光的视知觉特性与建筑设计-转
商砚穿 石 岩
Visual Perception Characteristics of Light and Architecture Design
摘 要 人眼对光的视知觉特性有三个主要特征：视知觉感光是综合过程，可以产生视觉质感；对色光的感知越来越敏感；明度视觉感知扮演重要角色。在这些特征的基础上，提出利用人眼的视知觉特性进对光行设计时的设计要点。并且进一步解释如何综合运用这些要点进行建筑设计。
关键词 视觉质感 色彩 明度 综合运用
ABSTRACT there are three main traits of the visual perception characteristics of human eyes. First， light perception is a process of integration with human brain and this course can produce commutative texture perception. The second， human have more sensitivity feels about color hidden in the light than before and the visual perception is a developing progress. The third， Lightness plays the important role in visual perception. Based on above statement the key points of design in using light are concluded. And explain how to employ them as an intertwined one in architecture designing.
KEY WORDS commutative texture perception，color，Lightness，employ as one
中图分类号 TU-022 文献标识码 A 文章编号 1000-3959（2004）06-00-00
一 视知觉感光的特性
感知光是许多生命体必不可少的生存手段，一些植物需要光线进行光合作用，动物利用光的阴影避开危险和寻找食物。通过眼对光的视觉作用，人类获得80%的赖以生存的信息。建筑的形象与空间表达同样离不开光，离不开人对光的视觉感受。我们的视觉无法与光分离。可以说，光是人视觉的自然属性。
视觉感光是人脑对光进行再处理、综合的过程，是指人在感受光时，光线由视神经传入脑，经由人脑加入心理因素和感情因素后得到结果。视觉是一个处理信息的过程，视觉环境不仅是光学的有效表面组合，人也不仅仅限于被动接受周围的环境，而是接受过程中的一个主动因素。这个综合的过程带有视觉的主观性。无论画家或设计师都可以利用人们的心理和感情来用光，以达到特别的效果。
这个综合的过程中还可以产生视觉和触觉的互换。比如，有时我们会觉得五颜六色的光色带来甜蜜的感觉，看到凹凸的石质表面会让人想到触摸石头的粗糙感，甚至，一个没有见过色彩世界的盲人可以通过触觉感受到那烫皮肤的热就是红色，一抹就融化的冰冷的雪就是白色。本·克莱门茨将通过视觉渠道感受到的触觉特性称作“视觉质感”，并指出：“在视觉可辨范围内的任何明暗变化都能产生出一种视觉质感，强光、层次、反射光和阴影，所有这一切都是和质感有关的因素。”●[1]
