探析建筑设计中视觉认知理论及应用

谢雄 杜鹃

摘要:本文主要阐释了视觉认知理论的发展及其在建筑设计中的应用。

关键词: 视觉认知理论； 建筑设计； 建筑审美； 认知特点

Abstract: this article mainly explains the visual perception of the development of the theory of and the application in architectural design.

Keywords: vision cognitive theory; Architecture design; Building aesthetic; Cognitive characteristics

中圖分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

随着科学技术的发展，视觉认知理论给予审美以科学的解释。该理论摒弃了意识形态与功利性，相信人们具有普遍的审美偏好。视觉认知理论的发展主要体现在研究方法的逐步科学化，从经验的定性诠释到实验方法的介入再到完全应用科学定量的实验方法，该理论经历了以下三个阶段。

一、直觉经验阶段

视觉认知理论发轫于哲学。建筑艺术是视觉的艺术，建筑审美依赖视觉认知。在科学技术欠发达的古代，人们只能依据自己和其他人的视觉经验从所见中总结审美规律。

(一)直觉经验成为普适做法

理论来源于实践，在没有任何审美理论束缚的时代，建筑的做法似乎只会受到技术条件的制约，然而事实并非如此，在东西方文明的早期，人类共有的视觉认知就已在建筑设计中起作用。建筑师早就认识到人眼观看世界时的透视特点，所以当人们站在古希腊的帕提农神庙面前时，会认为自己看到的是高度一致的柱子和平直的台基，而实际上边柱比中间位置的柱子要高且台基也是中间拱起高于两侧。如果真实的柱子是一样高的，那么人们将会因看到一个上大下小、头重脚轻的建筑而感到不舒服。这就是建筑师对透视视觉的深刻理解和修正(图1) 。同样的情况也发生在古代中国，在大型建筑中也有“角柱升起”、“开间的宽度从中央到两侧依次缩小”和“柱子收分”等现象。这些现象都符合人眼的透视规律。后来，这些做法成为普适的建筑规则。经过视觉直觉经验的反复修正，一些建筑作品在审美方面得到了大家的共识，其中的一些做法甚至作为建筑设计规则被固定下来，如古典柱式的做法、墙身的三段式等。哲学家开始思考这其中的奥妙以期推广到所有建筑的设计中。

图１帕提农神庙视觉校正

(二)哲学上的总结与思辨

从哲学诞生之日起，审美就是哲学的一个研究对象。在哲学发展的早期，美的本质被分为两类: 主观论和客观论。主观论认为美是由人的美感、情感、感觉所创造；客观论认为美在于物质对象的自然属性或规律［1］。视觉认知理论的哲学源头是客观论，认为是客观事物的某些特征使人们认为它们是美的，且这种美与主体无关，具有去意识形态、去功利性的特点。毕达哥拉斯在公元前 6 世纪提出“美在形式”，并指出形式美学的特点，如比例、对称、和谐、均衡等。他认为美学价值完全在于形式而与任何内容因素，如思想、情感、主题、现实等无关。尽管这种看法有失偏颇，但其关于形式美的解读直到今天还在沿用。随后的亚里士多德更加强调美来源于现实，强调形式美的特征是人可以感知到的。值得一提的是，二位先哲对美学核心“在于和谐”、“在于整体”的观点得到了之后不断发展的视觉认知理论的证实。

