噴泉視聽感知對城市開放空間聲景評估的影響?

蘇 婳 康 健

(Institute for Environmental Design and Engineering,The Bartlett,University College London UCL,London WC1H 0NN,UK)

0 引言

噴泉是城市開放公共空間中常見的設計元素，其美學價值可以增添場所的視覺吸引力，噴泉水聲則從聲環境的角度提升場所品質。因此，噴泉可以成為結合聲景理論和實踐運用的設計工具。深入理解噴泉聲景的信息屬性對揭示聲景作用的機制有著重要意義。

噴泉對聲景的改善作用已被大量研究［1?11]，這些研究中的大部分是針對噴泉水聲改善或掩蓋交通噪聲的能力。Brown等［1]最早提出可以將水聲引入城市環境中以掩蔽噪聲。之后的研究發現，在城市空間中添加噴泉水聲可以減小交通噪聲的響度，從而提高聲景品質［2]，并且不同頻率的噴泉水聲所帶來的掩蔽效果和寧靜感知是不同的［3]。Jeon等［4]進一步發現當水聲比噪聲水平低3 dB 時，其掩蔽效果更佳。另一部分研究借助語義處理探索了水聲特征及其對聲景情感特性的影響，試圖從噴泉水聲增加積極情感特性的角度向噴泉改善聲景提供證據。比如，水聲的清晰度將影響聲景偏好［5]。將更加悅耳的水聲使用在交通噪聲中，聲景整體的愉悅性和事件感將得以提升［6]，這種來自水聲的愉悅感與水聲的時間變化正相關［7]。而具有較低尖銳度和較高時間變化的噴泉水聲則能夠為環境帶來放松和平和的感受［8]。國內也有研究探討了水聲景的感知，其中一部分涉及國內公共空間水聲景和古典園林水聲的分析［12?15]，另一部分以國外城市聲景特色為參考，提出了水景元素對優化我國規劃設計的潛力［16?17]。但是，以噴泉為重心的聲景研究略缺乏。

需要注意的是，不僅聽覺可以影響聲景評估，對環境外觀的視覺感知也會影響聲景評估［18]。因此，更加需要將噴泉視為一個提供視聽感知的整體而非僅提供水聲的環境元素，才能提高聲景理論在實踐中的適用性。一些研究已經將水景的視覺和聽覺刺激同時納入考量［5,19?22]。其中，視聽一致性往往是被關注的重點，已被大量報告能顯著改善聲景品質。最近一項對自然聲的研究發現，當水景可見時，水聲的愉悅性和與場所的協調更高［21]。然而，這些研究通常使用客觀屬性評估視覺成分。大量研究停留在“ 聲源是否可見”的層面，少數受控條件下的研究討論了照片或視頻中水景的客觀百分比［5,23]，基于主觀感知的水景視覺效果(例如主觀接受程度和在視野中的占比)對空間整體聲景評估的作用尚未得到充分研究。另外，鑒于噴泉常常以“點狀”分布的形式呈現在景觀規劃中，噴泉視聽感知在較大場所范圍內是否能保持穩定將極大影響噴泉的實用性，因此需要進一步討論。

本文的目的是研究噴泉視聽感知如何影響城市開放空間的聲景評估及其在空間上的差異。從噴泉水聲和水景的主導性和對其的接受程度兩方面收集感知信息，進行分析以識別影響空間整體聲景評估的有效因素?？紤]到空間有序變化(與噴泉的距離)和空間特征區劃(是否位于噴泉核心觀賞區)，進一步對噴泉感知的空間差異進行檢查。

1 方法

為了解決以下兩個研究問題，建立了如圖1所示研究框架：(1)噴泉視聽感知對空間整體聲景評估的影響；(2)噴泉視聽感知的空間差異(虛線表示如果噴泉視聽感知存在空間差異，則另外檢查是否通過該空間差異的中介效應實現了空間對整體聲景評估的影響)。采用現場調查的方法，對真實環境和現場受訪者的觀點進行記錄和分析。該方法可以了解到現實生活中的噴泉聲景的評估信息，保證了更高的生態有效性。

