城市开放空间声景恢复性效应实证研究进展

胡国敏, 李房英

(福建农林大学园林学院，福建福州 350002)

在世界范围内，社会和物质环境的快速变化和激烈的竞争导致了广大民众的精神压力，许多国家社会正面临着越来越大的与压力相关疾病的挑战。尽管减压与许多因素相关，但越来越多的研究者相信日常环境对减压的重要性[1-2]。自1989年Kaplan教授提出“恢复性环境”概念以来，与自然环境相互作用的恢复性效应在过去30多年中得到了广泛的研究证实，自然环境比城市环境更能促进个体恢复以达成学界共识[3-4]。鉴于高密度城市的环境资源特征和市民普遍的生活方式，越来越多的研究者开始关注各类城市开放空间的恢复性效应，旨在通过调查其环境特征与压力恢复之间的关系，以改善人居环境，提高民众身心健康水平。但由于人类80 %的感官体验依赖于视觉刺激，该领域的研究大多是基于单一视觉体验所证实，其与真实环境多感官体验的差异使其应用价值有待进一步的探讨。

如今的城市开放空间中，人们总是不可避免地暴露在噪声之中，噪声污染正迅速被认为是一个影响人类心理健康的社会问题[5]。为了反映宜人的城市声环境对一个可持续、健康的城市的重要性，加拿大作曲家Schafer在1960年末提出了“声景”的概念[6]。国际标准化组织(ISO)将声景定义为“特定场景下，个人或群体所感知、体验及(或)理解的声环境”[7]。随着声景研究领域的兴起，人们逐渐开始意识到声音在恢复性环境中的重要作用，探讨城市开放空间声景对人们健康的积极影响及相应的声景设计逐渐成为近年来声景和恢复性环境研究领域的重点。因此，本研究基于恢复性环境相关理论，以叙述性综述的形式对当前国内外已公开发表的有关城市开放空间声景恢复性效应的实证研究现状进行评述，以期为国内城市开放空间声景恢复性研究和实践提供借鉴和启示。

1 声景恢复性的理论发展与表现形式

恢复性环境的研究理论和实践成果为探索声景恢复性提供了科学的方法指导，具有理论指导意义和实践参考价值。1983年Kaplan最早提出“恢复性环境”的概念，并将其定义为“能使人们更好地从心理疲劳以及和压力相伴随地消极情绪、生理反应中恢复过来地的环境”[8]。随后Kaplan夫妇与Ulrich在对恢复性环境展开理论和实证研究过程中，分别提出了“注意恢复理论(ART)[9]”和“减压理论(SRT)[10]”。ART通常被用来识别和恢复认知机制[11-12]，而SRT主要关注环境刺激对心理情绪和生理健康的影响[20]。其中ART为自然恢复性体验提供了理论构架，Kaplan夫妇通过实验归纳出恢复性环境的4个特征：魅力性、远离性、延展性和相容性。随后Harting等人基于ART的4个特征因子，编制了感知恢复量表(Perceived Restorative Scale，PRS)[14]，经过多次修订后具有良好的信度和效度，在之后的健康效益评价研究中被广泛引用。

在随后的恢复性环境实证研究过程中，一些学者也曾多次发现声音对环境恢复性存在潜在干扰[15-16]。英国学者Payne在研究过程中注意到声景的增强或减弱对恢复体验的潜在影响，并假设如果声景具有恢复性，那么应在魅力、远离、兼容和延展4项特征中同样具有变化差异。为了帮助未来评估声景对个体恢复体验的贡献，Payne基于注意恢复理论和感知恢复性量表(PRS)，开发了声景感知恢复性量表(Perceived Restorativeness Soundscape Scale，PRSS)来衡量声景感知的恢复程度[17]，并通过实证进一步验证了量表的结构效度[18]。该量表能够区分不同类型的环境以及相同环境不同区域中感知的声景恢复性，因此被其他研究者广泛使用和改进[19-20]。国内学者张圆根据经典恢复理论及相关实证研究成果, 结合声景恢复性研究实践,建构了声景恢复性表现理论模型，并指出城市开放空间声景对个体的恢复性效应包含了心理、生理和认知3个方面的直接效应,以及借助视听交互产生的间接恢复效应[21-22]。

