基于主体视野下传统园林要素的视觉认知研究*

陆邵明 杜 力

园林要素复杂多样，信息量庞大，通常观者难以将其观察到的对象准确且完整地呈现出来，因此如何可视化地呈现便成为一个难题。之所以成为难题，是因为每一位观者关注的对象与重点不一，信息成分复杂。然而，这一难题的解决意义非凡，因为它将有助于设计师了解使用者的认知需求与特点，从而理性引导设计。本文基于眼动实验，针对海派古典园林中的代表性场景，定量评测人们在园林场景观赏过程中对各要素的兴趣与审美偏好。

1 研究方法

眼动，就是指人眼获取外界视觉信息所发生的运动。眼动的三种基本类型为注视、眼跳与追随。而每一个个体眼动特征与主体的心理过程密切相关，它反映出大脑如何搜集和筛选信息，从而构建使用者主体与环境客体之间的关系。

眼动实验就是借助眼动仪器（eye tracker）与相关软件，监测、记录观察者在看特定场景时的眼动轨迹，并进行相关的数据分析，从而精准全面捕捉人在场景认知中所感兴趣的热点。眼动实验的主要呈现结果是眼动热点图（heat map/fixation map）。眼动热点图就是将眼球运动信息叠加在视景图像上，形成注视点（位置）、注视持续时间（fixation duration）、注视频次（fixation Frequency）。热点图能具体、直观和全面地反映测试者对观察对象各处的不同关注度及其分布情况。注视轨迹图（gaze plot）展现测试者的眼动随着时间的延伸，其注视点的变化情况。热点图虽为注视点的详细情况及其顺序的信息，但是具有更高的理解度与整体性。

西方的眼动实验开始于19世纪末和20世纪初。美国学者麦克沃思（Mackworth）和莫兰迪（Morandi）较早将三维场景图片用于眼动实验之中。即，通过将场景图片分成若干区域，每一块区域对应特定的信息，然后让测试者浏览图片并记录眼动信息，分析不同区域信息被关注的情况，结果表明测试者关注的位置大都集中在信息量大的区域，且对信息量大的区域注视时间早，注视次数多，时间长[1][2]。目前这一技术已经在广告图形、车辆驾驶、游戏与电脑产品设计、地铁指示系统等领域得到实际运用。

在景观建筑方面，国外眼动的最新研究成果，包括城乡文化景观和街景图像的视觉偏好等研究。比利时学者杜邦、奥姆斯等（Lien Dupont, Kristien Ooms, Marc Antrop）运用视线追踪技术研究主题景观对潜在使用者的视觉影响评价。作者认为，以往欧洲设计师关注使用者的参与设计，但是不知道他们是如何感知与评价的。作者选取了42个测试者（其中包括21个专业人士、21个非专业人士），对74张乡村与城镇景观图片自由浏览，来寻找观察者对于景观要素的关注习惯以及对不同类型景观的关注偏好。结果发现：专业人士的视觉关注比一般人士更加完整；相比城镇景观，乡村景观更加容易被关注[3]。韩国学者李昌鲁（Chang No Lee）等以街景为对象进行眼动实验，从测试者凝视不同街道场景图片来考察步行者的视觉偏好。实验选取三条街道作为研究案例，并在场景中选取街道设施、建筑立面、环境小品、天景等要素，对30名测试者的眼动进行追踪统计分析，确定感兴趣要素和关注度。该研究的目的是为提升街道环境品质提供有效引导[4]。

近年来，国内关于眼动分析在视觉景观中的应用，主要从文化地理、景观方案与实景、建筑造型分析评价等方面展开研究。张卫东等学者较早采用眼动实验方法，观察52位学生对20幅观赏性高低不同的城市绿化景观图片的关注点与关注时间，对其进行对比分析，揭示了观赏城市绿化景观的基本特征以及对于设计的启示[5]。李学芹等学者进一步深化了眼动技术在景观实景中的研究，将眼动兴趣区域分为主体建筑、自然景观、人物、背景等要素进行数据统计，分析测试者对相关要素的关注度强弱，着力探讨旅游者在欣赏风景时的眼动规律与视觉偏好[6]。

