朱海鵬 孔宇航 （日）大野隆造

人們對(duì)于建成環(huán)境（城市、建筑、園林等）的理解、認(rèn)知不僅來(lái)源于固定視角的靜態(tài)觀(guān)看，更有賴(lài)于多視角的、動(dòng)態(tài)的連續(xù)運(yùn)動(dòng)體驗(yàn)。其中，視覺(jué)作為主要的環(huán)境感知方式，由觀(guān)察者視點(diǎn)運(yùn)動(dòng)引發(fā)的視覺(jué)信息改變，對(duì)其空間認(rèn)知、環(huán)境體驗(yàn)的結(jié)果具有顯著影響[1]。同時(shí)，相較于固定或靜態(tài)視角，連續(xù)的環(huán)境信息獲取方式使觀(guān)察者更易于感知和理解環(huán)境[2]。序列視覺(jué)信息變量的解析與測(cè)度是研究游觀(guān)過(guò)程中環(huán)境游觀(guān)體驗(yàn)影響因素和作用機(jī)制的重要前提。

1 相關(guān)研究進(jìn)展

1.1 園林游觀(guān)體驗(yàn)研究

區(qū)別于西方園林和日本坐觀(guān)式園林，基于畫(huà)意造園的中國(guó)古典私家園林更注重于人們的游觀(guān)體驗(yàn)。造園者通過(guò)設(shè)計(jì)出復(fù)雜、多變的動(dòng)線(xiàn)來(lái)串聯(lián)園林中的造景元素，如建筑、山石、樹(shù)木、水池等，營(yíng)造豐富的運(yùn)動(dòng)視覺(jué)體驗(yàn)[3-9]。馮紀(jì)忠以圖示解析園林游觀(guān)體驗(yàn)，即視點(diǎn)位置的改變會(huì)引發(fā)空間視覺(jué)界面變換①，該過(guò)程使體驗(yàn)者對(duì)景物產(chǎn)生“橫看成嶺側(cè)成峰”的印象[10]。在此基礎(chǔ)上，劉濱誼以景觀(guān)空間序列為線(xiàn)索，研究客觀(guān)環(huán)境與視覺(jué)感受間的動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)性[11]，從人眼視覺(jué)注意機(jī)制的視角探究景觀(guān)空間視覺(jué)吸引要素及其機(jī)制[12]。

1.2 序列視覺(jué)信息分析

1.3 全景視覺(jué)技術(shù)的應(yīng)用

游觀(guān)體驗(yàn)過(guò)程伴隨著視覺(jué)信息的連續(xù)變化。序列視覺(jué)信息的量化解析是研究主觀(guān)視覺(jué)感受的基礎(chǔ)方法與必要途徑[13]?，F(xiàn)有研究對(duì)視覺(jué)信息的分析一般從體驗(yàn)者視角和連續(xù)時(shí)間線(xiàn)索展開(kāi)。早期研究多以定性描述的方式記錄環(huán)境信息改變以及體驗(yàn)者的主觀(guān)感受，主要方法有：圖片序列，環(huán)境注記系統(tǒng)，影片視頻[14-19]（表1）。相對(duì)于序列圖片，影片成為運(yùn)動(dòng)體驗(yàn)過(guò)程中的“動(dòng)態(tài)視覺(jué)信息②”的呈現(xiàn)媒介。既有研究分別使用靜態(tài)（照片、幻燈片）和動(dòng)態(tài)（視頻）媒介再現(xiàn)真實(shí)場(chǎng)景，并對(duì)比兩種情況下人們的環(huán)境認(rèn)知結(jié)果，研究表明二者之間存在顯著差異[19]，指明了“動(dòng)態(tài)視覺(jué)信息”對(duì)理解運(yùn)動(dòng)感知（perceiving in motion）的重要性③。

表 1 既有環(huán)境視覺(jué)信息分析方法Tab. 1 Analysis methods of existing environmental visual information

