李凱夫：論木材對室內居住環境的影響（一）

編者按：

對於紅木傢俱行業而言，木材是其存在和發展的基礎。木材對人們居住的環境又有着怎樣的影響？爲此，《品牌紅木》雜誌特邀全聯藝術紅木傢俱專業委員會專家顧問、華南農業大學博士生導師李凱夫結合40多年研究成果，於本刊刊登連載《論木材對室內居住環境的影響》，從木材室內居住的視覺特性、觸覺特性、聽覺特性，以及木材室內調節特性、木材的生物體調節特性等幾個方面闡述木材對室內居住環境的影響。

木材，汲取天地靈氣，孕育天然材性；吸收日月精華，賦予美妙功能；積澱不竭精氣，彰顯保健神韻。圖1形象描繪了樹木生長的機制，樹木全身是寶，木材具有優良的室內環境調節功能。

圖2形象描繪了木材細胞生長的機制，木材實體是有衆多細胞構成，細胞種類很多，形狀各異，擔負着各自功能，細胞壁的構造十分完美，形成了理想結構與特性，製作室內地板時發揮的效能與作用，是其它材料無法比擬的。

木材擁有親切、溫暖的材質感，保留了木材天然樸素的本質，這些正是人們對居室最爲需要的情感表達。人們在室內活動與休息時間約佔一生的2/3，室內環境的居住特性直接影響着人們的生活質量與健康。實木構築出親切、自然、舒適的室內空間。

木材具有大自然賦予它的獨特屬性，成爲人們十分喜愛的室內裝飾與傢俱材料，人類自古以來就喜歡用木材來裝飾室內，從而提高居住環境的舒適性。木材有豐富的種類可供人們選擇（見圖3），木材營造的優良室內居住環境舒適性正是人們選擇木材緣由所在。

如果將木材的花紋對應於視覺，木材所散發氣味對應於嗅覺，木材表面肌理對應於觸覺，人體與木材接觸時所發出的聲音設定爲聽覺，那麼人們在感知木材的時候就會相應的產生視覺感、觸覺感、嗅覺感、聽覺感。主觀地加入來自於自身的記憶與經驗，隨之產生心靈感應，進而完成人們對木材的綜合性感知。長久以來，木材因其獨特優良的特性和舒適性，被廣泛應用於地面鋪設中，構成了室內空間的溫暖與親切的氛圍，給人以自然、親切、舒適、健康的感受（見圖4）。

日本的喬治中島對樹木懷有一種敬仰甚至是崇拜的情感，他對木材的研究已經到了出神入化的境界。在他的《樹的靈魂——一位碩士木匠的思考》一書裏，把木材比喻成宇宙自然的生命象徵，他使用的鋸子、刨子成了一種探索與修煉的學習工具，他的一生，成爲一種無盡的木材禪修。

在居室中，人的眼睛、耳朵、皮膚、鼻子都可以感受空間的形式、色彩、聲音、觸感和氣味，這是在用身體的全部來感知居室空間。對室內空間的諸多現象進行潛意識的分析，以視覺爲中心，聽覺、嗅覺、觸覺、冷暖感等記憶和經驗都會參與到其中。

根據被使用材料的性質差異，通過身體的知覺系統對材料質地、表面、花紋所形成的感覺、感受被稱之爲材質感。材質感在相當程度上會左右所產生的空間心理效果。圖5展示出人們接觸木材所獲得的幸福場面，這種感受會影響人們的情緒，看到這張圖片會激起使用木材的慾望。

木材科學工作者爲了進一步量化評價室內裝飾材料的微環境學特性，採用層次分析法（analytic hierarchy process，AHP），從生理舒適、心理滿足和室內環境調節這3個方面構建了層次分析模型，計算了評價指標相應的權重值，對27種室內裝飾材料的微環境學特性進行了評價與歸類。考慮到材料的微環境學特性對人和環境的相互影響，不僅需要從對人體的生理舒適與心理滿足兩個方面進行評定，還需要從室內環境調節角度進行評定。研究者將室內裝飾材料的視覺特性、聲學特性、觸覺特性和嗅覺特性作爲受生理舒適與心理滿足支配的三級指標，將環境調節所支配的三級指標確定爲對室內物理微環境和對生物體的調節。層次分析法研究結果表明，27種室內裝飾材料的微環境學特性綜合得分順序依次爲：紫檀>紅松>水曲柳>樟子鬆>雲杉>落葉松>胡桃木>冷杉>櫟木>白樺>薄木/單板>陶瓷>大理石>花崗石>竹木複合板>木塑複合材料>塑料>無機凝膠材料>金屬>玻璃>石膏刨花板>木材金屬複合材>膠合板>水泥刨花板>細木工板>中密度纖維板>刨花板。

