水声景与人的感知研究

(俄)莫尔科夫基纳·达莉雅

刘海龙*

许晓青

声景(soundscape)是一个人可以从世界上捕捉到的各种天然或人工的声音及其环境，而城市化环境的缺点之一就是缺乏自然的声音。城市居民生活在交通、工业等噪声环境中，其心理及情绪易受到多方面的负面影响，产生破坏情绪、扰乱睡眠、易怒、疲劳和破坏免疫力等问题。这些负面影响的程度不仅取决于声音响度，还取决于影响主观感受的各类复杂因素。与传统的噪声控制不同，声景研究更重视感知和正面的声音，而非仅考虑物理量；将声环境看成是资源，而非仅是“负担”(burden)[1-3]。因此，良好的声景会对人的感知、思想、心理，甚至健康等产生积极影响。水是自然和人工环境中普遍存在的元素之一，而水声景是声景研究中的重要内容。为更清晰地了解水景观设计的主客观影响因素，有必要研究人对水声的感知偏好以及水声对人情绪和心理的影响。

1 声景的概念与研究进展

20世纪60年代末，加拿大作曲家莫瑞·谢弗(R. Murray Schafer)及其团队创立了世界声景项目(World Soundscape Project)，这是首次出现“soundscape”一词。谢弗认为声音像风景一样与人的感受相关，也是一种景观类型。声景研究与传统仅从物理层面对声音的研究不同，具体包括物理声景、心理声景和情感声景3种类型[4]。在之后的数十年中，声景研究在世界各地逐步开展。其重要性首先在欧洲得到承认和重视，并开展了一系列研究，之后中国、美国、新西兰、日本和俄罗斯等也逐渐予以重视，开展了针对国家公园[5]、城市公园[6]等的相关研究。目前声景研究涉及多方面内容，不仅注重声音的物理参数，包括噪声水平和其掩蔽效应的物理指标[1-2，7-8]，同时也日趋关注人类对声环境的感 知[3，9-11]，以及在促进公共健康和生活质量[12-13]等方面的作用。此外，对于鸟鸣、流水、风等声景的多样性研究也具有很大潜力。总体而言，声景观未来的研究目标是改善城市声环境，以及探索声音对于人的感受、情绪甚至健康的积极影响，其成果可应用于建成环境的改善、城市设计和风景区规划等领域。康健教授作为这一领域的杰出专家之一，提出了“声景研究的十大课题”[14]，其中特别强调：声音环境如何成为声景；声景如何影响健康和生活质量；如何为改善环境而“规划”和“设计”声景；以及未来声景研究的挑战等。因此，声景研究在声音的物理和感知数据收集，以及指导声景设计等领域值得进行深入探索。

2 水声景研究的内容与应用

水普遍存在于自然和人工环境中，也经常被应用在古典园林与现代景观设计中。水不仅被用作视觉意义上的设计元素，也被作为营造愉快氛围的声景元素。水声在水景观设计案例中很常见，著名案例如美国纽约的佩雷公园(Paley Park)。水声也被用来发挥更为积极的治疗作用，这在美国马萨诸塞州威尔斯利(Wellesley, Massachusetts)少年儿童发展研究所的治疗花园中得以体现。因此，水声景(water soundscape)作为声景的一种，有必要从人的感知、公共健康和景观实践等方面进行深入研究。但目前对水声景的研究略缺乏，主要是对古典园林水声景的分析[15]。大多数情况下，水声仅被视为一种通过掩盖或分散人们对城市噪声的注意而创造安静区域的工具，如在酒店、商业中心等公共建筑物或飞机、火车等交通环境中[16-18]。但也有学者指出，对于水声的掩蔽效果还需进行更准确的研究，以及探究具体拥有何种物理表征的水声会给人带来更好的感受等[7，9，16，18]。台湾大学于2015年开展了一项研究，探讨如何将水声作为减少居住空间压力的工具[19]。该研究运用语义差异法(Semantic Differential Method)进行听力评估，不仅使用了自然水声，还包括人工制造的水声(如排水管的声音)，以确定人们对各种水声景的偏好。该研究的主要结论包括：1)人们对于宁静水声的印象存在积极和消极的两面性，这与其是否受欢迎无关；2)基于波形和频谱图的分析，发现对于无压力的听音环境来说，分贝低的水声其频谱无论是低频(低于500Hz)还是高频(高于 3 000Hz)，都比分贝高和频率幅度大的水声更受欢迎；3)柔和的溪水和喷泉的声音可用于室外声环境的改善；4)室内可放置台式鱼缸用于室内声环境的改善；5)如果需要较安静的声音环境，应限制使用坚硬的屋顶材料。还有其他研究表明，为了使人们在背景噪声中获得平静感，应该营造自然的水声，而非人造的水声[11]。上述研究成果的实效性尚待验证，也需要与设计实践相结合，但凸显了水声景研究的必要性与迫切性。