新數(shù)據(jù)環(huán)境下全景視覺(jué)技術(shù)的發(fā)展為解析環(huán)境視覺(jué)信息與游觀(guān)體驗(yàn)提供了新機(jī)遇。首先，全景相機(jī)、全站儀等數(shù)據(jù)采集設(shè)備為全方位獲取環(huán)境視覺(jué)信息提供了硬件基礎(chǔ)。其次，全景圖像為量化地解析建成環(huán)境提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，用于計(jì)算環(huán)境構(gòu)成要素的可視面域[20]，如全景綠視率[21]、天空率等。再次，在環(huán)境行為學(xué)的研究領(lǐng)域，全景圖像相較于特定視角的透視圖像，在建成環(huán)境再現(xiàn)、空間體驗(yàn)與評(píng)價(jià)等研究中體現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)[22]。全景圖像易與頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備、洞穴式自動(dòng)虛擬環(huán)境（CAVE）結(jié)合，是實(shí)驗(yàn)室條件下重現(xiàn)真實(shí)環(huán)境的可行性替代[23-24]。

以上研究指明了全景圖像在分析環(huán)境視覺(jué)信息方面的優(yōu)勢(shì)：1）可記錄以視點(diǎn)為中心輻射360°空間范圍內(nèi)的環(huán)境視覺(jué)信息，還原人在真實(shí)環(huán)境中的視覺(jué)體驗(yàn)；2）可準(zhǔn)確記錄“視點(diǎn)－環(huán)境”的空間幾何關(guān)系，為量化環(huán)境視覺(jué)信息提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。本研究通過(guò)分析全景投影類(lèi)型及其圖形特征，提出基于全景圖像的動(dòng)態(tài)環(huán)境中視覺(jué)信息的分析方法。

2 要素與機(jī)制：視覺(jué)生態(tài)學(xué)視角下的園林游觀(guān)體驗(yàn)

本研究對(duì)園林游觀(guān)體驗(yàn)過(guò)程的討論基于兩種理論：并行處理視覺(jué)系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)視覺(jué)作用機(jī)制。本研究從人類(lèi)生理和心理感知的層面，探究視覺(jué)信息動(dòng)態(tài)變化的內(nèi)在因素、外在影響等基本規(guī)律，歸納研究游觀(guān)體驗(yàn)機(jī)制的視知覺(jué)線(xiàn)索。

2.1 并行處理視覺(jué)系統(tǒng)：焦點(diǎn)視覺(jué)與環(huán)境視覺(jué)

來(lái)自環(huán)境的視覺(jué)信息，按照接收方式可劃分為2種[20]：1）有意識(shí)地以固定的視線(xiàn)方向，從關(guān)注的局部環(huán)境獲取焦點(diǎn)視覺(jué)信息，非連續(xù)的、離散的物體常被作為焦點(diǎn)視覺(jué)信息處理；2）無(wú)意識(shí)地由無(wú)數(shù)放射狀視線(xiàn)匯聚于觀(guān)察點(diǎn)（視輻射），從全局范圍的環(huán)境中獲取的環(huán)境視覺(jué)信息，環(huán)境中連續(xù)的、包圍身體的表面被作為環(huán)境視覺(jué)信息處理。

焦點(diǎn)視覺(jué)和環(huán)境視覺(jué)是運(yùn)動(dòng)視知覺(jué)過(guò)程中的并行處理系統(tǒng)，兩者配合可高效處理環(huán)境中龐雜的視覺(jué)信息（表2）。傳統(tǒng)環(huán)境信息記錄、分析方法（如普通照片、局部透視）受視角、視野限制，多關(guān)注焦點(diǎn)視覺(jué)信息，忽視了環(huán)境視覺(jué)對(duì)游觀(guān)體驗(yàn)的重要作用。因此園林游觀(guān)體驗(yàn)的研究應(yīng)綜合考慮焦點(diǎn)視覺(jué)對(duì)象（亭子、曲橋、塔、檐角等）和環(huán)境界面（地面、天空、墻面、水面、樹(shù)冠等）對(duì)游觀(guān)體驗(yàn)的影響。

表2 焦點(diǎn)視覺(jué)與環(huán)境視覺(jué)并行的處理系統(tǒng)[25]Tab. 2 Focal and ambient vision parallel processing system[25]

2.2 運(yùn)動(dòng)視覺(jué)作用機(jī)制：動(dòng)態(tài)特征與光學(xué)流動(dòng)

