当代城市声景研究进展

洪昕晨

1 声景概念源起

声景（soundscape）一词最早由芬兰地理学家Granoe[1]于1929年在其出版的《纯粹地理》中提出，他将声音（sound）和景观词缀（-scape）进行组合得到复合词soundscape，用于表示地理学领域中的听觉感受。因此，声景是一种听觉感知，即一种“无色”的景观，它借由声波通过介质（空气或其他）引起人耳鼓膜的振动，进而产生神经冲动并通过听神经传达到大脑皮层的听觉中枢而产生听觉感受。

当代声景的概念成熟于1976年，加拿大作曲家R. Murray Schafer提出噪声是社会发展与环境失衡的结果，因此他基于声音的生态价值、文化价值和实际应用价值，开创性地建立了声生态学科并开展以声景教育研究为主的“世界声景计划”[2],[3]11-15,33。1978年，Barry Trnax认为声景是指个体或社会感知和理解到的声环境[4-5]，包括实景环境和意象环境。该定义成为之后国际标准化组织（International Organization for Standardization, ISO）发布声景ISO国际标准中声景概念的基础之一。因此，经过长期发展的声景概念不仅在物理量层面上解释了声景的含义，还结合了心理量层面上的交叉关系，进而拓展至心理物理学领域。

经过了加拿大、法国、美国、日本、韩国、新加坡等国长期以来的声景探索和研究[6-8]，美国普渡大学的Pijanowski和意大利比萨大学的Farina在2011年总结和完善了声景定义，并提出了声景生态学的概念[9]，他们将生物声源和非生物声源视为一种生态关系，并通过各式各样的方法收集、处理和解释从生物声学到心理声学领域中的相关数据。在此基础上，Pijanowski和Farina将声景划分为地球物理声景（geophony）、生物声景（biophony）和人工声景（anthrophony）[3]7-9,[9]1210。其中，地球物理声景指非生物在自然状况所产生的声音，同时也表现为背景声并与其他声音的相互叠加、混合和掩蔽；生物声景指生物群体中生物体所产生的声音，表现出复杂性和可塑性的特质；人工声景指由人工制造的设备所产生的声音，在声景空间中表现出侵略性和事件性的特征。地球物理声景、生物声景和人工声景三者相互作用决定了声景空间中的特殊格局，进而影响了人居环境空间的感受[10]。

随后，ISO于2014年发布了声景国际标准，对声景进行了定义和概念框架的明确阐释[11]。4年后，ISO于2018年发布了第二部分的声景标准，规范了声景的数据采集、评价标准和报告要求[12]。因此，当代声景研究主要围绕和遵循ISO国际标准的理论定义和方法论框架。

2 当代声景研究发展

经过了长期且迅速的发展，声景研究已经成为一个较为成熟的研究领域，定位在诸如社会学、环境心理学、音乐学、声生态学、城乡规划学、风景园林学、噪声控制工程学、建筑学、城市林业等不同学科的“交叉点”。城市形态依赖于人类对其的感知，Schafer[13]和Southworth[14]50-53认为城市形态不应该仅局限于视觉部分，还应该涵盖听觉部分，让城市不仅是“看起来像”还包括“听起来像”。因此，城市公共空间中的声景是一个复杂的系统，包含生理、心理、环境和社会因素等。自欧盟出台《欧盟环境噪声法》（The EC Environmental Noise Directive），对各城市需要优化和保护的安静区域提出要求后，声景的重要性开始在学术界受到越来越多的关注[15]，近年来国际和国内都开展了丰富多样的城市声景研究。

