基于脑电技术的商业综合体中庭景观视觉专注度差异研究

孙允睿 陈苏柳

摘要：从数据化实验化角度对中庭空间构建，为之后的景观空间设计、景观设计提供参考和依据。从数据化生理测量角度出发，在深刻研究和学习脑电技术原理的基础上，研究学习传统商业综合体中庭空间规划理论及设计方法，归纳总结脑电技术参与下城市商业综合体中庭空间景观规划的设计原则及依据。结合消费行为学、环境心理学等学科理论及研究方法，分析中庭空间景观对人的消费及其他行为影响，得到专注度差异数据模型。脑电技术为景观设计差异化创新设计提供参考方法。

关键词：脑电技术城市商业综合体生理检测中庭景观专注度

中图分类号：TU2

文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2021）02-0122-04

一、脑电技术概念及原理

脑电技术是一种使用电生理指标记录人类大脑活动的技术。能够记录大脑的活动，将人类大脑的活动以可视化的形式翻译出来。是脑神经细胞的电生理活动在大脑皮层或头皮表面的总体反映。脑电技术的应用极为广泛，主要运用于脑科学的基础理论研究以及医疗诊断中，作为诊断人类脑部组织是否发生器质性病变的重要依据。

生物电现象是生命活动的基本特征之一，人体肌肉细胞、神经细胞、脑细胞都有自身的电活动。其中脑细胞的电现象尤为明显。大脑包括间脑和端脑。端脑是高级神经系统的主要部分，是控制运动、产生感觉及实现高级脑功能的高级神经中枢。大脑皮层主要划分为枕叶、颞叶、额叶、顶叶和岛叶五个部分;枕叶主要与语言、动作感觉、抽象概念及视觉信息有关;颞叶主要负责处理听觉信息，也与记忆和情感有关;额叶与人的意志、思维、动机有关;顶叶与人的味觉、触觉有关。岛叶是大脑皮层的外侧沟，岛叶被认为与人体平衡功能和意识有关。

我们所说的脑电波，是大脑皮层大量神经元器质性变动所产生的结果。神经细胞在静息状态下，细胞膜内钾离子浓度大于膜外钠离子浓度，细胞膜对钾离子通透性增大，钾离子通过离子通道外流入细胞膜，这种现象我们称之为“静息电位”;当神经细胞受到外界的刺激时，此时，膜外钠离子浓度高于膜内钾离子浓度，钠离子通过钠钾泵内流入细胞膜，形成“动作电位”。神经细胞群在这一过程中产生短暂的电位波动，产生兴奋性或抑制性突觸后电位，沿突触神经进行传导，突触后电位的总和即为脑电波。脑电从类型上大致可分为自发脑电、诱发脑电和事件相关电位。脑电波按照波段大致可划分为a波、B波、k波、8波和0波五种波型。

二、脑电技术在设计领域的应用

（一）脑电技术用于城市规划设计研究

脑电技术用于辅助设计街道和无障碍设施。伦敦大学帕诺斯将这项技术运用到街道的规划设计当中：帕诺斯在《情绪在行人移动中的作用：测量行人心理体验的移动方法》一文中运用爱丁堡大学研发的CASA系统用于城市空间的感知和体验、关注空间认知研究。运用移动脑电技术测量焦虑或舒适的感觉，理解人与环境之间的交互。帕诺斯将流动EEG系统应用到街道的评价和街道无障碍设计中，进而优化街道的设计、盲道的设计等。

（二）脑电技术用于景观设计研究

脑电技术可用于对比不同景观带来的感官差异。宗本顺三等【1】将脑电技术应用到水景空间的研究中。实验规定被测试者进行水景空间和非水景空间的视听实验，来比较a波段的功率，对水景空间的生理效果进行比较。实验向被测试者总计13人展示水景和非水景空间的照片，对测试者脑波的a波段功率进行比较分析，通过t检定来验证两者的视听对脑波产生的影响的差异。实验结果显示13人中观看水景空间时，脑波中a波为优势波的人数是9人;13人中观看非水景空间时，脑波中a波为优势波的人数中只有2人。在进行听觉测试时，12人表示喜欢水景空间，1人喜欢非水景空间。结论是被测试者在观看水景空间时a波功率平均值较大;自然环境的水声、鸟声音压水平偏向高音域，对人脑a波平均值功率有提高作用。