圖1 研究框架Fig.1 Research framework

1.1 研究區概況

為了獲得更加準確的研究結果，應選擇水聲明顯且具有觀賞性水景的噴泉，并且以噴泉為中心同一半徑處的環境背景條件(聲環境和視覺環境)應盡可能相似。因此，本研究的現場調查地點選擇了倫敦市區的羅素廣場(Russell Square)，該廣場的噴泉和平面布置能夠滿足上述要求。羅素廣場為花園式廣場，整體呈正方形(150 m×150 m)，邊緣種植了高大的樹木將該區域圍合起來。廣場周圍是交通街道，街道對面為5～8 層的建筑物(見圖2(a)，圖像?Google，Maxar Technologies，地圖數據? 2020 Google)。廣場的中心為一處地面噴泉景觀，噴泉的水從地面噴出并伴隨明顯的落水聲。噴泉核心觀賞區外布滿綠化，以草坪為主，樹木稀疏。4 條小徑中心對稱地呈輻射狀延伸至廣場邊緣，將場內綠化分割為均勻的4 部分(見圖2(b)，在字母A～D 處拍攝了圖3 中的照片，虛線圈內為噴泉核心觀賞區)。廣場內的主要聲音來源是水聲、人聲和交通噪聲。

圖2 羅素公園Fig.2 Russell Square

圖3 從圖2(b)中標注的字母A～D 處拍攝的噴泉視角照片Fig.3 Photos taken towards the point of view of the fountain from Letter A–D marked in Fig.2(b)

1.2 調查問卷

為了研究噴泉視聽感知如何影響城市開放空間的聲景評估，在調查問卷中分別設置了噴泉感知相關題項和聲景評估題項。

調查問卷可分為4部分：

第一部分著重于受訪者對環境聲源的評估，要求受訪者評估以下內容：(1)聲景中可以識別到的聲源類型(“您目前在多大程度上聽到以下4種類型的聲音”：交通噪聲，其他噪聲，人聲，自然聲——從1“一點兒也不”至5“完全主導”進行評價)；(2)感知到的最顯著的單一聲源(一個開放式問題：“請確定您認為在聲環境中最突出的單一聲源”)；(3)該最顯著聲在多大程度上主導了聲環境(您目前在多大程度聽到該聲源？——從1“一點兒也不”至5“完全主導”進行評價)。

第二部分涉及受訪者對噴泉視聽的感知，包括以下內容：(4)對噴泉水聲的接受程度(“從聽覺的角度，您如何評價該噴泉？”——從1“非常差”至5“非常好”進行評價)；(5)對噴泉水景的接受程度(“從視覺的角度，您如何評價該噴泉？”——從1“非常差”至5“非常好”進行評價)；(6)噴泉在多大程度主導視野(“ 您認為噴泉水景多大程度主導您的視野？”——從1“一點兒也不”至5“完全主導”進行評價)。為了避免受訪者更傾向于關注水聲而忽略了他們原本會注意到的聲音，導致出現感知偏差［24]，沒有設置直接詢問噴泉水聲主導性的題項。該變量將通過處理開放式問題(2)的結果獲得，具體處理過程見1.5節。

第三部分要求受訪者評估以下內容：(7)8 個情感感知質量(“對于下面的8 個度量，您在多大程度上同意或不同意當前周圍聲音環境是……(愉快的、有活力的、多事件的、混亂的、惱人的、平靜的、平淡無事的、單調的)”——從1“非常不同意”至5“非常同意”進行評價)。

第四部分涉及以下內容：(8)聲景品質(“總體上，您如何評價目前周圍的聲環境”—— 從1“非常差”至5“非常好”進行評價)；(9)聲景協調(“總體上，目前周圍的聲環境多大程度上與現場協調”——從1“一點兒也不”至5“完美地”進行評價)。除開放性問題(2)以外，上述所有題目均使用李克特5級量表進行評估。另外，還包括人口統計數據相關題項(性別，年齡，職業，教育程度)。該問卷也屬于正在進行的Soundscape Indices-SSID 項目的一部分，該項目旨在完成新的聲景指標，以對現有的分貝指標集進行補充，從而推動聲景學科的實踐運用［25?26]。

