马赫带效应在绘画中的应用

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摘要：“马赫带”效应是奥地利物理学家E.马赫发现的一种明度对比的视错觉效应，是人类本身具有的一种视觉机制，目前对于该现象的研究主要是在物理学、生物学、心理学、神经学等方面，艺术学领域的“马赫带”现象鲜少有学者触碰。本文试分析“马赫带”在个别绘画中的应用及其产生的审美效果，揭示了“马赫带”效应的研究对于艺术学领域的意义。

关键词：马赫带；绘画；月亮；烘托；明暗

一、什么是“马赫带”效应？

（一）“马赫带”的发现和基本概念

1868年奥地利物理学家E.马赫发现的一种明度对比的视觉效应。它是指人们在明暗的边界上，在亮区看到一条更亮的光带，而在暗区看到一条更暗的暗带。在日常生活中，当我们观察自己在阳光下的影子时会发现阴影区与光明区交界处的那一部分出现了一种特异的条带，这一条带由一条更窄的明亮带和一条更窄的黑暗带合并而成，科学家用仪器测试这条边缘的照明值，发现事实上并不存在这样的亮线和暗线。也就是说，这是一种视错觉，由这两条带子结合而成的半阴影区，就是“马赫带”1。上图的左边是暗区，右边是亮区，中间是过渡区，请仔细观察过渡区，可以看到一条亮线和一条暗线。下图是用仪器实测上图中的照明分布得到的结果，虚线是人感知到的亮度分布，亮度分布曲线上的峰和谷就是视觉产生的相应错觉。由于不同区域的亮度的相互作用而产生明暗边界处的对比，使我们更好地形成轮廓知觉。这种在图形轮廓部分发生的主观明度对比加强的现象，是一种主观的边缘对比效应。

（二）马赫带产生的原因

“马赫带”造成的特殊效应，与大脑细胞内的“兴奋—抑制”作用有关：当光线刺激感受器时，它便产生放电活动，微弱的刺激产生低频放电，强烈地刺激产生高频放电。放电即兴奋，兴奋程度越高，主观感受到的亮度就越高。但兴奋作用又总伴随着一种“抑制”作用：当某一感受器因受刺激而放电时，它就会“抑制”相邻感受器的放电活动，反过来，它自身又受到别的单位的抑制。所以，“马赫带”的特殊效应则与“抑制—消除”现象有关。抑制力的大小一般取决于相互作用的单位之间的兴奋水平和它们之间的距离。兴奋程度越高、距离越小，抑制力就越大，反之则变小2。来自明暗交界处亮区一侧的抑制大于来自暗区一侧的抑制，因而使暗区的边界显得更暗；同样，来自明暗交界处暗区一侧的抑制小于亮区一侧的抑制，因而使亮区的边界显得更亮。如图3，物理上，这中间的方块的明暗程度是一样的，但它们邻近的区域是不同的，被更亮的区域包围的方块显得暗些，而被暗一些的区域包围的方块显得亮些。从一物体表面感受到的主观亮度受到该表面与周围环境亮度之间相对关系的影响。两个亮度本身不同的物体如果他们的背景有相对关系的话，看起来可以有相同的亮度；反之，两个亮度本身相同的物体在适当的背景下看起来可以有不同的亮度。此时人们感知的亮度与物体亮度的绝对值无关。生理学对马赫带效应的解释是：人类的视觉系统有增强边缘对比度的机制。在外物中明和暗的变化，实则是内部神经系统各单位间相互作用的结果。马赫带不是由于刺激能量的实际分布，而是由于神经网络对视觉信息进行加工的结果。它是人类本身具有的一种视觉机制。