人眼机能决定了人们可以以彩色的方式感知光。人眼视网膜里有两种感光的神经末梢。一种用来对付强烈的光和色彩，另一种用于对付暗光。最初生物的眼只能反应光和光的变化，直到出现了能够成像的较复杂的眼睛以及能够精细地解释来自网膜上的视觉映像的大脑，才产生了形状与颜色知觉●[2]。对光丰富的色彩知觉是人眼对光敏感的表现。对人而言，光中潜藏着色，光与色是共存的，善于分离或者强化光中隐含的色彩。
明度在视觉感知中也起着重要作用，它最适合表现物体的立体感和空间感。明度是光照射视网膜的结果，反映了多光物体表面的光线反射系数。明度依赖于客观物体或光斑反差的各种条件，也依赖于眼睛的适应状态。明暗之间的突然变化会引起强烈的视觉感受。在照到物体表面的光线的强度相等时，表面的反射系数越大，这个表面的亮度也就越大，它的明暗也就越显著。例如，一个平面反射系数达到85％以上便可产生白色。黑色的产生是由于物体表面把光线几乎全部吸收，就是说光的反射系数极小，光线几乎一点也没有反射到眼内。当外界的刺激完全没法达到我们眼睛时就产生了黑，换句话说，假使黑不能取得周围的物体的陪衬，那么黑色本身也全无它存在的意义。由于知觉过程中的对比增强作用与边界作用紧密联系，当某一区域的周围是黑暗的，那么这个区域一般看上去比较亮。光与影、明与暗都是出现在人眼中典型的明度变化对比。
二 运用光特性的设计要点
1 利用视觉感光的过程性
既然视觉信息是通过大脑处理后才会产生感知的结果，那么在设计之初就要考虑到接受者的情况，比如他们的文化心理倾向，他们对于事物的通常理解。只有同接收者建立起评价和衡量的共同语境，这些信息才能被有效、准确地传达，才可能被理解●[3]。安藤忠雄的“光的教堂”就是把握住了人们的心理，将光根据人的意念从原生的自然中抽象出来，使其趋向了神性。哥特教堂中，阳光照耀在彩色玻璃上，顺着笔直耸立的线条从高窗流淌下来，丝丝缕缕好似来自天国的神的召唤。这些最终的感受都是经过大脑处理之后的视觉感知与个人体验和文化心理紧密结合的产物。
2 利用对光的视觉和其他感觉的互换
人们的感觉器官会产生通感，设计时应充分考虑视觉印象带来的其他感觉，以及人的心理变化●[4]。看到暗淡的蓝光造成月夜气氛，人们会有寒冷的感觉；相反，看到浓烈的红光表现喜庆，人们就会感到热和暖。在重视建筑表皮的设计师赫尔佐格和德默隆设计的体育中心（Pfaffenholz Sportzenter）中就有视觉与触觉的互相转换。建筑悬挑屋檐的内面和建筑前的场地是由一种预制混凝土板覆盖着。这种混凝土板的表面是经过特殊印制技术处理的，因此看上去具有一种粗糙的触觉质感（图1）。
3 利用人眼对光的色彩感知
一方面是对色彩的直接表达运用，最常见的就是在幼儿园和儿童医院设计中，设计者常常会强化色彩以达到对儿童色彩认知和敏感的训练。另一方面要关注色彩的变化，随着自然光线的变化，大自然和城市的色彩也发生着奇妙的变化，同一颜色在不同环境下差别变化很大。路易·康说：“我家的墙上不施色彩，不愿使自然光的效果受到干扰，光线在一日之间、一年四季中的改变，赐色彩予我们。地面、家具以及种种材料上的反光，形成了光线的空间，也就是我的空间。光线是一种基调，红光产生绿影，绿光产生红影……当我明白了这一切，我不再涂色，而以光线为依凭。由此获得的色彩，令人叹为观止，但无从驾驭。”第三点要重视的就是，光是许多色彩的复合。西方教堂的彩色玻璃窗设计就是对光中隐含着的色彩的典型运用。同样的日光在透过不同的界面后就发生了奇妙的变化，这是自然赋予我们的最有力的设计手段（图2）。
4 利用明与暗的对比
