當代城市聲景研究進展

洪昕晨

1 聲景概念源起

聲景（soundscape）一詞最早由芬蘭地理學家Granoe[1]于1929年在其出版的《純粹地理》中提出，他將聲音（sound）和景觀詞綴（-scape）進行組合得到復合詞soundscape，用于表示地理學領域中的聽覺感受。因此，聲景是一種聽覺感知，即一種“無色”的景觀，它借由聲波通過介質（空氣或其他）引起人耳鼓膜的振動，進而產生神經沖動并通過聽神經傳達到大腦皮層的聽覺中樞而產生聽覺感受。

當代聲景的概念成熟于1976年，加拿大作曲家R. Murray Schafer提出噪聲是社會發展與環境失衡的結果，因此他基于聲音的生態價值、文化價值和實際應用價值，開創性地建立了聲生態學科并開展以聲景教育研究為主的“世界聲景計劃”[2],[3]11-15,33。1978年，Barry Trnax認為聲景是指個體或社會感知和理解到的聲環境[4-5]，包括實景環境和意象環境。該定義成為之后國際標準化組織（International Organization for Standardization, ISO）發布聲景ISO國際標準中聲景概念的基礎之一。因此，經過長期發展的聲景概念不僅在物理量層面上解釋了聲景的含義，還結合了心理量層面上的交叉關系，進而拓展至心理物理學領域。

經過了加拿大、法國、美國、日本、韓國、新加坡等國長期以來的聲景探索和研究[6-8]，美國普渡大學的Pijanowski和意大利比薩大學的Farina在2011年總結和完善了聲景定義，并提出了聲景生態學的概念[9]，他們將生物聲源和非生物聲源視為一種生態關系，并通過各式各樣的方法收集、處理和解釋從生物聲學到心理聲學領域中的相關數據。在此基礎上，Pijanowski和Farina將聲景劃分為地球物理聲景（geophony）、生物聲景（biophony）和人工聲景（anthrophony）[3]7-9,[9]1210。其中，地球物理聲景指非生物在自然狀況所產生的聲音，同時也表現為背景聲并與其他聲音的相互疊加、混合和掩蔽；生物聲景指生物群體中生物體所產生的聲音，表現出復雜性和可塑性的特質；人工聲景指由人工制造的設備所產生的聲音，在聲景空間中表現出侵略性和事件性的特征。地球物理聲景、生物聲景和人工聲景三者相互作用決定了聲景空間中的特殊格局，進而影響了人居環境空間的感受[10]。

隨后，ISO于2014年發布了聲景國際標準，對聲景進行了定義和概念框架的明確闡釋[11]。4年后，ISO于2018年發布了第二部分的聲景標準，規范了聲景的數據采集、評價標準和報告要求[12]。因此，當代聲景研究主要圍繞和遵循ISO國際標準的理論定義和方法論框架。

2 當代聲景研究發展

經過了長期且迅速的發展，聲景研究已經成為一個較為成熟的研究領域，定位在諸如社會學、環境心理學、音樂學、聲生態學、城鄉規劃學、風景園林學、噪聲控制工程學、建筑學、城市林業等不同學科的“交叉點”。城市形態依賴于人類對其的感知，Schafer[13]和Southworth[14]50-53認為城市形態不應該僅局限于視覺部分，還應該涵蓋聽覺部分，讓城市不僅是“看起來像”還包括“聽起來像”。因此，城市公共空間中的聲景是一個復雜的系統，包含生理、心理、環境和社會因素等。自歐盟出臺《歐盟環境噪聲法》（The EC Environmental Noise Directive），對各城市需要優化和保護的安靜區域提出要求后，聲景的重要性開始在學術界受到越來越多的關注[15]，近年來國際和國內都開展了豐富多樣的城市聲景研究。

研究領域內的發文狀況可以最直觀地反映該領域的研究熱度和趨勢。為了解國際論文涉及聲景研究的發展情況，通過Scopus等數據庫檢索發表在1997—2020年，以“Soundscape”為標題、關鍵詞和摘要的SCI、SSCI、EI、CPCI（原ISTP）和ESCI論文。最終檢索結果顯示，聲景領域的國際研究論文累計數從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（圖1）。為了解中文論文涉及聲景研究的發展情況，通過中國知網（CNKI）數據庫檢索發表在1997—2020年以“聲景”為標題、關鍵詞和摘要的中文論文。最終檢索結果（圖2）顯示，聲景領域的中文研究論文累計數從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 聲景領域下的國際論文累計發表量Soundscape-related international thesis publications in total