本研究所指的游觀(guān)體驗(yàn)動(dòng)態(tài)特征是當(dāng)觀(guān)察者沿環(huán)境中的路徑行進(jìn)時(shí)，視野中的景象呈現(xiàn)連續(xù)的、動(dòng)態(tài)的變化。視點(diǎn)運(yùn)動(dòng)與環(huán)境界面交互作用會(huì)產(chǎn)生3個(gè)方面的動(dòng)態(tài)視覺(jué)信息變量：1）視點(diǎn)向前運(yùn)動(dòng)，周?chē)h(huán)境沿行進(jìn)的相反方向流動(dòng)，即光流（optical flow）；2）景物運(yùn)動(dòng)速度隨其與觀(guān)察者相對(duì)距離的變化而變化，即運(yùn)動(dòng)視差（motion parallax）；3）當(dāng)兩個(gè)視覺(jué)對(duì)象相互遮擋時(shí)，前方對(duì)象逐漸遮擋住后方對(duì)象，隨視點(diǎn)繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，被遮擋的后方對(duì)象再次逐漸顯露的過(guò)程，即光學(xué)遮擋和顯現(xiàn)（optical occlusion and disocclusion）[19]。動(dòng)態(tài)視覺(jué)信息是研究游觀(guān)體驗(yàn)的重要依據(jù)。本研究將主要探討光流引起的動(dòng)態(tài)視覺(jué)信息變化對(duì)游觀(guān)體驗(yàn)的影響。

既有研究發(fā)現(xiàn)，光流是體驗(yàn)者感知自身運(yùn)動(dòng)的主要途徑[26]。觀(guān)察者視點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，以視點(diǎn)為中心、位移方向?yàn)闃O軸的全天球中，所有環(huán)境光學(xué)陣列（ambient optic array）從擴(kuò)張焦點(diǎn)（focus of expansion）離心式流出，向收縮焦點(diǎn)（focus of contraction）向心式流入（圖1）。光流受視點(diǎn)運(yùn)動(dòng)與環(huán)境界面兩方面因素影響。1）光流方向，環(huán)境光學(xué)陣列的光流方向由視點(diǎn)位移方向決定，即特定視點(diǎn)移動(dòng)方向下，來(lái)自環(huán)境界面的光學(xué)陣列運(yùn)動(dòng)模式（flow pattern）恒定[1]。2）光流速率，環(huán)境視覺(jué)信息的光流速率受視點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速率v，信息來(lái)源方向（光學(xué)陣列視線(xiàn)與前進(jìn)方向）的夾角θ和視深度S（到視信息來(lái)源的距離）空間參數(shù)影響。視線(xiàn)方向與前進(jìn)方向的夾角越大，環(huán)境界面光流速率越大[27]，例如，在行駛的汽車(chē)上，側(cè)面景物移動(dòng)速度快于前方景物。

1 視覺(jué)信息的光學(xué)性流動(dòng)[27]The optical flow of visual information [27]

光流角速度ω應(yīng)滿(mǎn)足：

2.3 游觀(guān)體驗(yàn)作用機(jī)制：視覺(jué)線(xiàn)索與環(huán)境體驗(yàn)

引入視覺(jué)生態(tài)學(xué)的光學(xué)性流動(dòng)概念為研究游觀(guān)體驗(yàn)的影響因素與作用機(jī)制提供了理論基礎(chǔ)（圖2）。已有研究揭示了游觀(guān)體驗(yàn)過(guò)程中環(huán)境視覺(jué)要素與主觀(guān)感知要素（秩序節(jié)奏、體量形態(tài)、印象氛圍、喚起引導(dǎo)等）間的顯著關(guān)聯(lián)性[28-35]（表3）。本研究對(duì)動(dòng)態(tài)視覺(jué)信息的測(cè)度與可視化是后續(xù)研究游觀(guān)體驗(yàn)中客觀(guān)環(huán)境與主觀(guān)感知間關(guān)聯(lián)性的必要技術(shù)路徑。在園林的復(fù)雜場(chǎng)景下，環(huán)境界面光學(xué)性流動(dòng)的測(cè)度與圖示，仍需要較為精細(xì)的三維空間信息數(shù)據(jù)（BIM、LIM、3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)等）的支持，實(shí)證研究中實(shí)施難度較大。全景視覺(jué)技術(shù)的發(fā)展為環(huán)境視信息的記述與測(cè)度提供了新的思路。

2 視覺(jué)生態(tài)學(xué)視角下的園林游觀(guān)體驗(yàn)機(jī)制Mechanism of garden tour experience from the perspective of ecological vision