上述国内外各类眼动实验技术的应用研究尚未引入到传统园林之中。笔者认为，眼动技术为传统园林的认知评测提供了新的切入点，一方面可以揭示多样化的主体对于传统园林要素及其信息的认知规律，另一方面让文化遗产基因更加易于理解把握与传播传承。

下文将借助视线追踪技术与三维场景眼动实验，试图解答2个问题：其一，场景中怎样的景观要素容易被关注。其二，园林要素及其文化信息与观察者的视觉偏好之间存在着正相关吗？

2 研究对象

本文主要以豫园、醉白池、曲水园、秋霞圃、古猗园等5个海派古典园林为研究案例，从中甄选10个典型场景及其照片，用来作为眼动实验的观察对象。每一个园林有两张代表性场景照片，每张照片精度约为960 ×1200像素。场景照片选择主要依据三个原则。首先，所处空间位置避免雷同，每个园林中甄选的两张照片要属于不同的场景或者不同子景区。其次，场景具有代表性，无论是哪一个时期建造的，都能展现原初的造园意图与时代背景。第三，场景信息量及其空间区位的典型性。选择空间区位较好的场景，例如视野开阔，远景-中景-近景画面层次清楚；要素与内涵信息丰富，通常有两个或两个以上主题建筑；有鲜明的水景呈现。空间区位较弱的场景，例如视野有一定局限性，画面层次较少；要素及其信息数量较少，有一个或者没有建筑；花木数量较多；有局部水面或者没有。

这些场景图片的甄选包括三个步骤：根据园林主题、历史资料以及现场考察，每个古典园林选取两个场景；然后到现场寻找最佳点选择不同视角拍摄若干场景照片约30张；最后，向专业人士征求意见，从中选取具有代表性的场景照片，每个场景一张，最终确定每个园林的两张场景照片，一共10张照片。

参照传统园林的一般分类，将建筑、花木、山石、水景等作为园林的基本要素。根据上述四个要素，对每一张场景照片进行区域划分，作为眼动实验的重点研究对象。

豫园中的代表性场景有两个。场景1-1，即流觞亭场景，位于豫园中心景区得意楼子园，介于得意楼与得月楼之间。该处空间区位较好，场景中有得月楼、流觞亭、水景等文学信息丰富的园林要素。实验照片近景为景观植物、石驳岸、得意池塘，中景为流觞亭，远景为假山与得月楼。场景1-2，即凤舞鸾鸣戏台场景，位于豫园东北侧景区点春堂子园。该处的空间区位相对较弱。场景中的主角凤舞鸾鸣戏台拥有一定的文学性信息。实验照片近景为点春堂与庭院地面，中景为戏台与景观植物，远景为假山石等。

醉白池中的代表性场景有两个。场景2-1，即醉白池场景，位于园林中心景区的池上草堂子园。该处在全园的区位较好。场景中有池上草堂、四面厅、醉白池等文学性信息丰富的园林要素。实验照片近景为醉白池湖面，中景为古香樟树和古桥，远景为池上草堂和四面厅。场景2-2，即晚香亭场景，位于醉白池南侧的玉兰子园。该处在全园的区位较偏。该场景部分为改扩建，文学性信息相对较少。实验照片近景为乔木，中景为晚香亭，背景为景观廊。

曲水园中的代表性场景有两个。场景3-1，即荷花池场景，位于曲水园的中心景区。该处在全园的区位较好。该场景中拥有恍对飞来亭、迎曦亭和小濠梁等文学性信息丰富的要素。实验照片近景为荷花池，中景为恍对飞来亭，远景为迎曦亭和小濠梁。场景3-2，即西入口场景，位于曲水园的西北庭院，其空间区位较差。该场景近景为柱石和乔木树干，中景为景廊和灌木，远景为碑刻廊。其中碑刻廊有文学性信息。

