淺析“馬赫帶”效應(yīng)在繪畫中的應(yīng)用

（上海大學(xué)上海電影學(xué)院200040）

一、什么是“馬赫帶”效應(yīng)？

（一） “馬赫帶”的發(fā)現(xiàn)和基本概念

1868年奧地利物理學(xué)家 E.馬赫發(fā)現(xiàn)的一種明度對(duì)比的視覺效應(yīng)。它是指人們?cè)诿靼档倪吔缟希诹羺^(qū)看到一條更亮的光帶，而在暗區(qū)看到一條更暗的暗帶（圖1）。在日常生活中，當(dāng)我們觀察自己在陽光下的影子時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)陰影區(qū)與光明區(qū)交界處的那一部分出現(xiàn)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(xué)家用儀器測(cè)試這條邊緣的照明值，發(fā)現(xiàn)事實(shí)上并不存在這樣的亮線和暗線。也就是說，這是一種視錯(cuò)覺，由這兩條帶子結(jié)合而成的半陰影區(qū)，就是“馬赫帶”1。

圖1

圖2

如圖2所示，上圖的左邊是暗區(qū)，右邊是亮區(qū)，中間是過渡區(qū)，請(qǐng)仔細(xì)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(shí)測(cè)上圖中的照明分布得到的結(jié)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(chǎn)生的相應(yīng)錯(cuò)覺。由于不同區(qū)域的亮度的相互作用而產(chǎn)生明暗邊界處的對(duì)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(duì)比加強(qiáng)的現(xiàn)象，是一種主觀的邊緣對(duì)比效應(yīng)。

（二）馬赫帶產(chǎn)生的原因

“馬赫帶”造成的特殊效應(yīng)，與大腦細(xì)胞內(nèi)的“興奮—抑制”作用有關(guān)：當(dāng)光線刺激感受器時(shí)，它便產(chǎn)生放電活動(dòng)，微弱的刺激產(chǎn)生低頻放電，強(qiáng)烈地刺激產(chǎn)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(dāng)某一感受器因受刺激而放電時(shí)，它就會(huì)“抑制”相鄰感受器的放電活動(dòng)，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(yīng)則與“抑制—消除”現(xiàn)象有關(guān)。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(cè)的抑制大于來自暗區(qū)一側(cè)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(cè)的抑制小于亮區(qū)一側(cè)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(duì)關(guān)系的影響。兩個(gè)亮度本身不同的物體如果他們的背景有相對(duì)關(guān)系的話，看起來可以有相同的亮度；反之，兩個(gè)亮度本身相同的物體在適當(dāng)?shù)谋尘跋驴雌饋砜梢杂胁煌牧炼?。此時(shí)人們感知的亮度與物體亮度的絕對(duì)值無關(guān)。

生理學(xué)對(duì)馬赫帶效應(yīng)的解釋是：人類的視覺系統(tǒng)有增強(qiáng)邊緣對(duì)比度的機(jī)制。在外物中明和暗的變化，實(shí)則是內(nèi)部神經(jīng)系統(tǒng)各單位間相互作用的結(jié)果。馬赫帶不是由于刺激能量的實(shí)際分布，而是由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)視覺信息進(jìn)行加工的結(jié)果。它是人類本身具有的一種視覺機(jī)制。

圖3

二、“馬赫帶”效應(yīng)在繪畫作品中的應(yīng)用

目前對(duì)于“馬赫帶”現(xiàn)象的研究多數(shù)是在物理學(xué)、生物學(xué)、心理學(xué)、神經(jīng)學(xué)等領(lǐng)域，實(shí)際上我們也可以發(fā)現(xiàn)“馬赫帶”效應(yīng)也廣泛地出現(xiàn)在了藝術(shù)品中。

圖4 《磷的發(fā)現(xiàn)》約瑟夫·賴特

圖5 《氣泵實(shí)驗(yàn)室》約瑟夫·賴特

英國(guó)畫家約瑟夫·賴特（1734—1797年）專畫機(jī)器、工廠、實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，被藝術(shù)史稱為“第一位去表現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)他是有意識(shí)地表達(dá)這種光影對(duì)比效應(yīng)，雖然他當(dāng)時(shí)并不知道這種效應(yīng)的名稱和原理（馬赫是1868年才對(duì)“馬赫帶”進(jìn)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，如圖4是他“月光系列”作品中的名作《磷的發(fā)現(xiàn)》，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(duì)照的是背景中負(fù)責(zé)記錄的助手桌前微弱的燭光，以及頂部透過窗戶射進(jìn)來的清冷的月光3。