表3 動(dòng)態(tài)視覺(jué)線(xiàn)索與游觀(guān)體驗(yàn)間的關(guān)聯(lián)性研究Tab. 3 Research on the correlation between dynamic visual clues and tourism experience

3 圖示與測(cè)度：全景圖像解析運(yùn)動(dòng)視覺(jué)

3.1 全天球環(huán)境視覺(jué)信息記述方法

全天球環(huán)境視覺(jué)信息記述法[20]假設(shè)：以視點(diǎn)為中心，存在可覆蓋全視野范圍的假想球體，將視點(diǎn)接收的每一束光線(xiàn)（光學(xué)陣列構(gòu)成元素）近似地視為來(lái)源于球體內(nèi)表面特定單元網(wǎng)格，并用網(wǎng)格與視點(diǎn)連線(xiàn)的高度角（α）、方位角（β）表示與之對(duì)應(yīng)的環(huán)境視覺(jué)信息元素的空間方位（圖3）。

3 全天球環(huán)境視覺(jué)信息記述法[20]Description method of visual information in a spherical coordinate system[20]

基于全天球坐標(biāo)系的環(huán)境視覺(jué)信息記述法，突破了二維圖像媒介受視角、空間維度的局限，全方位地記錄三維視覺(jué)環(huán)境。因天球表面為連續(xù)閉合曲面，無(wú)法從球體內(nèi)外部任何一個(gè)視角呈現(xiàn)連續(xù)、完整的環(huán)境視覺(jué)信息。同時(shí)，對(duì)比分析天球表面環(huán)境要素的光學(xué)性流動(dòng)時(shí)，受觀(guān)察角度的制約會(huì)出現(xiàn)光流軌跡重疊覆蓋、圖像變形等問(wèn)題。故球體表面圖像的平面化過(guò)程成為視覺(jué)信息分析的疊加對(duì)比與量化測(cè)度的基礎(chǔ)。

3.2 全景圖像投影變換與圖形特征

將全天球表面的圖形信息按特定規(guī)則映射到二維平面的過(guò)程稱(chēng)為全景投影。圖4-1顯示了全景視覺(jué)技術(shù)中常用到的全景投影類(lèi)型（等距圓柱投影、等距正射投影、立方體投影）及其映射方式④。以圖4-2場(chǎng)景為例，根據(jù)映射方式的不同，環(huán)境視覺(jué)信息（點(diǎn)序列、線(xiàn)性邊界、環(huán)境界面）在不同投影類(lèi)型圖中的空間方位、線(xiàn)性關(guān)系、形狀比例等幾何特性呈現(xiàn)差異（圖4-3），適用于全景圖像的采集、存儲(chǔ)與體驗(yàn)等不同過(guò)程。相較其他類(lèi)型，圓柱投影的投影面數(shù)量唯一、圖像連續(xù)，更適用于分析環(huán)境視覺(jué)信息的連續(xù)性變化（光流）。同時(shí)，觀(guān)察者視點(diǎn)移動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)視角水平旋轉(zhuǎn)時(shí)，等距圓柱投影圖像水平平行移動(dòng)，圖形無(wú)形變。該特性使其宜于疊加分析曲折路徑過(guò)程中不同方向的光流變化。

4 常見(jiàn)全景投影類(lèi)型（4-1）、示例場(chǎng)景（4-2）及其圖形特征（4-3）Common types of panoramic projections (4-1 projection type, 4-2 example scenario and 4-3 graphic features)

3.3 基于全景投影的光流位移測(cè)度

比較不同投影類(lèi)型下環(huán)境視覺(jué)信息的光流方向發(fā)現(xiàn)，沿視點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向展開(kāi)的等距圓柱投影中光流表現(xiàn)出同一線(xiàn)性分布特征（圖5中紅框部分）。該類(lèi)型投影中要素圖像距離與空間夾角具有一致性，使之更易用于視信息的定量化解析。同時(shí)，等視深度（40 m，普通人清晰視距）條件下該類(lèi)型投影光流速率沿運(yùn)動(dòng)方向呈現(xiàn)正弦單曲面變化（圖6中紅框部分）。本研究將該投影類(lèi)型稱(chēng)為光流投影，作為環(huán)境視信息光流量化解析的媒介。

5 全景投影光流方向分布Distribution of optical flow directions in panoramic projections

6 等視距條件下全景投影光流速率分布Distribution of optical flow rates in panoramic projections under equal apparent distance