秋霞圃代表性场景甄选了两个。场景4-1，即桃花潭场景，位于全园的核心桃花潭子园。该场景在全园的空间区位较好，拥有桃花潭、碧光亭、丛桂轩和舟而不游轩等文学信息丰富的要素。实验照片近景为碧梧轩、桃花潭水面、植物和水岸护栏，中景为碧光亭，远景为丛桂轩和舟而不游轩。场景4-2，即补亭场景，位于三隐堂子园西侧。该处在全园空间区位较偏。该场景为后来增建的园景，文学性信息较弱。实验照片近景为树木，中景为水景驳岸和地面灌木，远景为补亭。

古猗园中的代表性场景有两个。场景5-1，即戏鹅池场景，位于整个园林中心的戏鹅池子园。该场景在全园的空间区位较好，拥有荷花池、不系舟、浮筠阁等文学性信息丰富的要素。实验照片近景为荷花和石驳岸，中景为不系舟、浮筠阁，远景为梅花厅和植物（图14）。场景5-2，即绘月廊场景，位于梅花厅景区。该场景在全园的空间区位较偏，文学性信息集中体现在绘月廊处。实验图片的近景为灌木和白墙，中景为绘月廊入口，远景为绘月长廊和花木。

3 实验方案

针对前文阐述的实验目的，本次研究包括：实验所采用的眼动指标主要是注视次数与注视持续时间——笔者称之为“视觉关注度”。关注度越高，测试者对目标区域的注视次数越多，注视时间越长。

实验将考察测试者对园林要素及其信息的视觉认知。这一实验中，30位测试者被邀请看5个海派古典园林中10张典型场景照片。每一张图片随机出现，播放持续时间10秒。我们通过眼动仪对测试者的视线热点与轨迹进行追踪、观察与记录，重点考察三个方面的内容：测试者对于同一类代表性场景中不同园林要素类型的视觉关注度（注视次数与持续时间）；测试者对典型场景的视觉关注度（注视次数与持续时间），进而来揭示测试者的视觉关注度与园林要素信息强度之间的映射机制。

实验主要任务是测试者在观看图片时记录目标点停留位置，并对获取的相关数据进行统计分析。整个过程包括编程设计、场景照片选择与处理、测试者的选择、校对核准、视线追踪实验、实验记录、问卷调查反馈以及数据分析。

第一步，眼动仪校准： 对每个测试者进行眼动实验前首先要进行眼动仪校准，校准成功后正式开始实验。校准的指标包括瞳孔直径、瞳孔宽度、注视点的x轴、y轴坐标以及注视时间。第二步，实验引导：为了引导测试者顺利进入测试状态和保证实验的可比性，眼动实验开始时，首先对测试者给予统一的引导语：“开始实验，屏幕上将按顺序呈现一组园林照片，按照你平时的观看习惯进行浏览。”第三步，实验记录：按固定顺序让每个测试者观看所选定的园林场景照片，每幅照片观看时间10000ms，实验全过程通过眼动仪记录数据，照片呈现结束，眼动记录同时结束。第五步，问卷调查（利用问卷调查获取测试者对于园林景观叙事信息的主观评价）：仪器测试结束后，让每个测试者按照主观感受指出图片中吸引视线关注的区域位置、对场景各处的记忆情况，以便进一步核实测试者试验的视觉选择。第六步，数据统计分析：眼动测试结束后，对实验数据的统计分析主要为以下几个方面：针对叙事载体要素的统计、针对不同连接度场景的统计、针对不同测试组的统计。