光明与黑暗是共生的。黑格尔说：“绝对的光明等于黑暗。”必须有黑暗的存在，光才成其为光。正是由于强烈的明暗对比，在教堂中，光成为了神的居所。安藤忠雄设计的“光的教堂”空间几乎被坚实的混凝土所包围，为的就是通过明暗对比表现光这种自然元素的建筑化和抽象化。内部是真正的黑暗，在那样的黑暗中漂浮着一道十字架的光线，这就是全部（图3）。他说：“光并没有因为建筑的解放而升华，其活力反而散落了，丢失了。现代建筑缔造了一个全光明的世界，可以没有黑暗，没有变化。结果，像底片跑光一样，黑暗消失以后，空间也死去了。从中世纪到现代社会以前，无论是日本建筑还是西方建筑对光的使用都是谨慎的，照顾到各方面的需求，其结果是建筑的使用者强烈地意识到人和自然临近的那种关系。今天，当技术的扩张使建筑照明变得轻易，人们却再也领悟不到场所的独特性，大量使用人造光以后，人们甚至无法领略人和自然的关系了。”
5 利用光与影的配合
在建筑中同样是明度的比较，如果明与暗的对比是需要人工设计强调的话，那么光与影就是天生成对，无法分离地了。光与影同时表达这自身的空和形体的实。光与影的配合一方面可以构筑虚空。如东方园林建筑中虚空间表达就借助了光影，园林中的亭、台、楼、阁、榭因光影作用，明暗疏密相间、悠曲相和。传统建筑的漏花窗、雕栏、花格、挂落都在地上或墙上留下生动的影子。“疏影横斜水清浅，月移花影上栏杆”，中国古代景观设计中，月影、花影、水影都曾作为演绎光的道具，使人浮想联翩。赫尔佐格和德默隆设计的葡萄酒酿造场藏酒库的外墙是由石头填在金属网中构成。石头外墙的缝隙中透过的光线与石头的影子，使得这个走道呈现出变换虚空的特质（图4）。另有些建筑借用影来强化实体。如孟加拉国议会大厦阴影浓重，体量感强，建筑本身就像一座雕塑。柯布西耶设计的哈佛大学卡朋特视觉艺术中心利用斜角墙面的光影变化使建筑产生轻快的节奏。
三 综合利用要点的建筑设计
综合利用上述手法对于有效表达建筑实体和空间有很大帮助。路易·康就更是把光作为一砖一瓦来使用，他说：“设计空间就是设计光亮。”
（1）调整空间秩序。例如，舞台灯光用一道强光来将观众的视线集中到某一特定的局部空间，在全黑的场景中用追光把观众的注意力汇聚到关键的演员的表演上；舞台中间布光强，四周偏暗以突出主要的表演空间；用大起大落的光线明暗对比来表现空间场景的突然变化等；灯光闪烁的舞厅让人体会的是各种活跃而运动着的空间；光线匀布的阅览室展现的是安静平和。
（2）塑造空间场景。光甚至比实体的墙柱具有更多灵活性、可变性和给人带来更大的震撼力和遐想。法国国家图书馆利用玻璃墙面的反射对建筑进行消解以减少巨大体量带来的压抑感。9.11事件后人们在世贸大厦的旧址上向天空打出两束巨大的蓝色光束，造出虚拟的空间以寄托世人对在天堂的人们的哀思（图5）。在表演空间中，舞台区灯光明亮，演员是这一区域的中心，灯光强调了这一中心效果；而相反，观众坐席则隐蔽在黑暗处，明与暗明确地界定了同一空间环境中表演区与观众区的空间界限，但又不妨碍双方在视线和思想感情上的交流。在这里，光所创造的空间其实是一个心理领域，一个以光源为中心的空间。
（3）表现空间尺度。光的强弱不同，人对物体的比例与形状的感觉也会有所不同。光强的部位视觉感受清晰，而弱的部位视觉感受模糊。这与距离远近的视感变化相似，故空间就有了深度感层次感。伊东本雄的“风之塔”（Wind tower）的两种外观灯光设计就利用了这一点使同一建筑产生逈异效果。□
参考文献
[1]西里尔.贝雷特. 光效应艺术. 朱国勤译. 上海： 上海人民美术出版社， 1997.
[2]卡洛琳.M.布鲁墨. 视觉原理. 张功妗译. 北京：北京大学出版社， 1987.
[3]R.L.格列高里．视觉心理学．彭冉龄 杨昊译．北京：北京师范大学出版社，1986.
[4]中川作一. 视觉艺术的社会心理. 许平．贾晓梅， 赵秀侠译．上海：上海人民美术出版社，1996.