為定量描述環(huán)境視覺(jué)信息要素方位的變化程度，本研究將因視點(diǎn)移動(dòng)前后環(huán)境光學(xué)陣列的變化程度定義為光流位移，單元要素的光流位移通過(guò)移動(dòng)前后視線(xiàn)方向夾角φ表示（圖7-1）。單元要素在全天球表面的移動(dòng)路徑稱(chēng)為光流軌跡，體現(xiàn)為視線(xiàn)夾角切天球表面的圓?。t色線(xiàn)段）。全景圖像中的光流軌跡和位移不受視角方向影響，故可作為游觀(guān)體驗(yàn)研究中可視化、定量化視覺(jué)信息差異程度的媒介與參數(shù)。

1）單元要素測(cè)度。在光流投影圖像中，視點(diǎn)移動(dòng)前、后環(huán)境光學(xué)陣列呈現(xiàn)垂直對(duì)位關(guān)系（圖7-2），環(huán)境光學(xué)陣列單元要素在全景圖像中自上而下運(yùn)動(dòng)，起點(diǎn)與終點(diǎn)間的連線(xiàn)即為該要素的光流軌跡投影。根據(jù)圓柱投影的圖像坐標(biāo)與空間坐標(biāo)系的對(duì)應(yīng)關(guān)系，則單元要素光流位移可通過(guò)視點(diǎn)移動(dòng)前后的圖像距離測(cè)度。

7 單元要素光流位移測(cè)度（7-1 全天球、7-2 光流投影圖）Measurement of element' s optical flow (7-1 spherical coordinate, 7-2 optical flow projection)

2）環(huán)境界面測(cè)度。環(huán)境界面占據(jù)較大視野區(qū)域時(shí)，需考慮光學(xué)陣列要素光流速率差異，可將環(huán)境界面的光學(xué)性流動(dòng)視為界面光學(xué)陣列單元元素在全景圖像中的光流位移累積。圖8所示，將界面視為由單元網(wǎng)格構(gòu)成的陣列，假定視點(diǎn)沿P1向P2方向移動(dòng)，通過(guò)公式（1）計(jì)算陣列各要素在P1、P2兩點(diǎn)處的光流速率（rad/s）分布趨勢(shì)，以光流投影的方式獲取兩視點(diǎn)處環(huán)境界面光學(xué)陣列的全景投影圖像。光流投影下要素的運(yùn)動(dòng)方向一致，相鄰網(wǎng)格單元因速率不同產(chǎn)生光流位移差異（圖8-1、8-2）。同向、非等速位移引起的網(wǎng)格非等比例變化改變了被感知界面中元素的疏密分布。

8 環(huán)境界面光流位移測(cè)度（8-1 P1視點(diǎn)光流速率分布，8-2 P2視點(diǎn)光流速率分布，8-3光流軌跡面）Measurement of environmental surface’s optical flow (8-1 distribution of optical flow rate at viewpoint P1, 8-2 distribution of optical flow rate at viewpoint P2, 8-3 surfaces of optical pathways)

在實(shí)證研究中，通常難以測(cè)度界面所有構(gòu)成要素的光流位移與軌跡。考慮到光流投影界面的邊界具有顯著的對(duì)位關(guān)系，本研究提出通過(guò)邊界光流軌跡面（圖8-3中ABB'A'面）定量測(cè)度環(huán)境界面的光流程度。界面前、后邊界光流軌跡面域分別對(duì)應(yīng)界面在視野中擴(kuò)展、收縮的區(qū)域。運(yùn)動(dòng)視知覺(jué)過(guò)程中界面擴(kuò)展邊界（AB）的光流位移面域顯著大于收縮邊界（CD）時(shí)，界面在視野中呈現(xiàn)展開(kāi)趨勢(shì)，反之則呈現(xiàn)收聚趨勢(shì)。因此，界面邊界的同向、非等速位移是視點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中界面面域、投影形狀變化的動(dòng)因。

4 實(shí)證研究：以留園中路徑與組景為例

全景投影視角下環(huán)境視覺(jué)信息光學(xué)性流動(dòng)的二維可視化與圖解測(cè)度，為定量研究園林游觀(guān)體驗(yàn)中“視點(diǎn)－環(huán)境”空間關(guān)系的動(dòng)態(tài)變化提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。以典型中國(guó)傳統(tǒng)園林——留園的主景區(qū)濱水空間為研究對(duì)象，嘗試應(yīng)用全景投影解析，表現(xiàn)園林游觀(guān)體驗(yàn)過(guò)程中視覺(jué)吸引點(diǎn)和環(huán)境界面的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律。