4 眼动实验结果

结合两个实验的数据，从眼动热点及其注视频次来考察每一个园林中主体视觉认知的特征与规律。

豫园中不同场景的视觉关注特征。从注视热点图来看，场景1-1眼动热点相对集中，主要有两个远景的假山石区域与中景处的流觞亭区域，且注视持续时间较长，其次是近景的假山与远处的得月楼区域。这说明测试者对该区域信息的认知处理比较仔细。场景1-2眼动热点较多，分布广泛，分别对焦于远处的假山石、中景的戏台区域以及作为干扰要素的人物，这里吸引测试者的要素较多。从注视次数来看，豫园1-1场景的总注视次数远高于场景1-2的注视次数（表1）。这表明测试者对于场景1-1的信息更感兴趣。从具体的物体来看，建筑物被关注的次数最多，其次是山石、花木、水景。从综合注视热点与次数来看，测试者对豫园两个场景中的假山石比较感兴趣，对建筑的信息比较关注。

表1 豫园典型场景中园林要素的注视次数统计表

表2 醉白池典型场景中园林要素的注视次数统计表

醉白池中不同场景的视觉关注特征。从所有测试者的注视热点图来看，场景2-1眼动热点主要有1个，集中在池上草堂建筑区域，逐渐向周边的花木递减。也就是说，这一区域的信息具有明显的吸引力；热点图还显示对主要注视点的注视持续时间较长，表明测试者对该区域的信息具有一定认知心理。场景2-2眼动热点主要积聚在垃圾箱上，但是，注视点的分布区域是晚香亭的整体意象，即晚香亭具有一定的吸引力。从注视次数来看，醉白池2-2场景的总注视次数略高于场景2-1（表2）。从载体要素来看，建筑被关注的次数最多，其次是花木，此外，水景也获得了一定的关注。这些关注一定程度上反映了测试者的好奇心。

曲水园中不同场景的视觉关注特征。从30位测试者的注视热点图来看，场景3-1眼动热点分布集中，位于远处的恍对飞来亭注视时间较长，映射了这一建筑的信息具有明显的吸引力。除此之外，迎曦亭、小濠梁等建筑也比较受到关注。场景3-2眼动热点依次为近处的景石、花木以及建筑，说明近处的景石最具有吸引力。从注视次数来看，场景3-1的总注视次数高于场景3-2的注视次数（表3），这说明测试者更感兴趣场景3-1。在各种景观叙事载体中，建筑与花木被关注度较高；山石与水景被注视的机会明显有所提升。整合注视热点与次数的数据来看，测试者对于场景中的景园建筑与山石比较感兴趣。

秋霞圃中不同场景的视觉关注特征。从全部测试者的注视热点图来看，场景4-1眼动热点分布呈现多点，主要分布在中景的碧梧轩以及远景的碧光亭、舟而不游轩等建筑上。同时，远景建筑的注视时间明显较长，反映了这一建筑的信息具有明显的吸引力。除此之外，测试者对水景也有视觉关注。场景4-2眼动热点分布集中，聚焦中景处的补亭，说明测试者对这一建筑的信息非常感兴趣。从注视次数来看，场景4-1的总注视次数高于场景4-2的注视次数（表4），这说明测试者对场景4-2的视觉偏好比起场景4-1程度略高。从叙事载体来看，被关注的要素依次为花木、建筑、水景、地景以及山石等。结合注视热点与次数这两个因素，发现秋霞圃实验场景中建筑与花木被关注的机会较多。

表3 曲水园典型场景中园林要素的注视次数统计表

表4 秋霞圃景观叙事载体注视次数统计表

古猗园中不同场景的视觉关注特征。从所有测试者的注视热点图来看，场景5-1眼动热点主要集中在近景的不系舟，其次是浮筠阁。对不系舟的注视持续时间占主导，这反映了测试者对不系舟的信息具有明显的视觉偏好。场景5-2眼动热点分布集中明确，说明近处的绘月廊具有较强的吸引力。从注视次数来看，场景5-1的总注视次数明显高于场景5-2的注视次数（表5）。这说明，相较于场景5-2，测试者对场景5-1的信息更感兴趣。而测试者在对载体的关注中，建筑占有绝对优势，植物次之；此外，测试者对戏鹅池水景也有较大兴趣。