二、“马赫带”效应在绘画作品中的应用

目前对于“马赫带”现象的研究多数是在物理学、生物学、心理学、神经学等领域，实际上我们也可以发现“马赫带”效应也广泛地出现在了艺术品中。英国画家约瑟夫•赖特（1734—1797年）专画机器、工厂、实验室环境，被艺术史称为“第一位去表现工业革命的职业画家”，他喜欢绘制昏暗的环境，并用月光、火光等效果来渲染，创作了一系列表现科技和工业革命的作品，在他的“月光系列”作品中，可以发现他是有意识地表达这种光影对比效应，虽然他当时并不知道这种效应的名称和原理（马赫是1868年才对“马赫带”进行定义和研究的）。赖特在每一幅画上都画了一轮明月，在浮云的映衬下显得格外皎洁明亮，他“月光系列”作品中的名作《磷的发现》，画中的布朗德被磷燃烧所发出的耀眼光辉所震惊，与此形成对照的是背景中负责记录的助手桌前微弱的烛光，以及顶部透过窗户射进来的清冷的月光3。赖特的《气泵实验室》记录了一个可怕的科学实验：一位科学家正在演示气泵的原理，一只鹦鹉在一个逐步被抽干空气的玻璃箱中痛苦地垂死挣扎。人们围坐在昏暗的房间里，借助桌面上的灯光，神情各异地看着科学家展示他的实验，淡雅的月光从窗户洒进屋内。对于大多数有宗教信仰的英国人士来说，观看这样的实验无疑要经受良心上的拷问，但画面中除了一位纯真的小女孩不忍心看到鹦鹉遭此折磨而潸然落泪，其他的则神情冷漠或兴致盎然。画家利用明暗法使画中人物的面部阴影的变化表现出立体感和层次感，画面张弛有度，真切地展现了在科学和理性之光阴影下隐藏的残酷，画面右上方的圆月，是约瑟夫•赖特“月光系列”作品的标志，是无意中使用了“马赫带”起到衬托作用，产生了月光清冷淡雅的视觉效果4。乌克兰风景画家阿尔希普•伊凡诺维奇•库茵芝的作品曾被俄罗斯大画家列宾赞为“触动观众心灵的诗”5，以他的《第聂伯河之夜》和《塔里亚峡谷月夜》为例，画中都是明月当空的景象，在月亮与夜空交界的地方有两条清晰的马赫带圆环，也就是亮环和暗环，马赫带的视错觉效应使皎洁的皓月在黑夜的天穹背景中突显出来，同样使得皓月周边的浮云从灰蓝色的夜空中映衬出来。画家还使用同样的方法营造出了水波涟漪、浮光跃银的美景。两幅作品都洋溢着一种渺茫、旷远和宁静的气氛，使观者沉浸在如诗如梦的意境之中。《雷雨后》是库茵芝在1879年展出的作品，描绘了一望无垠的平原雨后的景色，该画对草原的描绘不同于其他画家，在天空与草地之间有一条分界线实际上形成了“马赫带”现象，天空（实际上是阴影区）接近分界线的部分有一条更暗的条带，草地（实际上是光明区）接近分界线的部分有一条更亮的条带，我们暂且不知库茵芝在绘制作品的时候是否知道“马赫带现象”的存在，但他这种光影对比画法确实更加“烘托”出了他所要表达的雷雨后万物清新之态，一条“马赫带”——“言简意赅”地直击到观赏者的心灵中。烘托”本是中国画的一种技法名称，即用墨水或淡彩在所要着重描绘的物体外部渲染衬托，使之更加明显和突出。在中国传统的水墨山水中，在画纸上渲染一圈淡淡的阴影，中央留出一个圆表示月亮，立刻就出现了一轮皎洁的明月，尽管圆圈里的区域与淡墨阴影外的区域是一样亮度的，但看起来内圆表示的月亮要更加明亮，这是“马赫带”利用了我们眼睛的“抑制—消除”所产生的效果。与中国画一脉相承的中国陶瓷绘画中也有“马赫带”现象的存在，比如青花瓷绘画中，利用青花蹋染技法来表现蜀葵花瓣间的关系，各个区域形成了明显的“马赫带”以突显明暗对比关系和层次感；在陶瓷釉上新彩绘画中，如图10是新彩颜料在陶瓷釉上绘制的山水画，月亮内圈的亮带和外圈的暗带渲染烘托出月景，明朗的亮环还会令月体内部显得朦胧和诗意。另外，“马赫带”现象也体现在陶瓷雕刻技法中，比如一千多年前的宋代定窑白瓷，这种浅浮雕的花纹部分，并没有施加任何特殊的色泽，整个瓷器表面施的是同一种釉色，花纹内部的区域也没有打磨和修饰，但是纹饰看上去就是栩栩如生、饱满具层次感。形成这种视觉效果的原理就在于花纹的轮廓线原是雕刻而成，其外侧有一个坡度，这样就使得轮廓线外侧部分显得暗一些，内侧则显得亮一些，无形中使轮廓线变成了一条“马赫带”，正是这样一条特异的条带，才将轮廓线之内的全部区域变得比外部明亮得多。如果把这一条带（即轮廓线）设法遮盖起来，内部和外部在明亮度方面的巨大差别便即刻消失。很明显，正是这种对比效果，才使得纹饰中的花朵看上去从周围背景中突出出来，成为一种立体感很强的，同真实花朵一样生动的再现图案6。“月光系列”的画作告诉我们，符合人类视觉机制的绘画技法往往可以取得令人愉快的审美体验。比起西方艺术家笔下灿烂的月光，传统东方艺术家笔下的月光则较为含蓄。前文提到中国画中绘制月亮时，画家们无意中使用了“马赫带”效应来烘托出月亮的皎洁与光辉，日本浮世绘受中国画的影响，对绘画技法也有所继承和发展。以日本浮世绘大师葛饰北斋的《雪、月、花》为例，这幅画描绘的是月下的淀川。虽没有对光影的细致刻画，但也别有一番韵味，淡淡的墨彩烘托出圆月的皎洁与静谧，圆月隐于夜空之中，静静守护着河上或忙碌或休息的人们。在葛饰北斋其他的画作中我们也能找到“马赫带”效应的踪迹，在北斋的大部分风景画如图14中，采用了色调的过渡即“彩色马赫带”来表现天空、河流、山川等等，笔者认为这里的“马赫带”的使用表现了日本人对季节的敏感性，北斋捕捉了自然界的瞬息变化，注重容易被人们忽略的刹那，并强调这种瞬间感受的特殊性，所以北斋描绘的富士使人感到真实和亲切7。葛饰北斋集众家之长而后形成单纯质朴的北斋风景画，笔者认为，“马赫带”也逐渐隐约成为其质朴画风的一个重要元素。另外，在新印象派乔治•修拉和保罗•西涅克的画作中，笔者发现他们的作品当中也存在“马赫带”现象。1884年后，保罗•西涅克与乔治•修拉共同探索点彩画法及其理论，修拉擅长用小笔细点整齐排列，而西涅克则用相当大的笔点，且笔法更大胆粗放。以修拉的《大碗岛的星期天下午》和西涅克的《和谐时光》为例，我们发现，每一个人物和周围的环境，画家总是刻意地突出了一条亮带或暗带。修拉的《扑粉的年轻女子》中（图17），十分明显地使用了这种技法，比如女子的头发属于阴影区，接近外轮廓线的地方，画家处理得比较暗，但接近头发的背景墙区域，画家却做了提亮处理；同样地，以光线投射的方向看，（对观众来说）左边脸颊是阴暗区，所以旁边的背景色做了提亮处理；再比如，手臂的阴影区旁边的背景明亮，手臂亮区的背景阴暗，当观察两块亮度不同的区域时，边界处亮度对比加强，使轮廓表现得尤为明显。笔者认为，在他们的画作中，这样一种“马赫带”的应用烘托出了一种具有理性秩序的美感，没有动作夸张的人像，传递给观者的只是宁静的音乐性幻想和冷淡的诗意，让观赏者感受到一种惬意祥和之感。除了人物画，保罗•西涅克在他擅长的的海港题材中，通过对“马赫带”的运用，来表现不同区域的明暗关系，呈现出另类的审美趣味，形成了一条“彩色马赫带”，结合西涅克特有的“点彩派”技法，色点几乎无秩序地随意放置到画面上，产生出一种特殊的运动感。

