短时环境音乐对光照色调知觉与认知效应的影响：一项亮度匹配研究

《Color Research & Application》：Does Short-Term Ambient Music Modify Perceptual and Cognitive Effects of Lighting Hue? A Brightness-Controlled Study

　　

环境因素（如照明颜色和音乐）能够塑造认知、视觉感知以及室内环境的情绪评价。已有研究表明，音乐对认知过程可能产生支持性或干扰性影响。尽管以往研究探讨了人们对彩色照明和多感觉条件的心理反应，但不同色调之间的比较常因色度亮度差异而产生混淆，从而限制了对色度本身效应的归因。本研究假设，无歌词的古典音乐能够改善认知表现和主观评价，并且光照色调会产生跨模态影响。为此，研究人员开展了一项实验室研究，在匹配色度亮度的条件下考察光照色调对短时知觉、情绪和认知反应的影响，并检验同步播放的环境音乐是否会调节这些反应。研究采用被试内设计，29名参与者在有音乐和无音乐（D大调，74 BPM）两种条件下，分别接受白色、蓝色、红色或绿色照明。在短暂适应期后，参与者使用九点量表对办公室的视觉外观（清晰度、亮度、复杂度、愉悦度和兴趣）及其情绪状态（快乐、警觉、唤醒、专注和舒适）进行评分，随后完成1分钟的瑞文渐进矩阵任务。线性混合效应分析显示光照色调具有稳健效应。具体而言，白色照明在视觉清晰度、亮度、快乐感和专注度方面得分最高；红色照明的视觉复杂度评分最高；白色和蓝色照明在舒适度和愉悦度方面得分最高。至关重要的是，未观察到色调与音乐之间的显著交互作用，且在短暂任务窗口内认知表现未因照明或音乐条件而有所不同。这些结果表明，在色度亮度受控的条件下，色调在塑造即时知觉和情感评价方面发挥主要作用，而所测试的音乐条件影响甚微。研究结论仅限于短时实验室暴露和单一听觉刺激，因此未来研究应考察更长的适应时间、更广泛的听觉条件、额外的光谱变量以及更具生态效度的任务。

**研究背景与问题**

人类感知与认知受多种感觉输入交互作用的影响，其中颜色和音乐尤为突出。以往研究多孤立考察二者对情绪、注意力和认知表现的影响，但现实环境——尤其是零售和娱乐场所——中，照明与音乐常同时存在并可能产生相互依赖的效应，因此有必要理解其联合作用。在照明研究领域，色度（色调与饱和度）和光量（照度或亮度）被视为驱动人类反应的主要因素，二者的根本属性均源于光源的光谱功率分布（spectral power distribution, SPD）。照明光谱不仅能支持视觉功能，还能直接影响情绪反应，例如蓝光暴露与大脑颞叶声音区域和海马对情绪性声音刺激的反应增强有关。然而，以往多数研究使用峰值在440至470 nm的单色蓝光或富蓝白光，或超过1000 lx甚至达7000 lx的强光条件，在色调间比较时往往因未考虑亥姆霍兹-科尔劳施（Helmholtz–Kohlrausch, HK）效应——即高饱和颜色看起来比其亮度值更亮——而导致色度亮度差异混淆，限制了对色调本身效应的归因。在听觉方面，音乐调式和速度可显著调节情绪和注意力，无歌词的古典音乐（如大调、较慢速度的乐曲）被认为能避免语言相关的语义分心和认知负荷，从而支持放松和认知加工。然而，以往跨模态研究大多局限于白光条件、未充分量化照明特性，或错误地使用照度来预测彩色照明的视亮度，无法真正揭示多感觉整合效应。为此，本研究在严格匹配色度亮度的条件下，考察光照色调对短时知觉、情绪和认知反应的影响，并检验同步播放的环境音乐是否调节这些反应，以期在方法上为文献提供实证清晰度。

**研究方法概述**

研究采用被试内设计，共招募29名年龄介于18至73岁（中位数23岁）的参与者，通过滚雪球抽样、口头传播和校园周边传单招募。实验在配备遮光窗帘的中性色办公室（3.35 m × 2.85 m × 3.5 m）内进行，使用六盏商用四原色LED灯具（Phillips Hue智能100 W A21灯泡）生成红、蓝、绿、白四种照明条件，利用专门量化HK效应的指标（Q_HK）匹配各条件的色度亮度，并采用分光辐射度计和光度计测量光谱功率分布、亮度和照度。音乐刺激选用法国作曲家儒勒·马斯内（Jules Massenet）歌剧《泰伊思》间奏曲《沉思》（小提琴与钢琴版，D大调，74 BPM），通过便携蓝牙音箱播放，并有/无音乐条件进行平衡。心理评价包括视觉外观（清晰度、亮度、复杂度、愉悦度、兴趣）和情绪状态（快乐、警觉、唤醒、专注、舒适）共十个九点量表项目；认知任务采用瑞文渐进矩阵（Raven's Progressive Matrices）的六道题目，限时1分钟。每名参与者在每种照明条件下先进行3分钟色适应，然后完成主观评价和认知测试。统计分析采用线性混合效应模型（linear mixed-effects models, LMMs）和广义线性混合效应模型，并应用Benjamini-Hochberg错误发现率（BH-FDR）校正和Holm校正进行多重比较。