李法红等【2】以苹果树作为观赏目标定量研究室外苹果树叶子和花朵的观赏对人体脑波的影响，结果表明，在观赏状态下，「波总量和mida波总量均呈显著线性关系。李轲等【3】人利用脑电技术进行了不同游道景观差异性的研究，将不同的脑电波的频率转化为相应的专注度，数值的设定为0-100，数值越大说明被测试者对目标景点专注度越高。实验规定三条不同的实验路线，被测试者根据设计的游道路线对游道的每一个景点进行测试，每个景点有20s-30s的数据采集时间，以此来比较得出哪些景观影响被测试者的专注度，进而得出最优的游览路线。研究发现，因为木质栈道架设在溪水之上，被测试者心旷神怡，所以被测试者在景点长寿泉专注度峰值最高，达到了83.6。分析得出金鞭溪游道中三个脑电波的波峰是同比中最大的，金鞭溪游道是最佳游道。

（三）脑电技术用于建筑设计研究

脑电技术直观反映受试者对建筑外形的生理感受。程车智等【4】人提出了将脑电技术应用到中外建筑风格比较的研究中，实验让被测者佩戴脑电设备对经典中外建筑透视图进行观看，通过分析专注度与松弛度来比较测试者对中外建筑差异的反应。研究发现，被测试者对中国景点古建筑熟悉度较高而导致专注度均值不高，专注度平均值为51.09。而对于外国建筑，由于韵律感、形体感较强，建筑构造细部如穹顶、扶壁更突出纯粹。专注度均值达到了53.12。实验得出，人们对建筑造型整体感强，体量更为纯粹的建筑专注度更高，过于复杂琐碎的形体会分散人们在观赏时的注意力，降低其专注度水平;对建筑细部设计更为深入的建筑更容易吸引人们的专注度。

（四）脑电技术用于工业设计研究

蔡船等5人运用脑电技术以不同外形的手机为研究对象，测试用户对手机的感受。研究发现如果手机的各方面满足被测试者的期待时，能在额叶中央区诱发峰潜伏期在260ms左右的负波和峰潜伏期在400ms左右的正波（P3），在顶区和枕区引起更大的峰潜伏期在300ms左右的负（N3）和晚期正波（LPP）。舒适性评价实验中，通过让被测试者穿戴装有压力传感器和佩戴EEG耳机而进行舒适性测试，分析得出了脑电a波的功率谱、ERPS波形早期成分（N1，P2，N2）波幅与压力舒适性的关系。陈炎等【6】分析了脑电技术在驾驶行为方面的应用，利用脑电技术进行驾驶安全评价和研究。

三、脑电技术在商业综合体中庭景观规划设计中的应用

（一）脑电技术在商业综合体中庭景观设计的理论基础1.消费行为学理论

消费者行为学是研究消费者在获取、使用和处理产品或服务过程中所发生的心里活动特征和行为规律的科学。人的消费行为是因为消费需求而诞生的产物，消费动机促使消费需求的产生，消费需求引导人们完成消费行为。在消费中，由于消费动机、消费理念、消费方式与消费习惯的不同，消费者的消费行为千差万别。消费环境、消费者、消费品三者共同参与了整个消费行为。

消费者进行消费行为时，心理状态可以在一定程度上影响消费行为。现阶段我们认为“刺激-反应模式（S-O-R模式）”是消费行为中最能体现消费环境，这其中就包含商业综合体中庭景观空间环境，对消费行为产生影响的一种机制。S-O-R模式认为，刺激引起消费行为且刺激源于消费者身体内部的生理、心理因素和外部的环境。消费者在各种因素的刺激下，产生动机，在动机的驱使下实施购买行为。另一方面霍华德-谢思模式也佐证了这一观点，即重点是从刺激或投入内在因素、外在因素及反应影响消费者的购买行为。

