建筑景观照明中材质色光情感定量化研究*

牛盛楠朱溢楠 刘刚

(1.山东建筑大学建筑城规学院，山东250101;2.山东省建筑节能技术重点实验室，山东250101;3.可再生能源建筑利用技术教育部重点实验室，山东250101;4.枣庄科技职业学院建筑工程系，山东277500;5.天津大学建筑学院天津市建筑物理环境与生态技术重点实验室，天津300072)

1 前言

建筑景观照明是整个城市景观照明的主体。当前我国建筑景观照明存在的主要问题是彩色光的使用随意、不合理;由于对色光与建筑材质之间的关系理解不当导致两者搭配不合理，造成与设计初衷相悖的照明效果，没有达到预期效果［1］，从而使建筑景观照明缺乏科学性、艺术性和美感。为了能理想地表现建筑立面的质感以引起人们的兴趣，就要合理地选择适合各种材质的光源。［2］

本文对实际建筑景观照明中常用的真实光源色光和典型建筑材质两两组合的情感影响因素进行研究分析，进而可以为建筑景观照明设计者提供一种定量化、直观化的描述和表达大尺度建筑材质色光情感和偏好的方法和参考依据。［3］

2 实验方法

2.1 实验流程及实验仪器

本研究在实验室条件下使用的数字化设计和评价方法见流程图1。

图1 数字化设计和评价方法流程图

本实验所用仪器设备如图2所示，详见表1。

2.2 实验物理刺激和被试者的选取

实验选取用“计算机—等离子电视”色光再现装置再现的5种常用彩色光源(红色金卤灯(RM)、紫色金卤灯(PM)、蓝色金卤灯(BM)、绿色金卤灯(GM)、高压钠灯(HPS))与4种典型建筑材质(清水混凝土、石材、外挂面砖、砖墙面)两两组合成的20个实验物理刺激。

表1 实验所用仪器设备及功能

选取天津大学在校学生30人为视觉主观评价的被试者，其中非建筑专业14人，建筑专业16人;男生15人，女生15人。被试者分别来自12个省份，依据中国具体地区划分并保证样本量合理分配的前提下，将被试者分成2大组:

1) 华东地区组12人(山东、江苏、河南、福建、湖南、江西);

2) 华北地区组14人(北京、天津、河北、山西、内蒙古、黑龙江)。

2.3 情感尺度(量表)的选取

视觉主观评价实验量表由前期研究得到的21个情感尺度组成(表2)。

表2 视觉主观评价实验量表

图2 实验设备示意图

2.4 实验过程控制

本实验在天津大学建筑学院建筑技术研究所的“光色测量及主观评价多功能实验室”中进行，实验区域大约35m2，四周可自动升降的黑色幕帘及黑色天花板围合成一个封闭的暗室。

选取的20个实验样本规律性地由等离子电视以全屏的形式依次投出，被试者坐在距离电视屏幕约1.62m处，以大约35°的视角用所选取的量表以五级语义差别法对呈现的物理刺激逐一进行描述，实验场景示意见图3。

3 实验结果分析与讨论

将得到的13230个视觉评价实验数据，用统计软件SAS9.13进行统计分析。

3.1 量表信度分析

根据实验数据统计分析得到的量表信度alpha系数，详见表3。

由表3可知，本量表对20个样本的信度克伦巴赫alpha系数值均大于0.7，说明本实验总体样本具有较好的内部一致性和可靠性，样本选取有意义，实验可靠。

表3 量表alpha信度系数

3.2 性别、专业、地区差异影响分析

采用皮尔逊(Pearson)积差相关系数r进行双侧检验的统计方法，从总体情感评价分析性别、专业、地区差异对样本情感的影响程度。

图3 实验场景示意图

相关性检验分析结果显示不同性别(男性与女性)、不同专业(建筑专业与非建筑专业)、不同地区(华北地区与华东地区)对20个样本的总体评价，在21个情感尺度上相关性达到了显著性水平且表现出高度的相关性，说明性别、专业、地区差异对情感总体评价无影响。

3.3 情感因子分析

经过MAS值检验，剔除情感尺度“暧昧的—明晰的”、“自然的—人工的”、“无机的—有机的”、“简单的—复杂的”4个MSA值低于0.5的情感尺度，对余下的情感变量进行公共因子的提取和命名(表4)。