總體看來，實木類材料的微環境學特性整體上優於其他室內裝飾材料。研究結果告訴人們，木材具有一些其他材料無法比擬的微環境學特性，使其在營造溫馨舒適的人居環境及促進人體心理、生理健康方面相比其他材料存在較大優勢。

木材的視覺特性是多方面因素在人眼中的綜合反映，總體反映了木材的美感、質感、價值感與實用感。視覺材質感是指通過眼睛觀看與觀察材料的表面，可以得到對材料質感的感知。木材具有自然美麗的紋理與柔和溫暖的視覺感受，在木材的視覺材質感中，以色相、反射、吸收、木材紋理等最爲重要。人們習慣於用顏色的三屬性即明度、色調、色飽和度來描述木材的材色。

明度

明度表示人眼對物體明暗度的感覺。木材的視覺心理量與木材材色物理量有着密切的關係，隨着木材明度值的升高，人們心中明快、素雅、輕鬆的感覺增強。明度高的木材，如白樺、雲杉、櫸木、楓木等，使人感到明快、華麗、整潔、高雅和舒暢；明度低的木材，如紅豆杉、紫檀、黑胡桃等，使人有深沉、穩重、肅雅之感，說明了木材明度值的改變對人心理感覺產生的影響。木材常用的木材表面明度值主要分佈在5～8之間，符合人們視覺心理的“自然”、“舒暢”、“親切”要求。

色調

色調錶示人們區分顏色類別、品種的感覺（如紅、橙、黃、綠等）。色調有五個主色調：紅、黃、綠、藍、紫；有五個中間色調：黃紅、綠黃、藍綠、紫藍、紅紫。從圖6可見，木材色調值主要分佈在2.5Y～9.0R（淺橙黃～灰褐色），以5YR～10YR（橙黃色）居多，針葉樹木材的材色偏重於明度較高的橙黃色和淺黃白色，闊葉樹木材的材色測量值則分佈在一個較寬的空間範圍內。

從圖8可見，“溫暖”心理量與木材的色調值之間具有較強的正相關關係。木材色調與視覺心理量“溫暖感”之間有一定的關係。用主觀評價的方法測得木材色調與視覺心理量“溫暖感”之間的關係如圖7所示，圖7中縱座標軸爲“溫暖感”，隨着木材色調值的增加，溫暖感增強，表明了材色中屬暖色調的紅、黃、橙黃系能給人以溫暖之感。

色飽和度

色飽和度是表示木材顏色的純潔程度和濃淡程度，其數值常與一些表示材料品質特性的詞聯繫在一起。色飽和度值高的木材，給人以華麗、刺激之感；色飽和度值低的木材，給人以素雅、質樸和沉靜的感覺。木材常用的木材色飽和度值主要分佈在3～6之間（見圖8）。

木材紋理

木材表面紋理是木材天然形成的圖案。通常木材的橫切面上呈現同心圓狀花紋，徑切面上呈現平行的帶荊條形花紋，弦切面上呈現拋物線狀花紋。木材表面上這些互不交叉、平行條形花紋構成的圖案，給人以流暢、井然、輕鬆、自如的感覺。

木材表面紋理（木紋）是天然生成的圖案，它是由生長輪、導管（或管胞）、木射線、軸向薄壁組織等相互交織，且因其各向異性而當切削時在不同切面呈現出的不同圖案。木紋給人以良好感覺的原因可以總結如下：

（1）在色度學上，絕大多數樹種木材表面紋理的顏色都在YR（橙）色系內，呈暖色，是產生“溫暖”視覺感的重要原因（見圖7），給人以親切、舒適、自然之感。

（2）在圖形學上，木紋是由一些平行但不等間距的線條構成的，給人以流暢、井然、輕鬆、自如的感覺；而且木紋圖案又受生長量、年代、氣候、立地條件、樹種、木材部位等因素的影響，木材的生長輪寬度和顏色深淺呈現出漲落起伏的變化形式，這種週期中蘊藏變化的圖案，充分體現了造型規律中變化與統一的規律，賦予了木材以華麗、優美、自然、親切等視覺心理感覺。

（3）在生理學上，木材紋理的變化節律暗合了人體生物鐘漲落節律。從圖9可見，木材橫切面所呈現的黑度功率譜密度符合1/f分佈方式。關於木材紋理與人心理感覺的研究主要集中在材料學科領域，日本學者武者利光發現木材徑切面和絃切面紋理也屬於l/f型漲落譜，l/f型漲落譜是將漲落按時間的變化函數用諧波來進行分解，即用各種頻率的諧波成分的強度來表現漲落現象的特性，得出頻譜密度，再按頻譜密度和頻率之間的關係進行分類得出的。木紋的漲落譜符合l/f型頻譜，與人體生物鐘漲落的節律分佈方式相同。這種漲落譜型的結果是，當人們視覺感受到具有l/f型漲落的圖形時，便會有自然、親切之感，有某種美的享受（許多音樂就是採用這種節律，這也是人們在很多其他材料上仿製木紋的主要原因）。