三、研究“马赫带效应”对于艺术领域有何意义？

“马赫带”的特异功能，似乎有一种不可思议的魔力，影响着离它相当远的大片区域，改变着与他相邻的整个区域的形态。原来是一片光线分布均匀的区域，只要这种条带出现，就会使它变成看上去完全不同的区域；而原来光线分布不同的两片区域，当用这种条带将其分割开时，又有可能变得似乎相同。滕守尧先生在他的《审美心理描述》中写道：“‘马赫带’的奇异效应作用证明了艺术再现绝不是去照搬现实，只有通过实践掌握人的内在直觉和心理规律，并按照这些规律创造出再现形象，才能够谈到艺术的再现。机械地照搬现实，不仅笨拙，而且会大大冲淡艺术形象的真实性和生动性8”。虽然目前艺术领域的“马赫带”鲜少有学者进行专门研究，但这种视觉机制确实经常出现在我们的生活中，如果能够掌握“灰度马赫带”和“彩色马赫带”的机制和原理，那么对于艺术创作者、艺术鉴赏家、艺术批评家就会有更大的发挥空间。在过去，人们无法对“马赫带”效应进行定义和解释，但我们的祖先在生产实践中认识了这种效应并对其加以巧妙利用，相信在不久的将来，随着艺术工作者对其不断深入和成熟的研究，“马赫带”会为我们带来更多更惊喜的审美体验。

参考文献：

[1]滕守尧.审美心理描述[M].中国社会科学出版社，1985.

[2]林凤生.名画在左科学在右[M].上海科技教育出版社，2018年8月第一版.

[3]林凤生.视知觉与绘画二议[J].自然杂志，2013.08.25.

[4]邓惠伯.葛饰北斋和他的富士风景版画[J].世界美术，1981.07.02.

作者：沈莉萍 单位：上海大学上海电影学院