2 实证研究进展

2.1 声景感知恢复性潜力主观评价研究

为探讨声景在感知恢复方面的潜在积极作用，一些学者利用声景感知恢复量表(PRSS)或在此基础上加以改进修订，探讨不同城市开放空间声景的感知恢复潜力。Payne最早为了验证PRSS的信度和效度，比较了不同环境类型(城市、城市公园、乡村)和相同环境类型(城市公园)的声景恢复性差异。评价结果表明，城市声景的恢复潜力显著低于城市公园声景，而城市公园声景的恢复潜力显著低于农村声景[17]。张圆采用声景语义恢复量表对城市开放空间不同类型声景的恢复性效应进行主观评价实验，发现自然声与和谐音乐声具有“显著正效应”，休闲活动声的恢复性效应各异，以机械声与商业活动等喧嚣声呈现“显著负效应”，加剧了居民消极的心理感受[21]。此外，Shu等人探讨了以儿童感知为基础的恢复性声音，研究将36名儿童暴露在32种视听刺激(2种视觉×16种声音刺激)中，使用改编的儿童感知恢复性声景量表(PRSS-C)评估其恢复潜力。根据儿童的主观评价，揭示了潜在恢复性声音的三个关键恢复特性，即魅力、相容和延展。其中类似音乐的声音被认为是最有魅力和最兼容的声音，其次是自然声，这一结果与成年人所感知的声景恢复性特征和感受有很大不同[20]。虽然有关声景感知恢复性潜力评估的研究数量较少，但目前研究普遍支持了自然声相比人工声具有较高的恢复性潜能。

2.2 声景对个体生心理恢复的效应研究

在最近的研究中，越来越多的生理反应证据支持从声景暴露中获得恢复性益处。大多数研究的生理指标往往选择心率和皮肤电反应等反应敏感的指标,也有一些最新研究探讨了声景对呼吸频率[23]、脑电[24]以及核磁共振[25]等指标的影响。最明确的一项生理恢复研究证明，当受试者接触自然声音时，他们的皮肤电导水平(SCL)降低速度往往比接触不同声压级的噪声环境更快，这表示自然声与无论较低、相同还是较高声压级的噪声相比，都具有更好的压力恢复效果[26]。在另一项研究中，Hume等人探索了人们对18个城市开放空间声音片段的生理反应，在暴露于所有声音场景后都观察到明显的心率(HR)降低，尽管程度不同[23]。Li等人同时采用了10种生理指标探索不同声景类型对个体生理恢复的影响，研究发现皮肤温度和眨眼频率并不受声景类型的影响,其他指标在自然声与噪声之间有显著差异，前者会带给人更低的心率、呼吸频率和呼吸深度,并能提高心率变异性、R波幅度、α和β脑电波值[27]。

关于心理恢复，许多学者进行了大规模的现场调查和小规模的实验室研究。前者主要以发放心理量表的形式进行调查，调查结果普遍表明，减弱消极声景与自我健康状况报告显著相关[28-29]，积极评价的声景显著改善情绪和生活质量[30-31]。小规模的实验室研究则普遍支持了自然声比人为声具有更高的心理效益。如唤起积极情绪[23-32]，减少焦虑等消极情绪[33-34]。此外，许多研究还发现，对声景的心理愉悦度与生理反应之间存在潜在的关系。例如，Medvedev等人的研究发现，与不愉快的声景相比，令人愉快的声音(最典型的是鸟鸣、音乐和海洋声)可以显著降低应激后或休息时受试者的皮肤电导水平[35]。

上述研究在一定程度上概括了声景的生心理恢复效应。然而，对这些研究的进一步检验表明，在不同的生理心理指标上存在潜在的差异，即虽然一些指标显示在暴露于声景后有显著的恢复，但对其他指标则完全没有效果。例如，Alvarsson等人虽然证实了自然声对皮肤电导水平的恢复作用，但他们未能揭示对高频心率变异性(HF-HRV)恢复的显著影响[26]。另一项研究将皮肤电导水平(SCL)作为一种应激指标，比较了鸟鸣和交通声对个体生理恢复的影响，发现两者在改善应激恢复方面没有显著差异[36]。这些不同的结果也在其他生理测量中发现，如心率[35]、肌电图(EMG)[23]和内分泌变化[37]。综上所述，声景对生心理健康的恢复作用尚未得到实证研究的确凿支持，声景暴露是否可以诱发生心理恢复仍需更多的研究证实。

2.3 声景对个体认知恢复的效应研究

有关声景影响个体认知恢复的实证研究结果普遍表明，自然声对认知恢复有积极的影响，而环境噪声对认知恢复具有消极影响。例如, Zhang等人针对城市滨水公园声景进行注意力恢复实验，通过让受试者暴露在三种不同的声环境 (自然声、交通声、机械声)中,观察被试恢复前后注意力水平变化。结果表明，城市公园中的自然声对个体定向注意力的恢复有积极作用，且不同类型声音对注意恢复有显著差异[38]。除了探讨声景对成人认知能力的改善外, Shu等人还探索了校园声景对儿童认知恢复的影响。研究证明，音乐、鸟鸣、和喷泉声比人为声音对儿童有更大的注意恢复作用[39]。然而，也有一些研究表明，自然声对个体的认知恢复有没有显著影响[40-41]，自然声和人为噪声在对认知表现的影响方面没有显著差异[42]。导致实验结果的差异性可能是不同的实证研究使用了不同的实验刺激、呈现方法和测量方法。因此，即使一些研究已经表明了声景的潜在认知恢复作用，但仍需通过更多的循证研究和更系统的方法进行充分的检验。