3 水声对人的感知的影响实验与分析

本研究的目的是通过实验获得水声对人的感知的影响结果。具体实验步骤与内容包括：1)在研究的第一阶段，通过播放水声音频和完成量表评测，确定受欢迎的水声及其对人的感知影响，得到人对水声的偏好；2)分析量表评测结果与音频的物理特征，找出二者之间的关系；3)在第二阶段，根据实验获得的水声偏好，从情绪的治疗作用角度进行分析。

3.1 第一阶段：水声与人的感知研究

3.1.1 实验设计

1)被试者。第一阶段共有40名被试者。因为水声对人的感知和心理影响取决于客观环境和个人文化背景等多重因素，所以被试者中包括了28名中国人和12名外国人，其中男女各20名。

2)水声样本。本研究使用了来自YouTube的高品质声音文件，并使用Audacity音频编辑软件来选择声音样本的持续时间，并设计了填写量表的时间。实验的完整音频文件由20种水声组成，包括景观设计中可用的水声14种和落在不同材料上的雨声6种(表1)。被试者听每个声音样本的时间为20s，填写问卷的时间为40s。

3)播放条件和设备。每个被试者会在一个安静的封闭房间里听音频文件，房间里除被试者之外还有研究观察人员。

4)评测量表。语义差异法使用联想和定标程序来测量对象、感知或情感之间的耦合关系。使用12对形容词反义词和七点双极量表(-3～3依次代表喜欢程度，-3为非常不喜欢，3为非常喜欢)测试被试者对水声样本的听觉印象，包括与物理性有关的3组：静止-动态、尖锐-软音、吵闹-安静；与感情性有关的9组：紧张-放松、无聊-有趣、不愉快-愉快、不舒服-舒服、单调-复杂、焦急-安宁、激烈-平静、敌意-善意、阴沉-快乐。并在每个水声样本评测量表的末尾列出了一个总体印象问题(喜欢或不喜欢)(表2)。

表1 水声类别和播放顺序(实验1)

表2 评测量表(实验1)

3.1.2 水声受欢迎程度总体分析

根据实验所得数据可以得到不同水声样本的受欢迎程度(表3)。排名分析显示，大多数被试者喜欢柔和的溪流声音(87.5%)，并将其标记为愉快、舒服的声音；而水磨坊的声音会给人以消极印象(17.5%)，产生紧张、焦急和吵闹的不适感。

表4是通过对获得的得分结果求平均值来分析被试者对水声样本的整体印象。具体而言，0以上的分值代表人对这种声音的感受积极，0以下代表人对这种声音的感受消极。由该表可知，声景中的03气泡(水里)和09溪流(水速低)得分全部为正值且最高，对被试者有积极影响，而01瀑布(水压大)和08水磨坊的声音有较多负值且得分较低，对被试者有消极影响。

3.1.3 雨落在不同材料上声音的受欢迎程度

雨是一种自然元素，不由设计直接控制。当下雨时，人对包括声音在内的雨中环境的感受不尽相同。本研究分析了人对雨落在不同材料上发出声音的喜好。由表5可知，大多数人喜欢06雨落在路面上(75%)和01雨落在树叶上(60%)的声音，而雨落在玻璃上(15%)、02雨落在水面上(17.5%)和04雨落在铁皮上(22.5%)的声音不受欢迎，因为这些声音会给人以消极印象，带来紧张、吵闹、激烈和阴沉的感觉。

表3 水声样本的整体印象排序(实验1)

表4 水声样本的整体印象分析(实验1)

为使基于主观反应的结论更具客观说服力，使用Audacity软件分析了落在不同材料上雨声的波形(waveform)和频谱(spectrogram)(图1)。谱图底部开始时具有0～8 000Hz的范围，范围是Audacity软件自带的属性，这里只做客观描述：在增益为20dB、范围为80dB的默认设置下，相应的红色、粉红色、深蓝色、浅蓝色和灰色级分别代表-40、-60、-80、-100和-100dB以下(从大到小)的声音；尖峰差异较小的波形表示水声均匀，尖峰差异较大的波形则表示更多样的水声；较窄的波形表示比较安静的水声，较宽的波形则表示比较吵闹的水声。由分析可知，雨落在玻璃上的声音在“静止-动态”分析中的系数是1.05(表6)，该数值在所有雨声的该项指标中最小；雨落在玻璃上的声音的波形频率变化较小(图1)，证明该声音较单调。

表5 雨声样本的整体印象排序(实验1)

