馬赫帶效應在繪畫中的應用
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摘要：“馬赫帶”效應是奧地利物理學家E.馬赫發(fā)現的一種明度對比的視錯覺效應，是人類本身具有的一種視覺機制，目前對于該現象的研究主要是在物理學、生物學、心理學、神經學等方面，藝術學領域的“馬赫帶”現象鮮少有學者觸碰。本文試分析“馬赫帶”在個別繪畫中的應用及其產生的審美效果，揭示了“馬赫帶”效應的研究對于藝術學領域的意義。
關鍵詞：馬赫帶；繪畫；月亮；烘托；明暗
一、什么是“馬赫帶”效應？
（一）“馬赫帶”的發(fā)現和基本概念
1868年奧地利物理學家E.馬赫發(fā)現的一種明度對比的視覺效應。它是指人們在明暗的邊界上，在亮區(qū)看到一條更亮的光帶，而在暗區(qū)看到一條更暗的暗帶。在日常生活中，當我們觀察自己在陽光下的影子時會發(fā)現陰影區(qū)與光明區(qū)交界處的那一部分出現了一種特異的條帶，這一條帶由一條更窄的明亮帶和一條更窄的黑暗帶合并而成，科學家用儀器測試這條邊緣的照明值，發(fā)現事實上并不存在這樣的亮線和暗線。也就是說，這是一種視錯覺，由這兩條帶子結合而成的半陰影區(qū)，就是“馬赫帶”1。上圖的左邊是暗區(qū)，右邊是亮區(qū)，中間是過渡區(qū)，請仔細觀察過渡區(qū)，可以看到一條亮線和一條暗線。下圖是用儀器實測上圖中的照明分布得到的結果，虛線是人感知到的亮度分布，亮度分布曲線上的峰和谷就是視覺產生的相應錯覺。由于不同區(qū)域的亮度的相互作用而產生明暗邊界處的對比，使我們更好地形成輪廓知覺。這種在圖形輪廓部分發(fā)生的主觀明度對比加強的現象，是一種主觀的邊緣對比效應。
（二）馬赫帶產生的原因
“馬赫帶”造成的特殊效應，與大腦細胞內的“興奮—抑制”作用有關：當光線刺激感受器時，它便產生放電活動，微弱的刺激產生低頻放電，強烈地刺激產生高頻放電。放電即興奮，興奮程度越高，主觀感受到的亮度就越高。但興奮作用又總伴隨著一種“抑制”作用：當某一感受器因受刺激而放電時，它就會“抑制”相鄰感受器的放電活動，反過來，它自身又受到別的單位的抑制。所以，“馬赫帶”的特殊效應則與“抑制—消除”現象有關。抑制力的大小一般取決于相互作用的單位之間的興奮水平和它們之間的距離。興奮程度越高、距離越小，抑制力就越大，反之則變小2。來自明暗交界處亮區(qū)一側的抑制大于來自暗區(qū)一側的抑制，因而使暗區(qū)的邊界顯得更暗；同樣，來自明暗交界處暗區(qū)一側的抑制小于亮區(qū)一側的抑制，因而使亮區(qū)的邊界顯得更亮。如圖3，物理上，這中間的方塊的明暗程度是一樣的，但它們鄰近的區(qū)域是不同的，被更亮的區(qū)域包圍的方塊顯得暗些，而被暗一些的區(qū)域包圍的方塊顯得亮些。從一物體表面感受到的主觀亮度受到該表面與周圍環(huán)境亮度之間相對關系的影響。兩個亮度本身不同的物體如果他們的背景有相對關系的話，看起來可以有相同的亮度；反之，兩個亮度本身相同的物體在適當的背景下看起來可以有不同的亮度。此時人們感知的亮度與物體亮度的絕對值無關。生理學對馬赫帶效應的解釋是：人類的視覺系統(tǒng)有增強邊緣對比度的機制。在外物中明和暗的變化，實則是內部神經系統(tǒng)各單位間相互作用的結果。馬赫帶不是由于刺激能量的實際分布，而是由于神經網絡對視覺信息進行加工的結果。它是人類本身具有的一種視覺機制。
目前對于“馬赫帶”現象的研究多數是在物理學、生物學、心理學、神經學等領域，實際上我們也可以發(fā)現“馬赫帶”效應也廣泛地出現在了藝術品中。英國畫家約瑟夫•賴特（1734—1797年）專畫機器、工廠、實驗室環(huán)境，被藝術史稱為“第一位去表現工業(yè)革命的職業(yè)畫家”，他喜歡繪制昏暗的環(huán)境，并用月光、火光等效果來渲染，創(chuàng)作了一系列表現科技和工業(yè)革命的作品，在他的“月光系列”作品中，可以發(fā)現他是有意識地表達這種光影對比效應，雖然他當時并不知道這種效應的名稱和原理（馬赫是1868年才對“馬赫帶”進行定義和研究的）。