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5 视觉关注度分析与结语

通过对五大园林中10个典型场景、4种载体以及30名测试者眼动实验数据的比较分析，发现了测试者对海派古典园林视觉认知的一般规律与审美偏好[7]。

首先，测试者对不同园林要素的关注度呈现出不同的视觉偏好。依据眼动热点分布及注视持续时间来看，测试者最感兴趣的是建筑，如曲水园的恍对飞来亭、秋霞圃的舟而不游轩、古猗园的绘月廊等等；其次感兴趣的是景石，如豫园流觞亭场景中的假山石与点春堂凤舞鸾鸣场景中的假山石、曲水园西入口场景中的景石等；接着是植物景观，最为典型的是醉白池场景中的古树。从总的注视频次来看，被关注机会从高到低依次是建筑、花木、水景、山石。其中建筑与花木的被注视次数具有绝对优势。依据上述注视频次与注视持续时间，对园林要素的关注度大致可以分为2个层级：第一个层级是建筑与花木；第二个层级是石景与水景。

表5 古猗园典型场景园林要素的注视次数统计表

表6 五大海派园林叙事载体注视次数统计表

其次，测试者的关注度与要素的区位、大小、面积没有直接的关联关系。被关注的园林要素与其在画面中的位置、比例对实验结果存在一定的影响但不是决定性的。如，在秋霞圃场景4-1中，树木相比建筑在画面中的比例与面积具有绝对优势，但是实验结果表明，被试者的注视区域、热点集中在建筑上。场景4-2中，占主导的是前景的树木以及中景的树木，园林建筑补亭体量较小且隐在乔木后面。眼动实验结果显示，被试者对远景中的建筑感兴趣而不是前景中的花木。

第三，注释热点的分布与要素的信息量存在一定的正相关系。实验结果的数据统计表明，在所有的园林要素中，建筑的关注度最高，这与建筑本身所具有的信息量有一定关系。建筑信息通常包括屋顶、檐口、门窗、墙面及其形态、色彩、材料等物质信息，也包括匾额、对联等文学信息。从物质属性与审美角度来看，建筑相对其他景观载体（如花木、山石、水景）而言，其外在具有独特的形式、色彩与细部等，与周围环境产生较大的视觉反差。特别是海派古典园林的建筑较为华丽，成为场景画面的主角，在场景认知中可识别度较高。从文学语义与审美选择来看，建筑往往包含匾额、楹联、诗词等丰富的文学性信息，容易唤起测试者的视觉关注与认知欲望,从而产生美学升华。因此，总体来看，被试群体对建筑显示出较多的认知兴趣。

综上所述，通过眼动实验可以直观精准地考察测试者对园林要素的视觉认知规律与特点，可以帮助设计师了解使用者的认知偏好与审美习惯。但是，不同文化背景的审美是否存在区别？园林要素中的文学性信息是否有效地被本土被试者认知认同？这些问题有待于进一步研究。

注释：

②眼动实验主要由杜力同学负责，由蒋宏、杨晓虎、汪玉霞做技术指导，高冀峰、Farid等同学协助。30名被试年龄区间在12-50岁；测试者无色盲和色弱等眼疾，且裸眼视力或者矫正视力都在1.0以上。测试者主要为上海交通大学闵行校区在校本科生、硕士研究生、博士生、外国留学生以及教职工，有不同的文化背景。被试志愿者来自上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院、媒体与传播学院、软件学院、外国语学院、图书馆、学生工作办公室、后勤集团等。本次实验采用加拿大SR Research Ltd.公司出产的EyeLink眼动仪。

③图片眼动实验通常在2000ms-10000ms，由于园林场景信息量较大，选择停留时间较长。