研究领域内的发文状况可以最直观地反映该领域的研究热度和趋势。为了解国际论文涉及声景研究的发展情况，通过Scopus等数据库检索发表在1997—2020年，以“Soundscape”为标题、关键词和摘要的SCI、SSCI、EI、CPCI（原ISTP）和ESCI论文。最终检索结果显示，声景领域的国际研究论文累计数从2004年突破100篇，2009年突破500篇，2012年突破1 000篇，2016年突破2 000篇再到2020年的突破3 000篇（图1）。为了解中文论文涉及声景研究的发展情况，通过中国知网（CNKI）数据库检索发表在1997—2020年以“声景”为标题、关键词和摘要的中文论文。最终检索结果（图2）显示，声景领域的中文研究论文累计数从2004年的近10篇，2009年突破50篇，2012年突破100篇，2016年突破300篇再到2020年的突破600篇。

1 声景领域下的国际论文累计发表量Soundscape-related international thesis publications in total

2 声景领域下的中文论文累计发表量Soundscape-related Chinese thesis publications in total

不难看出，在2002年欧盟出台《欧盟环境噪声法》后，国际领域的相关学者对声景的研究愈发重视，论文发表常年保持稳定的增强趋势。而中国声景研究起步较晚，但近年来随着建筑学科和风景园林学科的蓬勃发展，各高校、研究机构等陆续开展了声景的理论与实践研究。就声景研究内容而言，有学者聚焦城市声景的基础理论如声景分类学和声景影响要素[3]40-47,95-99，也有学者聚焦声景与人的关系如声景交互和公众健康[9]1211，还有学者聚焦声景的实践应用，如声景优化设计和新兴技术[3]10-11。因此，在广泛梳理近年来城市声景文献后，发现当代城市声景研究的发展方向主要聚焦在6个方面：声景元素的分类、气候和植被对声景的影响、声景交互的研究方法、声景对公众健康的影响、声景的优化方法和声景新兴技术的应用。

2.1 声景元素的分类

诸多学者探讨了丰富多样的声景元素分类体系，大部分的分类体系都具有严谨性和适用性，由于角度各异从而衍生出具有一定共性和差异性的声景分类系统。

一方面，城市声景空间是一种理性空间，有学者从生态价值和实际应用价值的角度对声景进行划分[16]，将声景划分成了3类：基调声、信号声和标志声。其中，基调声为背景声，它代表了某一个地域或某一种声音的特征，主要指自然界的声音；信号声为前景声，包括交谈声等包含某种特殊确切内容的声音；标志声指一种文化或一个地区内能被辨识出来的特有声音，如方言、地域性歌声等。

另一方面，城市声景空间也是一种感性空间，可从语义特征的角度对声景进行划分。学者探究了人对含语义声音和物理特征相同的无语义声音的感知差异，发现声音的语义内涵会影响声景评价，进而将声景划分成3类[3]10-11：声源、声描述符和声景描述符。在此基础上，有学者提出了语义差异分类技术[17]，有对其进一步划分为平静和活跃2个类别，也有划分为安静与非安静2个类别。

此外，也有学者将声景的生态性和语义性结合起来[18]，将声景划分为地球物理声景、生物声景和人工声景。这种分类能在表达语义的基础上与上文提到的基调声、信号声和标志声三者进行相互映射，表现出声景复杂性、可塑性、侵略性和事件性的特征。有学者提出了相似的分类[19]：自然声、生活声和机械声（人工声）；也有学者对地球物理声景进行了细化，提出了叶声景、风声景和雨声景等更具体的自然声景来源[20-22]。声景的语义性能影响对声景喜好的强弱，并和声压级、频谱等物理属性共同构成声景主观评价的基本要素[14]60-65，进而影响声景的心理物理关系研究[23]。因此，声景分类学研究对城市声景理论与实践应用具有重要的价值。

2.2 气候和植被对声景的影响

声环境是指各种噪声源对人类在生理上和心理上产生影响的声音环境。它作为影响声景的最重要因素，其声压级的升高将导致声舒适度下降，这种趋势会受到温度、湿度、风速和风力等因素的影响。由于湿度、温度和空气扰动主要依赖于气候情况，因此城市中的声景生态会受到气候条件的严重影响[24]。声源高度也是重要的影响因素之一，有学者通过比较鸟鸣声景来源的不同位置[25]，发现鸟在发声时会提高它自身所在位置的高程。小气候和地形的急剧变化同样会导致城市绿色空间边缘声音传播能力的下降，其中地形缺失相当于延长了声景的传播距离。由于时空多样化，城市声环境常有大幅突兀变化[26]，因此声音的瞬时结构也是当代声景研究的重要方面。

