人性化、“人-環境”交互的設計。

（二）腦電技術用于中庭景觀規劃設計的實際應用

腦電技術用于中庭景觀設計更加準確剖析消費者在商業綜合體消費中的認知過程和情感體驗。商業綜合體前期規劃的要求，內部空間格局部署都是以標準進行的，空間之間的差異不大，店鋪之間的開間進深尺度相似、燈光裝飾等都具有一定的相似性，加之封閉的購物環境空間容易使消費者產生生理疲勞感。無論是外部空間還是內部空間，都存在尺度與心理的D/H值，在中庭景觀設計時，如何搭配景觀來獲得較好的經濟效益與心理效益，是這次研究的重點，通過在中庭布置不同材料的景觀，如假山、跌水、植物;有效的組織采光和通風，達到讓消費者在經過一系列店鋪面后，重新產生愉悅感，重新讓a腦波成為優勢波的、提高專注度的效果。同時優秀的景觀設計能夠弱化建筑的邊界效應，使商業空間與中庭空間有很好的過渡與銜接，使空間環境更具有親合力。在一定方面為游客提供功能上的便利，進一步為設計不同樣景觀提供參考依據。

1.種植景觀設計

植物景觀設計作為中庭景觀設計的主要方面，搭配尤為重要，合理、科學地布置種植景觀是讓人們消除疲勞感提高專注度的前提。消費者的感受性會受到時間因素的影響，我們稱之為感受適應。隨著外界物理屬性及化學屬性的刺激持續作用的延長，消費者因接觸過度而造成感受性下降。消費者因為商業綜合體內部單調的裝飾而疲憊，不再感到舒適。這就需要景觀空間起到調節刺激時間、變換刺激物的作用。中庭空間種植景觀設計分為內部平行面景觀設計及垂直面景觀設計。利用種植植物各自的特性營造出充滿生機、心曠神怡的景觀，讓消費者猶如置身自然。

人們在室內觀賞不同景觀、不同植物時的不同波腦信號總量、優勢波占比時間、專注度、松弛度均不同。中庭空間平行面景觀作為種植景觀設計的重要環節，在平行于建筑軸向方向上根據種類和風格的變化給人以不同的感受。

（1）樓地面景觀設計

樓地面景觀是中庭景觀設計的核心，植物的選擇、搭配、布置很大程度上決定了中庭景觀的風貌。人在室內觀賞綠色開花植物時a波總量平均值普遍高于觀賞僅有葉植物時a波總量平均值。多數男性在觀賞綠色開花植物時a總量比觀葉植物時高，女性則相反。同時，a波比率增長速度明顯高于β波比率增長速度。而后，β波受到較明顯抑制，總量顯著下降，而其他腦波無明顯變化。所以在室內植物的配置上要盡可能豐富又不顯雜亂，可以以僅有葉植物為主，搭配一定量的綠色開花植物。按照喬木、灌木、地被類依次布置。喬木類因為體量較大，應該做到盡量避免影響中庭空間的流通，也避免樹下悶熱的情況喬木應選擇樹冠較小的、高度大約為9-12m，分支點大于3m的中型喬木作為設計的視覺中心，放置在舉架高來吸引人們的注意力，如合歡、含笑、雞爪槭、銀杏櫸樹這類對氣候和土壤適應性較強且葉冠較小的落葉樹，這類喬木色澤柔和、前后錯落搭配且具有天然的優越性，綜合考慮時間因素形態變化形成的多維度空間形態，在最大程度上提高腦電minda波總量平均值的水平同時，延緩B波受抑制的時間。以喬木布置為圓心，向外布置灌木類。灌木類起到空間分隔和空間阻隔的作用，也可用于制作地面導流標志和模紋。灌木類可選用稍帶些芳香氣味、無此無毒植被如桂花、梔子、杜鵑、南天竹、若竹;地被當選用既能在強陽光下生長，又能忍受蔭蔽環境的耐蔭植物，如沿階草、天堂草、鐵線蕨等。例如日本大阪梅田的GrandFrontOsaka綜合體的屋頂面景觀設計，將玻璃幕屋頂抬升一層，以芒草作為屋頂花園的主要景觀，營造一種舒適放松古樸的氛圍。消費者在前期商場中單一環境刺激后視覺心理都產生疲勞，暖黃色的芒草a波總量會明顯提升，從何再一次刺激消費者進行購買。