此外，受訪者的位置將由調查員標記在座標圖上，位置數據將用于研究空間差異。調查完成后，按照標記的受訪者的位置坐標生成兩個空間變量：(1)與噴泉的距離；(2)是否位于噴泉核心觀賞區(如圖2(b)所示)。這兩個變量分別表征了空間的有序變化和特征區劃。具體而言，噴泉核心觀賞區通常在設計中被規劃為以噴泉為中心的小范圍景觀區。在羅素廣場中，位于該區域的受訪者通常會選擇坐在面向噴泉的長椅上休息停留，他們能夠不受任何視線遮擋看見完整的噴泉，并且能聽到高水平的水聲。非該區域的受訪者由于綠化和構筑物的影響不容易看到完整的噴泉。同時，這部分受訪者較少將注意力集中在噴泉上，而是更多關注周邊小范圍內的綠化景致。

調查員隨機邀請在場人員參加問卷調查，在噴泉核心觀賞區和非核心觀賞區分別收集不少于30份問卷。

1.3 聲學測量

聲學測量是研究中重要的一部分，提供了調查場所聲環境的基本情況。尤其本文就噴泉視聽感知的空間差異展開了進一步研究，因此更有必要在場所內不同位置進行聲學測量。在調查開始時使用傳聲器和Nti Audio XL2 聲級計實施了15 min 的聲音錄制。測量傳聲器分別安裝在距離噴泉約0.5 m、25 m、50 m，離地面1.5 m的三腳架上。

在3 份錄音中分別選擇了1 min 穩定的聲樣本用于聲學分析，表1 列出了在3 個位置獲得的平均(LAeq)、最小(Lmin)和最大(Lmax)聲壓級，圖4 為3個聲樣本的頻譜圖。

表1 分別來自不同位置聲級計的3 個1 min 聲樣本的LAeq、Lmin 和LmaxTable 1 Values of LAeq, Lmin,and Lmax for 1-minute sounds excerpt at three different positions

圖4 3 個聲樣本的頻譜圖Fig.4 The spectrum of three 1-minute sounds excerpts

1.4 受訪者

在羅素廣場共收集了98份問卷，在噴泉核心觀賞區和非核心觀賞區均收集到超過30份問卷，可以滿足空間差異研究的最低樣本量需求。女性樣本占整體的56%，男性占43%。受訪者的平均年齡為33歲(SD = 1.53，最小值= 18，最大值= 72)。34%的受訪者為學生，53%的受訪者有職業，其余受訪者為無業/退休/其他。就教育水平而言，超過80%的受訪者具有本科及以上學歷。另外，45%的受訪者是倫敦本地人。

1.5 統計分析

對該問卷的信度和效度進行檢驗?？死拾凸列哦认禂禐?.713，信度可接受；KMO =0.701>0.6，巴特利特球形檢驗近似卡方值為550.817(p=0.000<0.05)，滿足因子分析的要求。

對于“最顯著的單一聲源”這一開放性問題，受訪者共報告了4類聲源：水聲、交通聲、人聲、自然聲。根據題項(3)的結果，這4類最顯著聲的聲音水平主觀評估無顯著差異(F= 1.267,p= 0.291>0.05)。按照“水聲是否為最顯著聲”將該題項的結果處理為“水聲是否是最主導的聲源”名義變量，并對其進行啞變量處理。

為了探索噴泉聲景的評價維度，進行因子分析提取主成分。對于幾項關鍵的聲景描述符實施逐步回歸分析，以研究噴泉視聽感知對空間整體聲景評估的影響。另外，使用中介效應分析進一步確定噴泉視聽感知影響整體聲景評估的空間效果。所有統計分析均使用統計軟件SPSS 26.0進行。

2 結果及討論

為了減少變量，對情感感知質量題項集合進行主成分分析。適應性檢驗結果為KMO =0.703>0.6，巴特利特球形檢驗近似卡方值為170.401(p= 0.000<0.05)，滿足因子分析的要求。8 個情感特性被簡化為特征值大于1.0 的兩個正交變量，分別解釋了數據集中38.3%和23.0%的方差。成分分數通過回歸方法計算得到。第一個簡化變量可以表示“聲景愉悅性”，第二個簡化變量可以表示“聲景事件感”，符合R?dsten-Ekman等［6]建議的模型，即水聲景的感知可以以愉悅性和事件感作為主要的維度進行解釋。