2 聲景領域下的中文論文累計發表量Soundscape-related Chinese thesis publications in total

不難看出，在2002年歐盟出臺《歐盟環境噪聲法》后，國際領域的相關學者對聲景的研究愈發重視，論文發表常年保持穩定的增強趨勢。而中國聲景研究起步較晚，但近年來隨著建筑學科和風景園林學科的蓬勃發展，各高校、研究機構等陸續開展了聲景的理論與實踐研究。就聲景研究內容而言，有學者聚焦城市聲景的基礎理論如聲景分類學和聲景影響要素[3]40-47,95-99，也有學者聚焦聲景與人的關系如聲景交互和公眾健康[9]1211，還有學者聚焦聲景的實踐應用，如聲景優化設計和新興技術[3]10-11。因此，在廣泛梳理近年來城市聲景文獻后，發現當代城市聲景研究的發展方向主要聚焦在6個方面：聲景元素的分類、氣候和植被對聲景的影響、聲景交互的研究方法、聲景對公眾健康的影響、聲景的優化方法和聲景新興技術的應用。

2.1 聲景元素的分類

諸多學者探討了豐富多樣的聲景元素分類體系，大部分的分類體系都具有嚴謹性和適用性，由于角度各異從而衍生出具有一定共性和差異性的聲景分類系統。

一方面，城市聲景空間是一種理性空間，有學者從生態價值和實際應用價值的角度對聲景進行劃分[16]，將聲景劃分成了3類：基調聲、信號聲和標志聲。其中，基調聲為背景聲，它代表了某一個地域或某一種聲音的特征，主要指自然界的聲音；信號聲為前景聲，包括交談聲等包含某種特殊確切內容的聲音；標志聲指一種文化或一個地區內能被辨識出來的特有聲音，如方言、地域性歌聲等。

另一方面，城市聲景空間也是一種感性空間，可從語義特征的角度對聲景進行劃分。學者探究了人對含語義聲音和物理特征相同的無語義聲音的感知差異，發現聲音的語義內涵會影響聲景評價，進而將聲景劃分成3類[3]10-11：聲源、聲描述符和聲景描述符。在此基礎上，有學者提出了語義差異分類技術[17]，有對其進一步劃分為平靜和活躍2個類別，也有劃分為安靜與非安靜2個類別。

此外，也有學者將聲景的生態性和語義性結合起來[18]，將聲景劃分為地球物理聲景、生物聲景和人工聲景。這種分類能在表達語義的基礎上與上文提到的基調聲、信號聲和標志聲三者進行相互映射，表現出聲景復雜性、可塑性、侵略性和事件性的特征。有學者提出了相似的分類[19]：自然聲、生活聲和機械聲（人工聲）；也有學者對地球物理聲景進行了細化，提出了葉聲景、風聲景和雨聲景等更具體的自然聲景來源[20-22]。聲景的語義性能影響對聲景喜好的強弱，并和聲壓級、頻譜等物理屬性共同構成聲景主觀評價的基本要素[14]60-65，進而影響聲景的心理物理關系研究[23]。因此，聲景分類學研究對城市聲景理論與實踐應用具有重要的價值。

2.2 氣候和植被對聲景的影響

聲環境是指各種噪聲源對人類在生理上和心理上產生影響的聲音環境。它作為影響聲景的最重要因素，其聲壓級的升高將導致聲舒適度下降，這種趨勢會受到溫度、濕度、風速和風力等因素的影響。由于濕度、溫度和空氣擾動主要依賴于氣候情況，因此城市中的聲景生態會受到氣候條件的嚴重影響[24]。聲源高度也是重要的影響因素之一，有學者通過比較鳥鳴聲景來源的不同位置[25]，發現鳥在發聲時會提高它自身所在位置的高程。小氣候和地形的急劇變化同樣會導致城市綠色空間邊緣聲音傳播能力的下降，其中地形缺失相當于延長了聲景的傳播距離。由于時空多樣化，城市聲環境常有大幅突兀變化[26]，因此聲音的瞬時結構也是當代聲景研究的重要方面。