绿色空间对声景的影响也引起了学者们的重视。城市中植被的主要作用是作为声音屏障或混响放大器。植物通过反射、吸收和散射声信号，对声景产生影响。在城市绿地中，声传播主要靠地面效应，以及树枝和树干散射和叶片吸收，但叶片的吸收只针对较高频率的声音。声音在密林中衰减的主要原因是散射效应，这是由树叶的宽度、面积和树冠的单位体积决定的。有学者探究了松树（针叶林）中叶声的相关特性[27]，表明叶声能提高动物交流中的声信号，这一特性可以适用于所有其他植物类型。在此基础上，有学者通过比较绿地对道路传输噪声入射水平的影响[28]，表明噪声衰减系数和优势树种比例存在潜在的相关性。此外，有学者指出城市居民普遍认为植物屏障对噪声的衰减作用明显优于非生态的固体屏障[29-30]，其中树篱的降噪作用尤为明显[31]。因此，绿色空间对探究声景影响因素和人居环境感官空间具有一定的科学特征和研究潜力，可以从当代城市声景的理论和应用研究层面进一步探索，同时也能够在方法验证方面发挥重要作用。

2.3 声景交互的研究方法

声景交互是声景与其他因素的交叉作用关系。城市空间声景的感知主要受声景的愉悦性、事件性和熟悉性的影响[10]，诸多学者根据城市声景感知特性开展了丰富多样的声景评价研究。声景主观评价受居民年龄和学历影响，并与居民行为活动相互影响[16,18]，同时，城市声景评价也受植被气味和周围热环境的影响[32-34]。层次分析法被验证能够应用于构建具有层次结构的声景评价指标体系[23,25]，进而通过模糊数学法将主观评价结果与评价体系相结合[21]130。对于声景感知的可视化研究，有通过主客观数据结合地理信息系统绘制声景地图[35]，也有通过声景和地景的叠加分析城市声景空间关系[36]，以及探究时空变化对声景感知的影响[37]。还有学者通过心理物理学定律寻找到城市绿色空间中声景的阈值以及适宜声景感知的声压级区间，并在此基础上探究不同植被空间下的声景差异性和不确定性[23,38-39]。

视听关系是声景感知交互的研究热点之一。听觉感受和视觉环境紧密联系，共同作用形成整体的环境印象，进而影响了声景认知的可持续性[40]。有学者尝试在视觉照片的基础上，通过声音事件的按序播放再现声音空间的演变，进而实现以声像再现城市路径[41]。较好的视觉景观可以在一定声压级阈值区间内降低人们的听觉烦恼度[42]，研究表明视觉舒适度有利于听觉舒适度的提高，进而提高人对城市绿色空间的感知体验，但过多的城市景观元素可能导致听觉环境的复杂化，从而导致听觉感受的降低[43]。反过来，有报道称听觉感受能帮助人识别视觉环境，而视觉信息能补充和增强声景的语义[44]。此外，也有学者认为声景与视觉景观存在协调、对比和互动3种关系[45]。因此，声景交互关系能够在城市声景理论转化实践过程中发挥关键作用。

2.4 声景对公众健康的影响

公众健康一直是声景研究领域内的重要议题，尤其近年The Lancet及其子刊连续发文强调城市声景对公众健康的重要性[46-48]。这是由于在高密度城市环境下，噪声对城市居民的侵扰问题日益突出。噪声是一种意外且非期待的声音，是掩盖和干扰地球物理声景、生物声景和人工声景的声音[3]22-25，同时也是影响城市居民健康的重要因素之一。