（2）店鋪面景觀設計

店鋪面景觀設計作為中庭景觀比表面積最大的景觀，對整個中庭的氛圍起著重要的影響，合理的店鋪面景觀設計對消除視覺疲勞，優勢波轉換起著很好的作用。對于商業綜合體內店鋪面的種植景觀設計可以根據已有商業綜合體自身實際情況進行靈活設計。最常用的為兩種方法：在保證現有店鋪面材料和結構構造不變的情況下加裝立體花槽，將垂墜型種植景觀植物例如常青藤、迎春等，以重復的手法增增疊加布置，增加店鋪面與樓地面的交融感，因種植景觀材質與形態本身的不同，使得原本生硬的垂直店鋪面增添了有機柔軟的質感。使得整體空間更加富有趣味。另一種則是利用水景景觀和種植景觀結合的方式，在中庭空間選取比較重點的位置，設置人造瀑布或人造跌水，增加空間的整體性。使整個中庭景觀空間有機統一。

2.鋪裝設計

消費場所的物質環境對消費情緒具有重要的影響。空間尺度適度、“三面”色彩柔和的商場會引起消費者愉快、舒暢的情緒反應，使消費者處于喜悅、歡快的積極情緒之中，這時人的專注度指數就會升高，minda波會作為優勢腦波指導人體做出有利于購買的反應，從而刺激消費者的購買欲望;反之，環境條件差的場所會使消費者產生厭惡、煩躁的情緒。

鋪裝設計是商業綜合體中庭景觀空間設計的重要一部分，它是整個樓地面（GROUND）的基礎。在功能上起著統一中庭色彩風格的主要作用。中庭作為集聚人流的空間，需要一定的吞吐人流的功能，合適的鋪裝會對人流起到靜態停滯的作用。在需要聚集人流的地方可以采用尺寸較大的且沒有方向性的鋪裝，通過這種方法，人流不會以很快的速度通過，從而達到集聚人流，提高商業價值，打造活力空間的效果。例如上海環貿iapm商場，中庭在（24米-30米）X42米，高度在24米，中庭空間側界面的高度（H）和相對距離（W）的關系W/H=1-1.75。且在整個核心中庭僅設置一部3層-6層的飛天梯。整個中庭空間給人以大氣蓬勃的感覺;鋪裝采用統一的色調米黃色，地面的鋪裝尺寸全部是大尺寸，且平行于建筑主軸線。使得整個中庭產生強烈的空間停滯感。

3.水景山石景觀的設計

水景景觀設計作為中庭景觀設計的重要環節，水景景觀質量的好壞決定著商業綜合體中庭景觀的氛圍。水景景觀氛圍靜態水景和動態水景。靜態水景往往給人一種輕松、靜謐的感官體驗，如無邊水池、鏡面水池等;動態水景往往布置在人員活動比較集中的地方，用于提高商業空間的活力，常見的處理手法有跌水、噴泉等;

疊山置石是中國傳統的造園手法，由于石和砂材料質地都比較堅硬，一般用于制作硬質景觀。砂石的選擇一般有兩種：自然砂石和人工砂石。天然砂石就是由于河床或河道漫灘自然形成的一種砂卵石料，取材于當地的一些自然環境中的如瀑布周圍、溪流內;而人工砂石是經山場剝離，開采加工的。山石景觀是制作其他景觀的基礎，具有一定的圍合、界定的作用。

例如美國鹽城湖“城市溪流中心”，綜合體內設有室內步行街，其中設置有平行于步行街軸線的人造溪流，在統一的步行街中對立蜿蜒成“S”形，溪流兩側點綴著當地自然的巨石和沙石。步行街內人造溪流作為景觀空間的高潮點，將銷售、居住、辦公幾大功能空間有機地統一起來，在發揮引導人流分散人流的基礎功能之上又活躍了空間，兩側由當地巨石制成的休憩設施為人們提供了交流和休息的場所。經過了商業綜合體店鋪面長時間單一刺激后產生的，消費者開始產生感覺適應現象，開始出現疲勞感，對周圍事物的敏感度下降，購買力下降，此時腦波中B波變為優勢波。這些水景空間讓消費者再一次受到環境刺激，在一定程度緩解了消費者的疲勞感，提高了消費者a波功率的平均值，消除了消費者的感覺適應現象，喚醒消費者的購買欲望從而起到促進消費的作用。

4.景觀小品設計

景觀小品作為商業綜合體中庭空間重要的組成要素之一，能夠為人們提供一定的交流和休憩的空間，強化中庭空間的藝術視覺效果，給人們留下深刻的印象。現代景觀小品種類眾多，形態各異，根據小品自身的物質形態分類大致可分為靜態小品和動態小品。