表4显示情感因子的变量共同度较高，说明情感变量可以被2个公共因子(活动性情感因子(Activity)、评价性情感因子(Evaluation))很好的解释。方差累积贡献率达到88.76%，因此，本次因子提取结果很理想。

为了清楚地反映情感变量与情感因子的关系，将20个样本根据人均得分权重求和均值从大到小降序排列。正值样本说明该样本主导情感为情感尺度中的正向情感，如“温暖的”、“朴实的”、“热闹的”等;在正向情感样本中多数来自高压钠灯(黄色光)投射，可以推断光源色光对情感影响大于材质对情感的影响。负值代表引发的主导情感为负向情感，如“寒冷的”、“华丽的”、“肃穆的”等。

表4 情感尺度方差最大旋转后因子载荷(负荷矩阵)

3.4 各建筑材质与不同光源组合的情感分析

通过对5种真实光源与各建筑材质组合在2个因子上的得分情况进行分析，总结出用于建筑景观照明中常用建筑材质与真实光源投光照明组合所引发情感的预测规律(表5)，其各自引发的情感趋势有一定的共同性:

1)高压钠灯(低色温，暖色)均极易使人产生热闹的、温暖的、明快的、朴实的、明亮的、舒缓的、快乐的、喜庆的积极的正向情感;

2)蓝色金卤灯使人产生镇静的、宁静的、寒冷的、肃穆的、厚重的、昏暗的、哀伤的情感;

3)绿色金卤灯均使人产生传统的、过时的、丑陋的、廉价的、不舒适的、不喜欢的情感;

4)清水砖墙面较其他3种建筑材质，在材质自身对人的情感影响上最大。

3.5 色光偏好实验结果分析

将情感评价实验中针对“喜欢的—不喜欢的”尺度的评价结果进行分析。偏好与情感在15组情感尺度上具有高度相关性，但情感尺度“廉价的－高级的”、“传统的—现代的”与色光偏好之间相关性较低，甚至不相关，说明当一种色光环境能唤起人的温暖的、喜庆的、热闹的、活跃的、明亮的等正向情感感受时，那么该色光环境是被喜欢的;反之，唤起的负向情感是不被喜欢的。情感尺度“华丽的—朴实的”与色光偏好呈现负相关性，即当色光唤起人们朴实的情感感受时，那么该色光环境是被不喜欢的，说明人们更偏好华丽的色光环境。

男性组与女性组比较分析，在情感尺度“廉价的—高级的”、“传统的—现代的”与色光偏好之间相关性上男性组呈现较高的相关性，而女性组呈现不相关，即男性喜欢可以让其产生“现代的”、“高级的”情感感受的色光环境，而女性对这种色光环境没有感觉;建筑专业组与非建筑专业组比较分析，在情感尺度“传统的—现代的”与色光偏好之间相关性上非建筑专业组呈现相关性，而建筑专业组呈现不相关，即非建筑专业组喜欢可以让其产生“现代的”情感感受的色光环境，而建筑专业组对这种色光环境没有感觉。

采用回归分析方法对20个样本的色光偏好及2个公共情感因子进行多元线性回归分析，得到基于2个公共情感因子的色光偏好预测数学模型，见公式(1)。

表5 建筑材质的真实光源情感预测规律

色光偏好=0.1417+0.355×活动性情感因子+0.214×评价性情感因子(1)

4 结论

色光与建筑材质的综合合理运用在建筑景观照明总体定位、特色营造、风格确定等诸多方面是举足轻重的，决定了建筑、城市夜间光环境的质量。通过对建筑色环境进行视觉心理分析，从而达到辅助设计的目的［4］。这对于科学控制建筑景观照明中色光和材质的合理搭配与选用，对于规范城市景观照明规划建设和城市夜晚经济的提升具有很强的指导意义。

［1］马剑．景观泛光照明质量与环境的几个问题．照明工程学报，1997(8):50～52

［2］柳孝图，林其标，沈天行．人与物理环境．北京:中国建筑工业出版社，1996.64～66

［3］牛盛楠．建筑景观照明材质色光情感定量化研究．［博士学位论文］，天津;天津大学，2010.6

［4］刘春阳．建筑设计人工智能宜人化的途径——色环境视觉心理分析．［硕士学位论文］，天津;天津大学，1993