适宜的声景能提升一个区域范围内的幸福指数和环境价值[49]，提高城市居民的睡眠质量和休憩娱乐水平。健康和幸福是保证城市居民生活质量的2个必要的组成部分。而环境噪声则会在公众健康的2个层面上产生负面作用[50]，分别是原发性健康效应和继发性健康效应。世界卫生组织（World Health Organization, WHO）确认了环境噪声产生的7类不良健康影响，分别是听力障碍、睡眠障碍、心血管系统异常、心理健康障碍、烦恼效应、工作效率降低和沟通干扰。在开放的居住社区中，噪声与背景声的声压级对比越强烈，对居民健康的危害越大[51]。因此，鉴于城市核心区域绿地对公众具有娱乐和康复的作用，城市管理者对这些区域的声景评估是十分重要的[52]。如果城市噪声没有通过绿色区域缓冲，它们将直接侵入居住区、公园等场所，导致声景破碎化和脆弱化，进而降低这些空间的游憩、休闲和减压效果[53]。

因人类活动产生了大量不适宜的声源[3]95-99，这些声源是对声景和公众健康产生最大影响的因素；并且活动的多样性和强度在不断扩大，由此产生的环境噪声掩盖了许多自然声景。有学者从城市背景音、周围建筑物的声音、自然的声音、公园里人的声音、车辆或飞机的声音、悲伤和愤怒的人的声音、快乐的人的声音等方面评估了感知声景的康复性和恢复性[54]，并提出了一种知觉康复性声景尺度（perceived restorativeness soundscape scale, PRSS），进而评估声景提供的潜在心理知觉康复功能[55]。在此基础上，有学者通过PRSS探索了城市公园声景对儿童群体潜在的恢复性作用，并对比研究了恢复性声景对认知能力和健康指标的影响[56-57]。声景对公众健康的影响是声景交互的延续，而如何提高城市空间对公众的恢复性和康复性价值逐渐也成为城市声景的关键议题。因此，声景与公众健康的关系将声景交互关系延伸到对人类健康的范畴内，对推动健康城市的发展具有积极的价值和意义。

2.5 声景的优化方法

声景的优化方法研究属于声景的实践内容，诸如美国的“声景保护计划”，重点关注于“自然声景的保护、维持和恢复”，保护对象主要为公园和保护区内的各种自然声源，包括虫鸣声、鸟叫声、风吹过树木时的声音等，并在许多国家公园中逐步实施[58]。而在城市环境中，重点在平衡人类活动和自然之间的关系。声景的优化设计是一种感官体验设计，而感官体验设计中每一种感觉并不是独立存在的，它们是相互影响、相互制约甚至是可以相互转化的[59]，这要求同时注重视觉景观空间甚至是嗅觉景观空间的营造。因此，城市声景设计和保护不应只考虑声环境，还应考虑环境丰富度、心理感知等人居环境因素。

对于声景优化的方法，有学者认为城市整体声景规划由“城市、环境、建筑、设施”4个层面构成，声景优化应根据设计和保护对象所属层次选择合宜的实践目标[60]；有学者认为声景设计时需要将抽象的声景设计目标转化为可测的声学标准（计算设计），对于复杂环境下常见的声掩蔽现象也应该审慎处理[61]；有学者提出声景设计应当引入有意义的信号声和标志声，进而营造出丰富多样的声景空间[62]。对于声景设计和保护的方法，有学者从生理和心理2个层面提出了3种主要策略[63]：声源的分离、减少噪声的影响和提高游客的期望；有学者从中国传统园林声景的角度，诠释了中国古典园林因借自然、巧依诗词的感性声景营造特征，并揭示了其所蕴含的声学营造技艺[64]。因此，声景的优化方法既要考虑对自然声景的保护，又要保障使用者的感官需求，这对城市空间内的声景优化应用提出了更高的要求，进而推动优化方法对城市声景的实践发挥重要的作用。