綠色空間對聲景的影響也引起了學者們的重視。城市中植被的主要作用是作為聲音屏障或混響放大器。植物通過反射、吸收和散射聲信號，對聲景產生影響。在城市綠地中，聲傳播主要靠地面效應，以及樹枝和樹干散射和葉片吸收，但葉片的吸收只針對較高頻率的聲音。聲音在密林中衰減的主要原因是散射效應，這是由樹葉的寬度、面積和樹冠的單位體積決定的。有學者探究了松樹（針葉林）中葉聲的相關特性[27]，表明葉聲能提高動物交流中的聲信號，這一特性可以適用于所有其他植物類型。在此基礎上，有學者通過比較綠地對道路傳輸噪聲入射水平的影響[28]，表明噪聲衰減系數和優勢樹種比例存在潛在的相關性。此外，有學者指出城市居民普遍認為植物屏障對噪聲的衰減作用明顯優于非生態的固體屏障[29-30]，其中樹籬的降噪作用尤為明顯[31]。因此，綠色空間對探究聲景影響因素和人居環境感官空間具有一定的科學特征和研究潛力，可以從當代城市聲景的理論和應用研究層面進一步探索，同時也能夠在方法驗證方面發揮重要作用。

2.3 聲景交互的研究方法

聲景交互是聲景與其他因素的交叉作用關系。城市空間聲景的感知主要受聲景的愉悅性、事件性和熟悉性的影響[10]，諸多學者根據城市聲景感知特性開展了豐富多樣的聲景評價研究。聲景主觀評價受居民年齡和學歷影響，并與居民行為活動相互影響[16,18]，同時，城市聲景評價也受植被氣味和周圍熱環境的影響[32-34]。層次分析法被驗證能夠應用于構建具有層次結構的聲景評價指標體系[23,25]，進而通過模糊數學法將主觀評價結果與評價體系相結合[21]130。對于聲景感知的可視化研究，有通過主客觀數據結合地理信息系統繪制聲景地圖[35]，也有通過聲景和地景的疊加分析城市聲景空間關系[36]，以及探究時空變化對聲景感知的影響[37]。還有學者通過心理物理學定律尋找到城市綠色空間中聲景的閾值以及適宜聲景感知的聲壓級區間，并在此基礎上探究不同植被空間下的聲景差異性和不確定性[23,38-39]。

視聽關系是聲景感知交互的研究熱點之一。聽覺感受和視覺環境緊密聯系，共同作用形成整體的環境印象，進而影響了聲景認知的可持續性[40]。有學者嘗試在視覺照片的基礎上，通過聲音事件的按序播放再現聲音空間的演變，進而實現以聲像再現城市路徑[41]。較好的視覺景觀可以在一定聲壓級閾值區間內降低人們的聽覺煩惱度[42]，研究表明視覺舒適度有利于聽覺舒適度的提高，進而提高人對城市綠色空間的感知體驗，但過多的城市景觀元素可能導致聽覺環境的復雜化，從而導致聽覺感受的降低[43]。反過來，有報道稱聽覺感受能幫助人識別視覺環境，而視覺信息能補充和增強聲景的語義[44]。此外，也有學者認為聲景與視覺景觀存在協調、對比和互動3種關系[45]。因此，聲景交互關系能夠在城市聲景理論轉化實踐過程中發揮關鍵作用。

2.4 聲景對公眾健康的影響

公眾健康一直是聲景研究領域內的重要議題，尤其近年The Lancet及其子刊連續發文強調城市聲景對公眾健康的重要性[46-48]。這是由于在高密度城市環境下，噪聲對城市居民的侵擾問題日益突出。噪聲是一種意外且非期待的聲音，是掩蓋和干擾地球物理聲景、生物聲景和人工聲景的聲音[3]22-25，同時也是影響城市居民健康的重要因素之一。