3.1.4 水声受欢迎程度与形容词组的总体分析

通过选择总体印象中喜欢/不喜欢比例超过60%的声音，可以得到水声受欢迎/不受欢迎程度的总体结论。

总体印象为“喜欢”的声音一共有8种，含6种水声和2种雨落在材料上的声音：09溪流(水速低)(愉快值为1.63、舒服值为1.73)、06喷泉(落下的)(动态值为1.68)、03气泡(水里)(有趣值为1.78、软音值为1.23)、07下雨(暴雨)、12下雨(小雨)、04喷泉(潺潺作声)(动态值为1.70)，以及06雨落在路面上(动态值为1.55)和01雨落在树叶上(动态值为1.50)。

表6 雨声样本的整体印象分析(实验1)

总体印象为“不喜欢”的声音一共有6种，含2种水声和4种雨落在材料上的声音：08水磨坊(动态值为1.63、紧张值为-1.53、不愉快值为-1.25、不舒服值为-1.18)、01瀑布(水压大)(吵闹值为-1.95、紧张值为-1.88、激烈值为-1.85)，以及05雨落在玻璃上(吵闹值为-1.48、阴沉值为-1.30)、02雨落在水面上(动态值为1.98、吵闹值为-2.35、激烈值为-2.30、紧张值为-2.13)、04雨落在铁皮上(吵闹值为-1.78、激烈值为-1.58、紧张值为-1.50)和03雨落在木板上(动态值为1.18) 。

由表7可知，尽管优先顺序存在差异，但中国人与外国人对水声样本的整体印象基本上是一致的。

3.1.5 水声的声学特性与人的感知关系分析

为了解不同水声影响人的感知的内在机理，进行了水的声学特征分析，包括各种水声的波形、频谱图和噪声特性，以及物理性与感觉性形容词之间的关系。

1)水声分贝分析：水声的噪声级。

一般而言，声音的分贝越高，越不受人喜欢，但也有一些分贝较高的声音仍然受人喜欢(如图2中的水声4、6、7)，表明人喜欢或不喜欢某种声音不全由声音分贝的大小决定，还会与声音传递出的情感有关。

2)水声分贝与人的感知关系分析：吵闹-安静。

就水声分贝而言，从被试者对“吵闹-安静”的感受平均值可以看出，分贝越低，声音感知越安静，分贝越高，则声音感知越吵闹，这反映了被试者对声音的敏感程度(表8、9)。由于Audacity软件将120dB视为0，因此120dB被添加到所有声音的平均值中以简化感知。表8中，“吵闹-安静”对应的列中的数字代表喜欢这种声音的人打分的平均值。表9中，“吵闹-安静”对应的列中的数字代表不喜欢这种声音的人打分的平均值。同时，对于雨落在玻璃上的声音，“吵闹-安静”的感受系数为-1.59，表征为吵闹的声音，但其平均分贝值并不是很高(55.9dB)，低于表8中部分声音样本，这说明，人们觉得吵闹的声音不一定分贝值很高，而与声音的产生方式及聆听环境有关。

图1 雨落在不同材料上声音的波形图(左)和频谱图(右)

图2 声音噪声级与喜欢的人数的关系

表7 水声偏好总体印象及百分比

图3 3种水声的“静止-动态”特性与波形图幅度丰富性的关系

图4 2种水声的“静止-动态”波形图比较

图5 水声样本受欢迎程度分析

3)水声幅度分析：水声的静止-动态性。

从声音的物理特性看，“静止-动态”与声音的幅度丰富性有一定关系，如10水滴(不响亮的)的“静止-动态”特性最低，为-0.35；而03气泡(水里)和04喷泉(潺潺作声)的“静止-动态”特性最高，分别为1.90和1.70(图3)。

另外，声音的喜好和“静止-动态”特性关系不大，如07下雨(暴雨)、08水磨坊的“静止-动态”值为1.53和1.63，较为接近，但喜欢前者的人数占总人数的72.5%，喜欢后者的占17.5%(图4)。

3.2 第二阶段：水声对人的情绪的影响研究

3.2.1 实验设计

1)被试者。第二阶段共有43名被试者，包括22名中国人(10名男性和12名女性)和21名外国人(10名男性和11名女性)。

2)水声样本。音频文件为基于第一阶段研究结果选出的12种声音，实验完整时长为9min。顺序由第一阶段研究结果而定：从最不受欢迎的声音到最受欢迎的声音进行排序。

3)评测量表。仍然使用语义差异法测量被试者的感知与情感状态。被试者对水声样本的听觉印象用7对形容词反义词和七点双极量表进行测试，并在每个水声样本调查问卷的末尾列出了一个总体印象问题(喜欢或不喜欢)。