收稿日期 2003-12-26
1 赫尔佐格和德默隆设计的体育中心表面
2 某哥特教堂的彩窗圣经故事
3 安藤忠雄设计的光的教堂
4 赫尔佐格和德默隆设计的美国加州一处葡萄酒酿造场内廊
5 纽约世贸大厦遗址上的纪念光柱
作者单位：重庆大学建筑城规学院（重庆， 400045）
Visual Perception Characteristics of Light and Architecture Design
摘 要 人眼对光的视知觉特性有三个主要特征：视知觉感光是综合过程，可以产生视觉质感；对色光的感知越来越敏感；明度视觉感知扮演重要角色。在这些特征的基础上，提出利用人眼的视知觉特性进对光行设计时的设计要点。并且进一步解释如何综合运用这些要点进行建筑设计。
关键词 视觉质感 色彩 明度 综合运用
ABSTRACT there are three main traits of the visual perception characteristics of human eyes. First， light perception is a process of integration with human brain and this course can produce commutative texture perception. The second， human have more sensitivity feels about color hidden in the light than before and the visual perception is a developing progress. The third， Lightness plays the important role in visual perception. Based on above statement the key points of design in using light are concluded. And explain how to employ them as an intertwined one in architecture designing.
KEY WORDS commutative texture perception，color，Lightness，employ as one
中图分类号 TU-022 文献标识码 A 文章编号 1000-3959（2004）06-00-00
一 视知觉感光的特性
感知光是许多生命体必不可少的生存手段，一些植物需要光线进行光合作用，动物利用光的阴影避开危险和寻找食物。通过眼对光的视觉作用，人类获得80%的赖以生存的信息。建筑的形象与空间表达同样离不开光，离不开人对光的视觉感受。我们的视觉无法与光分离。可以说，光是人视觉的自然属性。
视觉感光是人脑对光进行再处理、综合的过程，是指人在感受光时，光线由视神经传入脑，经由人脑加入心理因素和感情因素后得到结果。视觉是一个处理信息的过程，视觉环境不仅是光学的有效表面组合，人也不仅仅限于被动接受周围的环境，而是接受过程中的一个主动因素。这个综合的过程带有视觉的主观性。无论画家或设计师都可以利用人们的心理和感情来用光，以达到特别的效果。
这个综合的过程中还可以产生视觉和触觉的互换。比如，有时我们会觉得五颜六色的光色带来甜蜜的感觉，看到凹凸的石质表面会让人想到触摸石头的粗糙感，甚至，一个没有见过色彩世界的盲人可以通过触觉感受到那烫皮肤的热就是红色，一抹就融化的冰冷的雪就是白色。本·克莱门茨将通过视觉渠道感受到的触觉特性称作“视觉质感”，并指出：“在视觉可辨范围内的任何明暗变化都能产生出一种视觉质感，强光、层次、反射光和阴影，所有这一切都是和质感有关的因素。”●[1]