2.6 声景新兴技术的应用

虚拟现实（virtual reality, VR）技术和增强现实（augmented reality, AR）技术是20世纪发展起来的一种基于计算机计算和仿真模拟的应用技术，前者是通过计算机营造沉浸式的虚拟空间，后者是在前者的基础上将虚拟信息融合到现实环境中的应用技术。VR技术可以降低周围环境噪声对使用者的影响，进而提出通过计算设计提升音质以进行声景营造的调整与优化[65]。VR技术被证实可以对城市公共空间中的声景感受进行高精度的声景评价[66]。AR技术可以增强室外环境和室内环境的声景交互，并且可以通过听觉刺激强化视觉层面的感受[67]。也有学者在此基础上提出了音频增强现实（audio augmented reality, AAR）技术，用于增强景观的沉浸感和真实感[68]。

人工智能（artificial intelligence, AI）是一门新兴的发展领域，在近年来提倡的“人机共生”的大背景下，不少学者尝试通过人工智能的方法对声景进行探究。有学者在21世纪初提出了人工智能在声景应用的可能性[62]，并通过误差反传（back propagation, BP）人工神经网络验证了声舒适度模型对城市开放空间中声景心理物理特征具有适应性，在此基础上建立了声景地图[69]。计算机视觉（computer vision, CV）有助于捕捉生物声景的特征，进而对声景属性进行模拟和仿真[70]。在语音信号处理领域应用的循环神经网络（recurrent neural network, RNN）近年来也具有一定的研究潜力。因此，AI与声景的交叉方向也逐渐成为当代声景领域内的热门话题，共同推动了当代声景技术的进步与发展。

3 讨论

3.1 声景理论与实践之间存在差距

从国内外声景研究综述可以了解到，学者们通过大量且多样的研究证明了：声景量化理论在声景元素分类和优化方法中发挥的巨大作用，并为城市公共空间提升提供了参考。但是，从当代声景研究发展以及风景园林业界的角度来看，在中国风景园林规划设计项目中直接应用到的声景设计比较有限。首先，现状分析中较少将声景元素特征纳入现状问题和内容，对可利用的声景元素也没有严谨的划分和规划。其次，一般只从降噪角度考虑植物配置和竖向设计，较少强化绿色空间内部的声景丰富度。这是由于规划设计部门考虑到人力、物力和财力等因素，在有限的范围内需要优先满足景观空间内的其他需求。此外，由于声景是非实体化的景观元素，业主对感官景观的需求也主要集中在视觉层面。而国际上对于城市空间声景专项的设计优于和多于国内，这可能归因于中国声景研究和实践起步较晚（基于相同时间周期内的发文量对比），具有声景设计专业知识的从业者较为缺乏，并且发达国家在工业化体系后更加注重环境噪声污染对公众的影响。

为了减小声景理论与实践应用的差距，应该积极倡导国内声景研究领域的从业者基于场所的空间特征，从生态性和语义性的交叉角度对声景元素进行综合探究，以应用或扩展适合场所特征的声景元素分类体系，并综合考虑绿色空间对声景特征的影响。然后将自己的研究或者研究假设渗透到实际规划设计项目中，并在现状分析中注重将声景分类和绿色空间中的自然声景纳入现状内容中，进而将理论与实践结合，进行理论转化并增强声景的可观性，以提高实践应用的频次和价值。

3.2 声景理论和方法的适用性有限

声景理论和方法的适用性也是声景领域学者们热衷探讨的话题之一。由于声景自身的事件性、地域性和尺度性等特征导致了绿色空间声景的理论和方法在不同地域存在适用性有限的问题。从国内外声景研究文献来看，产生这种情况的原因有3点。1）声景研究尺度上的差异。城市尺度和中小型公园尺度中所得到的声景研究结论的一致性和互为参考性十分有限。2）声景研究维度上的差异。该原因是尺度差异的延续，由于大尺度注重的是二维平面的可视化、区域联系等方面，而小尺度注重的是三维空间内复合因素的交互影响，导致了它们的研究结果在适用性指标上存在较大的差异。3）声景生态和认知基础的差异，包括气候、植被和动物等。不同地域和空间类型的生态情况差异导致了声景研究结果的差异，温湿度和风速差异导致了声传播和声景感受的差异，而植被的差异则导致了混响空间的差异，并且不同地域的场地使用者对声景认知的理解差异也导致了声景的研究结果的差异。