為了探索噴泉視聽感知的4 個變量、聲景品質、聲景協調、兩個簡化的情感特性(愉悅性和事件感)、聲源評估的4 個變量(交通噪聲、其他噪聲、人聲、自然聲)之間的關系，對這些變量再次進行主成分分析。適應性檢驗結果為KMO = 0.642>0.6，巴特利特球形檢驗近似卡方值為313.583(p= 0.000<0.05)，滿足要求。結果將變量集合簡化為特征值大于1.0 的4 個維度，分別解釋了23.2%、13.3%、13.3%、12.4%的集合方差。成分分數通過回歸方法計算得到。對水聲的接受程度、對水景的接受程度、聲景品質、聲景協調、和聲景愉悅性5 個題項屬于維度一。該成分與5 個題項均呈正相關，因此該維度可以被標記為“噴泉聲景的正面性”。第二個維度用水景在多大程度主導視野和水聲是否是最主導的聲源進行解釋。主導程度越高，該成分分數更高，因此該維度代表了“水景和水聲的主導性”。第三個維度與人聲和事件感正相關。這表明該部分代表“社交環境”。第四個維度用其他噪聲和交通噪聲進行解釋，因此該維度被標記為“噪聲評估”。

根據上述主成分分析的結果對圖1所示的研究框架的空間整體聲景評估項進行細化和調整：保留聲景品質和聲景協調評估項，使用“愉悅性”和“事件感”作為簡化的情感感知質量，另外，將聲源評估的重心放在噪聲評估上。調整后的空間整體聲景評估項見表2因變量欄。

表2 線性回歸分析(逐步方法)Table 2 Linear regression analysis(step-by-step method)

2.1 噴泉視聽感知對空間整體聲景評估的影響

為了識別出最能解釋聲景評估項(聲景品質、聲景協調、聲景愉悅性、聲景事件感、噪聲評估)的噴泉相關變量，將“對水聲的接受程度”、“對水景的接受程度”、“水景在多大程度主導視野”、“水聲是否是最主導的聲源”作為自變量，使用逐步線性回歸進行分析，并獲得噴泉視聽感知解釋的空間整體聲景評估的方差百分比(%Var)，結果見表2。當聲景品質作為因變量時，最能預測噴泉聲景品質的是“對水聲的接受程度”(β= 0.326,t= 2.860,p <0.01)和“對水景的接受程度”(β= 0.234,t= 2.059,p <0.05)。兩者均具有正面影響，共同解釋了25%的聲景品質(F= 13.943,p <0.001)。當聲景協調作為因變量時，最能對其進行預測的是“對水聲的接受程度”(β= 0.483,t= 5.121,p <0.001)，解釋了23%的聲景協調(F= 26.221,p <0.001)。對水聲的接受程度越高則聲景協調越高。將聲景愉悅性和事件感分別作為因變量的逐步分析結果表明，愉悅性由“對水聲的接受程度”進行預測是最佳的(β= 0.417,t= 4.199,p <0.001)，其解釋了愉悅性的17%(F= 17.634,p <0.001)。聲景事件感由“對水景的接受程度”進行預測是最佳的(β= 0.274,t= 2.607,p <0.05)，占事件感方差的8%(F= 6.207,p <0.05)。另外，當噪聲評估作為因變量時，最能預測噪聲評估的是“水聲是否是最主導的聲源”(β=?0.288,t=?2.863,p <0.01)和“水景在多大程度主導視野”(β=?0.235,t=?2.343,p <0.05)，兩者共同解釋了14%的噪聲評估(F= 7.031,p <0.01)。即，噴泉視聽刺激的主導程度越高，噪聲水平的主觀評估值越低。