（1）靜態小品

靜態小品大致分為裝飾類、休憩類、服務類。裝飾類小品通常選用壁畫、雕塑，根據商業綜合體整體風格和中庭功能的需要，進行合理組合配置，從而增強空間的可觀賞性。雕塑布置應以主題為主，設置在中庭入口處或中心處，組合形式應多樣、統一，個體色彩選擇較為鮮艷、體態輕盈、造型簡約不易移動的體塊為主，使空間富有趣味性，凸出空間的主題風格。如上海中糧大悅城二樓小中庭舉行的兒童節主體活動，活動以紅色、橙色、黃色卡通人物雕塑為主體，周圍布置玩具小火車、火車軌道等烘托活動氣氛;休憩類景觀小品通常為座椅、樹池等。主要功能是方便人們休息，緩解疲勞。休憩類小品多以群組形式出現，材料多選用質地堅硬且不易著色的玻璃鋼材質，放置在種植景觀周圍，流線不密集的地方，根據中庭需要，多布置成環形或流線型，在不影響交通的基礎上，滿足人們對休息區域私密性的要求。服務類小品主要為垃圾桶、方向標，通常可設置成小型藝術品，起到空間點綴的作用。

（2）動態小品

現代商業綜合體中庭與早期相比，科技性增強動態小品元素的添加呈現出更富有時代特色的商業氛圍。藝術裝置作為動態景觀小品的主要要素，它通過人工智能和虛擬現實等手段對中庭進行裝飾，起到傳遞景觀文化、柔化人與空間隔閡等作用。藝術裝置形態各異、形式繁多，采用機械傳動裝置為基礎，根據商業中庭的風格進行定制化設計。因藝術裝置本身屬于動態小品，遂設計起點即為三維設計。現階段藝術裝置主要分為四維藝術裝置和五維藝術裝置。四維藝術裝置設計是現階段商業綜合體藝術裝置的主要要素，設計時根據中庭的尺度、顏色、功能、文化氛圍進行設計，設計方法多為懸掛式，形制采用如花、鳥、魚為主的自然元素，通過計算機編寫運動程序，藝術裝置跟隨音樂節奏和照明要求進行有規律的變化。如香港置地廣場中庭，設置18多由膠合板制成的機械花朵根據需要進行垂直向打開與收縮，營造了一個開放靜謐展現生命生生不息四季更迭的文化韻意，使得整個空間更具趣味性和藝術表現力;五維藝術裝置從視覺、感官、氣味等方面進行設計，將藝術裝置的色彩、形狀設計成可以跟隨人的互動而變換，增強了人與空間的互動性。如曼哈頓布魯克菲爾德廣場中庭裝飾有LED燈的正方體布燈籠，燈籠發出不同顏色不同亮度及不同動態感的光。人們可通過觸摸燈籠來改變燈籠的顏色，充分體驗交互設計的原則。

四、研究中存在的問題及展望

（一）研究存在的問題

由于測試場地是商業建筑綜合體中庭內部，建筑開發商在建造多注重單體建筑的營造，往往會將重點設計放置在建筑上，所以導致許多商業綜合體中庭空間極少或幾乎不設置景觀，實驗受到客觀條件的制約。同時，腦電耳機為接觸性儀器，需要緊貼在被測試者頭上，外界的光線、聲音、氣味都會對實驗數據造成一定的影響，在試驗中無法絕對做到控制單一變量，會對實驗造成一定影響。其次，被實驗者個人的精神狀態也會對實驗產生影響。

（二）研究展望

1.多學科融合

結合建筑現象學、認知心理學、行為學等學科知識，深入研究中庭景觀空間對消費群體的影響機制，從形式、材料、尺度等多方面更加深入解析產生原理和反饋機制。

2.多檢測手段融合

腦電耳機作為單一傳感器來測定評價設計顯然具有一定的局限性。在傳感器領域高速發展的時代，應結合多種傳感器對景觀設計進行綜合評測。例如眼動儀可以記錄人在處理視覺信息時的眼動軌跡特征，根據眼動儀的數據捕捉到的數據再綜合腦電耳機的數據，可以更準確地進行研究。

結語

腦電技術的應用已經非常廣泛，作為設計學科為數不多的將數據測量納入設計理論體系中，對未來的景觀設計以至于整個設計學科具有一定的參考價值。本文對腦電技術在商業綜合體景觀設計應用進行了初步的探討，分析了不同環境下，綜合比較了人們對不同景觀空間的不同行為及感受，為之后的商業綜合體設計提供了參考。

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