適宜的聲景能提升一個區域范圍內的幸福指數和環境價值[49]，提高城市居民的睡眠質量和休憩娛樂水平。健康和幸福是保證城市居民生活質量的2個必要的組成部分。而環境噪聲則會在公眾健康的2個層面上產生負面作用[50]，分別是原發性健康效應和繼發性健康效應。世界衛生組織（World Health Organization, WHO）確認了環境噪聲產生的7類不良健康影響，分別是聽力障礙、睡眠障礙、心血管系統異常、心理健康障礙、煩惱效應、工作效率降低和溝通干擾。在開放的居住社區中，噪聲與背景聲的聲壓級對比越強烈，對居民健康的危害越大[51]。因此，鑒于城市核心區域綠地對公眾具有娛樂和康復的作用，城市管理者對這些區域的聲景評估是十分重要的[52]。如果城市噪聲沒有通過綠色區域緩沖，它們將直接侵入居住區、公園等場所，導致聲景破碎化和脆弱化，進而降低這些空間的游憩、休閑和減壓效果[53]。

因人類活動產生了大量不適宜的聲源[3]95-99，這些聲源是對聲景和公眾健康產生最大影響的因素；并且活動的多樣性和強度在不斷擴大，由此產生的環境噪聲掩蓋了許多自然聲景。有學者從城市背景音、周圍建筑物的聲音、自然的聲音、公園里人的聲音、車輛或飛機的聲音、悲傷和憤怒的人的聲音、快樂的人的聲音等方面評估了感知聲景的康復性和恢復性[54]，并提出了一種知覺康復性聲景尺度（perceived restorativeness soundscape scale, PRSS），進而評估聲景提供的潛在心理知覺康復功能[55]。在此基礎上，有學者通過PRSS探索了城市公園聲景對兒童群體潛在的恢復性作用，并對比研究了恢復性聲景對認知能力和健康指標的影響[56-57]。聲景對公眾健康的影響是聲景交互的延續，而如何提高城市空間對公眾的恢復性和康復性價值逐漸也成為城市聲景的關鍵議題。因此，聲景與公眾健康的關系將聲景交互關系延伸到對人類健康的范疇內，對推動健康城市的發展具有積極的價值和意義。

2.5 聲景的優化方法

聲景的優化方法研究屬于聲景的實踐內容，諸如美國的“聲景保護計劃”，重點關注于“自然聲景的保護、維持和恢復”，保護對象主要為公園和保護區內的各種自然聲源，包括蟲鳴聲、鳥叫聲、風吹過樹木時的聲音等，并在許多國家公園中逐步實施[58]。而在城市環境中，重點在平衡人類活動和自然之間的關系。聲景的優化設計是一種感官體驗設計，而感官體驗設計中每一種感覺并不是獨立存在的，它們是相互影響、相互制約甚至是可以相互轉化的[59]，這要求同時注重視覺景觀空間甚至是嗅覺景觀空間的營造。因此，城市聲景設計和保護不應只考慮聲環境，還應考慮環境豐富度、心理感知等人居環境因素。

對于聲景優化的方法，有學者認為城市整體聲景規劃由“城市、環境、建筑、設施”4個層面構成，聲景優化應根據設計和保護對象所屬層次選擇合宜的實踐目標[60]；有學者認為聲景設計時需要將抽象的聲景設計目標轉化為可測的聲學標準（計算設計），對于復雜環境下常見的聲掩蔽現象也應該審慎處理[61]；有學者提出聲景設計應當引入有意義的信號聲和標志聲，進而營造出豐富多樣的聲景空間[62]。對于聲景設計和保護的方法，有學者從生理和心理2個層面提出了3種主要策略[63]：聲源的分離、減少噪聲的影響和提高游客的期望；有學者從中國傳統園林聲景的角度，詮釋了中國古典園林因借自然、巧依詩詞的感性聲景營造特征，并揭示了其所蘊含的聲學營造技藝[64]。因此，聲景的優化方法既要考慮對自然聲景的保護，又要保障使用者的感官需求，這對城市空間內的聲景優化應用提出了更高的要求，進而推動優化方法對城市聲景的實踐發揮重要的作用。