人眼机能决定了人们可以以彩色的方式感知光。人眼视网膜里有两种感光的神经末梢。一种用来对付强烈的光和色彩，另一种用于对付暗光。最初生物的眼只能反应光和光的变化，直到出现了能够成像的较复杂的眼睛以及能够精细地解释来自网膜上的视觉映像的大脑，才产生了形状与颜色知觉●[2]。对光丰富的色彩知觉是人眼对光敏感的表现。对人而言，光中潜藏着色，光与色是共存的，善于分离或者强化光中隐含的色彩。
明度在视觉感知中也起着重要作用，它最适合表现物体的立体感和空间感。明度是光照射视网膜的结果，反映了多光物体表面的光线反射系数。明度依赖于客观物体或光斑反差的各种条件，也依赖于眼睛的适应状态。明暗之间的突然变化会引起强烈的视觉感受。在照到物体表面的光线的强度相等时，表面的反射系数越大，这个表面的亮度也就越大，它的明暗也就越显著。例如，一个平面反射系数达到85％以上便可产生白色。黑色的产生是由于物体表面把光线几乎全部吸收，就是说光的反射系数极小，光线几乎一点也没有反射到眼内。当外界的刺激完全没法达到我们眼睛时就产生了黑，换句话说，假使黑不能取得周围的物体的陪衬，那么黑色本身也全无它存在的意义。由于知觉过程中的对比增强作用与边界作用紧密联系，当某一区域的周围是黑暗的，那么这个区域一般看上去比较亮。光与影、明与暗都是出现在人眼中典型的明度变化对比。
二 运用光特性的设计要点
1 利用视觉感光的过程性
既然视觉信息是通过大脑处理后才会产生感知的结果，那么在设计之初就要考虑到接受者的情况，比如他们的文化心理倾向，他们对于事物的通常理解。只有同接收者建立起评价和衡量的共同语境，这些信息才能被有效、准确地传达，才可能被理解●[3]。安藤忠雄的“光的教堂”就是把握住了人们的心理，将光根据人的意念从原生的自然中抽象出来，使其趋向了神性。哥特教堂中，阳光照耀在彩色玻璃上，顺着笔直耸立的线条从高窗流淌下来，丝丝缕缕好似来自天国的神的召唤。这些最终的感受都是经过大脑处理之后的视觉感知与个人体验和文化心理紧密结合的产物。
2 利用对光的视觉和其他感觉的互换
人们的感觉器官会产生通感，设计时应充分考虑视觉印象带来的其他感觉，以及人的心理变化●[4]。看到暗淡的蓝光造成月夜气氛，人们会有寒冷的感觉；相反，看到浓烈的红光表现喜庆，人们就会感到热和暖。在重视建筑表皮的设计师赫尔佐格和德默隆设计的体育中心（Pfaffenholz Sportzenter）中就有视觉与触觉的互相转换。建筑悬挑屋檐的内面和建筑前的场地是由一种预制混凝土板覆盖着。这种混凝土板的表面是经过特殊印制技术处理的，因此看上去具有一种粗糙的触觉质感（图1）。
3 利用人眼对光的色彩感知
一方面是对色彩的直接表达运用，最常见的就是在幼儿园和儿童医院设计中，设计者常常会强化色彩以达到对儿童色彩认知和敏感的训练。另一方面要关注色彩的变化，随着自然光线的变化，大自然和城市的色彩也发生着奇妙的变化，同一颜色在不同环境下差别变化很大。路易·康说：“我家的墙上不施色彩，不愿使自然光的效果受到干扰，光线在一日之间、一年四季中的改变，赐色彩予我们。地面、家具以及种种材料上的反光，形成了光线的空间，也就是我的空间。光线是一种基调，红光产生绿影，绿光产生红影……当我明白了这一切，我不再涂色，而以光线为依凭。由此获得的色彩，令人叹为观止，但无从驾驭。”第三点要重视的就是，光是许多色彩的复合。西方教堂的彩色玻璃窗设计就是对光中隐含着的色彩的典型运用。同样的日光在透过不同的界面后就发生了奇妙的变化，这是自然赋予我们的最有力的设计手段（图2）。
4 利用明与暗的对比