消费行为的源头是消费感知。消费感知是人脑直接作用于感觉器官的客观事物个别属性的反应。消费感知是认知过程及全部心理活动的基础和起点。而消费感知的生理基础是客观事物作用于人的感觉器官，引起神经冲动，这种神经冲动再由神经传导至到大脑皮层。中庭景观环境会因为自身的物理属性（如颜色、形状、体积、质感等）和化学属性（植物气味等），通过神经系统传递至大脑，从而影响消费者的感觉感受，进而影响消费行为。

2.专注度（essence）与松弛度理论

中庭景观空间作为消费环境的重要组成部分，在发挥空间转换职能、文化传播职能的基础上，必须充分发挥诱导消费的职能，在满足人们初次消费的需求后，进一步诱导消费者多次消费。合理组织的空间组合称之为空间序列，研究认为，当a波为优势脑波时，人的专注度（essence）指数较高，消费者对眼前的事物比较敏感，能够集中精神于眼前的事物。当消费者刚进入商场的时候，因为内部环境和外部环境的差异，眼睛捕获的视觉信息增多，致使人脑处于兴奋状态，大脑在努力捕获以及处理传递过来的信息，此时震荡频率为8hz-14hz的a脑波为优势波，人们会对经过的环境高度重视，被周围的事物吸引，进而刺激消费需求。单一的重复的空间序列容易让人产生疲倦感，当消费者适应了商场内，在消费者经过连续的相似的店铺和货架之后，相似的色调和相似装饰的店铺使消费者产生疲惫，此时人脑的优势波就从刚进入商场时的a波逐渐变为β波，注意力开始呈现分散状态。中庭空间景观设计作为空间序列的一个高潮点，利用造景手法根據场地现状创造多元化、多层次的景观，利用适当的尺度，合适的材料，有机的组合方式使消费者耳目-新，重新将人们带入一种兴奋的状态。尽可能地将a波作为脑波优势波在整个购物时间中的占比增加，让消费者产生更多的消费需求，从而达到促进消费的目的。

3.环境心理学理论

人作为环境的主体，人创造环境、改造环境以满足某些功能上和心理上的需求;环境作为动作的被执行者，反作用于主体人。商业综合体中庭是高度人工化的环境，不同的环境具有不同的环境特性。环境会根据客观存在物质与社会关系，为人们提供需求，引导人们产生需求。唤醒理论【7】认为环境刺激对人产生的直接效果是提高唤醒水平，无论是令人愉快的还是令人不愉快的刺激，对提高唤醒水平的作用都是相同的。在刺激的作用下，通过脑干的网状结构提高大脑皮层的兴奋性，同时加强肌肉的紧张状态。大脑会根据刺激的不同而处于不同的唤醒水平，这可以被描述为连续变化的过程，其一端为困倦或睡眠状态，另一端为兴奋状态，这就呼应了上文提到的专注度与松弛度理论。运用脑电技术客观评价人体的反应，结合环境行为学的理论和研究，能够创造出更加人性化、“人-环境”交互的设计。

（二）脑电技术用于中庭景观规划设计的实际应用

脑电技术用于中庭景观设计更加准确剖析消费者在商业综合体消费中的认知过程和情感体验。商业综合体前期规划的要求，内部空间格局部署都是以标准进行的，空间之间的差异不大，店铺之间的开间进深尺度相似、灯光装饰等都具有一定的相似性，加之封闭的购物环境空间容易使消费者产生生理疲劳感。无论是外部空间还是内部空间，都存在尺度与心理的D/H值，在中庭景观设计时，如何搭配景观来获得较好的经济效益与心理效益，是这次研究的重点，通过在中庭布置不同材料的景观，如假山、跌水、植物;有效的组织采光和通风，达到让消费者在经过一系列店铺面后，重新产生愉悦感，重新让a脑波成为优势波的、提高专注度的效果。同时优秀的景观设计能够弱化建筑的边界效应，使商业空间与中庭空间有很好的过渡与衔接，使空间环境更具有亲合力。在一定方面为游客提供功能上的便利，进一步为设计不同样景观提供参考依据。