2.6 聲景新興技術的應用

虛擬現實（virtual reality, VR）技術和增強現實（augmented reality, AR）技術是20世紀發展起來的一種基于計算機計算和仿真模擬的應用技術，前者是通過計算機營造沉浸式的虛擬空間，后者是在前者的基礎上將虛擬信息融合到現實環境中的應用技術。VR技術可以降低周圍環境噪聲對使用者的影響，進而提出通過計算設計提升音質以進行聲景營造的調整與優化[65]。VR技術被證實可以對城市公共空間中的聲景感受進行高精度的聲景評價[66]。AR技術可以增強室外環境和室內環境的聲景交互，并且可以通過聽覺刺激強化視覺層面的感受[67]。也有學者在此基礎上提出了音頻增強現實（audio augmented reality, AAR）技術，用于增強景觀的沉浸感和真實感[68]。

人工智能（artificial intelligence, AI）是一門新興的發展領域，在近年來提倡的“人機共生”的大背景下，不少學者嘗試通過人工智能的方法對聲景進行探究。有學者在21世紀初提出了人工智能在聲景應用的可能性[62]，并通過誤差反傳（back propagation, BP）人工神經網絡驗證了聲舒適度模型對城市開放空間中聲景心理物理特征具有適應性，在此基礎上建立了聲景地圖[69]。計算機視覺（computer vision, CV）有助于捕捉生物聲景的特征，進而對聲景屬性進行模擬和仿真[70]。在語音信號處理領域應用的循環神經網絡（recurrent neural network, RNN）近年來也具有一定的研究潛力。因此，AI與聲景的交叉方向也逐漸成為當代聲景領域內的熱門話題，共同推動了當代聲景技術的進步與發展。

3 討論

3.1 聲景理論與實踐之間存在差距

從國內外聲景研究綜述可以了解到，學者們通過大量且多樣的研究證明了：聲景量化理論在聲景元素分類和優化方法中發揮的巨大作用，并為城市公共空間提升提供了參考。但是，從當代聲景研究發展以及風景園林業界的角度來看，在中國風景園林規劃設計項目中直接應用到的聲景設計比較有限。首先，現狀分析中較少將聲景元素特征納入現狀問題和內容，對可利用的聲景元素也沒有嚴謹的劃分和規劃。其次，一般只從降噪角度考慮植物配置和豎向設計，較少強化綠色空間內部的聲景豐富度。這是由于規劃設計部門考慮到人力、物力和財力等因素，在有限的范圍內需要優先滿足景觀空間內的其他需求。此外，由于聲景是非實體化的景觀元素，業主對感官景觀的需求也主要集中在視覺層面。而國際上對于城市空間聲景專項的設計優于和多于國內，這可能歸因于中國聲景研究和實踐起步較晚（基于相同時間周期內的發文量對比），具有聲景設計專業知識的從業者較為缺乏，并且發達國家在工業化體系后更加注重環境噪聲污染對公眾的影響。

為了減小聲景理論與實踐應用的差距，應該積極倡導國內聲景研究領域的從業者基于場所的空間特征，從生態性和語義性的交叉角度對聲景元素進行綜合探究，以應用或擴展適合場所特征的聲景元素分類體系，并綜合考慮綠色空間對聲景特征的影響。然后將自己的研究或者研究假設滲透到實際規劃設計項目中，并在現狀分析中注重將聲景分類和綠色空間中的自然聲景納入現狀內容中，進而將理論與實踐結合，進行理論轉化并增強聲景的可觀性，以提高實踐應用的頻次和價值。

3.2 聲景理論和方法的適用性有限

聲景理論和方法的適用性也是聲景領域學者們熱衷探討的話題之一。由于聲景自身的事件性、地域性和尺度性等特征導致了綠色空間聲景的理論和方法在不同地域存在適用性有限的問題。從國內外聲景研究文獻來看，產生這種情況的原因有3點。1）聲景研究尺度上的差異。城市尺度和中小型公園尺度中所得到的聲景研究結論的一致性和互為參考性十分有限。2）聲景研究維度上的差異。該原因是尺度差異的延續，由于大尺度注重的是二維平面的可視化、區域聯系等方面，而小尺度注重的是三維空間內復合因素的交互影響，導致了它們的研究結果在適用性指標上存在較大的差異。3）聲景生態和認知基礎的差異，包括氣候、植被和動物等。不同地域和空間類型的生態情況差異導致了聲景研究結果的差異，溫濕度和風速差異導致了聲傳播和聲景感受的差異，而植被的差異則導致了混響空間的差異，并且不同地域的場地使用者對聲景認知的理解差異也導致了聲景的研究結果的差異。