光明与黑暗是共生的。黑格尔说：“绝对的光明等于黑暗。”必须有黑暗的存在，光才成其为光。正是由于强烈的明暗对比，在教堂中，光成为了神的居所。安藤忠雄设计的“光的教堂”空间几乎被坚实的混凝土所包围，为的就是通过明暗对比表现光这种自然元素的建筑化和抽象化。内部是真正的黑暗，在那样的黑暗中漂浮着一道十字架的光线，这就是全部（图3）。他说：“光并没有因为建筑的解放而升华，其活力反而散落了，丢失了。现代建筑缔造了一个全光明的世界，可以没有黑暗，没有变化。结果，像底片跑光一样，黑暗消失以后，空间也死去了。从中世纪到现代社会以前，无论是日本建筑还是西方建筑对光的使用都是谨慎的，照顾到各方面的需求，其结果是建筑的使用者强烈地意识到人和自然临近的那种关系。今天，当技术的扩张使建筑照明变得轻易，人们却再也领悟不到场所的独特性，大量使用人造光以后，人们甚至无法领略人和自然的关系了。”
5 利用光与影的配合
在建筑中同样是明度的比较，如果明与暗的对比是需要人工设计强调的话，那么光与影就是天生成对，无法分离地了。光与影同时表达这自身的空和形体的实。光与影的配合一方面可以构筑虚空。如东方园林建筑中虚空间表达就借助了光影，园林中的亭、台、楼、阁、榭因光影作用，明暗疏密相间、悠曲相和。传统建筑的漏花窗、雕栏、花格、挂落都在地上或墙上留下生动的影子。“疏影横斜水清浅，月移花影上栏杆”，中国古代景观设计中，月影、花影、水影都曾作为演绎光的道具，使人浮想联翩。赫尔佐格和德默隆设计的葡萄酒酿造场藏酒库的外墙是由石头填在金属网中构成。石头外墙的缝隙中透过的光线与石头的影子，使得这个走道呈现出变换虚空的特质（图4）。另有些建筑借用影来强化实体。如孟加拉国议会大厦阴影浓重，体量感强，建筑本身就像一座雕塑。柯布西耶设计的哈佛大学卡朋特视觉艺术中心利用斜角墙面的光影变化使建筑产生轻快的节奏。
三 综合利用要点的建筑设计
综合利用上述手法对于有效表达建筑实体和空间有很大帮助。路易·康就更是把光作为一砖一瓦来使用，他说：“设计空间就是设计光亮。”
（1）调整空间秩序。例如，舞台灯光用一道强光来将观众的视线集中到某一特定的局部空间，在全黑的场景中用追光把观众的注意力汇聚到关键的演员的表演上；舞台中间布光强，四周偏暗以突出主要的表演空间；用大起大落的光线明暗对比来表现空间场景的突然变化等；灯光闪烁的舞厅让人体会的是各种活跃而运动着的空间；光线匀布的阅览室展现的是安静平和。
（2）塑造空间场景。光甚至比实体的墙柱具有更多灵活性、可变性和给人带来更大的震撼力和遐想。法国国家图书馆利用玻璃墙面的反射对建筑进行消解以减少巨大体量带来的压抑感。9.11事件后人们在世贸大厦的旧址上向天空打出两束巨大的蓝色光束，造出虚拟的空间以寄托世人对在天堂的人们的哀思（图5）。在表演空间中，舞台区灯光明亮，演员是这一区域的中心，灯光强调了这一中心效果；而相反，观众坐席则隐蔽在黑暗处，明与暗明确地界定了同一空间环境中表演区与观众区的空间界限，但又不妨碍双方在视线和思想感情上的交流。在这里，光所创造的空间其实是一个心理领域，一个以光源为中心的空间。
（3）表现空间尺度。光的强弱不同，人对物体的比例与形状的感觉也会有所不同。光强的部位视觉感受清晰，而弱的部位视觉感受模糊。这与距离远近的视感变化相似，故空间就有了深度感层次感。伊东本雄的“风之塔”（Wind tower）的两种外观灯光设计就利用了这一点使同一建筑产生逈异效果。□
参考文献
[1]西里尔.贝雷特. 光效应艺术. 朱国勤译. 上海： 上海人民美术出版社， 1997.
[2]卡洛琳.M.布鲁墨. 视觉原理. 张功妗译. 北京：北京大学出版社， 1987.
[3]R.L.格列高里．视觉心理学．彭冉龄 杨昊译．北京：北京师范大学出版社，1986.
[4]中川作一. 视觉艺术的社会心理. 许平．贾晓梅， 赵秀侠译．上海：上海人民美术出版社，1996.
收稿日期 2003-12-26
1 赫尔佐格和德默隆设计的体育中心表面
2 某哥特教堂的彩窗圣经故事
3 安藤忠雄设计的光的教堂
4 赫尔佐格和德默隆设计的美国加州一处葡萄酒酿造场内廊
5 纽约世贸大厦遗址上的纪念光柱
作者单位：重庆大学建筑城规学院（重庆， 400045）
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