1.种植景观设计

植物景观设计作为中庭景观设计的主要方面，搭配尤为重要，合理、科学地布置种植景观是让人们消除疲劳感提高专注度的前提。消费者的感受性会受到时间因素的影响，我们称之为感受适应。随着外界物理属性及化学属性的刺激持续作用的延长，消费者因接触过度而造成感受性下降。消费者因为商业综合体内部单调的装饰而疲惫，不再感到舒适。这就需要景观空间起到调节刺激时间、变换刺激物的作用。中庭空间种植景观设计分为内部平行面景观设计及垂直面景观设计。利用种植植物各自的特性营造出充满生机、心旷神怡的景观，让消费者犹如置身自然。

人们在室内观赏不同景观、不同植物时的不同波脑信号总量、优势波占比时间、专注度、松弛度均不同。中庭空间平行面景观作为种植景观设计的重要环节，在平行于建筑轴向方向上根据种类和风格的变化给人以不同的感受。

（1）楼地面景观设计

楼地面景观是中庭景观设计的核心，植物的选择、搭配、布置很大程度上决定了中庭景观的风貌。人在室内观赏绿色开花植物时a波总量平均值普遍高于观赏仅有叶植物时a波总量平均值。多数男性在观赏绿色开花植物时a总量比观叶植物时高，女性则相反。同时，a波比率增长速度明显高于β波比率增长速度。而后，β波受到较明显抑制，总量显著下降，而其他脑波无明显变化。所以在室内植物的配置上要尽可能丰富又不显杂乱，可以以仅有叶植物为主，搭配一定量的绿色开花植物。按照乔木、灌木、地被类依次布置。乔木类因为体量较大，应该做到尽量避免影响中庭空间的流通，也避免树下闷热的情况乔木应选择树冠较小的、高度大约为9-12m，分支点大于3m的中型乔木作为设计的视觉中心，放置在举架高来吸引人们的注意力，如合欢、含笑、鸡爪槭、银杏榉树这类对气候和土壤适应性较强且叶冠较小的落叶树，这类乔木色泽柔和、前后错落搭配且具有天然的优越性，综合考虑时间因素形态变化形成的多维度空间形态，在最大程度上提高脑电minda波总量平均值的水平同时，延缓B波受抑制的时间。以乔木布置为圆心，向外布置灌木类。灌木类起到空间分隔和空间阻隔的作用，也可用于制作地面导流标志和模纹。灌木类可选用稍带些芳香气味、无此无毒植被如桂花、栀子、杜鹃、南天竹、若竹;地被当选用既能在强阳光下生长，又能忍受荫蔽环境的耐荫植物，如沿阶草、天堂草、铁线蕨等。例如日本大阪梅田的GrandFrontOsaka综合体的屋顶面景观设计，将玻璃幕屋顶抬升一层，以芒草作为屋顶花园的主要景观，营造一种舒适放松古朴的氛围。消费者在前期商场中单一环境刺激后视觉心理都产生疲劳，暖黄色的芒草a波总量会明显提升，从何再一次刺激消费者进行购买。

（2）店铺面景观设计

店铺面景观设计作为中庭景观比表面积最大的景观，对整个中庭的氛围起着重要的影响，合理的店铺面景观设计对消除视觉疲劳，优势波转换起着很好的作用。对于商业综合体内店铺面的种植景观设计可以根据已有商业综合体自身实际情况进行灵活设计。最常用的为两种方法：在保证现有店铺面材料和结构构造不变的情况下加装立体花槽，将垂坠型种植景观植物例如常青藤、迎春等，以重复的手法增增叠加布置，增加店铺面与楼地面的交融感，因种植景观材质与形态本身的不同，使得原本生硬的垂直店铺面增添了有机柔软的质感。使得整体空间更加富有趣味。另一种则是利用水景景观和种植景观结合的方式，在中庭空间选取比较重点的位置，设置人造瀑布或人造跌水，增加空间的整体性。使整个中庭景观空间有机统一。