3.2.2 水声受欢迎程度总体分析

对于第二阶段的研究结果，实验前的预期是喜欢的人数会均匀增加(红线)，但实际产生的曲线并不平滑，有几个急剧起伏，说明出现了异常情况(蓝线)。尽管如此，图5蓝线逐渐上升，显示了偏好逐渐增加的趋势。

由于实验设计上的一些变化，即听音频文件的时间有所增加，因此负面评价大幅减少。值得注意的是，最终得到的中国人与外国人对于声音的喜好与第一阶段的结果类似(表10)。

3.2.3 水声对人的情绪的影响分析

原本第二阶段实验的设计是希望通过基于第一阶段得到的声音喜好结果，按从最不喜欢到最喜欢的声音排序，分析按此顺序播放水声对人的情绪是否具有改善作用。但实验后发现，想要得到更为科学的结果还需要专业设备以及比较长的测试时间，在目前的实验中尚无法实现，需要留待将来再做测试。在此次研究中的另一个发现是，通过分析参与2个阶段实验的同一被试者的测试结果，发现同一被试者在不同时间会对同一个声音给出不同的评价。由此可以推测，一个人对某些声音的印象会发生改变，这可能与其当时的情绪或状态有关，从而影响对水声的评价结果。

表8 吵闹-安静与分贝的关系(总体印象——喜欢)

表9 吵闹-安静与分贝的关系(总体印象——不喜欢)

表10 水声样本的整体印象分析(实验2)

4 结论与展望

4.1 结论

1)关于不同水声的受欢迎程度。

可以产生积极感受(如善意、放松、愉快、软音等)的声音包括：09溪流(水速低)、06喷泉(落下的)、03气泡(水里)；而得到负面评价的声音(会引起紧张、焦急、吵闹、敌意等感受)包括：01瀑布(水压大)、08水磨坊、02雨落在水面上和04雨落在铁皮上。实验结果与前人的研究结果相吻合，证实了该方法的可靠性。

2)关于雨落在不同材料上发出的声音。

大多数人喜欢06雨落在树叶上和01雨落在路面上的声音，而02雨落在水面上的声音不被人喜欢。但人们对01雨落在路面上的声音的感受可能会发生变化，原因可能是刚开始下雨雨量较小，人们对雨直接落在地面上的声音的反应较为积极，但随着雨势变大，路面产生积水，发出了雨落在水面上的声音，给人以阴郁、消极之感。

3)关于中国人和外国人对水声受欢迎程度的分析。

尽管优先顺序存在差异，但中国人和外国人对水声的总体印象百分比基本一致。但对中国人和外国人的结果进行单独分析时，发现中国人对于最喜欢和最不喜欢的声音的反应呈现出较大差异，而外国人则不明显。

4)关于水声受欢迎程度与人的背景。

通过对被试者成长过程中熟悉的气候背景进行分析，可以注意到不论国籍，生活在高湿度和频繁降雨地区的人比来自干旱地区的人会对水声给予更多的正面评价，这证实了气候背景也会影响人类对水声的感知这一假设。

4.2 展望

每个人都处在声环境之中，声音对于人的感受有着较大的影响，并且取决于一系列复杂的因素，包括声音的自身物理特性及不同人对噪声的敏感度。而目前声音已经是衡量环境质量的重要指标，声景健全的环境会积极影响人们的感受、心理和精神状态。声景设计是一个复杂的课题，涉及心理学、社会学、环境学、哲学和艺术等多学科知识。水是在自然和人工创造的环境中均存在的元素之一，人对不同水声的感受会受到个人文化、地理、社会和其他各种复杂因素的影响。在当代城市空间中，水的声音效果不应被低估。把水声作为一种设计元素并研究如何设计出良好的水声景观，使之对人们形成积极的心理影响，在城市环境中发挥必要的康复功能，是值得进一步探讨的课题。本研究通过科学实验的方法，获取了人对不同水声的感知与偏好结果，并初步探讨了对人的情绪的影响，实验结果与前人的研究结果相吻合，证实了该方法的可靠性。同时实验中获得的结论可应用于改善医院、疗养院及部分绿地等具有康复功能的景观设计中，还可进一步应用在噪声水平较高的城市环境中以改善城市居民的心理和感知状态。显然以上实验及结果对于期待得到的明确结论仍是不够的，但作为基础可以进一步推动水声景研究。未来的研究方向包括(但不限于)：1)设计不同要素的组合及变化以影响水声效果，如倾斜角度、溪流宽度、水量等；2)更详细地研究雨水与不同材料作用产生声音的机理，包括材料、性能、降雨类型等变量的变化；3)研究水声在更广泛的背景噪声条件下的影响，为水景观设计优化提供指导。

注：文中图片均由作者绘制。