賴特的《氣泵實(shí)驗(yàn)室》（圖5）記錄了一個(gè)可怕的科學(xué)實(shí)驗(yàn)：一位科學(xué)家正在演示氣泵的原理，一只鸚鵡在一個(gè)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(xué)家展示他的實(shí)驗(yàn)，淡雅的月光從窗戶灑進(jìn)屋內(nèi)。對(duì)于大多數(shù)有宗教信仰的英國(guó)人士來說，觀看這樣的實(shí)驗(yàn)無疑要經(jīng)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(xiàn)出立體感和層次感，畫面張弛有度，真切地展現(xiàn)了在科學(xué)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(biāo)志，是無意中使用了“馬赫帶”起到襯托作用，產(chǎn)生了月光清冷淡雅的視覺效果4。

圖6 《第聶伯河之夜》庫茵芝

圖7 《塔里亞峽谷月夜》庫茵芝

圖8 《雷雨后》庫茵芝

烏克蘭風(fēng)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(dòng)觀眾心靈的詩”5，以他的《第聶伯河之夜》（圖6）和《塔里亞峽谷月夜》（圖7）為例，畫中都是明月當(dāng)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(cuò)覺效應(yīng)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(lán)色的夜空中映襯出來。畫家還使用同樣的方法營(yíng)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(yuǎn)和寧靜的氣氛，使觀者沉浸在如詩如夢(mèng)的意境之中?！独子旰蟆罚▓D8）是庫茵芝在1879年展出的作品，描繪了一望無垠的平原雨后的景色，該畫對(duì)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(shí)際上形成了“馬赫帶”現(xiàn)象，天空（實(shí)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(shí)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(shí)候是否知道“馬赫帶現(xiàn)象”的存在，但他這種光影對(duì)比畫法確實(shí)更加“烘托”出了他所要表達(dá)的雷雨后萬物清新之態(tài)，一條“馬赫帶”——“言簡(jiǎn)意賅”地直擊到觀賞者的心靈中。

圖9 青花作品 蜀葵

圖10 陶瓷釉上新彩作品

“烘托”本是中國(guó)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(guó)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(gè)圓表示月亮，立刻就出現(xiàn)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(nèi)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(chǎn)生的效果。與中國(guó)畫一脈相承的中國(guó)陶瓷繪畫中也有“馬赫帶”現(xiàn)象的存在，比如青花瓷繪畫中（圖9），利用青花蹋染技法來表現(xiàn)蜀葵花瓣間的關(guān)系，各個(gè)區(qū)域形成了明顯的“馬赫帶”以突顯明暗對(duì)比關(guān)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(nèi)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(huì)令月體內(nèi)部顯得朦朧和詩意。另外，“馬赫帶”現(xiàn)象也體現(xiàn)在陶瓷雕刻技法中，比如一千多年前的宋代定窯白瓷（圖11、12），這種淺浮雕的花紋部分，并沒有施加任何特殊的色澤，整個(gè)瓷器表面施的是同一種釉色，花紋內(nèi)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(cè)有一個(gè)坡度，這樣就使得輪廓線外側(cè)部分顯得暗一些，內(nèi)側(cè)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(nèi)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(shè)法遮蓋起來，內(nèi)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(duì)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(qiáng)的，同真實(shí)花朵一樣生動(dòng)的再現(xiàn)圖案6。

圖11 宋代定窯白瓷

圖12 宋代定窯白瓷

“月光系列”的畫作告訴我們，符合人類視覺機(jī)制的繪畫技法往往可以取得令人愉快的審美體驗(yàn)。比起西方藝術(shù)家筆下燦爛的月光，傳統(tǒng)東方藝術(shù)家筆下的月光則較為含蓄。前文提到中國(guó)畫中繪制月亮?xí)r，畫家們無意中使用了“馬赫帶”效應(yīng)來烘托出月亮的皎潔與光輝，日本浮世繪受中國(guó)畫的影響，對(duì)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》（圖13）為例，這幅畫描繪的是月下的淀川。雖沒有對(duì)光影的細(xì)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(hù)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(yīng)的蹤跡，在北齋的大部分風(fēng)景畫如圖14中，采用了色調(diào)的過渡即“彩色馬赫帶”來表現(xiàn)天空、河流、山川等等，筆者認(rèn)為這里的“馬赫帶”的使用表現(xiàn)了日本人對(duì)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(qiáng)調(diào)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(shí)和親切7。葛飾北齋集眾家之長(zhǎng)而后形成單純質(zhì)樸的北齋風(fēng)景畫，筆者認(rèn)為，“馬赫帶”也逐漸隱約成為其質(zhì)樸畫風(fēng)的一個(gè)重要元素。