2.铺装设计

消费场所的物质环境对消费情绪具有重要的影响。空间尺度适度、“三面”色彩柔和的商场会引起消费者愉快、舒畅的情绪反应，使消费者处于喜悦、欢快的积极情绪之中，这时人的专注度指数就会升高，minda波会作为优势脑波指导人体做出有利于购买的反应，从而刺激消费者的购买欲望;反之，环境条件差的场所会使消费者产生厌恶、烦躁的情绪。

铺装设计是商业综合体中庭景观空间设计的重要一部分，它是整个楼地面（GROUND）的基础。在功能上起着统一中庭色彩风格的主要作用。中庭作为集聚人流的空间，需要一定的吞吐人流的功能，合适的铺装会对人流起到静态停滞的作用。在需要聚集人流的地方可以采用尺寸较大的且没有方向性的铺装，通过这种方法，人流不会以很快的速度通过，从而达到集聚人流，提高商业价值，打造活力空间的效果。例如上海环贸iapm商场，中庭在（24米-30米）X42米，高度在24米，中庭空间侧界面的高度（H）和相对距离（W）的关系W/H=1-1.75。且在整个核心中庭仅设置一部3层-6层的飞天梯。整个中庭空间给人以大气蓬勃的感觉;铺装采用统一的色调米黄色，地面的铺装尺寸全部是大尺寸，且平行于建筑主轴线。使得整个中庭产生强烈的空间停滞感。

3.水景山石景观的设计

水景景观设计作为中庭景观设计的重要环节，水景景观质量的好坏决定着商业综合体中庭景观的氛围。水景景观氛围静态水景和动态水景。静态水景往往给人一种轻松、静谧的感官体验，如无边水池、镜面水池等;动态水景往往布置在人员活动比较集中的地方，用于提高商业空间的活力，常见的处理手法有跌水、喷泉等;

叠山置石是中国传统的造园手法，由于石和砂材料质地都比较坚硬，一般用于制作硬质景观。砂石的选择一般有两种：自然砂石和人工砂石。天然砂石就是由于河床或河道漫滩自然形成的一种砂卵石料，取材于当地的一些自然环境中的如瀑布周围、溪流内;而人工砂石是经山场剥离，开采加工的。山石景观是制作其他景观的基础，具有一定的围合、界定的作用。

例如美国盐城湖“城市溪流中心”，综合体内设有室内步行街，其中设置有平行于步行街轴线的人造溪流，在统一的步行街中对立蜿蜒成“S”形，溪流两侧点缀着当地自然的巨石和沙石。步行街内人造溪流作为景观空间的高潮点，将销售、居住、办公几大功能空间有机地统一起来，在发挥引导人流分散人流的基础功能之上又活跃了空间，两侧由当地巨石制成的休憩设施为人们提供了交流和休息的场所。经过了商业综合体店铺面长时间单一刺激后产生的，消费者开始产生感觉适应现象，开始出现疲劳感，对周围事物的敏感度下降，购买力下降，此时脑波中B波变为优势波。这些水景空间让消费者再一次受到环境刺激，在一定程度缓解了消费者的疲劳感，提高了消费者a波功率的平均值，消除了消费者的感觉适应现象，唤醒消费者的购买欲望从而起到促进消费的作用。

4.景观小品设计

景观小品作为商业综合体中庭空间重要的组成要素之一，能够为人们提供一定的交流和休憩的空间，强化中庭空间的艺术视觉效果，给人们留下深刻的印象。现代景观小品种类众多，形态各异，根据小品自身的物质形态分类大致可分为静态小品和动态小品。