圖9

目前，學者們正在運用計算機視覺與數字圖像處理的知識，對木材表面紋理進行定量化描述和分析，探求與視覺心理量積極相關的木材表面紋理特徵參數，嘗試運用特徵參數預測紋理的視覺心理效果，指導木材的應用，取得了一些積極的進展。從圖10可見，人類心臟跳動的譜密度符合1/f型漲落譜。

圖11是人類心臟跳動間隔的平行線圖案，圖12是具有1/f型漲落譜的縱向條紋圖案的不同木材表面，對比圖11與圖12分析可知，人類心臟跳動間隔的平行線圖案與木材表面紋理構築的圖案相近，當人們看到圖12中的圖案時，就會產生自然、親切之感。

從圖13可見，等間隔有序的條紋位於十分強的人工雕鑿感處；亂數條紋雖然位於自然感一側，但是舒適性差些；1/f型漲落譜條紋圖案自然感強，舒適性好。當人們看見具有1/f型漲落譜條紋的木材表面時，會產生自然、舒適之感，這正是其它人造材料無法仿製與模擬的天造圖案，這也是人們喜愛實木製品的緣由之一。

從圖14可見，人類α腦電波頻率漲落的譜密度分佈在精神穩定時符合1/f型漲落譜，對比圖13分析可知，木材色調、紋理、年輪間隔的這種1/f型漲落譜分佈形式與人的生理指標1/f型漲落譜分佈形式均相吻合，給人以“運動的”、“生命的”韻律感及“和諧的”、“流暢的”自然感。

人眼感到舒服的反射率爲40%-60%。木材對光的反射柔和，符合人眼對光反射率的生理舒服度要求。木材較柔和的光澤特性源於木材獨特的微觀構造。目前市場出現的木材的仿製品，代替不了木材真實的木材表面效果。爲了增強木材裝飾效果和耐用性，塗飾是必要的。塗飾對木材具有一定的保護性和裝飾效果，透明塗飾可提高木材的光澤度，使光滑感增強；增強木材紋理的對比度，使紋理線條表現得更清晰、更具動感和美感。從圖15、圖16、圖17對比分析可知，與紋理平行和垂直方向的反射特性差異很大，能夠清楚地觀察到散射的各向異性。層內反射成分的反射特性呈擴散狀，尤其在與紋理垂直方向呈均等近球面擴散狀。

木材是多孔性材料，木材表面是由無數個微小的細胞構成，細胞切斷後就是無數個微小的凹面鏡，在光線的照射下，木材具有各向異性的內層反射現象，會呈漫反射或吸收部分光線，這樣不但會使令人眩暈的光線變得柔和，而且凹面鏡內反射的光澤還有着絲綢表面的視覺效果。光澤高且光滑的木材，硬、冷的感覺較強，冷暖感的相關性略差一些；當光澤度曲線平滑時，溫暖感就強一些，由此可知，溫暖感不但與顏色有關，而且也與光澤度有關。

從圖18可見，不同材料與光入射角度，產生的光澤值不同，木材具有獨特的微觀構造，木材是多孔性材料，木材表面是由無數個微小的細胞構成，細胞切斷後就是無數個微小的凹面鏡，在光線的照射下，木材具有各向異性的內層反射現象，會呈漫反射或吸收部分光線，這樣不但會使令人眩暈的光線變得柔和，而且凹面鏡內反射的光澤還有着絲綢表面的視覺效果。光澤的最大峯值都出現在反射角爲60°時，但不同材料的波峯大小有很大差別。人眼感到舒服的反射率爲40%～60%。

木材給人視覺上的和諧感，不僅僅是其柔和的反射特性，更重要的是因爲木材可以吸收陽光中的紫外線（380nm以下），減輕紫外線對人體的危害；同時木材又能反射紅外線（780nm以上），這一點也是木材使人產生溫馨感的直接原因之一。紫外線（330nm以下）；紅外線（780nm以上）是肉眼看不見的。強紫外線刺激人眼會產生雪盲病；人體皮膚對紫外線的敏感程度高於眼睛。

從圖19可見，木材可以吸收陽光中的紫外線，減輕紫外線對人體的危害；同時木材又能反射紅外線，這一點與人對木材有溫暖感有直接聯繫。

從圖19可見透明塗飾對木材視覺特性的影響規律。塗飾對木材具有一定的保護和裝飾效果，不透明塗飾會掩蓋木材的視覺效果，而透明塗飾則可提高木材的光澤度，使光滑感增強；增強木材紋理的對比度，使紋理線條表現得更清晰、更具動感和美感。但是，塗飾會減弱木材的溫暖感，減弱木材表面的柔和光感效果，從而降低了木材的質感，並且由於清漆本身都不同程度地帶有顏色，塗在木材表面也會使木材顏色變深。（李凱夫/文）