賴特在每一幅畫上都畫了一輪明月，在浮云的映襯下顯得格外皎潔明亮，他“月光系列”作品中的名作《磷的發(fā)現》，畫中的布朗德被磷燃燒所發(fā)出的耀眼光輝所震驚，與此形成對照的是背景中負責記錄的助手桌前微弱的燭光，以及頂部透過窗戶射進來的清冷的月光3。賴特的《氣泵實驗室》記錄了一個可怕的科學實驗：一位科學家正在演示氣泵的原理，一只鸚鵡在一個逐步被抽干空氣的玻璃箱中痛苦地垂死掙扎。人們圍坐在昏暗的房間里，借助桌面上的燈光，神情各異地看著科學家展示他的實驗，淡雅的月光從窗戶灑進屋內。對于大多數有宗教信仰的英國人士來說，觀看這樣的實驗無疑要經受良心上的拷問，但畫面中除了一位純真的小女孩不忍心看到鸚鵡遭此折磨而潸然落淚，其他的則神情冷漠或興致盎然。畫家利用明暗法使畫中人物的面部陰影的變化表現出立體感和層次感，畫面張弛有度，真切地展現了在科學和理性之光陰影下隱藏的殘酷，畫面右上方的圓月，是約瑟夫•賴特“月光系列”作品的標志，是無意中使用了“馬赫帶”起到襯托作用，產生了月光清冷淡雅的視覺效果4。烏克蘭風景畫家阿爾希普•伊凡諾維奇•庫茵芝的作品曾被俄羅斯大畫家列賓贊為“觸動觀眾心靈的詩”5，以他的《第聶伯河之夜》和《塔里亞峽谷月夜》為例，畫中都是明月當空的景象，在月亮與夜空交界的地方有兩條清晰的馬赫帶圓環(huán)，也就是亮環(huán)和暗環(huán)，馬赫帶的視錯覺效應使皎潔的皓月在黑夜的天穹背景中突顯出來，同樣使得皓月周邊的浮云從灰藍色的夜空中映襯出來。畫家還使用同樣的方法營造出了水波漣漪、浮光躍銀的美景。兩幅作品都洋溢著一種渺茫、曠遠和寧靜的氣氛，使觀者沉浸在如詩如夢的意境之中?！独子旰蟆肥菐煲鹬ピ?879年展出的作品，描繪了一望無垠的平原雨后的景色，該畫對草原的描繪不同于其他畫家，在天空與草地之間有一條分界線實際上形成了“馬赫帶”現象，天空（實際上是陰影區(qū)）接近分界線的部分有一條更暗的條帶，草地（實際上是光明區(qū)）接近分界線的部分有一條更亮的條帶，我們暫且不知庫茵芝在繪制作品的時候是否知道“馬赫帶現象”的存在，但他這種光影對比畫法確實更加“烘托”出了他所要表達的雷雨后萬物清新之態(tài)，一條“馬赫帶”——“言簡意賅”地直擊到觀賞者的心靈中。烘托”本是中國畫的一種技法名稱，即用墨水或淡彩在所要著重描繪的物體外部渲染襯托，使之更加明顯和突出。在中國傳統(tǒng)的水墨山水中，在畫紙上渲染一圈淡淡的陰影，中央留出一個圓表示月亮，立刻就出現了一輪皎潔的明月，盡管圓圈里的區(qū)域與淡墨陰影外的區(qū)域是一樣亮度的，但看起來內圓表示的月亮要更加明亮，這是“馬赫帶”利用了我們眼睛的“抑制—消除”所產生的效果。與中國畫一脈相承的中國陶瓷繪畫中也有“馬赫帶”現象的存在，比如青花瓷繪畫中，利用青花蹋染技法來表現蜀葵花瓣間的關系，各個區(qū)域形成了明顯的“馬赫帶”以突顯明暗對比關系和層次感；在陶瓷釉上新彩繪畫中，如圖10是新彩顏料在陶瓷釉上繪制的山水畫，月亮內圈的亮帶和外圈的暗帶渲染烘托出月景，明朗的亮環(huán)還會令月體內部顯得朦朧和詩意。另外，“馬赫帶”現象也體現在陶瓷雕刻技法中，比如一千多年前的宋代定窯白瓷，這種淺浮雕的花紋部分，并沒有施加任何特殊的色澤，整個瓷器表面施的是同一種釉色，花紋內部的區(qū)域也沒有打磨和修飾，但是紋飾看上去就是栩栩如生、飽滿具層次感。形成這種視覺效果的原理就在于花紋的輪廓線原是雕刻而成，其外側有一個坡度，這樣就使得輪廓線外側部分顯得暗一些，內側則顯得亮一些，無形中使輪廓線變成了一條“馬赫帶”，正是這樣一條特異的條帶，才將輪廓線之內的全部區(qū)域變得比外部明亮得多。如果把這一條帶（即輪廓線）設法遮蓋起來，內部和外部在明亮度方面的巨大差別便即刻消失。很明顯，正是這種對比效果，才使得紋飾中的花朵看上去從周圍背景中突出出來，成為一種立體感很強的，同真實花朵一樣生動的再現圖案6?！霸鹿庀盗小钡漠嬜鞲嬖V我們，符合人類視覺機制的繪畫技法往往可以取得令人愉快的審美體驗。比起西方藝術家筆下燦爛的月光，傳統(tǒng)東方藝術家筆下的月光則較為含蓄。