建筑光环境设计研究综述

建筑光环境设计研究综述

1建筑光环境设计的意义正如拉迪科布西耶（lampiercordiha）所说，“建筑是一个由光的元素所决定的结构的变化。”(《走向新建筑》,勒·柯布西耶)。没有光线,就没有建筑。建筑光环境是建筑至关重要的组成因素。众所周知,我们之所以能够看到物体是因为有光线的缘故,而眼睛又是对光线格外敏感的人体器官,因而,心理学中有关视觉和知觉的理论将对建筑光环境设计及其所创造的空间效果具有一定的指导意义。本文即是从心理学角度对建筑光环境进行分析。2与光环境相关的心理学原则2.1建筑光环境中视觉的特性首先,我们来看看心理学中有关感觉和知觉的概念。感觉是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物的个别属性的反映,包括视觉、听觉、嗅觉、动觉、平衡觉等。而心理学中的知觉是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物的各个方面、各个属性、各个部分的综合的整体的反映,包括空间知觉、时间知觉、运动知觉和错觉。与建筑光环境直接相关的人类感觉是视觉,视觉主要由光刺激作用于人眼所产生,在人类获得的外界信息中,有80%来自于视觉。人类视觉有许多基本特性和现象,例如,明度、颜色、视觉的空间因素和时间因素。明度和颜色的原理比较常见,因此,这里我们只简要介绍一下视觉的空间因素和时间因素。视觉的空间因素包括视觉对比、边界突出与马赫带、视敏度和视锐度等。视觉对比是由光刺激在空间上的不同分布引起的视觉经验,如明暗对比和颜色对比等。马赫带是指人们在明暗交界的边界上,常常在亮区看到一条更亮的光带,而在暗区看到一条更暗的线条。中国水墨画中夜晚天空明亮的月亮是马赫带现象的典型例子,黑暗的夜空使得空白处的月亮显得更加皎洁、明亮。虽然,视觉是建筑光环境中所涉及的直接感觉,但是,建筑光环境带给人们的并不只是简单的视觉感觉,它是对事物整体的认识,是人们对通过感官(如眼睛)所获得的外部信息进行头脑加工,进行综合和解释的结果,实际上,这就是人类的知觉。知觉具有许多非常重要的特性,包括知觉的对象与背景、知觉中整体与部分的关系、知觉的恒常性、知觉适应以及理解在知觉中的作用。在知觉理论中,有关空间知觉的理论与建筑学联系较为紧密,其中包括形状知觉、大小知觉、深度知觉和距离知觉以及方位定向与空间定向。在心理学中,许多学者认为,对性状的识别开始于对某物原始特征的分析和检测,这些原始特征包括:点、线条、角度、朝向、运动等。同时,图形组成遵循一定的原则,例如,邻近性、相似性、对称性、良好连续、共同命运、封闭、线条方向和简单性。2.2建筑光设计的意义在设计和艺术领域,首要的问题之一是空间问题。那么一个意象空间如何构成和如何被感知呢?在两维的绘画艺术中,深度和标示深度的诸多因素如何起作用?这就涉及到心理学中形与背景的关系问题,而在雕塑和建筑中,空间在空间的虚实中被把握,就此而言,视觉样式转变成为观赏者面前空间里的一个复合体,通过一些造型语汇对空间感受进行转译,观赏者便被导向洞察某个对象的内在意义。那么,在此过程中,在建筑和雕塑外观和观者意识之间彼此感应的过程中,光与色彩的地位是什么呢?从物理学和心理学上看,光与色彩和人类不同的经验相关这些经验虽然有差异,同时又密切相关、不可分割。一般认为,对光的知觉及其由此而产生的心理效应,要先于对色彩差异的分辨。法国学者玛丽-诺斯?博丹内在其视觉心理学一文中这样描述,人们在幼年时就开始将光和阴影作为两个具有生物学意义的对立实在物来体验,它并不能独自创造出空间的形状和线条,但是它却使得事物变得可以被看见。如果没有明暗的分布,空间结构便不会呈现出来。无论采用什么材料和手法,每个建筑或雕塑都展示了一个表现知觉的样式。或者说,艺术家们是根据可见事物外观的决定性结构因素来组织、设计特定的解决方案。无论光是否造成了立体感、深度感和不透明等效果,无论它是否传达出精神性,其功能总是在编织、营造一种视觉样式。在艺术中,观者会发现自己被带进了一个将对象和视觉关联起来的复杂结构之中,就好像置身于幼年时代对黑暗的体验之中。他在对光的把握之中感知到了某种表现昼夜、生死、显现与消失的内心格局。在艺术史的进程中,为了创造出一种逼真的空间,艺术似乎在尝试物体上日光和人造光分布的更逼真反映。再后来,光源不再被看作为观察到的事实,而是被视为有规律的创造。建筑作为创造艺术的一种,其内部光环境的设计同样具有上述所描述的特性。在建筑空间中,光不再是照亮物体使之呈现的东西,而是与事物本身同一的东西。