为了增强声景理论在实践应用中的适用性，丰富不同地域且同一尺度的声景研究十分重要，并且应该注重不同空间类型以及声景信息认知对声景研究产生的影响。可以通过多指标量化对场地进行合理的声景生态分类并深入考虑绿色空间对声景感知和人居环境感官空间的影响，在此基础上进行计算设计，以提升城市声景理论和方法的适用性。

3.3 声景交互关系具有潜力

从人居环境的角度，对声景的研究最终还是关注自身与使用者（人类）之间的关系。长期和大量的研究论证了声景在心理物理学关系中发挥的明确作用，这也是感官景观（声景、光景、香景等）的共性特征之一。感官景观的信息不仅影响了场所使用者的心理感受，还影响了他们在城市绿色空间中的行为，而行为又反过来影响了所处位置的声学环境和声景状况。这种景观信息—心理感受—行为趋势的循环关系要求声景设计必须在较小的尺度中完成，并且尽可能地考虑到多感官景观之间的相互影响。为了探寻声景与人之间更深层次的交互关系，声景研究应当通过交叉学科的方式，如结合心理物理学、认知心理学和行为心理学等学科进行更加细致的探索和数据挖掘，以揭示场所空间中声景的特征和影响因素。而绿色空间中具有较为丰富的自然声景（地球物理声景和生物声景），为声景与人交互关系的研究提供了适宜的空间环境，进而提升一个区域范围内的幸福指数和环境价值。

为了挖掘声景交互关系的潜力，应该重视声景交互研究方法的创新，尤其是视听关系研究，进而为当代城市声景理论研究中的概念化设计到实践研究中的计算化设计搭建桥梁。并且，城市声景交互关系的提升有助于公众健康水平的提升，同时也为健康城市和景观的评估和发展策略提供感官指标群的借鉴和参考。

3.4 当代声景技术的进步

在第三次工业革命迈向第四次工业革命的进程中，新兴的技术也为声景研究带来了许多新的研究和方法，主要有VR、AR和AI技术等。其中，VR和AR技术可以有助于声景的变量以及其他感官景观因素的控制，可以更准确地探究声景与景观之间的内在关系。然而，学者们讨论这种研究存在一定的环境体感还原性和生态有效性问题，它与现场（实地）中参与者所感受到的真实环境的体感和认知之间存在一定的差距，进而降低了其声景理论和方法在现场（实地）研究中的适用性。AI技术主要应用在声景信息数据的抓取与关系规律的发现，这种研究能够在节省人力、物力和财力的情况下进行快速模拟和分类，但可能会存在“过拟合”的问题，导致超出一定数值范围后模拟精度骤降的情况。

为了更好地应用新兴的声景技术手段，应当进行谨慎的实验设计和多次重复实验，以增强新兴声景技术在研究中的适用性。当引入VR和AR技术时，需要充分考虑观测点的空间环境和体感因素，进而更真实地还原观测点所在的场所的状况。当引入AI技术时，需要充分考虑数据样本容量以及AI技术对不同类型数据的鲁棒性①，进而减小系统内部噪声和误差程度。

综上所述，当代城市声景未来的研究可从以下5个方面展开：1）从生态性和语义性角度确定声景元素的分类进而评估声景资源；2）从植被指标和绿色空间的角度探索声景空间的特征关系；3）将声景的理论与实践相结合，积极提升声景优化方法应用的适用性；4）从人居环境的角度考虑声景与人的交互关系，并将对公众健康的影响纳入其中；5）在声景理论和方法中渗透交叉学科的特征并应用新兴技术，进而拓展更为丰富多样的城市声景研究。

注释(Note)：

① 鲁棒性指系统在不确定性的数据扰动下，依然保持某种性能不变的能力。

图片来源(Sources of Figures)：

文中图片均为作者绘制。