2.4 基于视听交互体验的声景恢复性效应研究

除了采用单一的声景媒介外，许多学者在声景恢复性效应的视听交互体验方面也进行了大量探索。例如，张圆创新性地提出声景凭借视觉引导而产生附加恢复性效应的理论假设，并采用眼动实验定量地加以证实了声景由于对视觉关注的引导而产生的附加恢复性效应，产生这种附加恢复性效应主要是由于声景的信号提示功能和情绪感染功能所引起，且前者的影响力高于后者[21]。葛天骥对公园不同路径空间中的鸟鸣声景感知恢复性潜力进行主观评价研究，发现绿地空间特征(软硬质比例、天空指数、垂直盖度)与鸟鸣声景感知恢复具有显著相关性[43]。Hedblom等人的一项虚拟视听交互实验发现，虽然不同的虚拟视听场景(相同公园照片中添加“鸟鸣”、“鸟鸣混合交通噪声”和“交通噪声”)都显著降低了皮肤电导水平，但不同声景之间的压力恢复没有显著差异，这一结果可能归因于视觉虚拟环境的减压效果[44]。Zhao等人进一步探索了怎样的绿地特征与声景元素结合具有更好的恢复效益，将自然水体和植物覆盖率高的景观与鸟鸣的视觉联想相匹配会产生更高的恢复潜力;在静水较少的景观中引入流水声可提高景观恢复潜力;在铺装面积较少的景观中加入中国传统音乐，可以促进使用者心理压力的缓解[45]。

2.5 声景恢复性效应的相关影响因素

除了上述操纵视-听环境变量之外，研究者们也进一步探讨了声景恢复性效应与个体特征、时间和声学特性等变量因素之间的相互关系。例如，在性别因素方面，Humn等人发现男性受试者在聆听不愉悦的声音时心率明显低于女性受试者，而聆听愉悦的声音时呼吸频率明显高于女性[23]。在时间因素方面，目前有关心理反应的声音刺激时长通常为几秒到十几秒[23][46]，而有关生理反应的研究通常将声音片段选取在3～4 min左右[22][26][47]。一项关于生理指标敏感性研究中分析了暴露不同声景条件下生理指标随时间的变化规律，结果表明除了α脑电波外，其余各项生理指标均随时间显著变化,且在测量1 min后观察到的生理反应最强烈，因此, 为更好地观察到生理指标带来的效应, 用1 min的时间来观察生理指标较为合适[27]。此外，还有一些实证研究探讨了物理声学特性和心理声学特性对恢复性效应的影响，例如不同声压级的环境噪声对个体生理应激恢复具有显著差异，噪声声压级越大，受试者皮肤电导水平降低速度越慢[26]；儿童对声景的感知恢复值与波动强度和锐度呈正相关，而与响度和粗糙度呈负相关[20]。

3 结论与展望

近年来, 随着声景研究领域的新兴和发展，人们从单纯重视噪声消极影响逐渐转向更加全面的探索声环境的积极影响，恢复性环境的理论实践成果为探究声景对人们身心健康的影响提供了科学的视角和操作方法。目前，城市开放空间声景研究与恢复性理论的结合尚处于探索阶段，相关研究数量不多。从理论研究层面来看，一些学者基于经典恢复理论和声景恢复性实证研究实践，提出了声景恢复性特征、语义评价量表以及表现形式等理论研究成果。

基于生理学和神经生理学的声景恢复性研究已取得初步进展，相关生理监测指标主要涉及自主神经功能，即交感神经或副交感神经的激活。总的来说，这些研究从恢复的角度观察副交感神经的激活，观察到令人愉快的声景与更有效的压力恢复相关，证实了生理反应与主观感知评价之间的相关性，但尚无统一结论。另一方面，关于心理恢复方面的研究，证实了自然声景对个体心理状态和注意力恢复的积极作用。但是，由于不同的实验刺激、呈现方法和测量方法等因素导致研究结果存在潜在的差异，声景对生心理健康以及认知能力的恢复作用尚未得到实证研究的确凿支持，未来仍需更多的循证研究和更系统规范的研究工具进行充分的检验，以继续深入研究。虚拟现实、眼动追踪等技术的发展，促使声景恢复性研究也不再局限于单一的声音刺激，视听交互作用产生的附加恢复性效应研究已经得到初步证实。在影响因素方面，研究者们从不同的角度进行了探索研究，包括年龄、性别、时间、物理声学特性和心理声学特性因素等方面。

随着国外城市开放空间声景恢复性研究成果不断涌现，我国相关研究人员近年来也在不断探索这一研究领域。在参考和借鉴国外实证研究经验的基础上，可进一步深入研究和拓展，例如，单一声景元素和多种声景元素混合影响的差异，声景的物理和人文属性对个体恢复的影响，声景恢复性效益的时间变化规律，声景恢复性效应评价与预测模型的构建等。随着VR和AR技术、视觉追踪和可穿戴生理测量设备等研究工具的有效开发,为不同的实验环境将提供更具生态效益的测试。因此，基于视听交互的研究方法探究声景与恢复性的定量关系将是未来研究的趋势，依此为健康城市开放空间的设计提供更加有力证据支持。