4.1 對(duì)象選取與全景光流測(cè)度

選取主景區(qū)涵碧山房前的濱水曲折路線(xiàn)，根據(jù)移動(dòng)方向?qū)⒙肪€(xiàn)切分為4條線(xiàn)段，由全景相機(jī)實(shí)地拍攝各路段起點(diǎn)、終點(diǎn)處的全景圖像。再依據(jù)環(huán)境構(gòu)成要素（地面、天空、遠(yuǎn)樹(shù)、水面、曲橋、建筑）處理全景圖像，將其劃分為不同屬性的環(huán)境界面。同時(shí)，選取移動(dòng)過(guò)程中4處潛在的視覺(jué)吸引點(diǎn)（可亭、明瑟樓檐角、曲谿樓檐角、水幢）為焦點(diǎn)視覺(jué)分析對(duì)象（圖9）。全景圖像的投影變換處理與光流軌跡的繪制測(cè)度，通過(guò)MATLAB與AutoCAD混合編程實(shí)現(xiàn)。圖解過(guò)程分為焦點(diǎn)視覺(jué)對(duì)象和環(huán)境視覺(jué)界面光流測(cè)度2個(gè)部分，步驟如圖10所示。

9 全景圖像采集與環(huán)境視覺(jué)信息分類(lèi)Panoramic image collection and environmental visual information classification

10 全景圖像光流測(cè)度流程Procedure of optical flow measurement of panoramic images

4.2 焦點(diǎn)視覺(jué)對(duì)象光流解析

通過(guò)全景圖像解析，獲得視點(diǎn)沿整條路徑移動(dòng)過(guò)程中，焦點(diǎn)視覺(jué)對(duì)象（潛在視覺(jué)吸引點(diǎn)）在全視域范圍的連續(xù)光流軌跡分布（圖11-1）。等距圓柱投影圖與全天球坐標(biāo)系相對(duì)應(yīng)（橫軸0°為北向），有利于從空間方位角度解析游觀(guān)體驗(yàn)過(guò)程中視信息變化的影響因素。

11 濱水路徑視覺(jué)吸引點(diǎn)的光流軌跡（11-1）與光流位移（11-2）Optical pathways (11-1) and displacement (11-2) of visual attraction points along the waterfront path

光流軌跡可從分布方位、運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)兩方面解讀，同時(shí)結(jié)合路徑曲折形態(tài)探討路徑與景物布局的關(guān)系。首先，分布方位可主要?jiǎng)澐譃?類(lèi)，明瑟樓光流軌跡集中于視野的上方；可亭、曲谿樓、水幢在視平行線(xiàn)區(qū)域依次分布，其中可亭基本位于視覺(jué)中心點(diǎn)。視覺(jué)對(duì)象光流軌跡的分布方位受空間高度、視深度共同作用，空間高度越低、視距越遠(yuǎn)的對(duì)象軌跡越貼近視平線(xiàn)區(qū)域分布。其次，以可亭、曲谿樓、水幢為一組，結(jié)合路徑方向，其運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)呈現(xiàn)的規(guī)律為：當(dāng)視點(diǎn)行進(jìn)方向與視覺(jué)對(duì)象空間夾角較小時(shí)，其運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)較弱，通常情況下作為固定視覺(jué)對(duì)象，起到視覺(jué)引導(dǎo)作用（如可亭與路段P1-P2、P3-P4）；行進(jìn)方向與視覺(jué)對(duì)象夾角較大時(shí)，運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)明顯，易在行進(jìn)過(guò)程中成為視覺(jué)吸引點(diǎn)（如水幢和路段P1-P2、P3-P4）。