**研究结果**

**4.1 主观反应**

经BH-FDR校正后，光照色调对十项主观指标中的七项（清晰度、亮度、复杂度、愉悦度、快乐感、专注度、舒适度）影响显著，而对兴趣、唤醒和警觉性无显著影响。

**4.1.1 视觉外观**

线性混合效应模型显示，色调显著影响视觉清晰度（F(3,223) = 22.69, p < 0.001, η_p² ≈ 0.234）、亮度（F(3,223) = 10.89, p < 0.001, η_p² ≈ 0.128）、复杂度（F(3,223) = 14.34, p < 0.001, η_p² ≈ 0.162）和愉悦度（F(3,223) = 7.71, p < 0.001, η_p² ≈ 0.094），但对兴趣无显著影响（p = 0.088）。音乐对清晰度、亮度、复杂度和愉悦度均无显著影响（所有p > 0.17），色调与音乐的交互作用在所有视觉外观项目上均不显著（所有p > 0.35），表明色调效应不依赖于音乐是否存在。事后比较（剔除白色条件后）表明，在纯彩色条件下色调主效应仍显著（如清晰度，F(2,167) = 5.53, p = 0.0047）。具体而言，白色照明清晰度评分最高，蓝色居中，红色和绿色最低；白色照明亮度评分显著高于三种彩色照明，而三种彩色照明之间无显著差异；红色照明复杂度评分最高，白色最低；白色和蓝色照明愉悦度评分显著高于红色和绿色。

**4.1.2 情绪状态**

色调显著影响快乐感（F(3,221) = 3.99, p = 0.009, η_p² ≈ 0.051）、专注度（F(3,218) = 6.33, p = 0.0004, η_p² ≈ 0.080）和舒适度（F(3,223) = 9.65, p < 0.0001, η_p² ≈ 0.115），但色调对唤醒和警觉性无显著影响。音乐对警觉性有轻微主效应（F(1,217) = 4.04, p = 0.046），有音乐时警觉性评分略有提高；所有情绪项目的色调×音乐交互均不显著。事后比较显示：白色照明快乐感评分最高，蓝色评分高于红色；白色照明专注度评分最高，蓝色高于红色；白色和蓝色照明舒适度评分最高且无显著差异，二者均显著高于绿色，绿色又显著高于红色。

**4.2 认知反应**

广义线性混合效应模型显示，认知任务正确数（二项分布）和尝试数（泊松分布）在音乐、色调及其交互作用上均无显著差异（正确数所有p ≥ 0.42，尝试数所有p ≥ 0.90）。对应的几率比和比率比均接近1.0，95%置信区间跨越1.0，表明在1分钟的短时任务窗口内，音乐或照明色调均未对认知表现产生可检测的影响。

**讨论与结论**

本研究表明，在色度亮度匹配的条件下，光照色调本身就能强烈影响视觉外观和部分情绪状态，白色照明在清晰度、舒适度和专注度方面表现最佳；而所测试的D大调、74 BPM环境音乐几乎没有附加效应，仅对警觉性有轻微提升，且不改变色调的作用方向。这与视觉输入在空间评价中的首要地位一致——色调和光谱组成直接影响表面外观、对比感知和视觉舒适度，在短时暴露中可被观察者直接获取。音乐交互缺失可能归因于听觉刺激的知觉显著性较弱，以及所选音乐仅包含单一调式和速度。认知表现不受照明或音乐影响，但1分钟任务分辨力有限，应保守解读为在短时暴露和单一任务需求下未出现可测量的认知变化，而非照明或音乐不具备认知相关性。

研究结论指出，在匹配色度亮度条件下，色调是主观视觉和情感评价的主要驱动因素，环境音乐在短时暴露中附加值有限。对于建筑照明实践，优先采用中性白光设置（约3000至6000 K，Duv介于?0.01至0.01之间）可能是提升感知清晰度、舒适度和专注度的实用途径。未来研究应纳入更多音乐结构和速度、独立操纵照度和光谱成分、采集生理指标，并考察文化、年龄、情绪状态和神经多样性等调节变量，以得出更具应用价值的建议。