前文提到中國畫中繪制月亮時，畫家們無意中使用了“馬赫帶”效應來烘托出月亮的皎潔與光輝，日本浮世繪受中國畫的影響，對繪畫技法也有所繼承和發(fā)展。以日本浮世繪大師葛飾北齋的《雪、月、花》為例，這幅畫描繪的是月下的淀川。雖沒有對光影的細致刻畫，但也別有一番韻味，淡淡的墨彩烘托出圓月的皎潔與靜謐，圓月隱于夜空之中，靜靜守護著河上或忙碌或休息的人們。在葛飾北齋其他的畫作中我們也能找到“馬赫帶”效應的蹤跡，在北齋的大部分風景畫如圖14中，采用了色調的過渡即“彩色馬赫帶”來表現天空、河流、山川等等，筆者認為這里的“馬赫帶”的使用表現了日本人對季節(jié)的敏感性，北齋捕捉了自然界的瞬息變化，注重容易被人們忽略的剎那，并強調這種瞬間感受的特殊性，所以北齋描繪的富士使人感到真實和親切7。葛飾北齋集眾家之長而后形成單純質樸的北齋風景畫，筆者認為，“馬赫帶”也逐漸隱約成為其質樸畫風的一個重要元素。另外，在新印象派喬治•修拉和保羅•西涅克的畫作中，筆者發(fā)現他們的作品當中也存在“馬赫帶”現象。1884年后，保羅•西涅克與喬治•修拉共同探索點彩畫法及其理論，修拉擅長用小筆細點整齊排列，而西涅克則用相當大的筆點，且筆法更大膽粗放。以修拉的《大碗島的星期天下午》和西涅克的《和諧時光》為例，我們發(fā)現，每一個人物和周圍的環(huán)境，畫家總是刻意地突出了一條亮帶或暗帶。修拉的《撲粉的年輕女子》中（圖17），十分明顯地使用了這種技法，比如女子的頭發(fā)屬于陰影區(qū)，接近外輪廓線的地方，畫家處理得比較暗，但接近頭發(fā)的背景墻區(qū)域，畫家卻做了提亮處理；同樣地，以光線投射的方向看，（對觀眾來說）左邊臉頰是陰暗區(qū)，所以旁邊的背景色做了提亮處理；再比如，手臂的陰影區(qū)旁邊的背景明亮，手臂亮區(qū)的背景陰暗，當觀察兩塊亮度不同的區(qū)域時，邊界處亮度對比加強，使輪廓表現得尤為明顯。筆者認為，在他們的畫作中，這樣一種“馬赫帶”的應用烘托出了一種具有理性秩序的美感，沒有動作夸張的人像，傳遞給觀者的只是寧靜的音樂性幻想和冷淡的詩意，讓觀賞者感受到一種愜意祥和之感。除了人物畫，保羅•西涅克在他擅長的的海港題材中，通過對“馬赫帶”的運用，來表現不同區(qū)域的明暗關系，呈現出另類的審美趣味，形成了一條“彩色馬赫帶”，結合西涅克特有的“點彩派”技法，色點幾乎無秩序地隨意放置到畫面上，產生出一種特殊的運動感。
三、研究“馬赫帶效應”對于藝術領域有何意義？
“馬赫帶”的特異功能，似乎有一種不可思議的魔力，影響著離它相當遠的大片區(qū)域，改變著與他相鄰的整個區(qū)域的形態(tài)。原來是一片光線分布均勻的區(qū)域，只要這種條帶出現，就會使它變成看上去完全不同的區(qū)域；而原來光線分布不同的兩片區(qū)域，當用這種條帶將其分割開時，又有可能變得似乎相同。滕守堯先生在他的《審美心理描述》中寫道：“‘馬赫帶’的奇異效應作用證明了藝術再現絕不是去照搬現實，只有通過實踐掌握人的內在直覺和心理規(guī)律，并按照這些規(guī)律創(chuàng)造出再現形象，才能夠談到藝術的再現。機械地照搬現實，不僅笨拙，而且會大大沖淡藝術形象的真實性和生動性8”。雖然目前藝術領域的“馬赫帶”鮮少有學者進行專門研究，但這種視覺機制確實經常出現在我們的生活中，如果能夠掌握“灰度馬赫帶”和“彩色馬赫帶”的機制和原理，那么對于藝術創(chuàng)作者、藝術鑒賞家、藝術批評家就會有更大的發(fā)揮空間。在過去，人們無法對“馬赫帶”效應進行定義和解釋，但我們的祖先在生產實踐中認識了這種效應并對其加以巧妙利用，相信在不久的將來，隨著藝術工作者對其不斷深入和成熟的研究，“馬赫帶”會為我們帶來更多更驚喜的審美體驗。
參考文獻：
[1]滕守堯.審美心理描述[M].中國社會科學出版社，1985.
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[4]鄧惠伯.葛飾北齋和他的富士風景版畫[J].世界美術，1981.07.02.
作者：沈莉萍 單位：上海大學上海電影學院