焦點(diǎn)視覺(jué)對(duì)象在不同路段的光流位移大小如圖11-2所示。視覺(jué)對(duì)象的光流位移越大帶給人的運(yùn)動(dòng)感知越強(qiáng)，反之則作為相對(duì)靜態(tài)的對(duì)象被感知。首先，明瑟樓檐角在前3段路徑中的光流位移較大，且其主要分布在視域的上方邊緣，起著增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)感知的作用；水幢在路段P1-P2光流位移較大，且分布在視平線(xiàn)區(qū)域，有可能成為視覺(jué)吸引點(diǎn)。其次，可亭與曲谿樓檐角的光流位移整體較小，作為相對(duì)靜態(tài)的觀(guān)賞對(duì)象。最后，不同視覺(jué)對(duì)象（如可亭、水幢）的光流位移峰值交替出現(xiàn)，反映出路徑方向轉(zhuǎn)折導(dǎo)致的潛在視覺(jué)吸引點(diǎn)交替變化，使園林游觀(guān)體驗(yàn)具有鮮明的節(jié)奏性變化特征。

4.3 環(huán)境視覺(jué)界面光流解析

環(huán)境界面作為環(huán)境視覺(jué)信息被觀(guān)察者接收，作用于身體運(yùn)動(dòng)感知與整體空間印象。通過(guò)光流投影解析不同屬性環(huán)境界面的光學(xué)性流動(dòng)，圖12為建筑、水面、荷花組團(tuán)界面的擴(kuò)張與收縮程度。

12 濱水路徑環(huán)境界面擴(kuò)張及收縮程度Expansion and contraction of environmental interface along the waterfront path

單一環(huán)境界面擴(kuò)張與收縮邊界的位移間差異，反映了游觀(guān)體驗(yàn)過(guò)程中界面展開(kāi)與收縮形式，視覺(jué)信息變化的快慢程度在一定程度上體現(xiàn)出其對(duì)體驗(yàn)者運(yùn)動(dòng)感知的作用強(qiáng)度。以建筑（明瑟樓）界面為例，在路段P1-P2、P2-P3中，其光流軌跡分布于行進(jìn)方向的右側(cè)，在圍繞建筑移動(dòng)過(guò)程中交替呈現(xiàn)急劇的收縮與擴(kuò)張的視野變化趨勢(shì)；在路段P3-P4中，建筑界面分布于視野后方呈均勻收縮態(tài)勢(shì)。路段P4-P5中則僅有少量視覺(jué)信息的變化，對(duì)運(yùn)動(dòng)感知的作用較弱。結(jié)合界面信息變化與路徑形態(tài)分析，設(shè)置曲折路徑可增加移動(dòng)過(guò)程中視覺(jué)界面分布方位、收縮程度的動(dòng)態(tài)變化。

多個(gè)環(huán)境界面間光流位移差異的疊加分析，可用于解析由運(yùn)動(dòng)引發(fā)的組景要素間動(dòng)態(tài)空間效果。以水面與荷花組團(tuán)為例，因視距不同，界面組團(tuán)間呈現(xiàn)光流位移的差異：1）路段P1-P2、P3-P4使得豎向分布的荷花組團(tuán)間距增加水面展開(kāi)，增強(qiáng)了南北空間進(jìn)深感；2）路段P2-P3、P4-P5中，水面、荷花組團(tuán)界面位于光流投影中的不同“軌道”，視點(diǎn)運(yùn)動(dòng)（東西向）使得組團(tuán)間平行錯(cuò)動(dòng)，產(chǎn)生空間錯(cuò)位移動(dòng)的效果。傳統(tǒng)造園中設(shè)置的多層次視覺(jué)界面，利用前、中、后景的運(yùn)動(dòng)視差效應(yīng)產(chǎn)生園林空間深度的不確定性、動(dòng)態(tài)性感知。

同時(shí)，界面間相互遮擋時(shí)，同一光流軌道中相鄰界面邊界間的遮掩與顯現(xiàn)效應(yīng)，導(dǎo)致游觀(guān)體驗(yàn)過(guò)程中視覺(jué)信息更新。如園林中水面邊界多由其他屬性界面的遮掩邊界圍合而成，視點(diǎn)移動(dòng)過(guò)程中伴隨新信息出現(xiàn)與舊信息消失，故水面呈現(xiàn)出不確定性、模糊性與動(dòng)態(tài)性的特征。