為了增強聲景理論在實踐應用中的適用性，豐富不同地域且同一尺度的聲景研究十分重要，并且應該注重不同空間類型以及聲景信息認知對聲景研究產生的影響?？梢酝ㄟ^多指標量化對場地進行合理的聲景生態分類并深入考慮綠色空間對聲景感知和人居環境感官空間的影響，在此基礎上進行計算設計，以提升城市聲景理論和方法的適用性。

3.3 聲景交互關系具有潛力

從人居環境的角度，對聲景的研究最終還是關注自身與使用者（人類）之間的關系。長期和大量的研究論證了聲景在心理物理學關系中發揮的明確作用，這也是感官景觀（聲景、光景、香景等）的共性特征之一。感官景觀的信息不僅影響了場所使用者的心理感受，還影響了他們在城市綠色空間中的行為，而行為又反過來影響了所處位置的聲學環境和聲景狀況。這種景觀信息—心理感受—行為趨勢的循環關系要求聲景設計必須在較小的尺度中完成，并且盡可能地考慮到多感官景觀之間的相互影響。為了探尋聲景與人之間更深層次的交互關系，聲景研究應當通過交叉學科的方式，如結合心理物理學、認知心理學和行為心理學等學科進行更加細致的探索和數據挖掘，以揭示場所空間中聲景的特征和影響因素。而綠色空間中具有較為豐富的自然聲景（地球物理聲景和生物聲景），為聲景與人交互關系的研究提供了適宜的空間環境，進而提升一個區域范圍內的幸福指數和環境價值。

為了挖掘聲景交互關系的潛力，應該重視聲景交互研究方法的創新，尤其是視聽關系研究，進而為當代城市聲景理論研究中的概念化設計到實踐研究中的計算化設計搭建橋梁。并且，城市聲景交互關系的提升有助于公眾健康水平的提升，同時也為健康城市和景觀的評估和發展策略提供感官指標群的借鑒和參考。

3.4 當代聲景技術的進步

在第三次工業革命邁向第四次工業革命的進程中，新興的技術也為聲景研究帶來了許多新的研究和方法，主要有VR、AR和AI技術等。其中，VR和AR技術可以有助于聲景的變量以及其他感官景觀因素的控制，可以更準確地探究聲景與景觀之間的內在關系。然而，學者們討論這種研究存在一定的環境體感還原性和生態有效性問題，它與現場（實地）中參與者所感受到的真實環境的體感和認知之間存在一定的差距，進而降低了其聲景理論和方法在現場（實地）研究中的適用性。AI技術主要應用在聲景信息數據的抓取與關系規律的發現，這種研究能夠在節省人力、物力和財力的情況下進行快速模擬和分類，但可能會存在“過擬合”的問題，導致超出一定數值范圍后模擬精度驟降的情況。

為了更好地應用新興的聲景技術手段，應當進行謹慎的實驗設計和多次重復實驗，以增強新興聲景技術在研究中的適用性。當引入VR和AR技術時，需要充分考慮觀測點的空間環境和體感因素，進而更真實地還原觀測點所在的場所的狀況。當引入AI技術時，需要充分考慮數據樣本容量以及AI技術對不同類型數據的魯棒性①，進而減小系統內部噪聲和誤差程度。

綜上所述，當代城市聲景未來的研究可從以下5個方面展開：1）從生態性和語義性角度確定聲景元素的分類進而評估聲景資源；2）從植被指標和綠色空間的角度探索聲景空間的特征關系；3）將聲景的理論與實踐相結合，積極提升聲景優化方法應用的適用性；4）從人居環境的角度考慮聲景與人的交互關系，并將對公眾健康的影響納入其中；5）在聲景理論和方法中滲透交叉學科的特征并應用新興技術，進而拓展更為豐富多樣的城市聲景研究。

注釋(Note)：

① 魯棒性指系統在不確定性的數據擾動下，依然保持某種性能不變的能力。

圖片來源(Sources of Figures)：

文中圖片均為作者繪制。