即使是最细的线条,都变成了光的刺激,变成了一种表现形式。光成为观察者的存在方式,他远离某种物理模式,人们通过空间中的光而发现自己的眼睛才是发光物体的终极源泉,就像找到了建筑空间的意义之本源一样。3建筑光环境设计的提出前文简要介绍了心理学中有关视觉和知觉的基本理论和基本原则,下文将通过实例分析这些原理在建筑光环境设计中的应用。首先,本文以建筑物室内的光环境作为研究对象,它包括建筑自然光环境和人工光环境两大类。建筑自然光环境是指通过建筑空间、形体上的开口,将自然光引入建筑物内部从而形成的光环境,建筑人工光环境则是指建筑物内部经由照明设计而形成的光环境。其次,我们应该明确,建筑光环境设计涉及到了建筑空间的一些基本要素,以建筑自然光设计为例,自然光通过建筑上的各种开口进入室内,营造出室内自然光环境,然而,从本质上而言,建筑形体上的开口(如门、窗、洞口、天花等)实际上具备了建筑空间中的一些原始特性,例如,点、线、面、角度、朝向等,这些原始特性所遵循的原则和规律可以从心理学知觉理论空间知觉的基本原理中得到启发。下面,通过一些实例,对建筑光环境进行分析、讨论。3.1空间觉性理论在一个空间场景中,光线对空间知觉的影响十分重要,我们可以利用光源作为空间感知的调节器来研究它的空间特性,从而深入理解空间、开口和光线之间的相互关系。本文中,将讨论重点放在空间内部而不是外部,在不同的光源环境下,在不同的空间开口中,内部空间将发生显著的变化。自然光可以从建筑的任何一个部位进入建筑内部,我们对一个空间的感受会随着光线的不同而变化。我们将以建筑室内空间作为研究对象,室内空间是由地面、墙面和屋面顶棚等构件围合成的,墙面和顶棚之间形成的空隙,或者墙面及顶棚上的开口将光线引入室内,因此,开口的方式、构成室内各个面的具体材料和色彩、以及光线照射的角度和光线的颜色,这三个基本元素之间的互动激发了各种不同的空间体验。除此之外,上述三个基本元素其排列和设计方式基本遵从空间知觉理论中相关原则。如图3a所示,阳光透过罗马万神庙穹顶的开口在墙上投射出一个明亮的圆形,在这里,光线和阴影具有形状的特征,这个形状是空间、开口和光线三者共同作用的结果。在图3b～3d中,建筑物墙面上的开口将阳光引入了室内空间,我们可以将这些开口视为建筑空间中的点、线、面,在设计手法上充分考虑了邻近性、相似性、对称性、良好连续、共同命运、线条方向和简单性的知觉特性原则,在墙面上设计连续的圆形或者长方形开口,光线从缝隙中倾泻而入,空间仿佛是为了一个序列而生,通过一个又一个重复交错的光影,空间似乎有了一股灵动的气息和脉动的生命。在这里,光与空间、建筑、材料融为一体,成为同一种事物,人们在这种统一体中感受到空间的本原。黑暗的存在使光更加珍贵,但黑暗没有空间,路易斯?康曾经说过,即使一间需要黑暗的房间,也要有一丝的光线来知道它有多暗。事实上,设计室内空间的光,就是在思考黑暗中的空间需要多少的光,同时用什么样的手法来表达光或者陈述暗。图4清晰的反映出,黑暗和光亮之间的矛盾和统一,而这样的一种空间效果,正是视觉马赫带作用的结果,是建筑师在设计中运用了视觉对比所带来的完美效果,光刺激在空间上的不同分布所引发的视觉经验让身处其中的人们体验到了生命中丰富的质感和情绪。3.2植物的色彩不同虽然路易斯·康说,自然光是唯一的光使建筑成为建筑,但是,建筑还要具备实用的功能,建筑的使用者在欣赏灵动、充满生命力的自然光的同时,也无法离开人工光环境,来为其起居、交往等活动提供必要的条件。成功的建筑室内人工照明设计同样能够改造空间,使之在功能性和装饰性之间达到完美的平衡,从而带给人美的体验,唤起人们的激情,潜移默化的改变人的情绪。下图中所示的灯光设计,就是这种设计的例子。图5a购物中心步行街的灯光设计,使人犹如置身于假日阳光明媚的悠闲街道,同时也起到了完美指向性之作用。光中有色,光是色彩的来源,反映了色彩的光给予了光线一种不同的气氛,见图5b、5c。灯光的色彩会影响人们的视觉感官、情绪、行为、记忆,甚至生理、心理健康,可见光谱中的7种颜色对人类的情绪反应各不相同,红色传达着力量和活力,橘红色振奋精神,消除怒气和敌意,黄色激发灵感,绿色清凉、安静,蓝色放松大脑,靛青色增强直觉和想象力,紫罗兰色增强人的感悟力,激发灵感。人们的色彩空间知觉取决于围合空间的表面材料的固有色、光线的颜色、以及两方面的相互作用。在光线的照射下,不同色彩的墙面对空间知觉的影响是直接可见的。举例来讲,如果正面的墙保持原来的灰色,两侧的墙面换为蓝色和红色,受红色墙面的影响,右侧正面的灰色墙面偏暖,反之,左侧墙面受蓝色墙面影响则偏冷。如果我们仔细观