5 總結(jié)與展望

本研究在全天球環(huán)境視覺(jué)信息記述法的基礎(chǔ)上，結(jié)合全景投影類(lèi)型、圖形特征及投影變換等技術(shù)，為環(huán)境視覺(jué)信息的光學(xué)性流動(dòng)提供二維可視化圖示、定量化分析手段，對(duì)視點(diǎn)移動(dòng)過(guò)程中環(huán)境視信息的動(dòng)態(tài)變化做補(bǔ)充研究。本研究提出的全景投影分析方法，可為闡釋園林游觀(guān)體驗(yàn)提供新視角。相對(duì)三維空間的分析，二維投影圖像在圖像校準(zhǔn)、光流位移測(cè)度等實(shí)際操作方面具有優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)也存在與人們常規(guī)認(rèn)知方式間的差異，不利于對(duì)分析結(jié)果的直觀(guān)表達(dá)與理解。

本研究的測(cè)度分析方法旨在“投石問(wèn)路”，通過(guò)光流位移和光流軌跡概念的提出，定量化、可視化研究動(dòng)態(tài)視覺(jué)信息。以留園作為案例分析，一定程度上體現(xiàn)了全景光流解析在實(shí)證研究中的可行性，但在分析對(duì)象的選取、數(shù)據(jù)的精細(xì)程度以及分析結(jié)果的討論等方面存在局限。在后續(xù)的研究中將結(jié)合既有的理論基礎(chǔ)，增加路徑長(zhǎng)度、樣本數(shù)量和典型案例間的橫向比較，對(duì)園林游觀(guān)體驗(yàn)機(jī)制做進(jìn)一步的討論。

本研究從光學(xué)性流動(dòng)入手探索誘發(fā)運(yùn)動(dòng)視覺(jué)的動(dòng)因，對(duì)于光學(xué)性遮掩與顯現(xiàn)、運(yùn)動(dòng)視差等游觀(guān)體驗(yàn)現(xiàn)象與認(rèn)知機(jī)制的分析方法將在后續(xù)研究做進(jìn)一步討論。同時(shí)，本研究側(cè)重于環(huán)境視覺(jué)信息的記述與測(cè)度，未涉及體驗(yàn)者知覺(jué)感受與心理行為等因素的影響。在未來(lái)的研究中將結(jié)合眼動(dòng)追蹤、腦電波、心電等生理檢測(cè)技術(shù)，對(duì)動(dòng)態(tài)環(huán)境視信息與主觀(guān)認(rèn)知行為之間的潛在關(guān)聯(lián)性進(jìn)行探討。

注釋(Notes)：

① 馮紀(jì)忠對(duì)空間視覺(jué)界面的定義：“如果從一個(gè)視點(diǎn)掃視周?chē)?，那么看到的連續(xù)畫(huà)面構(gòu)成視點(diǎn)所在空間的視覺(jué)界面，這里稱(chēng)為界面者當(dāng)然包括天地二面在內(nèi)……”（詳見(jiàn)參考文獻(xiàn)[10]）。

② 本研究所指的動(dòng)態(tài)視覺(jué)信息為詹姆斯·吉布森的視覺(jué)生態(tài)學(xué)理論中的運(yùn)動(dòng)視知覺(jué)，包含光學(xué)性流動(dòng)（optical flow）、運(yùn)動(dòng)視差（motion parallax）、光學(xué)遮掩與顯現(xiàn)（optical occlusion and disocclusion）。

③ 二維圖像（平面、透視圖等）作為分析運(yùn)動(dòng)體驗(yàn)的媒介存在一定弊端：其無(wú)法呈現(xiàn)完整的、三維的環(huán)境視覺(jué)信息，且無(wú)法呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)視覺(jué)信息。這為準(zhǔn)確、量化地分析動(dòng)態(tài)環(huán)境視覺(jué)信息帶來(lái)不便。

④ 全景相機(jī)采集、存儲(chǔ)圖像多為正射投影圖，洞穴式自動(dòng)虛擬環(huán)境（CAVE）應(yīng)用中多為立方體投影。現(xiàn)有的環(huán)境視覺(jué)信息記述法多以等距圓柱投影作為靜態(tài)視覺(jué)信息（如環(huán)境構(gòu)成要素可視域）的二維分析媒介。

圖表來(lái)源(Sources of Figures and Tables)：

圖1由作者根據(jù)參考文獻(xiàn)[27]改繪，圖2、4～12由作者繪制，圖3由作者根據(jù)參考文獻(xiàn)[20]改繪；表1由作者根據(jù)參考文獻(xiàn)[14-24]改繪；表2由作者根據(jù)參考文獻(xiàn)[25]改繪；表3由作者根據(jù)參考文獻(xiàn)[10-11, 28-35]改繪。