總體上，噴泉視聽感知對空間整體聲景評估的影響主要來自于對噴泉水聲和水景的接受程度，水聲和水景的主導性的影響相對較少(僅對噪聲評估產生影響)。值得注意的是，對水景的接受程度和對水聲的接受程度在影響空間整體聲景評估上各有側重：對水聲的接受程度更能影響聲景協調和聲景愉悅性，對水景的接受程度更能影響聲景品質和聲景事件感。

2.2 噴泉視聽感知的空間差異

首先確定噴泉視聽感知在整個場所范圍內是否存在空間差異，即噴泉視聽感知是否會受到“與噴泉的距離”或“是否位于噴泉核心觀賞區”兩空間因素的影響?；貧w分析的結果表明受訪者與噴泉的距離能顯著影響水景在多大程度主導視野(R2= 0.182,F= 22.157,p <0.001)和水聲是否是最主導的聲源(OR(95%CI)= 0.723(0.623～0.840)p<0.001)，但不影響受訪者對水景和水聲的接受程度。通過單樣本t 檢驗和卡方檢驗，發現位于噴泉核心觀賞區的受訪者比位于非該區域的受訪者看到的噴泉更多(t=3.792,p=0.000)，水聲被報告為主導聲的頻率更高(x2= 14.966,p= 0.000)，但對水景和水聲的接受程度不存在差異。因此，空間因素(“與噴泉的距離”和“是否位于噴泉核心觀賞區”)不影響對噴泉視聽刺激的接受程度，但會顯著影響其主導性，距離越遠或位于非噴泉核心觀賞區均會導致視聽刺激的主導性下降。

由于前述結果表明噪聲評估會受到水景和水聲的主導性的影響，因此噪聲評估也可能在空間上存在差異。通過回歸分析進行確定，結果表明噪聲評估不受距離的影響，但在空間區劃上存在顯著差異(R2= 0.051,F= 4.478,p <0.05)，噴泉核心觀賞區的噪聲評估顯著低于非該區域的噪聲評估。

為了確定噪聲評估在空間區劃上的差異是否通過水景和水聲的主導性的中介來達到，因此，以噪聲評估為因變量、空間區劃因素(是否位于噴泉核心觀賞區)作為自變量，水聲和水景的主導性為中介變量進行了中介效應分析，結果見圖5。結合Sobel檢驗的結果，得出空間區劃對噪聲評估的影響不是通過“水景和水聲的主導性”中介變量起作用的。噪聲評估在空間上的差異可能是由于場所聲源變化造成。結合圖4可以看出，隨著與噴泉的距離增加，聲樣本在高頻區間的聲壓級逐漸降低。距離噴泉約0.5 m處的聲樣本的頻譜以31.5 Hz和1000 Hz為主導；距離噴泉約25 m 處和50 m 處的聲樣本以低頻成分為主導；距離噴泉約50 m處的聲樣本的低頻區間聲壓級高于另兩個測量點的相應值。由此推斷，非噴泉核心觀賞區距離噴泉更遠因此高頻水聲更弱，更靠近外圍道路交通因此存在更多低頻交通聲，該聲源變化一定程度導致了噪聲評估值的增加。

圖5 中介效應分析Fig.5 The mediating effect analysis

3 結論

本文基于現場調查進行分析，得出以下結論：

(1)噴泉視聽感知對空間整體聲景評估的影響主要來自于對噴泉水景和水聲的接受程度而非水景和水聲的主導性。并且，對水景的接受程度和對水聲的接受程度在影響空間整體聲景評估上各有側重：對水聲的接受程度更能影響聲景協調和聲景愉悅性，對水景的接受程度更能影響聲景品質和聲景事件感。

(2)空間因素(“與噴泉的距離”和“是否位于噴泉核心觀賞區”)會顯著降低水景和水聲的主導性，但是受訪者對水景和水聲的接受程度不受空間因素的影響，能夠在整個場所內保持穩定；此外，噴泉視聽感知的空間差異不是導致空間整體聲景評估產生空間差異的原因。

致謝該SSID(Soundscape Indices)項目得到了歐洲研究委員會(ERC)的資助(編號740696)。謹向SSID 項目團隊的研究人員們致謝，感謝他們對本文在數據收集工作和意見反饋上的幫助和貢獻。另外，感謝所有受訪者對本研究的無私支持。