圖13 《雪、月、花》葛飾北齋

圖14 葛飾北齋作品

圖15 《大碗島的星期天下午》喬治·修拉

圖16 《和諧時(shí)光》保羅·西涅克

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(xiàn)他們的作品當(dāng)中也存在“馬赫帶”現(xiàn)象。1884年后，保羅·西涅克與喬治·修拉共同探索點(diǎn)彩畫法及其理論，修拉擅長(zhǎng)用小筆細(xì)點(diǎn)整齊排列，而西涅克則用相當(dāng)大的筆點(diǎn)，且筆法更大膽粗放。以修拉的《大碗島的星期天下午》（圖15）和西涅克的《和諧時(shí)光》（圖16）為例，我們發(fā)現(xiàn)，每一個(gè)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(duì)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(dāng)觀察兩塊亮度不同的區(qū)域時(shí)，邊界處亮度對(duì)比加強(qiáng)，使輪廓表現(xiàn)得尤為明顯。筆者認(rèn)為，在他們的畫作中，這樣一種“馬赫帶”的應(yīng)用烘托出了一種具有理性秩序的美感，沒有動(dòng)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(zhǎng)的的海港題材中，通過對(duì)“馬赫帶”的運(yùn)用，來表現(xiàn)不同區(qū)域的明暗關(guān)系，呈現(xiàn)出另類的審美趣味，如圖18中的天空和云朵形成了一條“彩色馬赫帶”，結(jié)合西涅克特有的“點(diǎn)彩派”技法，色點(diǎn)幾乎無秩序地隨意放置到畫面上，產(chǎn)生出一種特殊的運(yùn)動(dòng)感。

圖17 《撲粉的年輕女子》喬治·修拉

圖18 保羅·西涅克作品

三、研究“馬赫帶效應(yīng)”對(duì)于藝術(shù)領(lǐng)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(dāng)遠(yuǎn)的大片區(qū)域，改變著與他相鄰的整個(gè)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(xiàn)，就會(huì)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(dāng)用這種條帶將其分割開時(shí)，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(yīng)作用證明了藝術(shù)再現(xiàn)絕不是去照搬現(xiàn)實(shí)，只有通過實(shí)踐掌握人的內(nèi)在直覺和心理規(guī)律，并按照這些規(guī)律創(chuàng)造出再現(xiàn)形象，才能夠談到藝術(shù)的再現(xiàn)。機(jī)械地照搬現(xiàn)實(shí)，不僅笨拙，而且會(huì)大大沖淡藝術(shù)形象的真實(shí)性和生動(dòng)性8”。雖然目前藝術(shù)領(lǐng)域的“馬赫帶”鮮少有學(xué)者進(jìn)行專門研究，但這種視覺機(jī)制確實(shí)經(jīng)常出現(xiàn)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(jī)制和原理，那么對(duì)于藝術(shù)創(chuàng)作者、藝術(shù)鑒賞家、藝術(shù)批評(píng)家就會(huì)有更大的發(fā)揮空間。在過去，人們無法對(duì)“馬赫帶”效應(yīng)進(jìn)行定義和解釋，但我們的祖先在生產(chǎn)實(shí)踐中認(rèn)識(shí)了這種效應(yīng)并對(duì)其加以巧妙利用，相信在不久的將來，隨著藝術(shù)工作者對(duì)其不斷深入和成熟的研究，“馬赫帶”會(huì)為我們帶來更多更驚喜的審美體驗(yàn)。

注釋：

1.滕守堯.審美心理描述[M].中國(guó)社會(huì)科學(xué)出版社，1985 第140頁.

2.轉(zhuǎn)引自滕守堯.審美心理描述[M].中國(guó)社會(huì)科學(xué)出版社，1985第142頁，參照《意向、物體與幻覺》麻省理工學(xué)院編，1974.

3.林鳳生.視知覺與繪畫二議[J].自然雜志，2013.08.25

4.林鳳生.名畫在左 科學(xué)在右[M].上海科技教育出版社，2018年8月第一版 第222頁

5.林鳳生.名畫在左 科學(xué)在右[M].上?？萍冀逃霭嫔?，2018年8月第一版 第222頁

6.滕守堯.審美心理描述[M].中國(guó)社會(huì)科學(xué)出版社，1985.第140頁.

7.鄧惠伯.葛飾北齋和他的富士風(fēng)景版畫.世界美術(shù)，1981.07.02.

8.滕守堯.審美心理描述[M].中國(guó)社會(huì)科學(xué)出版社，1985 第143頁