（1）静态小品

静态小品大致分为装饰类、休憩类、服务类。装饰类小品通常选用壁画、雕塑，根据商业综合体整体风格和中庭功能的需要，进行合理组合配置，从而增强空间的可观赏性。雕塑布置应以主题为主，设置在中庭入口处或中心处，组合形式应多样、统一，个体色彩选择较为鲜艳、体态轻盈、造型简约不易移动的体块为主，使空间富有趣味性，凸出空间的主题风格。如上海中粮大悦城二楼小中庭举行的儿童节主体活动，活动以红色、橙色、黄色卡通人物雕塑为主体，周围布置玩具小火車、火车轨道等烘托活动气氛;休憩类景观小品通常为座椅、树池等。主要功能是方便人们休息，缓解疲劳。休憩类小品多以群组形式出现，材料多选用质地坚硬且不易着色的玻璃钢材质，放置在种植景观周围，流线不密集的地方，根据中庭需要，多布置成环形或流线型，在不影响交通的基础上，满足人们对休息区域私密性的要求。服务类小品主要为垃圾桶、方向标，通常可设置成小型艺术品，起到空间点缀的作用。

（2）动态小品

现代商业综合体中庭与早期相比，科技性增强动态小品元素的添加呈现出更富有时代特色的商业氛围。艺术装置作为动态景观小品的主要要素，它通过人工智能和虚拟现实等手段对中庭进行装饰，起到传递景观文化、柔化人与空间隔阂等作用。艺术装置形态各异、形式繁多，采用机械传动装置为基础，根据商业中庭的风格进行定制化设计。因艺术装置本身属于动态小品，遂设计起点即为三维设计。现阶段艺术装置主要分为四维艺术装置和五维艺术装置。四维艺术装置设计是现阶段商业综合体艺术装置的主要要素，设计时根据中庭的尺度、颜色、功能、文化氛围进行设计，设计方法多为悬挂式，形制采用如花、鸟、鱼为主的自然元素，通过计算机编写运动程序，艺术装置跟随音乐节奏和照明要求进行有规律的变化。如香港置地广场中庭，设置18多由胶合板制成的机械花朵根据需要进行垂直向打开与收缩，营造了一个开放静谧展现生命生生不息四季更迭的文化韵意，使得整个空间更具趣味性和艺术表现力;五维艺术装置从视觉、感官、气味等方面进行设计，将艺术装置的色彩、形状设计成可以跟随人的互动而变换，增强了人与空间的互动性。如曼哈顿布鲁克菲尔德广场中庭装饰有LED灯的正方体布灯笼，灯笼发出不同颜色不同亮度及不同动态感的光。人们可通过触摸灯笼来改变灯笼的颜色，充分体验交互设计的原则。

四、研究中存在的问题及展望

（一）研究存在的问题

由于测试场地是商业建筑综合体中庭内部，建筑开发商在建造多注重单体建筑的营造，往往会将重点设计放置在建筑上，所以导致许多商业综合体中庭空间极少或几乎不设置景观，实验受到客观条件的制约。同时，脑电耳机为接触性仪器，需要紧贴在被测试者头上，外界的光线、声音、气味都会对实验数据造成一定的影响，在试验中无法绝对做到控制单一变量，会对实验造成一定影响。其次，被实验者个人的精神状态也会对实验产生影响。

（二）研究展望

1.多学科融合

结合建筑现象学、认知心理学、行为学等学科知识，深入研究中庭景观空间对消费群体的影响机制，从形式、材料、尺度等多方面更加深入解析产生原理和反馈机制。

2.多检测手段融合

脑电耳机作为单一传感器来测定评价设计显然具有一定的局限性。在传感器领域高速发展的时代，应结合多种传感器对景观设计进行综合评测。例如眼动仪可以记录人在处理视觉信息时的眼动轨迹特征，根据眼动仪的数据捕捉到的数据再综合脑电耳机的数据，可以更准确地进行研究。

结语

脑电技术的应用已经非常广泛，作为设计学科为数不多的将数据测量纳入设计理论体系中，对未来的景观设计以至于整个设计学科具有一定的参考价值。本文对脑电技术在商业综合体景观设计应用进行了初步的探讨，分析了不同环境下，综合比较了人们对不同景观空间的不同行为及感受，为之后的商业综合体设计提供了参考。

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