(三)应用形式美法则时的问题

经过建筑师的实践、反思和总结，人们对形式美法则的内容达成共识。形式美的核心是“多样统一”，具体的内容是主从、均衡、对比、韵律、比例和尺度［2］，且几乎每一本书对这些具体的内容都是分项举例说明的。这就引发了两个问题: 第一，当我们看到优秀作品时，可以很容易地用形式美的法则来分析它，然而我们又是如何判断该建筑是优秀作品呢? 难道是在不到一秒钟的时间内我们的大脑就将各项形式美法则透彻解析过了? 显然，我们并不是通过与形式美规则的逐一对照才得出某建筑是否令人愉悦结论的。第二，虽然很多建筑师都秉承形式美法则，然而其作品还是有优劣高下之分，而且即便是评价一般的作品也可以用形式美的法则解释，原因主要有以下两点: 一是形式美的各项法则彼此之间范围有交叠，且描述的是不同层级的问题。比如均衡是统一性的特点之一，主从是实现均衡的一个手法但不是唯一手法； 对比产生了多样性，彼此之间差异不大的对比又形成了韵律，成为实现统一性的一种手法； 至于尺度和比例是在具体数字层面衡量“统一”的程度。二是形式美法则对客体审美影响的权重不确定。姑且先只讨论形式美的两个根本属性: 多样性和统一性，此二者的权重是不是 1∶1，不应由玄思和推理决定。

二、格式塔的实验推理阶段

(一)格式塔心理学及其应用

格式塔心理学是韦特墨、苛勒和考夫卡于 1912 年在德国创立的。由于他们的理论经常用一些绘画作品作为研究对象，所以它很快被应用到美学研究领域。“格式塔”是 Gestalt 的译音，中文译为“完形”，但这个“形”不是指客体自身的性质，而是指知觉活动组成的经验中的整体［3］。阿恩海姆的理论基础是认为存在一个与物质世界同型的心理立场，二者之间的桥梁就是将视觉对象简化为具有动力特征的结构，所以从整体上简化视觉对象并从其平衡的动力结构中感受愉悦是格式塔理论的核心。接近律、相似律、连续律和闭合律都是视知觉为达到这种平衡而主动简化客体的方式。现代主义建筑的代表人物之——格罗皮乌斯提出新建筑要使用简洁的处理手法和纯净的体型并采用均衡的非对称构图。他还提倡吸取视觉艺术的新成果以应用到建筑设计中。事实上，格罗皮乌斯创立的包豪斯讲授格式塔心理学。因而，现代主义建筑是格式塔理论在建筑设计中的一种应用和体现。层数低的体块比较舒展，而层数高的体块长度和宽度都比较小且位于另一侧，这在心理力场上取得了平衡。

(二)格式塔心理学的历史局限性

那么格式塔心理学的研究程度对于建筑设计来讲是否就足够用了呢?在实践应用方面，我们发现受众的审美并没有停留在简单的格式塔形式中，而是趋向欣赏更加复杂新奇的建筑。由此可见，审美的核心内容除了多样性和统一性以外，还有新奇性。事实证明，当某种规律被破坏时，受众的注意力会受到挫折，但这种挫折也可以激发起受众“一探究竟”的好奇心。如果被分散的注意力适合审美对象整体的主要结构，那么这种新奇性会加强内心的愉悦。在理论生成方面，由于彼时科学技术水平的制约以及理论创始人的主观局限性，格式塔心理学还有不完善的地方。第一，格式塔心理学的理论基础———“心理力场”是从当时物理学领域发现的电场、磁场等推理假设而来的，但其是否真实存在却无从证明。第二，格式塔心理学认为视知觉之所以如此组织视觉对象是因为物质世界与心理力场同型，那么心理世界又为何如此认知视觉对象呢? 格式塔心理学并没有解决视觉认知特点产生的根本原因。第三，格式塔心理学的实验多是以人的直观经验为研究对象，这就使得实验停滞在定性分析上，而并没有按被试的不同特征对数据进行现代科学意义上的定量统计。第四，格式塔心理学缺少生理学依托，而任何一种心理现象都有其生理上的物质基础。

三、大脑视觉机制的科学阐释

阶段随着科学实验方法的推广和先进仪器的发明，科学家逐步揭开视觉脑机制的奥秘。任何一个被反映出来的视觉认知特点都有其生理机制，科学家也观察到大脑处理视觉信息时不同区域活跃的先后顺序。通过这些先进的技术，科学家们正逐步建立起更趋完善的视觉认知理论。

(一)视觉认知理论概述

格式塔心理学被认为是认知心理学的起步［5］，在此之后视觉认知理论有了长足的发展。视觉認知理论以信息加工理论为核心，它将视觉认知过程分为三个阶段: 一是视觉信息如何输入； 二是视觉信息如何被储存和以何种形式储存； 三是储存的信息如何被寻找、使用甚至影响新一轮的视觉信息输入(图2) 。

图2 视觉认识过程

第一阶段涉及视觉认知机制的问题，包括感觉、注意、知觉及模式识别。感觉是视杆和视锥细胞对光波的探测。注意是心理能量在获取信息时的集中，它选择进入加工的信息。知觉是对进入加工通道的感觉信息的解释，它对感觉到的信息赋予意义。模式识别建立在知觉的基础上，它根据感觉和记忆对知觉对象提出假设并加以检验［6］96。第二阶段涉及视觉信息编码问题，包括视像存储、短时记忆及长时记忆。视像存储是感觉的缓冲储存区，目的是让大脑的加工赶得上眼睛接受信息的速度，但如果信息没能进入加工过程，这种储存就会消失。短时记忆是最先处理环境刺激的场所［6］149，它对信息进行提取和编码，但容量微小且加工能力有限。长时记忆的主要作用是用过去的经验来理解现在。第三阶段是将抽象的视觉记忆编码形象化，包括表象和思维。心理表象研究信息在记忆中的储存和提取。思维是通过判断、抽象、推理、联想和想象解决心理特征之间复杂的相互作用，实现信息转换，从而形成新的心理表征的过程。

(二)视觉认知理论的应用

建筑形式和空间的认知涉及整个视觉认知理论，它是一个完整而复杂的过程。在视觉处理的早期阶段，总有一些物体会更容易得到我们的注意，视觉的这个特征是与生俱来的，而不是学会的［7］。在人类感觉绝对阈限以上的信息能否引起注意，主要取决于该刺激信息与其他信息强度差别量的大小，即相对阈限的大小。弹出物体与背景在越多的方面差异越大，它就会越引人注目。另外，目标具备多少特征才能突出与背景有很大关系，如果背景中元素相似度极高，那么略微的差别就能够突出某个目标；如果背景元素变化多，要突出某个目标就需要它具备更大更多的特征差别。因为在大型而复杂的建筑或城市环境中，根据建筑师的个人经验已经不足以解决寻路问题，只能依靠科学理论和实验数据的帮助。

四、结论

科学的态度和研究技术的进步使建筑设计和审美逐渐摆脱了哲学的玄思，走上科学发展的道路。视觉认知理论的三个发展阶段促使该理论对视知觉机制的掌握越来越接近大脑的实际状况且其应用性越来越强。当下的视觉认知理论的研究成果使研究这些问题成为可能。总之，建筑师可以利用已被证实的事实来检验和辅助设计，以便创造出更好的作品。

参考文献:

［1］徐苏宁．城市设计美学［M］．北京:中国建筑工业出版社，2007: 11－12．

［2］彭一刚．建筑空间组合论(第2版)［M］．北京: 中国建筑工业出版社，1998:32．

［3］［美］鲁道夫·阿恩海姆．视觉思维——审美直觉心理学［M］．藤守尧，译．成都:四川人民出版社，1998:3．

［4］［美］鲁道夫·阿恩海姆．艺术与视知觉［M］．藤守尧，朱疆源，译．成都: 四川人民出版社，1998: 40．

［5］陈超萃．设计认知——设计中的认知科学［M］． 北京: 中国建筑工业出版社，2008: 11．

［6］［美］罗伯特·L．索尔所，M．金伯利·麦克林，奥托·H．麦克林．认知心理学( 第 7 版)［M］．卲志芳，李林，徐媛，等，译．上海: 上海人民出版社，2008．

［7］［美］Colin Ware．设计中的视觉思维［M］．陈媛嫄，等，译．北京: 机械工业出版社，2009: 27．

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